摘 要

随着污泥产量的急速增长，高效、经济成为污泥处理与处置的目标。本文通过单因素实验，研究了在不同电磁波加载功率与加载时间作用下，污泥的脱水性能与总铬含量的变化。并通过BCR三级提取技术分析了污泥在电磁波处理前后总铬在污泥中各个形态的含量变化。研究结果表明：电磁波作用后污泥的脱水性能与沉降性能有明显的改善，在本实验的范围内可选取脱水最佳工况为加载功率600W，加载时间140s。经电磁波处理后，污泥中的铬从不稳定的酸溶态向较为稳定的可氧化态与残渣态迁移，说明电磁波对污泥中的铬具有稳定化效应。利用电磁波解毒后污泥制造高透水砖，实现了污泥无害化、减量化、资源化，具有环保价值与经济价值。

关键词：污泥处理；电磁波；重金属稳定化；脱水性能

Abstract

With the rapid increase of sludge production, high efficiency and economy has become the target of sludge treatment and disposal. In this paper, the different electromagnetic wave loading power and loading time how to influence sludge dewatering and total chromium content were studied by single factor experiment. The changes of chromium speciation content in the sludge before and after electromagnetic wave treatment were analyzed by BCR three level extraction technology. The research results show that the dewatering performance and settlement performance of the sludge are obviously improved after electromagnetic wave treatment. The loading power 600W and the loading time 140s are considered as optimum operating condition in the range of this experiment. After electromagnetic wave treatment, the chromium in the sludge transferred from acid soluble of instability to oxidation state and the residual state of stabilization, which shows that the electromagnetic wave has a stabilizing effect on the chromium sludge. It fulfils the requirement of sludge disposal in harmlessness, reduction and resource utilization by using sludge after electromagnetic wave treatment to manufacture high permeable brick which show the environmental protection value and economic value.

Key Words：sludge treatment；electromagnetic wave；stabilization of heavy metals；dewatering

目 录

第1章 绪论 1

1.1 污泥处理现状及危害 1

1.1.1 污泥的产生与管理现状 1

1.1.2 污泥的处理与处置方式 1

1.1.3 含铬污泥的危害 2

1.2 污泥解毒与电磁波技术的应用 2

1.2.1 污泥重金属脱除及稳定化技术 2

1.2.2 电磁波污泥处理技术特点 3

1.2.3 电磁波污泥处理研究现状 4

1.3 研究内容与意义 4

1.3.1 研究意义 5

1.3.2 研究内容与目标 5

第2章 实验材料与分析 6

2.1 样品采集与处理 6

2.2 试验装置与仪器 7

2.3 污泥性能的分析方法 8

2.3.1 污泥脱水性能的分析 8

2.3.2 污泥有机物含量的分析 9

2.4 污泥中Cr的分析与研究 10

2.4.1 污泥中总铬的测定 10

2.4.2 污泥中Cr的形态分布 10

第3章 电磁波污泥处理过程中Cr的稳定化研究 11

3.1 电磁波处理污泥试验设计 11

3.2 探究电磁波加载功率对含Cr污泥的影响 13

3.2.1 加载功率优化选择试验方案 13

3.2.2 加载功率对污泥脱水性能的影响 13

3.2.3 加载功率对总铬含量的影响 15

3.3 探究电磁波加载时间对含Cr污泥的影响 15

3.3.1 加载时间优化选择试验方案 15

3.3.2 加载时间对污泥脱水性能的影响 16

3.3.3 加载功率对总铬含量的影响 17

3.4 污泥中Cr的稳定化机理研究 18

3.5 本章小结 19

第4章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 污泥处理现状及危害

1.1.1 污泥的产生与管理现状

近年来，随着我国经济水平的全面提高，环保与资源利用问题越来越受关注。在城市污水处理方面，城市污水厂技术日益成熟，已经有了完整高效的污水处理流程。国际上普遍采用的成熟、先进的污水处理工艺已在国内的污水处理厂工程中得到较好应用。然而污水得到有效处理后会产生大量污泥，2013年全中国共生产了625万吨干污泥，人均干污泥产量约为4.6kg，我国的污泥产量不仅基数大而且还以平均每年13%的速度增加[^[1]]。

但出于技术、经济、政策各方面原因，大量的污泥并没有得到妥善处理处置。

我国仍未建立合理完整的污泥管理法规，很多法律法规没有定期审查制度，导致很多标准已无法满足当下环保的高要求，而发达国家例如欧盟会定期审查污泥管理标准。部分标准不是很严格，例如污泥中重金属含量的标准比欧盟与美国低很多，这直接削弱了污泥深度处理的动力。而且我国很多污泥标准的制定缺乏足够的科学基础，大多是依据国外的标准或专家的经验。关于污泥处理的制度标准仍存在很多值得完善的部分。

与城市排水管网与污水处理厂的投资相比，用于污泥处理与处置的经费非常不足。从2011~2015年，中国污泥处理与处置的投资比率只有8%，远远低于发达国家的50%^[1]。由于经费的不足，许多污水处理厂无法投入更多的资金与精力进行污泥处理，大量的污泥成为污水处理后的有害副产物，给环境保护带来了新的课题与难题。

1.1.2 污泥的处理与处置方式

污水处理厂常用的处理污泥工艺是污泥浓缩—污泥调理—机械脱水，后续处理主要有卫生填埋、土地利用、农用堆肥、焚烧和制造建材等。