给水污泥在水处理中的应用研究进展

第48卷第12期2019年12月Vol.48No.12Dec.2019化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry基金项目：广西中青年基础能力提升项目（2018KY0242）；广西环境污染控制理论与技术重点实验室主任基金项目（桂科能1701K004）作者简介：梁宁（1983-），女，硕士，工程师，主要从事环境监测、水污染防治等方向的研究。E-mail：69727505@qq.com收稿日期：2019-09-23给水污泥在水处理中的应用研究进展梁宁（桂林理工大学南宁分校，广西南宁53001）摘要：给水污泥的资源化利用是对其进行处理的一条有效途径。本文综述了给水污泥作为污水处理吸附剂和人工湿地填料方面的应用，为给水污泥在水处理方面的进一步资源化应用提供参考。关键词：给水污泥；吸附剂；人工湿地；资源化中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671-9905(2019)12-0058-03自来水厂的混凝、沉淀等工艺过程，需要加入混凝剂(铝盐或铁盐)进行混凝沉淀，这就不可避免地产生了污泥。铝盐是世界上应用最广泛的混凝剂，铝盐(硫酸铝、聚合氯化铝等)加入产生的污泥称为铝污泥。据统计，欧洲的给水厂每年产生约几百万t的污泥[1]，随着人口的增长和水量需求的增加，这一数值预计还将保持增长。在我国，由于人口众多，每年供水量的需求巨大，所产生的给水污泥高达200万t[2]。尽管目前给水污泥还未被划分为危险固体废弃物，但是其巨大的产量，仍给后续处理处置带来了挑战和能源消耗。目前，我国对给水污泥主要有3类处理方式：1）直接排入自来水厂附近的水体，但排泥水中的混凝剂因含大量的Al3+、Fe3+，会对水生生物构成生态威胁，可能导致慢性中毒；2）直接排入城市、城镇的市政管网，通过市政管网将给水污泥运送至就近的污水处理厂进行集中处理。该种方式往往造成市政管网堵塞，且市政输送管道的建设投入巨大；3）将给水污泥资源化应用。因给水污泥大多是铝、铁污泥，Al3+、Fe3+具有较强的吸附性能，可以用作建筑材料、活性渗滤墙、土壤改良剂及人工湿地滤料等。目前，基于给水污泥上述特点及其他特性的回收利用研究取得了一定的进展。本文选取给水污泥在水处理中的应用研究进行综述，以期为给水污泥的进一步开发利用提供参考。1给水污泥作为污水处理吸附剂给水污泥因具有较大的比表面积（SSA）和良好的孔隙率[4-6]，受到国内外学者的广泛关注。近年来，给水污泥作为污水处理吸附剂的研究较多。胡文华等[7]利用聚合氯化铝给水污泥(PACS)对水中的磷进行吸附，吸附反应发生1h，磷吸附量可达到平衡吸附量的75%~90%，48h可达平衡吸附量，对磷的吸附符合伪二级动力学方程，而且是自发吸热熵增过程。王昌辉等[8]研究发现，给水厂废弃铁铝污泥(FARs)对正磷酸盐的饱和吸附量为45mg·g-1，可见给水污泥对磷具有较好的去除效果。王天晓等[9]通过批量实验和柱状实验并结合磷的分级，证明给水厂废弃铁铝污泥(FARs)可以作为高效磷吸附剂应用于地表水除磷。帖靖玺等[10]对给水厂铁盐污泥进行热活化处理，设计100℃、300℃、500℃和900℃的活化温度梯度进行磷吸附试验，结果显示，不同的梯度温度下，给水污泥的磷吸附等温线都符合Langmuir方程，磷吸附容量分别为6.3、12.2、8.2和3.4g·kg-1，最佳活化温度为300℃。在300℃下进一步考察活化污泥对溶液中磷的吸附特性，其对磷的吸附为自发的吸热过程；随溶液pH升高，对磷的吸附能力逐渐降低；吸附动力学过程同时满足双常数方程和Elovich方程。高思佳等[11]探讨了酶活化和酸活化对给水污泥吸磷效果的影响，结果表明，两种活化方式均能增强给水污泥对磷的59第12期梁宁：给水污泥在水处理中的应用研究进展吸附效果。程爱华等[12]利用某给水污泥，对含磷量为10mg·L-1的模拟废水进行了吸附研究，吸附量可达0.145mg·g-1，吸附方程符合二级动力学方程，为自发放热过程。马宏林[13]开展了给水污泥去除水中磷的静态吸附研究，考察了溶液初始浓度、给水污泥粒径、pH、投加量等因素对磷吸附效果的影响。实验结果表明，在污泥投加量为3.88g·L-1、pH=3.00、粒径1.00mm的条件下，磷的去除率可达95.13%。马啸宇等[14]采用单因素实验和正交实验，研究了多种因素下给水污泥对磷的吸附效果，结果显示对磷的最优吸附条件是：pH=3，粒径1.98mm，投加量8.0g·L-1，吸附时间24h。Langmuir、Freun-dlich及D-R等温吸附方程均能较好地拟合对磷的吸附特征，D-R方程表明，给水污泥对磷的吸附过程为离子交换吸附。王信等[15]以负载铁合物的给水污泥(watersupplysludge