城市污泥中有毒有害物質(zhì)的分布特征研究

1、Page 1城市污泥中有毒有害物質(zhì)的分布特征研究2014-4-15Page 2目錄污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況1多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法3江蘇省部分污泥性質(zhì)分析江蘇省部分污泥性質(zhì)分析2多環(huán)芳烴測(cè)定實(shí)例（南農(nóng)）多環(huán)芳烴測(cè)定實(shí)例（南農(nóng)）4Page 3一、污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況1.1我國(guó)污水廠數(shù)量及污泥產(chǎn)量全國(guó)日處理水量(萬M3)全國(guó)污水處理廠數(shù)量（座）3500150002013年底全國(guó)日產(chǎn)生23700噸污泥(干物質(zhì)計(jì))折算成含水80%脫水污泥約為118,500噸Page 4一、污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況1.21.1江蘇

2、省污水廠數(shù)量及污泥產(chǎn)量 2013年底江蘇日產(chǎn)生污泥2086噸(干物質(zhì)） ，折算成含水80%脫水污泥約為10428噸4401320江蘇污水處理廠數(shù)量（座）江蘇污水處理水量（m3）Page 5一、污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況初沉污泥：初沉污泥：來自初沉池剩余污泥剩余污泥：來自活性污 泥法后的二沉池腐殖污泥腐殖污泥：來自生物膜法后的二沉池消化污泥：消化污泥：經(jīng)消化處理后的污泥，或稱熟污泥化學(xué)污泥：化學(xué)污泥：混凝沉淀工藝中形成的污泥 高含水率：高含水率：剩余污泥含水率99.299.6%，脫水后的污泥含水率亦可達(dá)80%有毒有害物質(zhì)含量高有毒有害物質(zhì)含量高: :污泥中含有大量有機(jī)質(zhì)及重金屬

3、，這限制了其農(nóng)用價(jià)值脫水困難脫水困難: :影響污泥減容的主要因素是含水率很難降低，即使通過脫水處理，含水率也很難降到80%以下1.21.2污泥的來源及性質(zhì)污泥的來源及性質(zhì)來源來源性質(zhì)性質(zhì)Page 6一、污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況1.21.2污泥中常見有毒有害物質(zhì)污泥中常見有毒有害物質(zhì)a.重金屬重金屬：污泥中主要有As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和Zn等重金屬，我國(guó)城市污泥中重金屬含量變化幅度 很大,極差最高達(dá)每千克中幾千毫克,其中Zn含量最高, 含量次高為Cu,再次是Cr,而毒性較大的元素Hg、Cd、 As含量較低 盡管污泥中含有豐富的養(yǎng)分，但也含有種類較多含量不盡

4、管污泥中含有豐富的養(yǎng)分，但也含有種類較多含量不等的有害重金屬、微量的有機(jī)物污染物和病原菌。這些物質(zhì)等的有害重金屬、微量的有機(jī)物污染物和病原菌。這些物質(zhì)隨污泥進(jìn)入環(huán)境，將會(huì)對(duì)環(huán)境及人類及動(dòng)物健康造成極大的隨污泥進(jìn)入環(huán)境，將會(huì)對(duì)環(huán)境及人類及動(dòng)物健康造成極大的或潛在的危害或潛在的危害Page 7一、污泥中有毒有害物質(zhì)概況污泥中有毒有害物質(zhì)概況b.多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴是持久性有機(jī)污染物的典型代表之一， 具有三致效應(yīng)，如果不嚴(yán)格控制，兩類物質(zhì)可通過污泥 進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而在生物體內(nèi)富集，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生 潛在威脅c.多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯：PCBs是一類人工合成的有機(jī)物，是以聯(lián)苯為原 料在金屬催化劑作用下

5、使聯(lián)苯苯環(huán)上的氫原子被氯原子 取代，高溫氯化生成的氯代芳烴類化合,多氯聯(lián)苯 （PCBs）主要來源于電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)，與多環(huán)芳烴相類似， 具有強(qiáng)的“三致”作用當(dāng)然，污泥中還存在著多溴聯(lián)苯醚，多氯化烷，多氯化萘等新型有機(jī)物，多環(huán)芳烴和重金屬及多氯聯(lián)苯是污泥中幾種重要的有害物質(zhì)，近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥中重金屬的研究較多，但對(duì)污泥中多環(huán)芳烴的研究相對(duì)薄弱。Page 8二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析2.1重金屬污染情況通過對(duì)全省150座污水處理廠脫水污泥重金屬分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 參照?qǐng)@林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T23486-2009）,全省及不同地區(qū)污泥重金屬超標(biāo)率如下圖：Page 9二、江蘇省部

6、分污泥性質(zhì)分析二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析2.1重金屬污染情況顯然，從污泥重金屬達(dá)標(biāo)率來分析，蘇北的污泥要明顯優(yōu)于蘇南與蘇中。Page 10二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析2.2污泥中多環(huán)芳烴污染情況近幾年，由于工業(yè)廢水不斷混合進(jìn)入城市污水管網(wǎng)，污泥中多換芳烴含量越來越被業(yè)界所重視。統(tǒng)計(jì)表明，統(tǒng)計(jì)表明，全省污泥多環(huán)芳烴含量在全省污泥多環(huán)芳烴含量在分布在分布在0.47-180.28mg/Kg范圍內(nèi)，平范圍內(nèi)，平均值為均值為39.89mg/Kg。超過中華人民。超過中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)農(nóng)用泥質(zhì)（CJ

7、/T 309-2009）Page 11二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析二、江蘇省部分污泥性質(zhì)分析 2.3江蘇省部分市污泥中多環(huán)芳烴含量污污水水處處理理廠廠萘萘苊苊烯烯苊苊芴芴菲菲蒽蒽熒熒蒽蒽芘芘苯苯并并蒽蒽 屈屈苯苯并并熒熒蒽蒽苯苯并并熒熒蒽蒽苯苯并并芘芘二二苯苯并并蒽蒽苯苯并并苝苝茚茚并并芘芘江心洲nd*0.34nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*0.080.140.072.80.2金州城北4.55.380.130.111.38nd*0.641.9417.150.341.081.191.115.450.71太湖新城88.866.554.210.181nd*nd*nd*nd*nd*

8、nd*0.80.640.4110.381.19 （單位mg/kg）Page 12三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法3.1多環(huán)芳烴的性質(zhì)多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴（PAHs）是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，是煤、石油、煤焦油等有機(jī)化合物的熱解或不完全燃燒產(chǎn)物，具有致畸、致癌、致突變和生物難降解的特性PAHs的毒性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面 : 其一 , 強(qiáng)的致癌,致突變及致畸性,PAHs是環(huán)境致癌化學(xué)物質(zhì)中數(shù)量最多的一類,在總數(shù)已達(dá)1000多種的致癌物中,PAHs占了1/3以上其二 ,對(duì)微生物生長(zhǎng)有強(qiáng)抑制作用。P AH s因水溶性差 ,及其穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)而不易被生物利用 ,因

9、此它們對(duì)細(xì)胞的破壞作用 , 抑制了普通微生物的生長(zhǎng) 其三 , 光致毒效應(yīng) 。 P AH s的真正危險(xiǎn) , 在于它們暴露于太陽光的紫外光輻射時(shí)的光致毒效應(yīng) Page 13三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法3.2多環(huán)芳烴的測(cè)定方法3.2.1主要流程231萃取萃取 凈化凈化進(jìn)樣進(jìn)樣測(cè)定測(cè)定主要方法有索式，超聲和加速溶劑萃取主要有硅膠，弗羅里土柱，氧化鋁柱凈化主要有高效液相，氣質(zhì)法兩種測(cè)定方法Page 14三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法3.2.2多環(huán)芳烴的萃取溶劑萃取法： 1 1）索氏提取法（）索氏提取法（Soxhlet extractionSoxhle

10、t extraction）：通過加入萃取劑（如二氯甲烷、正己烷等），在索式提取器進(jìn)行。在各組分PAHs 萃取效率上，低、高分子量PAHs 均以索氏提取萃取效果較好，索氏提取的缺點(diǎn)體現(xiàn)在耗時(shí)長(zhǎng)（4-24h)和需要溶劑較多 2）超聲波提取法：（Ultrasonic extraction）利用超聲波輻射壓強(qiáng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化效應(yīng)、擾動(dòng)效應(yīng)、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級(jí)效應(yīng),增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)頻率和速度, 增加溶劑穿透力, 從而加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑。和索式提取法相比，利用該技術(shù)可以大幅減少提取時(shí)間，一般90min即可Page 15三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法 3)加速溶劑萃取法

11、:（Accelerated solvent extraction，ASE）將樣品裝入到 ASE 系統(tǒng)的小室中，溶劑從小室中提取后流入到收集腔。萃取時(shí)間很短，只需45min即可完成非溶劑萃取法 固相微萃?。?Solid-phase Micro-extraction，SPME）常用的非溶劑萃取方法，集取樣萃取富集進(jìn)樣于一體，應(yīng)用最多的是聚二甲基烷氧烷( PDMS)萃取頭頂空萃取、空氣萃取、直接萃取揮發(fā)性強(qiáng)的樣品難揮發(fā)性樣品Page 16三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及測(cè)定方法3.2.2多環(huán)芳烴的凈化凈化技術(shù) ：去除樣品中的水分及雜質(zhì)中性氧化鋁中性氧化鋁：不建議單獨(dú)使用弗羅里土柱：弗

12、羅里土柱：很少使用硅膠柱硅膠柱：應(yīng)用最為廣泛，效果較好柱層析法 凈化柱關(guān)于凈化柱的填裝關(guān)于凈化柱的填裝填充材料：硅膠，無水硫酸鈉，石英等填充材料：硅膠，無水硫酸鈉，石英等填充方法：濕法和干法填充方法：濕法和干法 濕法濕法:溶劑和硅膠、無水硫酸鈉先在小燒杯中攪勻再填充溶劑和硅膠、無水硫酸鈉先在小燒杯中攪勻再填充 干法：直接將硅膠無水硫酸鈉石英依次裝入凈化柱干法：直接將硅膠無水硫酸鈉石英依次裝入凈化柱Page 17三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及檢測(cè)方法三、多環(huán)芳烴的性質(zhì)及檢測(cè)方法 3.2.2多環(huán)芳烴的測(cè)定v氣相色譜氣相色譜 (GC) (GC)法：法： 流動(dòng)相位惰性氣體，由于PAHs化學(xué)性質(zhì)相近且沸點(diǎn)較高，采

13、用氣相色譜來分析高沸點(diǎn)的PAHs存在一定困難，主要原因是分析溫度已接近所使用分析柱 、色譜爐的極限溫度 ,縮短了分析柱和儀器使用壽命v高效液相色譜高效液相色譜 (HPLC) (HPLC)法法 流動(dòng)相為液體，如乙腈、水。能分析高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物，在多環(huán)芳烴、苯胺類以及殘留的有機(jī)農(nóng)藥分析方面得到越來越廣泛的應(yīng)用v氣質(zhì)法（氣質(zhì)法（GC/MSGC/MS） 質(zhì)譜作為氣相色譜的“檢測(cè)器”，能檢出幾乎全部化合物，氣相色譜法無法完全分開的組分經(jīng)電離后再按質(zhì)荷比作進(jìn)一步分離Page 18多環(huán)芳烴測(cè)定實(shí)例（南農(nóng)）多環(huán)芳烴測(cè)定實(shí)例（南農(nóng)）冷凍干燥：污泥樣品放入燒杯，用穿孔保鮮膜罩住，冷凍干燥機(jī)上干燥研磨、過目：干燥后，研缽研磨后，過20目篩5次取污泥：稱取2.0g污泥于離心管，加2.0g 無水Na2SO4加溶劑：加10ml二氯甲烷混合液，蓋上之前放鋁箔紙超聲萃取：超聲1h離心：4000r/min離心10min下面是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)測(cè)定土