城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态转化

城市污泥是一种富含作物生长需要的多种养分的生物固体废弃物,但重金属问题又成为影响污泥农用的关键因素,而重金属的生物活性、迁移性及毒性不仅取决于总量,很大程度上取决于其存在的形态.该实验通过调节城市污泥的水分和C/N比,利用笔者所在课题组自行开发的好氧堆肥反应器进行城市污泥堆肥处理,经过为期20 d的好氧堆肥处理,研究堆肥前后污泥中的重金属总量和化学形态的变化.实验结果表明:堆肥处理由于添加能源调理剂等,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了农用污泥污染物控制标准;同时堆肥也改变了重金属的化学形态,降低了剧毒性的Cd的生物有效性.对污泥及堆肥的重金属形态研究发现:大部分重金属主要以残渣态形式存在,生物毒性很小,农用时的重金属污染度也很低.     

泉州城市污泥中重金属赋存形态和生物有效性分析

本文以泉州市几种有代表性的污泥为研究对象,通过分析各污泥中重金属总量和形态分布以及污泥中重金属有效态与总量的相关性,探讨重金属生物有效性与总量的关系,为后续的研究提供基础依据;将污泥重金属总量及形态情况与《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284—84）进行比较,提出污泥农用可行性的合理建议.     

污泥农用后土壤中重金属形态的转化

污泥农用后,土壤中重金属的形态会发生转化.用土柱模拟实际土壤,采用棕壤和褐土两种土壤类型,分别施人生活污泥和工业污泥.混合后,对土柱进行淋洗,经过7次淋洗后,测定土柱中0～10 cm均匀混合层中重金属各形态的含量,然后再与污泥和土壤混合后重金属形态不发生变化时重金属的总量相比较,得出污泥农用后土壤中重金属形态的转化规律.结果表明:Cu主要向碳酸盐结合态和残渣态转化,Pb向铁锰氧化物结合态转化,Zn向碳酸盐结合态转化.     

城市污泥植物处理系统与污泥中转处理场建设

目前城市污水处理厂污泥处理利用的主要障碍是污泥中过多的水分和重金属,增加运输、处理成本,造成二次污染问题.文章首先回顾了城市污泥的主要处理处置方法及其特点;接着介绍了污泥农用的作用和限制;主要阐述了用污泥干化床同时种植重金属超富集植物、低累积作物或钾高累积植物,通过植物提取降低城市污泥重金属含量,同时生产植物产品,并使污泥干化和稳定化的城市污泥特种植物处理系统;最后,针对一种处理方法难以消化一个大城市全部污泥的现状,提出城市污泥中转处理场的设想,把植物处理系统、堆肥、太阳能干燥、有机肥和复合肥生产、建材制造等多项技术集成,建立城市污泥专用处理和集散基地,解决日益增多的城市污泥的处置问题.其成本应低于目前采用的填埋、焚烧、制砖等处理方法,具有显著的社会、经济和环境效益.     

微生物方法降低城市污泥的重金属含量研究进展

城市污泥 (简称污泥 )是城市污水净化处理过程中产生的沉积物 ,数量巨大 ,增长迅速 ,是亟待解决的城市固体废物 ,其处置方式主要有填埋、焚烧、倒海和农业利用等 .前 3种方式由于场地的限制、费用昂贵、造成二次污染等原因而难以为继或被禁止 .污泥通常含有丰富的Ｎ、Ｐ、Ｋ和有机质 ,是良好的有机肥料资源 .实践证明 ,农业利用是污泥最有前景的处置方法 ,有利于城市和农业的可持续发展[1 ] .虽然我国污泥的农用率较低(<10 % ) ,但英、美、法、荷兰和瑞士等国也仅为 6 0 %左右 ,主要是因为污泥中重金属的含量超标 .因此 ,解决污泥农业利用的…     

AB工艺减少污泥重金属的效果

在AB工艺中,利用A段活性吸附去除重金属从而降低B段污泥中重金属含量,使其达到农用标准（GB4284-84酸性土壤控制标准）。利用小型污水处理实验场,模拟研究了AB工艺A段中重金属的去除情况,对AB运行控制参数进行优化探讨,以使A段能有效去除大部分重金属,并尽可能降低有毒有害污泥产量。结果表明：溶解氧质量浓度控制在0.5mg·L-1,污泥质量浓度调节为约500mg·L-1时,Cu2＋去除率可达87.6%,Zn2＋的去除率为78.7%,Ni2＋去除率为51%。当污泥质量浓度在1000～1500mg·L-1时,A段处理后污泥沉降性能好转,对重金属离子的去除有较好的效果,且不过多截留污水中的有机物。且B段剩余污泥中的Cu2＋、Zn2＋、Ni2＋含量都基本达到酸性土壤污泥农用控制标准。因此,适当控制AB工艺相关参数条件,利用A段活性污泥去除大部分重金属,降低B段产泥中重金属含量,达到农业控制标准是可行的,污泥经处理后进行土地资源化利用可成为我国污泥处置与利用的一种有效途径。     

中国城市污泥应用对作物产量、品质和土壤质量的影响

为了消减污泥对环境的污染,中国在污泥利用方面采用了多种制肥技术,采用单独使用、堆肥、有机无机肥、生物有机肥等处理方式制成产品,而且在各种农作物上的试验越来越多。文章探讨了污泥施用对作物生长的效果和对土壤质量的影响。研究表明,施用污泥对作物生长发育都有良好的作用,相关的生理生化指标有一定程度提高;明显促进土壤速效养分的吸收,提高收获物产量和生物产量,改善品质。作物重金属的吸收积累量除个别例外都能达到国家食品卫生标准,但污泥施用超过一定量对有些作物品种的种子发芽率有抑制作用。城市污泥富含有机质、大中微量矿物质元素等,但不同来源、不同品质和不同用量的污泥对土壤质量的影响有所差异。土壤有机质、pH、大中微量元素、团粒结构、容重、电导率,以及土壤酶和微生物活性等土壤质量指标有所提高。污泥含有重金属、有机污染物等污染物,一般而言重金属超标是不常见的。按照资源化利用的原则,污泥施用既要有利于消化污泥量又要不造成环境污染,污泥中重金属含量比原始土壤中的高,施用量越多重金属含量也越高,所以在适宜的范围内才是安全的。许多试验证明,重金属含量除某些条件下极个别超出安全指标外,基本都能达到农用污泥污染物控制标准。综合来看,在正确处理下污泥是可以用于作物生产的。     

可控湿法氧化聚沉工艺对城市污泥中重金属的稳定化影响

采集了长沙市污水厂的剩余污泥（S1）和湿法氧化聚沉工艺处理的深度脱水污泥（S2）,对比分析了处理前后污泥的形貌变化及重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As的形态分布,初步探讨了重金属稳定化机理,对脱水污泥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As进行了稳定性评估.结果表明,脱水污泥中重金属的总量均低于我国污泥农用标准中的酸性限值,符合B级污泥泥质要求.处理后,污泥中Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As主要以硫化物有机结合态和残渣态（稳定态）存在,不稳定态在不同程度上向稳定态发生了转变,Cu、Hg的增幅最大,达21.1%.S2中重金属的生物可利用性较S1都有显著的降低,平均降幅达73.1%,S2中重金属的生物可利用性顺序为：Zn〉Pb〉Cu〉Cd〉As〉Hg.污泥经过湿法氧化聚沉工艺处理后,污泥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As得到了明显的稳定化,为污泥后续资源化、安全化提供了科学依据.     

施用污泥的土壤重金属元素有效性的影响因素

污泥农用是解决城市污泥出路较为合理的途径.但由于含较高量的重金属，它的应用受到限制.研究发现，进入土壤的重金属在不同的土壤类型、不同的土壤条件下，形态分布各不相同，而不同形态的重金属对植物的有效性和毒性也不相同，本文试图对土壤中影响重金属形态分布的因素及机制作一综述.     

施用污泥堆肥对作物和土壤的影响

污泥中的有机质、营养成分可为农业生产提供重要的有机肥源，但污泥中的重金属是制约污泥农用的重要因素，为检验污泥堆肥施用后对作物及土壤的影响，文章对污泥与稻草或木屑堆肥的产品进行了盆栽试验研究。结果表明，污泥与稻草或木屑的堆肥作为肥料施用于萝卜(Brassicacampestris)和菜心(Brassicaparachinensis),产量明显提高，部分堆肥产品增产效果优于化肥，且后效明显。堆肥施用使土壤中有机质、各养分含量增加，微生物活动增强、数量增加，然而作物和土壤中的重金属含量也有不同程度的提高。     

Eco-friendly approach for leaching out heavy metals from sewage sludge

Sewage sludge contains rich organic matter and nutrients essential for the growth of plants but the presence of toxic heavy metals restricts its land application. To overcome this, the study aims an eco-friendly approach for leaching out heavy metals. Sewage sludge from sewage treatment plant, Chennai, India was characterised. The analysis of total heavy metal concentration was done by digesting in nitric acid and different forms were extracted by community bureau of reference sequential method. Heavy metals: As, Cd, Cr, Cr, Ni, Pb and Zn were determined using inductively coupled plasma optical emission spectrometry Perkin Elmer Optima 5300 DV. The experimental set-up for heavy metal leaching was held for five consecutive days at different concentrations of humic acid (0.1%, 0.5% and 1%) at varied pH (5–9). Results revealed that at the end of fifth day at pH 8, 1% humic acid is capable of leaching out 75.5% cadmium, 66.0% nickel, 52.0% lead, 51.2% zinc, 31.2% copper and 8.5% cadmium from sewage sludge. Statistically positive correlation (0.7088) existed between the percentage of heavy metals leached out and the sum of soluble and reducible fractions. Thus, from ecological point of view, humic acid can be used to leach out heavy metals from sewage sludge serving the need in restoration of soil fertility upon land application.     

污泥土地利用对土壤中重金属形态的影响

土地利用是资源化利用城市污水厂污泥的有效途径，随污泥中的营养成分一起进入土壤中的还有其中的重金属元素，它们有可能成为一种环境安全的隐患。本实验所用的土壤为污泥经过无害化及稳定化处理后，与上海潮滩沙土按不同比例(干污泥质量比)混配而成。种植前后分别对沙土、污泥及混配土的重金属含量及形态进行测试。选择几种花卉植物，如菊花(Calendula officinalis）等进行植物种植试验，一个生长季后对植物中的重金属含量及形态进行测试。应用Tessler连续提取法，对污泥中的重金属进入土壤后，土壤中重金属的含量、赋存状态等方面的规律进行研究，发现污泥的土地利用会明显增加土壤中的重金属含量，而且重金属的形态也有明显的变化，可交换态和碳酸盐结合态的重金属含量有明显的增加；如长期使用，则必须采取相应的措施，以消除有害的影响。     

Co-pyrolysis of sewage sludge and biomass for stabilizing heavy metals and reducing biochar toxicity: A review

The huge amounts of sewage sludge produced by municipal wastewater treatment plants induce major environmental and economical issues, calling for advanced disposal methods. Traditional methods for sewage sludge disposal increase greenhouse gas emissions and pollution. Moreover, biochar created from sewage sludge often cannot be used directly in soil applications due to elevated levels of heavy metals and other toxic compounds, which alter soil biota and earthworms. This has limited the application of sewage sludge-derived biochar as a fertilizer. Here, we review biomass and sewage sludge co-pyrolysis with a focus on the stabilization of heavy metals and toxicity reduction of the sludge-derived biochar. We observed that co-pyrolyzing sewage sludge with biomass materials reduced heavy metal concentrations and decreased the environmental risk of sludge-derived biochar by up to 93%. Biochar produced from sewage sludge and biomass co-pyrolysis could enhance the reproduction stimulation of soil biota by 20‒98%. Heavy metals immobilization and transformation are controlled by the co-feed material mixing ratio, pyrolysis temperature, and pyrolysis atmosphere.

     

Heavy metals from soil and domestic sewage sludge and their transfer to Sorghum plants

We studied the mobility and transport of heavy metals such as Cu, Zn, As, Cd, Cr, Ni, and Pb, from soil and soil amended with sewage sludge to sorghum plants. The total and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) extractable heavy metals in agricultural soil and untreated domestic sewage sludge (DWS) samples were determined. The correlation between the total and extractable metals in soil and sewage sludge was investigated. The total and extractable heavy metals in soil, sewage sludge and sorghum grain were analysed by flame and electro thermal atomic absorption spectrometer (FAAS/ETAAS), after digestion in microwave oven. Statistically good correlations were obtained between the total contents of all heavy metals and their respective extractable fractions in soil and domestic wastewater sludge. Transfer factors of all heavy metals from domestic sewage sludge to sorghum grains were determined.     

不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响

采用人工污染土壤、尾矿砂、污泥等不同载体的污染源来模拟土壤污染 ,研究其对水稻生长、吸收养分和吸收重金属的影响。结果表明 ,不同污染载体对水稻生长的影响不同 ,其影响的大小顺序为人工污染土壤 >尾矿砂 >污泥 >尾矿砂 +污泥。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响亦不同 ,以纯化学试剂的形式添加到土壤中的重金属最易被提取出来 ,植物从中吸收的Cu、Zn、Pb、Cd最多 ,而从以污泥为污染载体的土壤中吸收的Zn、Pb、Cd最少。研究表明 ,用添加纯化学试剂的方法来模拟污染土壤对生态与环境的影响是可行的 ,确定土壤负载容量是安全的 ,因为在实验条件下它对供试植物的影响最明显     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

Electromigration techniques as a modern tool to control the work of sewage treatment plant

In the present work, the possibility of using isotachophoresis (ITP) as an alternative method for the continuous control of sewage treatment plant efficiency is presented. The performed experiments focused on the nitrification process products as well as the determination of heavy metal concentration in raw sewage. Total concentration of nitrates and heavy metals is analysed in the sewage samples, ranging from 50 to 120mg/L and 0 to 1.9mg/L, respectively. The analytical error (below 10%), the analysis time (shorter then 50 minutes for heavy metals, and 12 minutes for nitrates) and the general analytical performance are better from those obtained by atomic absorption spectrometry (AAS) and ion selective electrode (ISE).     

城市污泥中重金属镉对苏云金杆菌发酵的影响机制

为揭示苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis,简称Bt）富集重金属的可行性,考察重金属对Bt发酵的影响,以生物毒性较大的重金属镉（Cd）为研究对象,以城市污泥为培养基,研究了添加Cd（II）对Bt生长和晶体蛋白合成的影响,分析了Bt发酵过程中Cd有效态质量浓度的变化,利用傅立叶红外光谱（FTIR）和X线光电子能谱（XPS）初步探讨了Cd（II）在Bt表面吸附的作用机制。结果表明：培养基中外加Cd（II）对Bt生长的影响主要取决于Cd有效态质量浓度,污泥培养基在支持Bt生长和降低重金属有效态质量浓度上均明显优于常规培养基;Bt对Cd（II）有较好的耐受性,当Cd有效态质量浓度在20 mg.L-1以下时,Bt能较好地完成生长代谢过程;光谱学分析表明Bt对Cd（II）有少量吸附,吸附位点主要为羟基,少量C=O基团也可与吸附反应,可有效降低重金属的生物有效性。