污泥中重金属处理技术的研究现状及发展趋势

随着世界各国经济迅速发展和人口的不断增长,污泥中重金属的污染已成为全球关注的热点问题之一,污泥中的重金属迫切需要综合整治。本文在对污泥中重金属处理技术概述的基础上,就近年来污泥中重金属的现状进行了分析,探讨出污泥中重金属处理技术的发展前景。     

广州城市污泥中重金属形态特征及其生态风险评价

分析了广州市4个不同来源的城市污水处理污泥中重金属含量,考察了污泥样品中重金属形态分布和生物可利用性,并分别利用风险评价指数(RAC)和固废重金属毒性浸出方法评价了污泥中重金属生态危害风险和浸出毒性风险.结果表明,污泥样品中Cu、Cr、Pb和Zn含量较高,不同来源污水处理污泥中重金属含量差别较大.污泥样品中重金属绝大部分以非稳定态存在,酸性污泥中可迁移的酸溶态重金属比例较高.由单一萃取结果,1 mol·L-1NaOAc溶液(pH 5.0)和0.02 mol·L-1EDTA+0.5 mol·L-1NH4OAc溶液(pH 4.6)分别对酸性和碱性污泥中生物可利用态重金属具有较好的萃取能力.污泥酸性越强,其中生物可利用态重金属比例越大.污泥中重金属的迁移能力使其处于高生态危害风险程度;重金属的生物可利用性使酸性污泥大多处于极高危害风险程度,而使碱性污泥大多处于中等危害风险水平.除城市污水处理污泥外,污泥样品中重金属具有高的浸出毒性风险,萃取重金属生物可利用态后,污泥仍具有高浸出毒性风险,但由于浸出毒性风险降低使部分污泥可进行填埋处置.     

污泥中重金属对土壤的污染及控制途径

本文以北京高碑店污水处理厂污泥为试验材料,通过掩埋污泥的小区试验,混合金属溶液淋溶土壤柱试验以及污泥中重金属的形态分析,研究污泥中重金属的存在形态、发酵处理后重金属的形态变化及重金属在土壤中的动态分布等,为控制污泥中重金属对土壤的污染提供依据,并探索检验污泥重金属污     

污泥制备活性炭过程中重金属含量的变化趋势

对采集的两类污泥(城市污泥、制药污泥)及其制备的活性炭进行消解处理,采用火焰原子吸收法对消解液中重金属的含量进行测定,初步探讨了污泥资源化过程中重金属的变化规律。研究结果表明:两类污泥中重金属的含量变化范围很大,其中Zn含量最高,最高值达2859.4mg/kg,其次为Cu、Pb、Cr,Cd最少;除Cr元素外,城市污泥中重金属元素Zn、Cu、Pb、Cd含量普遍高于制药污泥;由污泥烧制的活性炭中重金属含量明显减少,表明污泥烧制成活性炭后Cu、Cr、Pb、Cd更加稳定。     

污泥干化使重金属形态变向稳定的原因分析

在模拟条件下对不同类型污泥进行连续干化,研究了不同干化温度下污泥重金属存在形态的分布特征.同时,通过测定污泥含水率、密度、温度和电导率等物性参数,分析了污泥干化过程重金属形态向稳定态转变的原因.结果表明,污泥中重金属存在形态的分布特征因污泥类型及来源不同而具有明显的差异;污泥干化过程可以使酸溶态、可还原态和可氧化态重金属向残渣态重金属转变;干化过程中污泥物性的改变和部分有机质和硫化物的分解是引起污泥重金属存在形态发生变化的主要原因.研究结果对于深入了解污泥中重金属的环境地球化学行为具有重要的理论意义,同时还可为污泥无害化、减量化和资源化的最终处理提供科学依据.     

电动技术去除城市污泥重金属的试验研究

采用直流电解污泥反应器,在20V稳定电压作用下进行试验,通过采用蒸馏水和添加电解质的蒸馏水为电极液的两套反应器进行对比试验,测定电动过程中污泥工作区pH值、电压降分布和重金属浓度变化情况,研究电动去除城市污泥中重金属过程中不同污泥工作区的污泥性质的变化及重金属去除效果,并确定了能有效去除污泥中高浓度重金属的有效电动工作区。     

堆存污泥深度脱水及其干化泥饼焚烧特性研究

堆存污泥的深度脱水及后续处置一直是制约污泥填埋场发展的难题.焚烧是实现填埋场堆存污泥最大量减容的有效途径,而高效的深度脱水过程却是污泥焚烧处置的必要前提.以抽滤曲线、毛细吸水时间（CST）和泥饼含水率为评价指标探究了聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂对堆存污泥深度脱水的效果,并分析了各因素的影响强弱关系和经济成本;此外,通过热重试验建立TG-DTG曲线,分析脱水后干化泥饼的焚烧特性.结果表明:聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂中各成分对城市堆存污泥CST削减的影响大小表现为PAC>生石灰>秸秆粉末,PAC和生石灰主要通过吸附架桥或压缩双电子层作用促进结合水向自由水的转变,而秸秆对压滤过程中构建骨架结构起到重要作用;当PAC、生石灰和秸秆粉末添加量（干基比）分别为35%、20%、29%时,堆存污泥的泥饼含水率和CST均达到最优,分别为56.3%和47.9 s,且组合配方经济成本优势显著;脱水干化后的泥饼点燃温度相较原状污泥有所提高,秸秆粉末的添加保障了泥饼在焚烧过程中的可持续性燃烧,泥饼燃烧过程中最大燃烧失重速率（T_m）达到3.828%/min.研究显示,PAC-生石灰-秸秆粉末组合调理剂通过改变堆存污泥的化学性能和压滤性能增强了污泥深度脱水的效果,同时改善了干化泥饼的燃烧行为,对堆存污泥的减量化及焚烧处置具有重要意义.      

污泥电脱水过程重金属迁移规律研究

以市政污泥和添加外源重金属的污泥为对象,研究了污泥中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn)及常见金属元素(Fe、Ca、Al和Na)在电脱水过程中的迁移规律。在特定电脱水条件下,分别考察了2种污泥的脱水效果和脱水速率,解析了电脱水过程中重金属的迁移程度及迁移速度。结果表明,电脱水可以有效降低污泥中的水分,市政污泥和添加外源重金属污泥的含水率分别由84.2%和82.3%降至54.7%和52.6%。电脱水后,重金属基本保留在泥饼中。市政污泥中重金属保留在泥饼中的比例高达88.1%~96.7%,添加外源重金属污泥则为90.2%~95.4%。常见金属保留在泥饼中的比例为82.3%~94.1%,仅有Na大部分迁移至滤液,脱水后其保留在泥饼中的比例为17.6%。该研究还发现重金属从污泥至滤液的迁移程度主要取决于其物理存在形态,而重金属的迁移速度则主要取决于其化学形态。     

微生物沥滤法去除城市污泥中重金属的试验研究

城市污泥的植物营养元素丰富,农业资源化利用潜力巨大,但污泥中重金属含量常常超标,所以采取一定措施对污泥中重金属加以去除十分必要。本研究以桂林城市污泥作为培养介质,利用以还原硫作为生长基质进行生命活动的氧化硫硫杆菌来沥滤去除污泥中重金属。结果表明,在基质投配比为5gL并附以15%的驯化污泥回流条件下,能将污泥驯化周期缩短为5d,Cu、Zn和Cd的去除率分别达到了70.8%、80.4%和78.9%。同时,污泥中剩余的重金属含量可满足污泥农用的国家标准。     

生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除重金属研究

通过生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除其中的重金属,有利于降低后续污泥处理和处置过程中的成本和潜在的生态环境风险。以城市污水厂剩余污泥为研究对象,采用驯化所得的嗜酸性硫杆菌混合菌群为接种物,通过添加不同浓度的底物(FeSO4·7H2O)对污泥进行生物沥浸预处理试验,考察生物沥浸过程中污泥比阻(SRF值)和污泥中重金属含量的动态变化。结果表明:生物沥浸预处理可改善污泥的脱水性能并去除其中的重金属,污泥比阻降低率的变化范围为5.73%～79.53%,污泥中重金属去除率的变化范围为0.38%～90.84%,且底物浓度的改变对改善污泥脱水性能和提高污泥中重金属的去除率有一定的影响;当底物浓度为6g/L、生物沥浸5d时,可获得污泥最佳的脱水性能和污泥中重金属最佳的去除效果,在此条件下生物沥浸预处理后污泥的SRF值为0.52×1013 m/kg,污泥中重金属Zn、Cd、Cu、Ni、Pb和Cr的去除率分别为80.36%、76.89%、80.93%、86.04%、58.37%和58.52%。     

Changes of Cu, Zn, and Ni chemical speciation in sewage sludge co-composted with sodium sulfide and lime

A batch composting study was performed to evaluate the feasibility of co-composting sewage sludge with sodium sulfide and lime （SSL） mixture （Na2S/CaO= 1：1）, aiming at reducing the availability of heavy metals in the sludge compost. Sewage sludge with sawdust as a bulking agent was amended with SSL at 3% （w/w, dw）, and composted for 15 d in laboratory batch reactors. The four stages of the Tessier sequential extraction method was employed to investigate changes in heavy metal fractions of Cu, Zn, and Ni in sewage sludge composted with SSL. For all the three metals, the mobile fractions, such as, exchangeable and carbonate bound were mainly transformed into low availability fractions （organic matter and sulfide, Fe-Mn oxides bound and residual forms）, and the addition of SSL enhanced this transformation. Therefore, SSL is a suitable material to co-compost with sewage sludge to reduce the availability of heavy metals. According to the cabbage seed germination test, a SSL amendment of ≤3% （w/w, dw） is recommended to co-compost with sewage sludge.     

污泥中重金属和多环芳烃(PAHs)的存在特性及其相互关系

在深入研究9种不同污水处理厂污泥中重金属存在形态和15种PAHs含量水平的基础上,讨论了污泥中PAHs和重金属含量之间的相互关系.结果表明,生活污水污泥中Zn的含量最高,其次为Cu,而As和Cd含量较低;工业废水污泥中各重金属含量差异较大,制革污泥的Cr含量超过15000 mg·kg-1.污泥中As、Cr、Cu、Pb主要以可氧化态和残渣态存在;Ni和Zn的酸溶态及可还原态的比例较高;Cd在不同污泥中的形态分布变化较大.生活污水和工业废水污泥中∑PAHs的平均含量相差不大,分别为13.74 mg·kg-1和13.95 mg·kg-1.不同污泥中各PAHa呈现4环>3环>2环>5环>6环的分布特征,化石燃料不完全燃烧和石油类污染是污泥中PAHs的主要来源.污泥中低分子量(2环和3环)PAHs与Cd、Ni、Zn等重金属含量存在显著的相关关系,这种相关关系与重金属作用于污泥中的微生物并最终影响微生物对PAHs的降解有关.     

酸缓冲容量对污泥屏障重金属再溶出控制研究

借助污泥中的厌氧微生物活动,污泥屏障可用来固定尾矿堆场的重金属.针对尾矿风化淋滤形成的酸性采矿废水(acidmine drainage,AMD)与污泥屏障相互作用,可能会引起已固定重金属再次溶出问题,通过酸滴定实验,研究了不同厌氧培养时间的污泥悬液的酸缓冲容量及其对重金属再溶出的影响.结果表明,污泥悬液酸缓冲容量与悬液固液比成正比,并随着厌氧还原程度的加深而增加.碳酸盐缓冲体系和有机质缓冲体系对污泥悬液酸缓冲有重要意义.酸滴定实验发现,随着pH降至6.2以下,重金属Zn、Pb和Cu开始快速溶解释放,且释放量符合ZnCuPb.基于实验结果,建立了污泥屏障在AMD渗透条件下酸缓冲容量消耗的数学模型.模拟计算结果表明,对于厚度2.0 m的污泥屏障,即使在10.0 m水头的AMD渗透酸化条件下,有效酸缓冲容量经历666 a之后才能被耗尽,在此时间内污泥屏障具备对重金属的生物化学固定能力.     

污泥资源化利用的途径与分析

城市污泥既是污染物又是一种资源。从土地利用、回收能源和生产建材等几个方面对污泥资源化利用的途径进行了介绍 ,指出了从源头控制污泥中重金属的含量对土地利用的重要性 ,讨论了利用污泥生产水泥的方法。     

大庆市城市污泥土地利用与环境影响研究

统计了大庆市生活污水处理厂污泥泥质重金属含量和本地区土壤环境重金属现状监测值,结果表明:大庆地区土壤属于天然低背景,污泥中重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T 309-2009)标准的要求.结合本地区土壤的理化性质和污水厂污泥泥质特性,分析堆肥后污泥土地利用前景与环境影响,建议城市污泥处置应遵循源头削减和全过程控制原则,为大庆污泥处理厂的运行和管理提供合理化建议.     

The influence of sewage sludge properties on sludge-borne metal availability

With the advent of more stringent controls on wastewater treatment, sewage sludge production in Europe and many parts of the world is increasing. With this increase comes the problem of sludge disposal, and recycling to land arguably offers an economically and environmentally sustainable option. However, a major limitation of sewage sludge reuse is the potential release of heavy metals from the sludge and heavy metal accumulation to toxic levels in topsoils. The properties of the sludge play a crucial role in determining the initial release and subsequent availability of heavy metals in amended soils. Bioavailable forms of heavy metals in recently amended soils are most likely to be those that are bioavailable in the sewage sludge. In this paper, published research on the importance of sewage sludge characteristics on metal release and bioavailability will be reviewed and contrasted with original research. A selection of sludges from around Australia has been collected for this purpose. Through the use of incubation studies, isotope dilution techniques, ion-selective electrode measurements and ¹³C-NMR spectroscopy, the importance of a range of sludge properties on heavy metal behaviour in sludges and sludge-amended soils is addressed.     

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

生物浸沥去除污泥中的重金属

结合国内外最近的研究进展 ,对一种新兴的能够经济有效的去除污泥中重金属的方法 -生物浸沥作一些介绍 ,包括重金属在污泥中的存在形态、生物浸沥的机理、影响生物浸沥过程的一些因素等