皂角苷和柠檬酸联合对污泥中Cu、Pb和Zn的去除及其稳定性特征

以武汉某污水处理厂的污泥为研究对象(S1和S2),通过皂角苷和柠檬酸联合振荡淋洗试验,研究不同体积比(20∶1~1∶20)、固液比(1∶20~1∶80)、淋洗时间(0~2 880 min)、淋洗次数(1~4)对污泥中重金属Cu、Pb和Zn去除的影响.分析淋洗前后各形态重金属的去除特点,并通过计算稳定性指数(I_R值)和移动性指数(MF值)探究重金属稳定性和移动性的变化.结果表明,在体积比(皂角苷∶柠檬酸)为5∶1,固液比为1∶60,淋洗时间1 440 min时,污泥中Cu、Pb和Zn的最高去除率分别可达43.16%(S1)、32.45%(S2)和38.69%(S1).增加淋洗次数对Cu和Pb的去除率有较大幅度提高,而对Zn的影响较小,尤其在2~3次淋洗后差异显著.4次淋洗后Cu、Pb和Zn的最高去除率分别为78.89%(S1)、77.08%(S2)和49.39%(S1).单次淋洗后,除酸溶态和可还原态外,污泥中其余形态的去除率均较低.增加淋洗次数,重金属的各形态去除率逐渐升高,尤其是Pb中的残渣态去除率增长明显.淋洗改变了重金属的稳定性和移动性,4次淋洗后Cu、Pb和Zn的IR值最大增长率分别为43.63%(S1)、39.44%(S2)和32.00%(S1),MF值减少30.19%~79.45%.     

皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S₁、S₂、S₃、S₄)为研究对象,选取1%的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1~4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了分析,并运用M_F指数法和潜在生态风险指数法对淋洗后污泥中重金属的迁移性和环境效应进行了评价。结果表明:经过1次淋洗后,污泥中Zn的去除率最高,为71.04%(S₁),而Ni的去除率较低,为20%左右(S₂),污泥中Cr、Cu、Pb和Cd的最大去除率在23.16%~43.00%之间;经过4次淋洗后,污泥中Zn、Pb、Cr、Cu、Cd和Ni的去除率最高分别为84.79%、81.73%、80.77%、78.89%、56.71%和55.51%;经过淋洗后污泥中各重金属酸溶态所占的比例降至5.41%以下,污泥中Cu以残渣态和可氧化态为主,其他重金属以残渣态为主;皂角苷与柠檬酸联合淋洗后,污泥中重金属的M_F(移动性指数)和E_i(潜在生态风险指数)值下降,说明污泥中重金属的移动性、生物有效性和潜在生态风险减弱,其中污泥中Ni、Pb、Zn的潜在生态风险均由中降为低,污泥中Cu、Cr和Cd的潜在生态风险也有所降低;1.5 g/L的熟石灰对污泥淋洗废液中Cu、Ni的回收率在25%左右,对Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%~80%之间。皂角苷和柠檬酸联合淋洗可以较好地去除供试污泥中的重金属,降低重金属的移动性和潜在生态风险。     

中温厌氧消化与高温厌氧消化对污泥重金属风险及稳定性的影响

通过分析中温厌氧消化+机械脱水以及热水解预处理+高温厌氧消化工艺过程中重金属含量与形态的变化,研究了中温厌氧消化与高温厌氧消化工艺对污泥重金属风险、形态及稳定性的影响.结果表明,中温厌氧消化工艺增加了污泥中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,重金属污染等级和潜在生态风险增强.高温厌氧消化工艺降低了污泥Cd和Cr的含量,重金属污染等级和潜在生态风险降低.其中,N厂污泥主要致污染金属为Cd和Zn,S厂污泥主要致污染金属为Cd;Cd是6种重金属风险系数最高的,是污泥潜在生态危害的最大贡献者.中温厌氧消化后,污泥中Cd、Ni、Pb和Zn的可还原态和可氧化态所占质量分数之和降低;Cd、Cr、Cu和Ni的残渣态所占质量分数降低.可见,中温厌氧消化后,污泥重金属的潜在毒性和稳定态向直接毒性转化.高温厌氧消化后,污泥Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的可交换态所占质量分数降低;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的残渣态所占质量分数亦降低,可见,高温厌氧消化后,重金属的直接毒性和稳定态向潜在毒性转化.     

谷氨酸与柠檬酸复合去除污泥中重金属及处理后污泥农用可行性分析

采用谷氨酸和柠檬酸按不同比例混合去除消化污泥中重金属,对去除前后污泥的重金属(Cd、Cu、Pb、Zn、Ni)去除率、总氮、总磷、有效氮、有效磷含量进行分析,并与谷氨酸单独作用时进行对比。研究表明:综合考虑重金属去除率以及污泥营养元素的保留,当谷氨酸单独去除污泥重金属时,最佳浓度为0. 4 mol/L。复合去除实验中,0. 4 mol/L谷氨酸与0. 4 mol/L柠檬酸体积比为2∶1时对污泥中Cu、Pb、Zn的去除率最高,分别为5. 60%、3. 34%和53. 94%;体积比为1∶1时次之。当谷氨酸与柠檬酸体积比为2∶1时,重金属去除效果与污泥中营养元素的保留程度较好。谷氨酸与柠檬酸复合作用相比单独使用谷氨酸,对污泥重金属去除率相差不大,但有效营养元素之和高于谷氨酸单独作用,这有利于污泥后续农业资源化利用。     

不同污泥焚烧残渣的重金属稳定性

本文对污泥焚烧残渣中重金属总量、形态分布及浸出毒性进行了试验研究,对比分析了厌氧消化污泥与未消化污泥焚烧残渣中Cd、Pb、Cr、Zn的浸出稳定行为,结果表明:厌氧消化污泥焚烧残渣中重金属Cd、Pb、Cr、Zn的含量明显低于未消化污泥;污泥经焚烧处理后,重金属的存在形态总体上都是从不稳定态向稳定态转移,这一趋势厌氧消化污泥更为明显;在重金属浸出方面,只有未消化污泥在600℃焚烧5 min1、5 min的残渣中Cd的浸出浓度高于标准允许值1 mg/L,其余均低于标准值。     

生物表面活性剂皂角苷增效去除土壤中重金属的研究

研究了生物表面活性剂皂角苷对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的去除作用,并考察了皂角苷淋洗液pH值、浓度等对重金属去除率的影响.结果表明,增加皂角苷浓度和降低溶液pH值均有利于重金属的去除.当皂角苷浓度为50g·L-1、pH值为5.2时,土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的去除率分别可达45.6%、24.4%、19.0%和17.6%.根据皂角苷处理前后土壤中重金属形态的分析结果可知,皂角苷对土壤中不同形态重金属的去除能力存在差异,其中,以离子交换态和碳酸盐结合态金属的去除效果最为明显.红外光谱测试结果表明,皂角苷与金属离子反应形成了配位化合物,并以离子交换平衡法测定了配位稳定常数及配位物质的量比.皂角苷与各金属离子配位稳定常数K的大小顺序依次为:Cu2+Zn2+Cd2+Pb2+,lgK值在3.91～6.60之间.除Cu与皂角苷是以1:2(物质的量比)络合外,其他3种金属均与皂角苷生成1:1的络合物.此外,土壤中Cd的去除量与其他重金属(Cu、Zn、Pb)的去除量间呈良好的线性关系.金属离子可能是通过直接与皂角苷形成可溶性络合物或者通过与其他金属的架桥作用而被转移到皂角苷溶液相中,从而实现从土壤中去除.     

城市生活污泥蚯蚓堆肥过程中重金属形态变化特征

利用蚯蚓处理城市生活污泥,研究了蚯蚓处理对污泥重金属总量及形态的影响。结果表明:污泥经蚯蚓处理后,污泥的pH值、有机质、总氮均有不同程度的降低,污泥重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量分别降低了19.05%、12.10%、10.77%、24.90%。BCR连续提取结果表明:Cu以可氧化态为主,Zn及Ni以可交换态和可还原态为主,Pb以残渣态为主。蚯蚓处理对污泥重金属可交换态及可还原态影响不显著,但大幅降低了Cu、Zn、Ni、Pb可氧化态含量,降幅分别为19.79%、92.57%、35.18%、78.31%。蚯蚓处理总体上降低了重金属Cu、Ni、Pb的生物有效性。     

采用电动修复增强技术去除电镀污泥中重金属

为提高电动修复技术去除电镀污泥中的重金属(Cu, Pb, Zn , Cr, Ni)的效率,采用污泥预酸化处理及阴极pH值控制处理2种途径进行强化,反应过程中电压为32V,处理时间为7d,结果表明,电镀污泥酸化pH值至4.5时,污泥中重金属的可移动性明显提高了,依次为Cr>Ni>Zn>Cu>Pb;污泥预酸化加阴极pH值控制处理能使电镀污泥中Zn、Ni、Cu和Pb交换态、碳酸盐结合态和有机硫化物态转化为可溶离子态,转化量大小依次为Ni>Zn>Cu>Pb,且该处理Zn、Ni、Cu和Pb的去除率分别达到74.02%、68.38%、39.22%、21.37%;但污泥预酸化及阴极pH值控制处理都不利于Cr的去除,对照处理Cr去除率为77.83%,污泥预酸化处理去除率降为40.65%,污泥预酸化加阴极pH值控制处理降至12.80%.     

EDTA和CA复配淋洗剂对重金属复合污染土壤的淋洗条件研究

采用不同浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA)混合的淋洗方法对重金属复合(Zn、Cu、Pb、Cr、Ni)污染土壤的最佳淋洗方式进行研究,探讨了pH值、液固比、淋洗时间和淋洗顺序对其淋洗效果的影响,并分析了0.08mol/L EDTA+0.4 mol/L CA混合淋洗处理前后土壤中重金属各种形态的变化。结果表明:采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA按复配体积比为5∶5混合淋洗对多种重金属污染土壤的淋洗效果最佳,且对土壤中5种重金属的去除率明显高于同等条件下单独使用CA和EDTA的淋洗效率,去除率分别为Zn 94.7%、Cu 95.0%、Pb 91.1%、Cr 53.8%、Ni 58.1%;采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA按复配体积比为5∶5混合淋洗,当混合淋洗液pH值为4.0、淋洗时间为14h、液固比为10∶1时,Cu、Pb、Zn、Ni、Cr的洗脱率分别为93.0%、85.3%、99.0%、50.5%、45.1%;采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA混合淋洗能很好地将土壤中重金属从稳定态向不稳定态转化,进而使得土壤中重金属得以去除。     

高粘性土壤中重金属的洗涤效果初探

利用三氯化铁(FeCl_3)、草酸和十二烷基磺酸钠(SDS)3种淋洗剂对典型高粘性重金属污染土壤进行淋洗处理,考察淋洗剂浓度、淋洗时间和淋洗次数对重金属去除效率的影响。当浓度为0.1 mol/L时,Fe Cl3对土壤中Cu、Pb、Zn、Ni和Cr的去除率分别为63.4%、22.8%、17.5%、37.9%和10.0%,草酸对重金属的去除率分别为52.7%、0%、19.6%、20.6%和3.3%,SDS对重金属的去除率分别为2.8%、13.6%、2.5%、9.8%和10.2%。重金属的去除率在1 h内即达到相对平衡,重金属的淋洗去除作用在4 h内随着时间的增加并未发生明显变化。淋洗3次后,Fe Cl3可以去除土壤中超过95%的Cu和Ni,对于Pb的去除率也较高,超过70%,草酸对Cu和Zn具有良好的去除效率,SDS对重金属的去除效果较差。     

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.     

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

广州城市污泥中重金属的存在特征及其农用生态风险评价

分析了广州7种城市污泥中Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni的含量,研究了其中5种污泥中重金属的形态特征,并利用地累积指数（Igeo）和潜在生态危害指数法（RI）对污泥农用过程中重金属的潜在生态风险进行了综合性评价. 结果表明,广州不同来源城市污泥中Cu、Zn、Mn、Ni含量较高,变化幅度较大,而Pb、Cr含量较低. 除一种污泥中Cu超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918-2002）,但所有污泥中重金属含量都超过珠江三角洲耕地土壤均值.不同重金属在不同污泥中的形态分布差异较大. 其中,含工业污水污泥中Cu、Cr还原态占很大的比例,Pb、Fe主要以还原态和残渣态存在;生活污水污泥中重金属主要以可氧化态和残渣态存在,酸可交换态中Mn的比例较高,易还原态中Zn的比例较高;5种污泥中Cu、Zn、Mn潜在迁移性最强.Igeo和RI评价结果表明,污泥中Cu、Zn、Mn是潜在的强生态风险元素,污泥在农用过程中具有一定生态风险性. Igeo和RI用于污泥农用过程中重金属的生态风险评价是可行的,与其它评价方法相比较, RI能更好地反映污泥中重金属对生态环境的综合影响.     

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.     

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

对相关研究结果的系统统计表明，Zn是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素，其次是Cu，再次是Cr，而毒性较大的元素Hg、Cd、As含量往往较低，通常在几个到十几个mg/kg范围内；70％统计样本的As含量在20ms／kg以内，而Cd、Cr、Ca、Hg、Ni、Pb、Zn含量则分别在2．8、250、417、5、75、130、1701ms／kg以内．我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达国家，而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势．按照1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)，Zn是我国城市污泥中超标问题最突出的重金属，其超标率为55％；但按照2002年新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准(报批稿)》，Zn的超标率仅为9％．一方面，我国的土壤和儿童普遍缺Zn，另一方面，我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污泥中的Zn控制过于严格，而且也不尽合理，急需对其进一步完善，以合理解决城市污泥的处理处置途径，推动城市污泥的资源化和无害化利用．     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

天冬氨酸和柠檬酸对污泥中重金属萃取的比较研究

以天冬氨酸作为萃取剂,研究了其对上海桃浦污水处理厂污泥中重金属的萃取性能,重点考察了萃取体系pH值对重金属萃取的影响,并在相同条件下与柠檬酸的萃取过程进行比较.结果表明,随着萃取体系pH值的升高,重金属的萃取率逐渐降低.在较低pH值时,天冬氨酸对污泥中Zn、Ni及Cu的最高萃取率均大于85%;在整个实验pH值范围内,天冬氨酸对Ni及Cu的萃取率分别达到50%和40%以上.与柠檬酸对污泥中上述3种重金属的萃取结果相比较,天冬氨酸对Ni、Cu的萃取能力更高,而对Zn的萃取能力在pH≥3.0时不如柠檬酸.