固体浓度对污染底泥中重金属生物沥浸去除效果的影响

采用序批式摇床,研究了固体浓度为3%~13%的底泥浓度对生物沥浸法去除污染底泥中重金属(Zn、Cu和Cr)的影响.结果表明,随着固体浓度增加,底泥pH值下降和ORP上升速率减缓,重金属的沥浸去除速率相应降低;沥浸过程中,当底泥pH值由5.0降至2.0,ORP由200 mV升至520 mV时,重金属的去除率增加最为迅速;不同浓度的处理,沥浸12 d,Zn、Cu和Cr的去除率分别为60%~85%、65%~100%和17%~35%.试验发现,底泥沥浸中pH值随时间的变化符合Boltzmann方程,此方程可估算底泥酸化进程.连续提取法对脱毒(沥浸)底泥中残留Zn、Cu和Cr的形态分级显示,底泥中未沥浸去除的重金属绝大部分以残渣态存在,环境风险较低.从经济角度考虑,固体浓度10%在底泥沥浸的实际应用中较为合适.     

底物和曝气方式对城市污泥生物沥滤的影响

采用容积为5 L的生物沥滤反应器,探讨了底物硫酸亚铁盐和单质硫粉的不同投配比、空气与CO2的曝气比对生物沥滤去除城市污泥中重金属过程的影响。结果表明,仅投加10 g/L S粉为底物时,污泥出现最低pH值为1.87;随着Fe2+在Fe2+和S粉混合物作为底物中占的比例逐渐增大时,最终pH值逐渐增加;采用6种不同曝空气强度进行生物沥滤实验,曝气强度控制为1 L/min时污泥酸化效果和重金属滤出效果最佳;在此基础上补充曝CO2,随着空气和CO2曝气比的增大,污泥酸化速率变化不大;在底物单质硫粉添加量为10 g/L、空气和CO2曝气量分别为1.0和0.03 L/min时,整个生物沥滤体系运行效果最佳,重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的去除率分别达到99.46%、92.02%、79.70%、92.12%、81.70%、86.58%和87.81%,同时有机质和氮磷钾的含量满足农用污泥的要求,处理后的污泥具有较高的农用价值。     

复合硫杆菌生物浸出污泥中重金属的效果及与pH和ORP的关系

利用复合嗜酸性硫杆菌(氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌)在不同接种量下(5%,10%,20%)对城市污泥进行生物沥浸,探讨了沥浸过程中不同重金属的浸出效果及其与pH值和氧化还原电位(ORP)的相关关系.结果表明,该方法能有效地浸出污泥中的重金属,生物沥浸处理10d后.污泥中Cu、Zn和Ni的浸出率可分别达到98%、99%和90%,硫杆菌接种量越大,沥浸反应速率越快,20%接种处理10%接种处理5%接种处理未接种处理.污泥生物沥浸过程中pH的下降和ORP的上升,是促进污泥重金属溶出的主要驱动力,但其中Cu的浸出同时受pH下降和ORP上升的双重影响,而zn和Ni的浸出则主要受pH影响.污泥中Cu、Zn和Ni开始大幅度浸出的pH阈值大约为4、5和5左右.研究还发现,生物沥浸处理虽可使污泥中有机质、全氮、全磷和全钾含量有所下降,但并不影响其农业利用价值.     

生物沥浸去除污泥重金属及改善脱水性能研究

从天然矿山酸性废水中富集制备了3种嗜酸性细菌混培物,开展了污泥生物沥浸实验,研究了沥浸去除污泥重金属(Cu、Zn、Cd)同时改善脱水性能的效果.结果表明,3种嗜酸性细菌混培物均可有效去除污泥中的重金属(P<0.01).沥浸12d后,改进型Starkey培养基富集的嗜酸性细菌混培物对Cu和Cd的去除率分别达到82.0%和82.9%,9K培养基富集的嗜酸性细菌混培物进行生物沥浸处理对Zn的去除率可达到87.5%.同时,生物沥浸还可以显著改善污泥的脱水性能(P<0.01).经过12d沥浸,污泥的离心脱水率可由73.1%上升到90.0%.显微观察和能谱分析结果显示,污泥脱水性能的改善是因为生物沥浸能使污泥结构由絮体状变成明显的颗粒状,并可形成以铁、氧和硫为主要元素组成的次生矿物规则晶体.     

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%。     

中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势

通过整理和统计国内外文献(2006—2013年)报道的中国城市污泥重金属含量,分析了近年来中国城市污泥重金属的区域分布特征和变化趋势.结果表明,城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量分别为182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9 mg·kg-1,与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的中碱性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为2.3%、0、5.9%、5.5%、2.9%、0、0和3.5%;与酸性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为7.1%、1.3%、10.3%、27.4%、20.0%、0、1.6%和12.1%.不同区域城市污泥重金属含量存在一定差异,城市污泥Hg和As在北方地区含量较高,而Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni在南方地区含量较高.与2006年城市污泥重金属含量相比,本研究城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量均呈下降趋势,降幅分别为29.0%、16.5%、40.9%、9.0%、29.8%、41.8%、5.3%和23.6%.     

城市污泥生物沥滤过程中重金属滤出途径的研究

以硫酸亚铁为底物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌为沥滤微生物对城市污泥进行生物沥滤实验,并以硫酸化学沥滤污泥处理和硫酸亚铁化学氧化沥滤污泥处理为对照来分析生物沥滤过程中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni)的滤出途径。根据各处理中重金属去除率和化学形态的变化,通过估算生物沥滤过程中酸溶作用和Fe~(3+)氧化作用对重金属滤出的贡献率来推测各重金属的主要滤出途径。结果表明:Zn、Cu及Cd主要滤出途径为Fe~(~(3+))氧化作用,Pb和Cr主要通过酸溶作用滤出,而Ni的滤出则由Fe~(3+)氧化作用和酸溶作用共同控制。     

广西城市污水厂污泥分析及其土地利用潜在生态风险评价

调查研究了广西区内主要城市污水厂脱水污泥养分、有机质含量和As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等7种重金属总量与形态分布,并对其土地利用的潜在风险进行了评价。广西城市污泥的总养分和有机质平均含量分别为87.11 g/kg和34.63%,具有较高的农用价值。Zn和Cd平均含量超过国家污泥农用标准,分别为1 095.75,16.22 mg/kg,其余污泥平均值不超标。污泥中7种重金属的化学形态均以稳定态为主,但As的可交换态比例相对偏高,而其他6种重金属的铁锰氧化物结合态比例相对偏高而比较稳定。风险指数分析表明,Cd为广西区内城市污泥中重金属潜在生态风险的主要贡献者,在污泥处理处置时应引起关注。     

基于污染物变化选择干化污泥处置技术

为了解我国城市污水厂污泥干化前后污泥含水率、pH值、总磷、总氮、有机质和重金属含量(Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As、Cd)的变化情况并据此选择合理的干化污泥处置技术,以我国某污泥干化厂三种类型的污泥样品为研究对象,并测定上述六项指标。结果表明:污泥干化后含水率降至3.72%;pH值降低至5.95和5.93;干化后干料中总氮、总磷和有机质的增加量分别为30%、2.7%和5%,而湿料的增加量分别为24.5%、10.7%和2.2%;重金属含量的变化与干化后污泥类型有关,湿料中重金属含量有所减少,而干料中重金属含量则有增有减。污泥干化厂应以湿料作为主要的干化产品。同时,对比样品中各指标的实测值与污泥标准中的控制限值可知,干料适合制砖、制水泥熟料和混合填埋,而湿料适于农用、土地改良和园林绿化。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

生物淋滤联合类Fenton反应去除污染土壤中重金属的效果

针对我国南方地区广泛存在的土壤重金属污染问题,以广东韶关铅锌矿周边污染农田土壤为研究对象,探讨利用生物淋滤方法与生物淋滤联合类Fenton反应对土壤Cu、Zn、Cd和Pb的去除效果,并采用序列化学提取(SEC)方法,分析不同处理对土壤中4种重金属形态分布的影响.结果表明,经12 d生物淋滤Cu、Zn、Cd和Pb的去除率分别达到66.5%、55.1%、72.8%和35.6%,其中无机结合态重金属去除效果最好,固相中剩余重金属主要以稳定的残渣态形式存在.2 d生物淋滤联合类Fenton反应在优化的H_2O_2浓度(5 g·L-1)下,对上述4种重金属的去除率分别为55.6%、50.6%、60.7%和30.5%,低于12 d生物淋滤处理,但显著高于H_2SO_4酸化、2 d生物淋滤、化学Fenton反应等对照处理.生物淋滤联合类Fenton反应可以实现原土壤中残渣态、有机结合态和无机结合态等较稳定态重金属的有效去除,使处理后土壤中4种重金属Cu、Zn、Cd和Pb的含量分别低于50、200、0.3和250 mg·kg~(-1)的标准限值.该方法兼具生物淋滤高去除效率和Fenton反应快速处理等优势,对于修复重金属Cu、Zn、Cd和Pb等复合污染的土壤具应用前景.     

生物沥浸处理提高城市污泥脱水性能的中试研究：批式运行模式

为了考察生物沥浸法对城市污泥脱水性能的影响.利用一个兼有序批式与连续式运行模式、工作体积为700 L的生物沥浸反应器对城市污泥进行了连续3批生物沥浸中试研究,并采用厢式压滤机对处理后污泥进行脱水处理.结果表明,曝气量为1.2 m^3/h,含嗜酸性硫杆菌的酸化污泥与待处理的原始污泥体积比为1∶15时,在90 h内完成首批...     

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。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

市政污泥热解过程颗粒物中重金属分布

以深圳市某污水处理厂的污泥为原料,研究了污泥热解过程产生的颗粒物及其中8种重金属的分布规律.结果表明,颗粒物的生成速率分别在400~600℃和1000℃保温30min的两个区间内达到峰值.8种重金属的热挥发性由大到小依次为Cd > Zn > As > Pb > Mn > Ni > Cu > Cr,而其在颗粒物中富集能力大小顺序为Pb > As > Mn > Zn > Cd > Ni > Cr > Cu.颗粒物重金属在热解气中的体积浓度随热解过程呈上升趋势,Zn和Cd则在升温阶段（1000℃以前）达到峰值后开始降低.研究表明,污泥热解颗粒物富集的重金属超标,因而污泥热解尾气颗粒物的去除装置十分必要.     

生物沥浸法去除不同初始pH值猪粪中的重金属

试验研究了不同初始pH值下猪粪中Cu、Zn和Cd的生物沥浸效果,结果表明猪粪生物沥浸对初始pH值的要求并不严格,具有较广的适用范围。猪粪粪液即使在初始pH值为8的弱碱性条件下,其pH值也可随沥浸时间快速降低,生物沥浸12天降到1.37,Cu、Zn和Cd沥出率可达到90.76%、97.97%和80.45%。初始pH值对重金属的沥浸速率有一定影响,降低初始pH值可以缩短生物沥浸周期,重金属的沥浸周期受不同初始pH值的影响程度从大到小依次为:CuZnCd。初始pH值为5的猪粪粪液可以在9天内完成生物沥浸,Cu、Zn和Cd沥出率可达到93.83%、99.24%和70.98%     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

黄铁矿与硫粉配合提高污泥重金属的淋滤效果

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了黄铁矿与硫粉2种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,2种底物配合可加速污泥中重金属(Zn, Cu)的浸出,显著提高其去除率.经过18d的生物淋滤,在2种底物配合并接种的处理中,Zn和Cu的去除率分别可达89.2%,56.5%;而在单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别为12.0%, 0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%,37.6%,进一步验证了生物淋滤技术去除污泥中重金属的可行性.     

污泥与猪粪作为培养基微生物去除垃圾焚烧飞灰中的重金属

以污泥或猪粪代替常规的无机盐(SM)作为A.ferrooxidans和A.thiooxidans复合菌株的培养基,利用微生物淋滤法去除垃圾焚烧飞灰中的重金属.结果表明,重金属去除率大小顺序为:污泥+菌液>SM+菌液>猪粪+菌液.污泥+菌液的处理中,经过15d的微生物淋滤,Cd、Zn、Cu去除率最高分别达到88.1%、78.7%、69.6%,而猪粪+菌液的处理,3种金属的去除率分别为82.4%、73.5%、60.0%.试验也表明,相同浓度的猪粪DOM对硫杆菌复合菌株的抑制作用远大于污泥DOM.当污泥DOM和猪粪DOM中水溶性有机碳浓度分别高于400mg/L和150mg/L时,就表现出对硫杆菌的不可修复的抑制作用.猪粪DOM中小分子量组分较多是造成这一现象的主要原因.