长江三角洲地区城市污水污泥中Cu和Zn的含量及其污染评价

Cu和Zn是中国污泥中最易超标的重金属元素.对长江三角洲地区南京、苏州、上海和杭州等15个城市的污水处理厂57个污泥样品的Cu和Zn全量和EDTA提取态Cu和zn含量及其污染风险进行了初步研究.结果表明,污水处理厂污泥中Cu和Zn全量分别为32～19 656、112～15 306 mg/kg,平均值分别为1 814、2 135 mg/kg;污泥中Cu和Zn平均含量以浙江最高,江苏最低;以生活污水为主的污水处理厂污泥中Cu和Zn含量较低,污泥制品含量最高;EDTA提取态Cu和Zn占全量Cu和Zn的平均质量分数分别为8.4%和21.4%,EDTA对Zn的提取能力远大于Cu.总之.污水处理厂污泥的Cu和Zn含量差异较大,部分污泥的Cu和Zn含量超过了污泥农用的重金属控制标准.为了保护生态环境和人类健康,防止二次污染,污泥农用时需考虑Cu和Zn含量,采取相应的控制措施.     

污泥施入黄土后重金属Cu、Zn、Cd的淋滤迁移

污泥土地利用是目前国内外污泥处置的主要方式和鼓励方向,在中国西北黄土地区更有前景和意义.污泥富含有机质和营养元素可弥补黄土的贫瘠缺陷,改善黄土肥力、增加植物产量.污泥施入黄土后,灌溉水对污泥重金属的淋滤迁移和污染风险是值得研究的课题之一.研究旨在了解重金属Cu、Zn、Cd在黄土层中的淋滤迁移特征,为黄土地区污泥的土地利用及重金属污染控制提供实验依据.实验选择污泥中含量或毒性大的Cu、Zn、Cd 3种重金属作为研究对象,通过室内模拟土柱对表层堆肥污泥中2种源强的重金属进行1年灌溉用水量的淋滤对比实验,测定淋滤前后土柱中和渗出液的Cu、Zn、Cd总量、有机质及pH值,以期分析重金属在黄土中的淋滤、迁移特征.结果表明,淋滤作用可使堆肥污泥Cu、Zn、Cd发生少量迁移并富集于土柱中、上部,大部分或绝大部分重金属仍滞留于耕作层(0～20 cm);淋滤使堆肥污泥Cd与Cu向下迁移约30 cm,Zn向下迁移约20 cm;渗出液呈弱碱性,其中Cu、Zn、Cd 3种重金属的浓度较入渗水均有增多,但随渗出液从黄土柱中溶出的重金属量极少.实验表明,耕作层重金属源强对Cu、Zn、Cd在土柱剖面中的淋滤、迁移和滞留作用以及溶出量均有不同程度的影响,堆肥污泥土地利用可以明显改善黄土肥力,灌溉对耕作层污泥有机质的淋滤损失量较小.并得出,堆肥污泥在黄土地区的土地利用是可行的.     

合肥市污水处理厂污泥重金属分布特征及其生态风险评价

为了解污泥中重金属污染状况,分析了合肥市5家污水处理厂污泥中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的总量、形态特征与生物毒性,并采用内梅罗指数法和潜在生态危害指数法对污泥中重金属生态风险进行了评价。结果表明,污泥中各重金属元素总量为Zn(639.00~2 094.50mg/kg)Cu(107.22~415.86mg/kg)Cr(48.06~388.24mg/kg)Pb(4.50~35.40mg/kg)As(11.72~47.51mg/kg)Cd(2.02~16.68mg/kg)。形态分布特征分析结果显示,Cr、Cu和Pb较稳定,As的稳定性相对较差,Zn在污泥中稳定性最差,而Cd在不同污泥样品中的形态分布差异较大;水平振荡法和毒性特征沥滤方法对污泥中重金属浸出浓度较低,未超过相应限值。内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对污泥中重金属总量评价结果表明,5家污水处理厂(分别命名为WT、WXY、JKQ、ZZJ、CTP)污泥样品表现为CTPJKQWXYZZJWT,各重金属元素污染顺序为CdCu(Zn)AsCrPb。     

高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态的影响

采用高温堆肥和蚯蚓堆肥工艺，研究了城市污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属（Cu、Pb、Zn、Cd和As）交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态的变化。研究表明：高温堆肥和蚯蚓堆肥前后各试验污泥的重金属形态和含量呈现出不同的变化，都可以降低污泥中交换态Cu、Pb、Zn、Cd和As的含量；对于Cu和Pb，高温堆肥优于蚯蚓堆肥；对于Zn、Cd和As，蚯蚓堆肥优于高温堆肥。2种堆肥方式中，粉煤灰用量为10%的钝化效果优于20%，磷矿粉的钝化效果同粉煤灰一样。     

山东省城市污水处理厂污泥重金属污染特征及风险评价

采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子吸收光谱仪重点研究了山东省城市污水处理厂污泥中重金属Cu、Cd、Ni、Pb、Mn、Zn和Cr的污染特征,并对其做了潜在生态风险评价。结果表明:(1)山东省城市污水处理厂污泥呈现高有机质、高氮、高磷和高钾的特点,具有较好的利用价值。(2)污泥中的Mn占重金属总量的质量分数最高,Zn、Cu和Cr占重金属总量的质量分数较高,Cd占重金属总量的质量分数最低。不同城市的重金属浓度大体表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市。(3)污泥中生态危害指数最高的重金属为Cu、Cd和Ni;污泥中重金属的复合生态危害指数表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市,淄博市和枣庄市城市污水处理厂污泥的重金属潜在生态风险均为中等,其余城市的重金属潜在生态风险均为轻微。Cu和Cd是污泥重金属潜在生态风险的主要贡献因子。(4)对重金属进行主成分分析,第1主成分主要反映了Cu、Ni和Cd的富集程度;第2主成分主要反映了Pb的富集程度;第3主成分主要反映了Zn和Mn的富集程度。     

高速公路路面沉积物的污染特性

对湖南省长潭西高速公路不同采样点的路面沉积物进行取样分析,并检测了样品的颗粒级配、COD、重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)和有机质。结果表明,路面沉积物主要以粒径<0.15 mm的颗粒为主;较小颗粒物中的COD含量高于较大颗粒中的COD含量;粒径在0.15 mm以下的颗粒物所含重金属Cu、Zn、Pb和Cd的浓度普遍高于所选的土壤标准值,降雨一旦形成径流将会产生严重的污染危害;沉积物中的有机质含量对重金属的吸附有一定的影响,有机质含量越高,沉积物中重金属含量相对也高。     

山西省城市污泥农用潜力与安全施用

城市污泥中重金属的含量是限制污泥农用的主要泥质因素,本研究对山西省不同地区城市污泥采样分析结果表明,污泥pH为6.76~7.78、N+P2O5+K2O含量为3.03%~21.39%、有机质含量为18.5%~68.8%、重金属Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd和Cr含量分别为61.1~225.4、76.2~1 557.1、11.5~29.1、0.2~1.7、13.5~89、0.5~8.6和108.9~328.1mg/kg,均符合农用泥质标准(CJ/T309-2009)中限定的泥质要求。依据山西省不同地区农田土壤重金属含量以及土壤环境质量二级标准,山西省不同地区土壤重金属环境容量大小顺序依次均为PbZnCrCuAsHgCd。以年施入污泥量7 500 kg/(hm2·a)计算,山西省晋北地区污泥连续施用年限为大同市约为117年,朔州市约为217年,忻州市约为133年,晋中地区太谷县约为6年,晋东南地区晋城市约为163年,长治市约为29年。     

含重金属污泥制砖毒性的浸出

污泥中的重金属是影响污泥处置利用的重要因素,污泥制砖可以有效固结重金属。采用污水厂污泥与页岩按一定配比混合制备烧结砖,通过毒性浸出实验,研究烧结砖对重金属的固化程度以及重金属浸出稳定性,从而评定烧结制砖的安全性。结果表明,在浸出液为中性和酸性条件下,Cu、Cr、As和Pb的浸出浓度基本保持稳定,浸出时间的影响不大,而Zn的初始浸出浓度相对较大,最终逐渐降低;碱性条件下,Cr、Cu和Pb的浸出浓度随时间变化不大,而Zn和As的浸出浓度则在浸提时间内无明显变化规律;但不同p H浸出液下的重金属浸出浓度均远低于国家限值,污泥制砖重金属固化效果好,安全可靠。     

北运河表层沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附

首先分析了北运河6个采样点表层沉积物中重金属含量及相关基本特征。通过实验室模拟实验,利用分配系数Kd评价沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附特性,进一步考察了水体pH变化和有机质对重金属在北运河沉积物上吸附的影响。结果表明,沉积物中重金属的含量顺序为Zn>Cu>Pb,去除有机质后,沉积物对重金属的吸附能力显著降低,但各采样点中的重金属含量,沉积物对重金属吸附能力,以及沉积物中的有机质含量并没有明显相关性,这可能是因为不同采样点中有机质种类与结构不同导致的。总之,北运河沉积物对Pb有很强的吸附能力,其次是Cu和Zn,而且,Cu、Zn、Pb的吸附量随着pH的升高逐渐增大,水体pH值对于Zn的吸附影响更大。     

白云石和硫酸亚铁复配对城市污泥中重金属形态分布及生物有效性的影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究白云石、硫酸亚铁以及白云石和硫酸亚铁复合物作为改良剂对污泥重金属形态和生物有效性的影响,并对其钝化机理进行了初步研究。结果表明:白云石可以提高污泥pH,硫酸亚铁则降低污泥的pH,白云石和硫酸亚铁复配添加时,污泥pH变化并不显著。白云石对污泥中Cu和Cd有较好钝化作用,硫酸亚铁对污泥中As具有显著钝化作用,白云石和铁盐复配对污泥中重金属Cu、Zn、Cd和As均有显著钝化作用。白云石和硫酸亚铁处理可显著降低污泥中重金属有效态含量,其中以5%白云石和5%硫酸亚铁复配处理的效果最好,与对照相比,污泥中的有效Cu、Zn、Cd和As分别减少了59.58%、42.26%、40.93%和55.68%。SEM-EDS和Visual MINTEQ模拟结果显示,白云石中的碳酸根离子能够与重金属发生沉淀反应。盆栽实验结果显示,污泥中加入白云石和硫酸亚铁后,青菜地上部和根部重金属含量降低,地上部Cu、Zn、Cd和As最大降低程度分别为53.56%、34.51%、57.29和77.04%。     

聚丙烯酰胺对活性污泥特性的影响研究

高分子混凝剂PAM投加是强化污泥造粒的有效方法,但PAM的投加对活性污泥中微生物群落以及对其生化降解性能的影响尚缺乏系统性研究。为此,通过实验室小型实验,在SBR中连续投加PAM,运用FISH等微生物检测技术,研究了PAM对活性污泥的影响。在PAM投量为3 mg/L的条件下,反应器中活性污泥的生长过程与对照反应器没有根本性差别,且PAM投加后MLSS浓度和单位重量污泥的生物量均有一定增大,污泥的沉降性能也得到改善。FISH检测的结果表明,与对照反应器相比,总细菌、亚硝化菌、硝化菌的个数分别由9.1×105、1.8×105和1.1×105CFU/mL增长到1.0×106、2.0×105和1.2×105CFU/mL,说明PAM没有对各种菌落的生长产生不利影响。连续运行80 d的结果也表明,投加PAM的反应器中COD和氨氮的去除均有所改善。     

紊动特性对污染物降解的影响研究

采用潜水泵作为紊动诱发装置，利用PIV测量了流场，研究了不同流量下紊动对污染物降解的影响规律。结果表明，紊动对污染物的降解有明显的影响，流量越大，紊动强度越大，污染物的降解率越高。对紊动强度与有无紊动水箱COD、NH4^＋-N、TN和TP降解增加量的变化曲线进行指数函数拟合，拟合结果良好，可以认为紊动对污染物降解的影响可以描述为“一级反应”理论。     

铜对活性污泥微生物活性影响研究

通过人工投加铜离子对驯化污泥的破坏性实验,研究了各浓度铜离子对活性污泥氨氮、COD降解的影响及其TTC-脱氢酶活性、氧摄取速率(SOUR)、氨摄取速率(AUR)的影响。结果显示,0~5 mg/L的铜离子对处理系统有机物的去除率影响不大。铜离子浓度与活性污泥的TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR之间呈现良好的相关性;低浓度的铜离子对TTC-脱氢酶活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR则会产生一定的抑制作用。当铜离子浓度达到5 mg/L时,其对SOUR、TTC-脱氢酶活性以及AUR的抑制率均超过50%。在此情况下,采用TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR等指标,能快速有效地表征铜离子对活性污泥微生物的毒害作用。     

容积负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用1套有效容积为3 L的厌氧复合床作为厌氧氨氧化反应器,用提高进水基质浓度和缩短反应器水力停留时间2种方式提高反应器的容积负荷,进而研究反应器最佳的进水浓度和水力停留时间。结果表明,在HRT为24 h的条件下,反应器最佳进水浓度NH4+-N与NO2--N在110 mg/L左右;通过调节HRT发现,当HRT大于8 h时,NH4+-N与NO2--N的去除率都在80%以上。     

Effect of ozone on growth of mosses on disturbed forest soil

Mixed forest floor organic matter and upper mineral soil from a 1580 m elevation conifer-hardwood stand in the Pisgah National Forest, NC, was placed in 4-cm diameter x 21-cm deep tubes and exposed to 0.00, 0.08, 0.16, 0.24 or 0.32 microl O3/liter air (ppm). Twelve tubes in each of three replications/treatment were fumigated in continuously-stirred tank reactors in a greenhouse for 6 h/day on 4 consecutive days/week. Soil was watered 3 days/week with deionized water amended with ions and adjusted to pH 4.3 with H2SO4 + HNO3 (70 meq SO4(2-): 30 meq NO3(-)). After 10 weeks the amount of soil surface covered by moss (predominantly Ditrichum pusillum, but also D. lineare, and Pohlia nutans) was estimated visually and assigned a rating on a scale of: 1 = 0-25%; 2 = 26-50%; 3 = 51-75%; 4 = 76-100%. Linear regression analysis revealed a significant (p < 0.001) negative relationship between coverage ratings and O3 concentration. Surface coverage in tubes exposed to 0.32 or 0.24 ppm was about half of that for 0.00 ppm (mean ratings of 1.1, 1.4 and 2.6, respectively). Coverage differences appeared to be due in part to O3 suppression of plant numbers. Linear regression analysis also revealed a significant (p < 0.001) negative relationship between heights of D. pusillum plants (measured after 12 weeks treatment) and O3 concentration.     

香菇菌渣对土壤微生态的影响

为研究香菇菌渣添加对土壤质量改善的效果和机制,在土壤中添加质量分数为0(对照)、1.5％、3.0％、4.5％的香菇菌渣进行培养处理,并定期检测土壤中各类微生物的数量与某些酶活性.结果表明:添加香菇菌渣对土壤微生物数量和酶活性都有不同程度的提高作用,其中真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性和脱氢酶活性均随添加量的增加而增大,说明香菇菌渣能够增加土壤中微生物群落的规模,从根本上有利于土壤质量的改善,同时还增强了土壤潜在的抑病能力；4.5％处理的平均真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性、脱氢酶活性分别为对照的1 399.00％、2 773.33％、1 309.36％、2 512.29％.     

氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响

研究了氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响.以傅立叶红外光谱定性表面官能团变化,以扫描电镜观察表面形貌,以化学吸附分析仪测定后再通过测定样品的氮气吸附/脱附等温线计算比表面积和孔径.结果表明:(1)氧化改性使活性炭比表面积增大;还原改性使活性炭比表面积减小.还原阶段使先前氧化阶段中产生的孔道以及原有孔道均发生塌陷,导致还原改性活性炭比表面积减小.(2)在静态吸附的条件下,氧化改性和还原改性活性炭对草甘膦的吸附均为吸热反应.还原改性在活性炭表面产生的还原性官能团有利于活性炭对草甘膦的吸附,而氧化改性产生的氧化性官能团并不利于活性炭对草甘膦的吸附.(3)热力学参数的计算进一步表明,改性活性炭对草甘膦的吸附为吸热反应.     

五氯苯酚在厌氧颗粒污泥中的吸附研究

在血清瓶中进行的分批实验中,研究了UASB和EGSB反应器厌氧颗粒污泥对五氯苯酚(PCP)的吸附、解吸规律.结果表明,吸附和解吸在接触PCP 2.5 h内达到平衡,吸附和解吸过程都符合Freundich等温方程,PCP的吸附机制为恒定的分配吸附.来自UASB反应器中活的颗粒污泥吸附能力大于灭活的颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557 0和0.037 9.UASB反应器颗粒污泥对PCP的吸附能力大于EGSB反应器颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557和0.263.     

十六烷基三甲基溴化铵对重油在海洋沉积物上吸附的影响

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对重油在海洋沉积物上吸附的影响。结果表明,在CTAB初始质量浓度为0～20mg/L时,海洋沉积物对重油的吸附动力学过程符合伪二级吸附动力学方程,伪二级吸附速率常数随CTAB初始浓度增加、温度的升高而增大;吸附等温线符合Freundlich方程。随着CTAB初始浓度和盐度的增加、温度的降低,重油在海洋沉积物上的吸附量增大。标准吸附焓变(ΔH0)、标准吉布斯自由能变(ΔG0)、标准吸附熵变(ΔS0)的计算结果表明,重油在海洋沉积物上的吸附为物理吸附,是一个自发、放热、熵减小的过程。