好氧发酵市政污泥对4种绿化植物生长及其体内重金属含量的影响

城市污水厂剩余污泥含有大量的有机质,经过好氧发酵后具有较高的肥用价值。选择了2种花卉植物孔雀草和凤仙花以及2种绿地植物高羊茅和黑麦草,考察了不同污泥施加比例对植物生长和植物体内重金属含量的影响。结果表明,所有植物在5%~10%污泥含量时生长最佳。当发酵污泥的施用量低于20%时,4种植物地上部分重金属含量均无变化,而地下部分受施肥量影响部分重金属含量小幅升高。Zn元素出现在所有上升的重金属种类中,表明植物根系对Zn的活化能力较强。今后需控制污水厂服务区内含Zn的污水排放。     

城市污水污泥的堆肥化与资源化

污水污泥的处置与利用越来越引起人们的关注，在污水污泥的处理与处置方法中，以土地利用方式受到各国的普遍重视。污水污泥中含有能促进植物生长的氮、磷等养分和能改良土壤结构的大量有机质同时也含有大量水分、病原菌、寄生虫（卵）、重金属等有害成份，在土地利用之前对污泥进行堆肥化处理是必要的。把污泥经过堆肥化处理后，使其中的有害成份减害化，便于贮藏，运输与使用，研究发现，污泥堆肥可明显促进植物生长，使土壤的理化     

生物质炭输入对污泥施用土壤-植物系统中多环芳烃迁移的影响

利用温室盆栽黑麦草实验,研究了生物质炭输入对污泥施用土壤性质、植物生长及土壤-植物系统中多环芳烃迁移性能的影响.结果表明,施用含炭堆肥污泥更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量,与普通堆肥污泥处理相比,施用含炭堆肥污泥的黄棕壤和红壤中阳离子交换量分别提高了10%和5%,而2种土壤总氮含量则分别提高了13%和18%.同时,生物质炭的输入更有利于促进植物生长,与普通堆肥污泥处理相比,2种土壤中含生物质炭堆肥污泥处理黑麦草生物量均提高了23%,黄棕壤和红壤中种植的黑麦草叶绿素含量分别增加了8%和10%.生物质炭的输入还使得污泥-土壤体系中的多环芳烃转移到植株中的量明显减少,含炭堆肥污泥处理中多环芳烃在黑麦草中的累积量比普通污泥相应处理降低了27%~34%.因此,生物质炭作为污泥堆肥调理剂,不仅能进一步改良土壤性质,促进植物生长,还可以有效限制污泥-土壤体系中多环芳烃在环境中的迁移,降低潜在的污染风险.     

化学预处理-人工湿地联合处理污泥中重金属

使用化学预处理联合人工湿地处理污泥重金属,考察了柠檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)处理对人工湿地去除污泥重金属效果的影响。结果表明:与原污泥对照相比,人工湿地对化学预处理污泥重金属Cd、Cu、Pb和Ni的去除率分别增加了60. 19%、34. 29%、37. 22%和25. 51%。方差和差异性分析结果表明:预处理对重金属去除影响顺序依次为GLDA>CA>未处理,人工湿地对污泥重金属去除效果依次为Ni>Cu>Cd>Pb,CA和GLDA预处理系统中的植物量,在实验结束时较初始分别增长了158. 65%和172. 89%,大于对照组的89. 14%,说明化学预处理污泥有利于湿地植物生长,从而促进污泥重金属的去除。     

化学法去除污泥中重金属的后续研究

以化学法去除污泥中重金属的后续研究作为主要研究内容,研究了酸化废液终处理以及处理后污泥的资源化利用问题。研究表明:对化学法处理污泥后所产生的酸化废液进行水泥固化处理,通过重金属浸出毒性实验发现,浸出液中所含的重金属含量很低,要远低于国家浸出毒性标准,所以此法用于处置废液是具有一定的可行性的。将处理后的污泥与正常土壤按1:1混合,在其上栽培酸性植物三叶草,植株可以正常生长,通过对植株中的重金属测定,发现污泥中残存的重金属迁移至植株体内的含量较小,不影响植株的正常生长,所以,可将处理后的污泥用于城市园林绿化地等。     

细胞冻融破碎对城市污泥中重金属浸出浓度的影响

利用反复冻融的方法对污泥细胞进行破碎,考察处理前后污泥重金属的浸出浓度和形态分布的变化,并通过扫描电镜和红外光谱分析污泥中微生物细胞形貌和有机化合物含量的变化.结果显示,经过细胞破碎处理后,污泥中重金属的浸出浓度增大,锌、镍、铬、镉和铜的浸出浓度比原始污泥分别增加了9.7%、5.1%、25%、9%和50%.不稳定态增加,锌和镍的不稳定态分别增加了20.4%和37.9%,锌、镍、铬和铜的有机态分别减少了4.2%、8.2%、1.2%和5.1%.细胞发生了形貌上的变化,细胞体破碎程度严重.细胞EPS以及污泥中的蛋白质、羧酸、多聚糖等有机基团含量明显减少.细胞破碎后污泥浸出浓度增加的主要原因是污泥中有机态的重金属转化成了其他不稳定态的重金属.     

长江三角洲地区城市污水污泥重金属含量研究

通过现场采样及室内分析,研究了长江三角洲地区南京、苏州、上海、杭州等15个城市的污水处理厂44份污泥样品中6种重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni)的含量。结果表明,不同污水处理厂的污泥样品中重金属元素的总量存在较大的差异,6种重金属元素平均含量的大小顺序为Zn>Cu>Ni>Cr>Pb>Cd。对各类型污泥重金属污染指数比较表明,工业污水为主城市污泥中重金属污染程度明显高于生活污水为主污泥和混流污水污泥。用主成分分析法提取的3个主成分较好地反映了6个重金属指标的信息,累积贡献率为82.0%,第一主成分能解释接近50%的信息量,它主要反映各金属在污泥中均有不同程度的富集。为了保护生态环境和人类健康,防止二次污染,污泥土地利用时需考虑重金属含量,采取相应控制措施。     

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.     

电化学方法去除污泥中重金属的研究

分析了河东污水处理厂污泥中Pb、Cd、Cu、Ni的含量和形态分布特征,并以PbO2/Ti电极板为阳极、铜板为阴极通电处理污泥,考察了电压、通电时间等因素对污泥pH及重金属去除效果的影响.结果表明,污泥中Cd和Ni的含量超过了国家农用标准(GB4284—1984),同时,Cd和Ni也具有较高的生态可利用性.不同电压对污泥重金属去除率影响较大,当电压为35 V,电流为80 mA,反应时间为6 h时,对污泥的处理效果与费用最佳,在此电压下对污泥进行处理,Cu、Pb、Cd和Ni的去除率分别为57.35%、48.42%、68.63%和49.85%.此时,阳极区污泥中的重金属含量已有较大程度的降低,均能达到国家农用标准(GB4284—1984).     

施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量：0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明：堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。     

污水污泥低温热解技术工艺与能量平衡分析

针对一次给料稳定运行污泥热解系统制取三相产物的工艺展开分析,并基于能流图、能源回收率、能耗比等方法和衡算指标讨论该工艺的能量平衡关系。研究发现:热解产物的产率和热值高低受热解终温影响最大,反应时间次之,升温速率最小。不同工况条件下热解过程热量损失具有明显差别,热解停留时间长、升温速率低都造成输入能量、热损失增大。热解过程能量平衡分析也验证了以制取气相产物为目标的污泥热解工艺条件的回收率和能耗比最高,分别为0.94和1.73;与高产出液相油的热解过程相比,产物总能量相差不多而系统消耗的能量能够减少35%。从能源回收、节约能源角度分析,污泥低温热解制取可燃性气相产物的工艺系统具有较高应用价值。     

基于质能流评估的餐厨垃圾热解自供能特性研究

餐厨垃圾具有成分复杂、含水率高的特点,热解处理法虽可实现餐厨垃圾的快速、无害化减量和能源资源回用,但其处理过程依赖外部能量输入,处理过程的能量平衡问题不容忽视。为全面探究餐厨垃圾热解系统能量流分布,研究提出了热解产物燃烧回用思路,聚焦系统自供能特性,开展固定床热解实验,考察不同含水率的餐厨垃圾在不同热解温度下的产物分布,并计算理论热值,结合TG-DSC分析确定原料热解理论耗能,建立了系统自供能特性指标(ERPC),计算系统的能量产生与消耗比,判断餐厨垃圾热解自供能的运行条件。结果表明:热解温度由400 ℃升至800 ℃,餐厨垃圾热解固体产物产率降低,气体产率提高,热解油产率呈现先增后减的趋势,并在500 ℃时达到最高。通过产物热值分析,过高的热解温度和含水率降低了餐厨垃圾热解产物的总能量。当三相热解产物全部燃烧回用时,为实现系统自供能餐厨垃圾含水率不得低于40%,热解温度不得高于500 ℃。当将油、气两相产物燃烧回用时,为实现系统自供能,热解温度须不超过600 ℃,含水率不超过10%。只燃烧热解气在所有条件下均无法实现系统自供能。     

抗生素菌渣催化热解特性的研究

为了将生物质转化为高品质的液体燃料,以青霉素菌渣为催化热解实验原料,在温度为400,500,600,700℃下进行热解实验,以生物质油产率最大化为目的,探究最佳热解温度。在此基础上,选用CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5作为催化剂,对青霉素菌渣进行催化热解实验,探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明:不添加催化剂时,青霉素菌渣在500℃条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下,添加催化剂CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5时,生物质油的产率相对降低,但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66,7.41百分点,达到25.34%和24.09%;含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68,12.49百分点,为31.74%和30.34%;含氮杂环类物质含量分别降低5.96,12.49百分点,为32.51%和35.07%。天冬氨酸、组氨酸、谷氨酸和中间产物DKP的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。     

塑料垃圾的热解气化实验研究

在小型外热式固定床实验台上,对塑料垃圾进行高温热解实验研究。研究主要针对不同的热解终温,目的是弄清热解过程的规律、热解温度对热解产物的影响、热解终温和产气量及气体成分的组分之间的关系。尤其研究了在热解处于末期的时候,强化水煤气反应对结果的影响。     

植物根际分泌有机酸对生物炭吸附Pb (Ⅱ)的影响

本研究采用室内模拟实验的方法,考察了生物炭（热解温度200,300,400,500℃）对Pb（Ⅱ）的吸附行为,并以草酸和柠檬酸为代表,探讨有机酸对生物炭吸附Pb（Ⅱ）的影响.结果表明：Langmuir模型较Freundlich模型更适合于对两类生物炭（花生壳生物炭、松木生物炭）吸附Pb（Ⅱ）的数据进行拟合,200℃制备的花生壳生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附容量最大;生物炭吸附Pb（Ⅱ）的过程为自发过程,且花生壳生物炭强于松木生物炭,低温生物炭强于高温生物炭;柠檬酸浓度为2.60×10^-2mmol/L及草酸浓度为7.65×10^-2mmol/L以下时,其在生物炭表面的吸附为Pb（Ⅱ）提供了更多的吸附位点,从而促进了Pb（Ⅱ）吸附;有机酸浓度增大以后,占据生物炭的内部孔隙,竞争重金属吸附位点,从而抑制了Pb（Ⅱ）在生物炭上的吸附.本研究将为系统认识生物炭的环境效应提供重要的基础信息,有助于全面评估有机酸影响下生物炭在环境修复中的功能.     

Thermogravimetric coupled with Fourier transform infrared analysis study on thermal treatment of monopotassium phosphate residue

In China, safe disposal of hazardous waste is more and more a necessity, urged by rapid economic development. The pyrolysis and combustion characteristics of a residue from producing monopotassium phosphate (monopotassium phosphate residue), considered as a hazardous waste, were studied using a thermogravimetric, coupled with Fourier transform infrared analyzer (TG-FTIR). Both pyrolysis and combustion runs can be subdivided into three stages: drying, thermal decomposition, and final devolatilization. The average weight loss rate during fast thermal decomposition stage in pyrolysis is higher than combustion. Acetic acid, methane, pentane, (acetyl) cyclopropane, 2,4,6-trichlorophenol, CO, and CO₂ were distinguished in the pyrolysis process, while CO₂ was the dominant combustion product.     

PVC热解过程中HCl的生成及其影响因素

采用热重分析仪(TG)对聚氯乙烯(PVC)的热解特性进行研究.在不同条件下进行PVC热解制取氯化氢(HCl)实验,研究载气流量、入料量、热解时间和热解温度对氯化氢产率的影响,得出最佳热解条件;采用离子色谱(IC)、气相色谱(GC)、气质联用仪(GC-MS)对热解产物进行化学分析,揭示PVC热解制取HCl过程的反应机理.结果表明:PVC热解制取氯化氢的最佳热解条件为载气流量100mL/min、热解时间30min、入料量1.2g和热解温度400℃;PVC热解存在2个失重阶段,即260~320 ℃和390~600 ℃;随热解温度升高,焦油产率由0.95%升高到20.29%、HCl产率由25.69%升高到53.76%,而半焦产率则由54.39%下降到11.27%、气体产率变化范围为9.09%~18.97%;当热解温度低于400 ℃时,气体组分仅检测到H2、C2H4、C3H6;当热解温度高于400 ℃时,检测到的气体组分为H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8;随着热解温度的升高,焦油组分中不稳定组分逐渐转化为稳定组分.PVC热解制取HCl的第1反应阶段主要是脱除HCl的链式反应,同时生成少量的苯等芳香族化合物及环烷烃等有机化合物;第2反应阶段主要为少量HCl生成、焦油的结构重整、分子重排、脱苯环和同分异构化等.     

城市生活污泥低温催化热解实验研究

文章研究了在固体残留物催化作用下,不同热解温度下污泥热解产物的产率及特性。结果表明,与无催化剂相比,污泥低温热解所得的液体产率、油品产率、气体产率和固体减少率明显增加。油品最大产率所需温度从440℃降低至400℃,油品最大产率从20.5%增加到24.5%,油品的品质有一定的提高。     

矿物质组分对低品质生物质热解过程的影响

通过酸洗脱除低品质生物质（鸡粪与猪粪）中的矿物质组分,并使用热重分析仪对酸洗前后样品的热解行为进行了研究.结果表明,由于两种农林废物的有机组成和矿物质含量不同,导致其热解行为差异较大.鸡粪中含有大量的CaCO3,其在高温下分解放出CO2,并与鸡粪半焦中的碳发生气化反应.酸洗不但改变了禽畜粪便中矿物质的含量,而且改变了该...     

热解温度对生物炭强化镉污染土壤治理的影响

为了探究污泥生物炭对Cd污染土壤的钝化修复效果,采用人工模拟Cd污染土壤进行盆栽实验,并探究了生物炭对Cd污染土壤pH、有机碳、Cd含量及价态、玉米株高、富集系数及生物转化系数的影响。结果表明:热解温度为800℃时制备的生物炭的修复效果优于300℃时制备的生物炭,且生物炭的最佳剂量为9.0 g/kg。施用800℃下制备的生物炭时,土壤中Cd含量也增加至7.9 mg/kg,较热解温度300℃增加约1.0 mg/kg。污泥生物炭显著降低了土壤中酸可提取态及还原态Cd的含量,升高了氧化态及残渣态Cd含量。当热解温度为800℃时,酸可提取态和还原态Cd含量分别降低至0.68,0.45 mg/kg,氧化态及残渣态Cd含量分别升高至0.76,1.72 mg/kg,从而降低了土壤中可生物利用Cd的含量。此外,生物炭能够降低Cd的生物富集系数及转化系数。