牡蛎壳粉对酸性土壤的修复及其对镉的钝化作用研究

农业土壤重金属镉污染具有浓度低、面积大的特点,因此,原位钝化修复技术逐渐成为农业土壤镉污染治理的研究热点。针对目前农业土壤酸化及镉污染比较严重的状况,研究施加牡蛎壳粉对酸性土壤及镉形态转化的作用,以期达到对酸性镉污染土壤的修复。结果表明,添加5%、150目的牡蛎壳粉后,土壤p H值可由5.56提高至7.74;有效态镉含量由1.66 mg/kg降至0.801 mg/kg,钝化率达到51.7%。同时,交换态钙含量由0.998 g/kg升高至9.11 g/kg,可有效缓解酸性土壤钙流失的问题。对不同镉污染水平的土壤添加牡蛎壳粉后,镉的酸可溶态、可还原态和可氧化态分别降低了12.92%~20.97%、18.99%~31.10%和18.02%~47.80%,而残渣态则增加了124.2%~175.9%。因此,施加牡蛎壳粉可有效矫正土壤酸化的现象,并显著降低酸性土壤镉的生物活性,达到对镉钝化的效果。     

碱渣对土壤中镉有效性的影响

用盆栽试验研究碱渣及其用量对小白菜(Brassica chinesis)产量、镉吸收量,土壤pH及有效态镉含量的影响,以期为碱渣的利用提供新的途径。结果表明:碱渣对小白菜生长有促进作用,用量3 g/kg时增产效果最佳,与对照相比,增加了48.1%,继续增加用量小白菜产量增加幅度降低;施用碱渣显著提高土壤pH,且pH与施用量呈显著正相关(R=0.792,P<0.05)关系,但土壤有效态镉含量随着碱渣用量的增加呈递增趋势,与对照处理相比,用量为6 g/kg时增加22.0%,达显著水平;碱渣促进根系对镉吸收累积,与对照相比,碱渣处理根系镉含量增加了29.7%~61.0%,达显著水平,并有增加小白菜地上部镉含量的趋势。这说明碱渣能提高土壤镉有效性,促进植物对镉吸收,可用来强化镉污染土壤的植物修复。     

磷肥和稻草对土壤重金属形态、微生物活性和植物有效性的影响

采用原位化学固定法,通过向土壤中添加修复剂磷肥和稻草,研究其对土壤中重金属形态、植物有效性和土壤微生物活性的影响.结果表明:添加磷肥和稻草可改变土壤中重金属Cu、Cd、Zn和Pb的形态分布,使土壤中重金属高植物有效性的酸提取态比例降低;其中以磷肥+稻草组下降最多,酸提取态Cu比例从对照的50.4%降至8.7%,酸提取态Cd从56.2%降至29.5%,酸提取态Zn从32.9%降至25.1%,酸提取态Pb从21.1%降至检测限以下.磷肥、稻草及磷肥+稻草修复土壤后,4种重金属在油菜(Brassica napus L.)中的含量显著降低,且油菜干生物量由对照的0.46 g分别增至0.97、1.53和2.28 g.同时土壤中微生物活力得到提高,土壤微生物生物量碳由对照的19.16 mg/kg最高增至966.71 mg/kg,而代谢呼吸率由对照的21.95 mg/(kg.h)最大升至158.63 mg/(kg.h).证明磷肥和稻草可降低重金属对油菜和土壤微生物的毒性胁迫,改善污染土壤质量,促进植物和土壤微生物的生长.      

生物质炭对土壤镉形态转化的影响

选取秸秆生物质炭为试验材料,通过模拟实验,研究生物质炭的输入对土壤镉形态转化的影响。结果表明,输入生物质炭的土壤经过90 d的钝化,pH、有机质随着输入生物质炭的比例增加有显著增加趋势;输入生物质炭后镉的可交换态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态、残渣态4种形态的含量变化显著,其中可交换态由2.243 mg/kg降低至1.095 mg/kg,最高降低了10.9%;碳酸盐结合态由1.474 mg/kg降低至0.874 mg/kg,最高降低了5.7%;Fe-Mn氧化物结合态由1.917 mg/kg降低至1.127 mg/kg,最高降低了12%;残渣态由5.023 mg/kg提升至7.414 mg/kg,最高提升了22.7%,有机物结合态变化不大。说明生物质炭输入后能够使土壤重金属由有效态向某些潜在的有效态或无效态转化,从而达到修复重金属污染土壤的目的。研究结果还表明,当输入生物质炭量为10 g/kg时,外加镉污染土壤中镉的钝化效果最佳。     

生物合成Bio-MnOx对砷污染土壤的稳定化效果分析

通过室内模拟实验,研究了生物合成锰氧化物（Bio-MnO_x）材料对污染土壤中砷（As）的稳定化效果。结果表明:1）Bio-MnO_x的加入能够有效降低砷的浸出量,其中水溶性砷含量由2.28 mg/kg降至0.86 mg/kg,减少62.3%;2）五步连续法浸提结果发现,Bio-MnO_x处理后水溶态砷和表面吸附态砷的相对含量显著降低;3）风险分析进一步表明Bio-MnO_x处理后砷的环境风险降低;4）基于细菌16s RNA生物多样性分析表明,经过Bio-MnO_x处理后,土壤微生物多样性的丰富度显著增加;5）微生物群落结构分析发现,土壤微生物群落结构发生明显演替,属水平下的细菌结构由芽孢杆菌属向梭状芽孢菌属、丛毛单胞菌属、敏感梭菌属等转变。总体而言,Bio-MnO_x是一种比较有效的修复砷污染土壤的生物材料。     

几种有机、无机钝化剂对铜污染土壤的钝化效果研究

利用石灰、棉花秆生物炭、玉米秆生物炭和阴离子聚丙烯酰胺作为钝化剂,对3种浓度梯度的铜污染土壤进行处理。采用Tessier形态分级试验对钝化能力和效果进行评价,并以此研究土壤中铜的形态变化。结果发现,石灰(0.2%)、棉花秆生物炭(1%)和玉米秆生物炭(1%)和阴离子聚丙烯酰胺2‰对Cu污染土壤治理均具有较为良好的效果。在铜浓度为50 mg/kg的试验组中,石灰、棉花秆生物炭、玉米杆生物炭和阴离子聚丙烯酰胺可分别将有效态铜含量降低为6.73%、7.92%、8.16%、8.83%。Tessier形态分级试验结果表明:1)随着时间延长,水溶态+交换态铜含量自然降低;2)加入钝化剂的试验组,有效态Cu含量明显降低,缓和态和无毒态的Cu含量有不同程度地增加。说明施用钝化剂促进Cu由有效态向缓和态和无毒态转化是土壤原位修复的重要机制。     

难溶态Cr (Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响

通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO₄高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。     

表面活性剂对土壤酞酸酯生物有效性的作用

表面活性剂被广泛应用于污染土壤的生物修复。利用HPCD提取方法,研究在人工污染土壤与野外污染土壤情况下表面活性剂T-80(聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯,Tween-80)对酸酞酯生物有效性的作用。结果表明,当表面活性剂T-80浓度为2.5 g/kg时,人工污染土壤中3种PAEs生物有效性增效作用最大,DMP、DEP和DOP生物有效性分别增加了38.6%、61.4%和45.3%;3种PAEs增效作用顺序为DEPDOPDMP。当表面活性剂T-80浓度为2.5 g/kg时,野外污染土壤中3种PAEs的生物有效性增效作用最大,DMP、DEP和DOP生物有效性分别增加了79.2%、74.5%和58.7%,增效效果显著;3种PAEs增效作用顺序为DMPDEPDOP。表面活性剂T-80浓度为2.5 g/kg时可明显提高人工污染土壤和野外污染土壤中PAEs的生物有效性,该浓度是T-80提高土壤PAEs生物有效性的最适宜浓度。     

蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的效果

以上海市某污水厂剩余污泥为研究对象,对未投加蚯蚓的生物滤池(CBF)和投加蚯蚓的生物滤池(EBF)处理城市剩余污泥的效果进行了比较. 结果表明, EBF 的悬浮固体浓度(SS)减量率、挥发性悬浮固体浓度(VSS)减量率分别可达49.5%~55.6%和60.0%~63.2%,比CBF 分别提高了14.4%~21.7%和22.3%~26.4%. EBF 的出泥VSS/SS,污泥的沉降性比(SVI), 污泥比阻(SRF)分别由原泥的64.8%, 103.4mL/g,5.19×1011m/kg 降至51.8%, 38.4mL/g, 2.00×1011m/kg,而CBF 的出泥VSS/SS、SVI、SRF 则分别为61.0%, 51.8mL/g, 4.12×1011m/kg. 通过蚯蚓－微生物协同作用可以显著提高剩余污泥的减量化和稳定化效果,还能较好地优化污泥的沉降性能、脱水性能.     

磷肥中镉的环境风险及生物有效性分析

通过对159个市售磷肥样品中重金属Cd总量和有效态含量的检测,分析了其环境风险和生物有效性。结果表明,磷肥中重金属Cd总量和有效态含量的平均值分别为0.77和0.14 mg/kg肥料;以P_2O_5为基础计算,Cd总量和有效态含量的平均值分别为4.48和0.89 mg/kg P_2O_5。根据肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标标准限值(GB/T 23349-2009),只有1个磷酸二铵样品中Cd含量超过限值10mg/kg肥料。小麦盆栽试验结果表明,磷肥中Cd的生物有效性要显著低于无机盐中的Cd,无机Cd盐处理的小麦植物体内Cd的含量为磷肥处理的1.59~7.91倍。此外,以每年土壤中磷肥(以P2O5计)施用量为80 kg/hm2计算,以50%分位值分析,每年随磷肥施用带入耕层土壤中Cd的累积速率为0.052μg/(kg·a),50年后会使土壤中Cd的浓度增加2.57μg/kg,100年增加5.15μg/kg。     

油田含油污泥物性分析

含油污泥一般含油15％-50％,且泥中污油老化严重。而且油泥中原油、泥砂组份比例变化较大,从而影响油泥处理工艺的效果。本研究通过油泥成分分析研究了大庆油田采油八厂含油污泥的特性,并对其影响进行了分析。     

微生物降解油田含油污泥中烃类污染物的研究

微生物法治理油污土壤具有成本低、效果好的特点。其原理是微生物利用油烃作为碳源合成自身物质．进行生长繁殖，从而使油烃含量减少。在好氧和厌氧条件下，从油污土壤中分离纯化出4株能降解石油烃类的微生物CH1、CH2、CH3和CH4。经鉴定菌株CH3为假单胞菌属，通过生理特性实验，确定了其生长的最适pH值为7.5，油泥中石油烃类的降解率达85％。按照文中微生物处理舍油污泥的现场施工方案，可使处理后舍油污泥中烃类含量〈1500mg／kg（符合国标GB4284—1984要求）。     

生物法降解含油污泥反应器流场及工作参数研究

为提高生物反应器法处理含油污泥的降解效率,对生物反应器内铜绿假单胞菌NY3降解含油污泥的工艺过程进行研究.建立了生物反应器内气-液-固三相流场动力学模型和群体平衡模型(PBM),结合FLUENT软件对反应器内气泡直径分布和搅拌转速进行仿真.研究发现,直径在6mm以下的气泡占比为85%,能有效增加反应体系溶解氧浓度,并模拟出反应器最佳离底悬浮转速为150r/min.利用氧守恒原理建立了曝气速率随时间的变化关系模型,并通过设计实验确定最佳接菌量为15.23%,温度为32.56℃,指导最终降解过程的工艺参数选择.通过设定最佳工作参数值,用多功能生物反应器对6kg含油污泥进行降解实验,反应9d后石油烃降解率高达86.20%,含油率为1.46%.研究结果表明,生物反应器法降解含油污泥周期短、效率高,为处理含油污泥提供了一种有效可靠的新途径.     

石化含油污泥的资源化利用

对锦西石化含油污泥进行了分析和研究。根据含油污泥黏度大、固液难分离的特点,通过对含油污泥进行化学调质,运用卧螺式两相离心机进行离心分离,回收油可达到回炼要求,从而实现含油污泥的资源化利用。     

含油污泥处理技术进展

石油工业生产的特征固体废物——含油污泥,是一种由石油烃、水、固体颗粒物和其他物质（如重金属）组成的固态/半固态复合物,因毒性和易燃性被归入危险废物管理。我国含油污泥年产量高达500万t,其中含有15%~50%的石油烃。含油污泥的处理要兼顾无害化和资源化。基于其组成、性质和危害,介绍了含油污泥的油品资源化分离法（离心、溶剂萃取、热解）和无害化剩余含油残渣处理法（焚烧、固化、生物处理）等国内外常用的处理方法。大体上,含油污泥的处理思路为,首先预处理降低含水率、提高含油率,再经油品分离法回收含油污泥中的石油烃,最后无害化处理剩余含油残渣。讨论了各方法的特点以及国内外研究进展,提出了含油污泥处理技术的发展建议。     

含油污泥减量化及影响因素研究

对某炼油厂含油污泥进行了减量化处理,并研究了影响污泥减量化的影响因素。研究表明,以三氯化铁、阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)和生石灰复合调质处理含油污泥后,经过55 kPa(绝)抽滤,可使含水率由98.6%下降到70.3%,体积减少为原来污泥脱水后体积的71.43%,大大降低了含油污泥的体积,实现了含油污泥的减量化。以PR-A复合药剂为调质剂,在温度为70℃～80℃,pH值为4.0～5.0,搅拌时间为30 min条件下,经55 kPa(绝压)抽滤后,含油污泥的处理效果最好,滤饼含水率可达到70.3%,进一步方便含油污泥的后续处理,有利于污泥的资源化利用和无害化处理。     

炼厂含油污泥与石油焦共成浆性及其影响因素

我国所加工的原油重质化和劣质化现象日益严重,导致以高硫石油焦、含油污泥为代表的副产物产量大幅增加,对生态环境构成了潜在威胁. 为利用成熟的水煤浆气化工艺对废物无害化处理,进行了炼厂含油污泥与石油焦制备高性能混合浆液的研究. 采用干磨湿配制浆工艺,考察了含油污泥与石油焦的共成浆性,分析了石油焦粒度分布、含油污泥添加量、温度、pH等对成浆性的影响. 结果表明:石油焦颗粒疏水性较强、比表面积小,其单独成浆时最佳粗细颗粒质量比为5.5∶4.5;含油污泥与石油焦共成浆时,其最佳添加量为3.0%;在30℃,pH为7~9条件下,可制得表观黏度低于1000mPa·s,稳定时间超过48h,流动性较好的混合浆液,可满足水煤浆气化无害化工艺的进料要求.      

油罐底泥的脱水性能实验

以胜利油田胜利采油厂两种油罐底泥为研究对象,采用实验室压滤装置进行了压滤脱水实验研究。1号油泥干基含油率20.97%、固体平均粒径289.2μm,2号油泥干基含油率45.41%,固体平均粒径45.36μm。研究发现:1号油泥无需添加任何助滤剂即可实现顺利脱水,过滤比阻在1×1011m/kg左右,滤饼压缩性指数为0.09。2号油泥需添加干基油泥0.15倍以上的TSM助滤剂方可实现脱水,TSM投加量增大有助于滤饼比阻降低,并减弱滤饼的可压缩性。含油率和固体粒径是影响罐底泥脱水性能的重要因素。     

干化罐底油泥的溶剂萃取-海水洗涤工艺

为节约淡水资源、拓展海水的直接利用途径,采用热化学水洗处理技术开展了基于海水洗涤的罐底油泥处理试验研究. 结果表明:干化罐底油泥(水含量为9.8%、油含量为25.6%、固含量为64.6%,均以w计)不宜直接进行热化学洗涤,需采用轻油(120#溶剂油)进行萃取预处理,萃取后残油量(干基,以w计)为18.8%. 适宜的洗涤液为海水溶液,其ρ(TX-10)(TX-10为壬基酚聚氧乙烯醚)为10 g/L. 液固质量比为5、洗涤温度为60 ℃、搅拌速率为180 r/min、搅拌时间为30~40 min是洗涤萃取残泥的适宜条件,该条件下萃取后的残油量为2.80%. 二级海水洗涤可使残油量降至0.23%,满足GB 4284—1984《农用污泥中污染物控制标准》. 在洗涤废水再利用试验中,为维持洗涤废水的脱油能力,可在每L洗涤废水中补加1 g TX-10. 研究显示,溶剂萃取-海水洗涤工艺可有效处理干化罐底油泥.      

含油污泥三相离心分离处理技术研究

针对原油生产过程中产生的大量含油污泥,油泥成分复杂、严重污染周边环境且造成资源浪费的情况,采用三相离心分离工艺对含油污泥进行处理。通过室内试验研究,确定了含油污泥处理的最佳条件。添加分离剂能够改善油泥分离性能,提高油泥温度能够改善油泥流动效果,摸索出油泥离心分离的最佳时间和离心速率,并对分离后的三相物质进行物性检测。该工艺处理含油污泥可以有效的回收原油,处理后固相减量75%,实现含油污泥减量化、资源化处理的目的。