蚯蚓对剩余污泥中重金属Cu、Zn的活化实验研究

以中国矿业大学南湖校区污水处理站的剩余污泥(简称污泥)为研究对象,通过培养实验,研究污泥中蚯蚓的生长情况和蚯蚓活动对污泥中重金属生物有效性的影响。实验结果表明,蚯蚓能够在一定浓度Cu、Zn的污泥中正常生长,表现出一定的重金属耐性,其耐受能力与重金属的种类、浓度、污泥的理化性质有关。蚯蚓活动能够降低污泥的pH,使之趋于中性。对不同浓度Cu处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量均有不同程度下降,其中对Cu为100 mg/kg的污泥中有机质含量影响最大;对不同浓度Zn处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量降低的幅度不大。蚯蚓活动可在一定程度上活化污泥中的重金属Cu和Zn,蚯蚓对Cu的活化效果较为明显,在污泥中添加Cu为50 mg/kg时,Cu活化率增加值最大,达到了11.14%;蚯蚓活动对Zn的活化效果不明显,Zn活化率增加值均低于1%。     

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.     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

污泥热干化过程中重金属Pb、Cu、Zn的形态转化及稳定特性

基于不同干化工艺条件下,对城市脱水污泥在不同的温度下进行干化预处理研究,对干化后污泥中重金属的量及不同形态进行定量分析,研究污泥干化过程前后影响污泥中重金属含量及形态变化的条件因子.结果表明,污泥中不同重金属的含量差异较大,在不同工艺温度干化作用下,不同重金属形态含量发生了明显的变化,且不同重金属在干化过程中各形态含量变化差异较大.污泥在高温干化作用下,可使一部分重金属的交换态、可还原态和可氧化态向残渣态转化.高温对污泥中重金属形态有较好的稳定作用.研究结果对城市污泥热处理过程中重金属的污染迁移及控制有重要指导意义.     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响

采用BCR连续提取法研究了玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响.结果表明:重金属不同形态分配比例的变化能够准确反映重金属形态之间的转化规律;堆肥处理重金属总量不会变化,只是不稳定形态之间相互转化,Cu和Zn被大幅\"浓缩\",玉米秸秆比例越大,\"浓缩效应\"越明显;玉米秸秆比例增加有助于酸溶态Cu向可氧化态转化,...     

城市污泥的重金属生物活性及其控制

随着土壤法规的加强 ,城市污泥中的重金属严重影响着污泥的处理、处置。介绍了污泥中重金属的分配和化学形态 ,以及迄今为止几种主要的控制方法     

城市污泥的重金属生物活性及其控制

随着土壤法规的加强，城市污泥中的重金属严重影响着污泥的处理、处置。介绍了污泥中重金属的分配和化学形态，以及迄今为止几种主要的控制方法。     

生物沥滤过程中城市污泥Zn、Cu的形态转化

利用80 L SBR进行了生物沥滤城市污泥实验,探讨了污泥胞外聚合物中重金属的含量变化,并对重金属Zn、Cu各化学形态之间的转化情况进行了分析。结果表明,整个生物沥滤过程中,污泥胞外聚合物中Zn和Cu含量先上升后下降,反应结束后,分布于胞外聚合物结合态中的Zn和Cu占其污泥胞外聚合物内总量的比例最高可达39.95%、58.77%。污泥胞外聚合物中松散结合态对Zn、Cu的吸附能力均强于紧密结合态;原污泥中Zn、Cu分别主要以铁锰氧化物结合态和硫化物及有机结合态存在,沥滤结束后,污泥中Zn和Cu均以残渣态存在。     

柠檬酸强化电动去除和回收污泥中的重金属

探讨了柠檬酸对污泥中重金属形态的影响,并以柠檬酸为络合剂、以杭州七格污水处理厂城市污泥为研究对象,在0.8 mA·cm-2恒定电流密度条件下运行120 h,在5组柠檬酸浓度分别为 0.00、0.05、0.10、0.20和0.30 mol·L-1的条件下,采用自行设计的双层双阳极反应器对污泥中重金属进行电动去除和回收实验。结果显示,柠檬酸能促使污泥中大量的Zn由可还原态转化为酸可提取态,但对Cu的形态影响不大。电动处理实验中,添加柠檬酸后Zn和Cu的去除率都有明显提高,当柠檬酸浓度为0.20 mol·L-1时,Zn的去除率最大达58.3%,Cu的去除率为42.4%;当柠檬酸浓度为0.10 mol·L-1时,Cu的去除率最大为51.7%,Zn的去除率为46.4%。柠檬酸的最佳添加浓度为0.10~0.20 mol·L-1,当柠檬酸添加量超过0.20 mol·L-1,Zn和Cu的去除率反而会因为络合物在阳极区的沉淀而降低。     

堆肥污泥施入黄土对植物生长及Cd吸收的影响

以堆肥污泥为研究对象,采用盆栽实验方法研究不同干质量(0%、1%、5%、10%、25%和50%)堆肥污泥施入贫瘠黄土后,对玉米、蚕豆生长情况及对重金属Cd吸收的影响。结果表明,黄土中重金属Cd含量随施用堆肥污泥增加而增加,大部分(70%以上)都积累于混合基质中,玉米和蚕豆中重金属Cd吸收系数约为0.09~0.14;施用堆肥污泥干质量超过25%时,混合基质中重金属Cd超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[1]二级(pH >7.5)标准值(0.6 mg/kg),另外,玉米和蚕豆在堆肥污泥施用比例分别为1%和5%时长势最佳,且植物幼苗期平均增重分别为8%和19%,得出,施入5%左右堆肥污泥有利于玉米、蚕豆生长,堆肥污泥短期有控施于贫瘠黄土是可行的。     

3种植物水浸提液对工业园区污水处理厂污泥中重金属的淋洗效果

为探讨植物材料淋洗去除工业园区污水污泥中重金属的可行性,选用马桑（Coriaria nepalensis）、枳椇子（Hovenia acerba）和乌药（Lindera aggregata）的水浸提液作为淋洗剂,采用振荡淋洗实验研究了不同淋洗剂浓度和pH、淋洗时间和温度对其去除供试污泥中重金属的影响,并确定淋洗的最佳参数。结果表明,当3种淋洗剂浓度从20 g·L-1上升到80 g·L-1或淋洗温度从15 ℃增至55 ℃时,重金属去除率均呈先升高后稳定的趋势。同时,淋洗效果还受淋洗剂pH和淋洗时间的影响。基于淋洗效果、技术应用和经济成本,枳椇子、乌药和马桑水浸提液淋洗的最佳参数分别为pH 7、80 g·L-1、25 ℃、180 min,pH 4、100 g·L-1、25 ℃、180 min和pH 4、80 g·L-1、25 ℃、180 min,此时各淋洗剂重金属去除率总体表现为Cd>Cu>Pb>Ni。其中枳椇子和乌药对Cd去除率较高,分别为73.12%和82.60%,但Ni去除率仅为23.34%和19.42%;与前2种植物材料相比,马桑对Pb（36.40%）和Ni（27.88%）的去除率高,但对Cd（30.11%）和Cu（30.38%）的去除率相对较低。淋洗后污泥中Cu和Pb含量均可达农用污泥A级标准（CJ/T 309-2009）,乌药淋洗后Cd及马桑淋洗后Ni含量可达到A级标准,其他淋洗剂情况下Cd和Ni含量可达到B级标准。此外,植物水浸提液淋洗污泥还能有效保留甚至增加其养分,降低可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态重金属含量。研究表明,马桑、枳椇子和乌药在淋洗去除污泥中重金属和实现污泥土地应用上有一定潜力。     

重金属污染土壤中提高植物提取修复功效的探讨

随着对重金属超积累植物研究的加深 ,用植物提取修复技术来改良重金属污染的土壤已逐步进入实用阶段。本文所探讨的提高此技术功效的方法基于两个方面 :提高土壤溶液中重金属的浓度 ,促进植物对重金属的吸收 ;根据已了解的超积累的生理机制可能采取的一些措施     

土壤重金属的植物污染化学研究进展

针对中国土壤重金属污染加剧的趋势,为改善土壤环境质量和保障农产品安全,提出了土壤重金属的植物污染化学研究领域.结合多年的研究工作,从土壤重金属的植物根际化学行为、土壤重金属的植物吸收与解毒机制和重金属污染土壤的植物-微生物交互作用等方面简要阐述了土壤-植物系统中重金属的分布、存在形态、迁移转化、累积及生物学效应和控制规律的研究进展,并对将来的植物污染化学理论研究提出了展望.     

土壤重金属污染的植物修复研究进展

详细阐述了植物修复的生理学、分子生物学机制，包括超积累植物对根际土壤中重金属的活化，超量积累植物对土壤重金属吸收及其解毒机理，并就该领域今后的研究方向和存在的问题作了探讨。     

上海市桃浦垃圾填埋场封场植被的重金属吸收和积累特征

城市垃圾填埋场的生态修复问题越来越受到重视,选择合适的封场植被对生态恢复至关重要。本研究对上海市桃浦垃圾填埋场的土壤和29种优势植物的重金属含量进行检测,结果显示,该填埋埋场土壤呈现Zn和Cd的中度复合污染。在研究的优势植物中,杨树、雪松和夹竹桃吸收Zn的能力较强,杨树、紫薇、金丝桃吸收Cd的能力较强。荆芥表现为重金属Zn的富集型植物;龙葵表现为重金属Cd的富集型植物;麦冬和狗尾巴草则表现为重金属的根部囤积型植物。可综合选择这些植物用于城市垃圾填埋场的植物修复和植被恢复。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明：采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg-1时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

超声强化有机酸联合去除制革污泥中典型重金属

快速发展的制革业使得制革污泥产量剧增,处置不当则将会导致制革污泥中大量含有重金属和氮磷元素的渗滤液进入周边环境而危害生态环境及人类健康。因此,制革污泥的合理处置问题已成为制约行业发展的严重障碍。在固废处置方法中,化学淋洗是去除固废中重金属的一种常用方法,但其对制革污泥中多种重金属复合污染的去除效果往往不佳。针对制革污泥中的特征重金属 (Cr、Zn、Pb) 及主要植物营养物 (碱解氮、速效钾、有机质) 的种类和含量,使用两类典型有机酸如聚羧酸 (柠檬酸) 、二羧酸 (草酸和酒石酸) 作为淋洗剂,并结合超声强化对制革污泥中的多种特征重金属 (Cr、Zn和Pb) 进行针对性的淋洗,探究化学-物理联合淋洗过程对制革污泥中重金属去除效果的主要影响因素 (淋洗剂浓度、pH值、固液比、超声强化) 及制革污泥中植物养分的流失情况。实验结果表明：超声强化条件下,不同类型的有机酸对制革污泥中不同种类重金属的去除效果存在显著差异,其中,柠檬酸 (CA) 对制革污泥中Cr、Zn和Pb的最佳去除率分别为49.11%、63.74%和31.88%,草酸 (OA) 为76.25%、65.24%和9.98%,酒石酸 (TA) 为32.79%、67.53%和18.34%。同时,与传统重金属淋洗方法相比,使用超声强化去除制革污泥可显著提高重金属去除效率 (提高8.75%~22.67%) 和极显著地降低反应平衡时间 (从720 min缩短至90 min) 。经3种有机酸淋洗后,残余在制革污泥的重金属化学形态仍处于较为稳定的形态 (残渣态和氧化态) 。傅里叶变换红外光谱分析结果表明,制革污泥中的重金属可通过添加含有羧基和羰基的有机酸以离子交换、螯合和静电吸附等机制从制革污泥中去除。有机酸淋洗后仍保留了制革污泥中绝大部分的植物养分。其中,淋洗后的pH值、碱解氮 (AN) 和速效钾 (AK) 含量虽有所降低,但有机质 (OM) 和速效磷 (AP) 含量或比例则相对有所增加。实验证实,通过优化的化学-物理联合淋洗可达到重金属去除率高、养分流失率低、不易产生二次污染的目的,相关研究结果可为制革污泥中重金属的高效去除及淋洗后作为植物基质利用提供参考。     

pH对污水污泥中污染物浸出的影响

研究pH对污泥中污染物浸出的影响可以为投海过程中海洋水体酸碱性变化对污泥中污染物浸出的影响及其变化规律提供理论依据。为了得出不同pH值对污泥中污染物浸出的影响,采用CEN/TS 14429：2005浸出实验对上海5个污水处理厂脱水污泥中重金属、溶解性有机碳、溶解性硫化物和主要离子的浸出情况进行了研究,同时分别以超纯水和海水为浸提剂研究在相应pH范围内盐度对上述指标浸出的影响。结果表明,Zn、Cd、Pb和As在酸性和碱性条件下浸出量较高,在中性或接近中性条件下浸出量则最低,且海水中Zn和Cd的浸出量比超纯水中高;Cu在碱性条件下的浸出量明显比酸性条件高;在所研究的pH范围内,5个污泥样品中溶解性有机碳的浸出量均随pH的升高而增高;仅酸挥发性硫含量最高的S5在海水中有较明显的溶解性硫化物浸出;部分污泥样品中的氮在酸性纯水中有较高的浸出量,海水中浸出量较少;而无论海水或纯水中,磷在强酸和强碱条件下均有明显浸出。