添加小分子有机物对污泥重金属生物沥滤的抑制作用

采用向城市污泥添加小分子有机物后进行生物沥滤,探讨了不同小分子有机物(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇、水杨酸、草酸、苯甲酸)对生物沥滤过程污泥中pH值、Eh、Cu含量和Zn含量的影响。结果表明,对于污泥中的pH和Eh,不同有机物对其影响程度在整个沥滤过程中大体上相似,即pH值都呈先升后降的趋势,Eh呈先降后升趋势。对不同类型的重金属来说,不同有机物对其影响程度Cu大于Zn,其中Cu的沥出效果从强到弱依次为:对照>苯甲酸>乙醇>草酸>水杨酸>丙酸>甲酸>丁酸>乙酸,而对Zn的沥出效果在整个沥滤过程中相似。总之,整体规律为:醇类化合物和二羧基酸对污泥中的硫细菌的生物沥滤影响不大,而对于结构相似的单羧基有机酸来说,碳链越短,对生物沥滤的影响越大,分子量较高的芳香族有机酸对于重金属的去除也有明显的抑制作用,影响程度随着羧基数目的增加而加剧,但其抑制作用不及小分子有机酸显著。此外,污泥中营养物质TN、TP和TK的释放也受到一定影响。     

秸秆生物炭修复电镀厂污染土壤的效果和作用机理初探

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,利用秸秆生物炭对污染土壤进行稳定化试验,研究不同生物炭添加量(0、10、30、50、70和100 g.kg-1)条件下土壤中重金属全量和形态变化。结果表明,秸秆生物炭能够改变污染土壤中重金属的形态分布,对该污染土壤有明显的稳定化作用。其中对铬的作用效果最明显,随生物炭添加量的增加,残渣态铬含量明显上升,100 g.kg-1生物炭添加量处理残渣态铬含量较对照(1 098.75 mg.kg-1)增幅最大,增加59.51 mg.kg-1;对铜和镍的稳定化效果受添加量的影响,当生物炭添加量分别在70和30g.kg-1以上时,对铜和镍有一定稳定化作用;对该污染土壤中锌则无明显稳定化作用。当生物炭添加量为50 g.kg-1时,4种重金属残渣态总量较对照(1 745 mg.kg-1)明显增加,为1 805.95 mg.kg-1,添加量也较为合理。     

制革污泥固化稳定化处理

为有效控制制革污泥中的重金属铬污染并安全填埋,采用石灰、粉煤灰和煤渣作为固化剂对制革污泥进行固化/稳定化处理,考察固化剂对制革污泥中重金属毒性的影响,并探讨了固化/稳定化的最佳工艺条件.结果表明,当石灰、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.12 kg.kg-1、0.02 kg.kg-1和0.08 kg.kg-1,养护天数为6 d时,制革污泥固化块抗压强度达到884 kPa,含水率由固化前的79.60%降低至30.20%,满足《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598—2001）的要求.固化块浸出液中Cu、Pb、Zn、Ni浓度同固化前相比,分别降低了92.1%、96.7%、92.8%、88.9%,Cr、Cd、Mn均未检出.固化块浸出液的铬浓度随着石灰添加量的增加而降低,随粉煤灰添加量的增加则为先降低、然后再升高,当石灰与粉煤灰添加量比为6∶1时,协同固化效果显著.     

可溶性有机物对土壤汞向大气释放的影响

通过模拟试验,研究了浸提自稻草、腐殖土和堆肥的可溶性有机物(DOM)对紫色潮土、紫色土和黄壤三种土壤中汞向大气释放的影响.结果表明,DOM尤其是堆肥DOM能有效地抑制土壤汞向大气的释放,且土壤中DOM添加量越高,土壤汞释放量越少,即DOM对土壤汞释放的抑制作用越强;不同土壤类型,DOM的抑制作用不同,三种土壤汞释放量大小顺序均为:紫色潮土紫色土黄壤.     

添加剂对污泥厌氧消化性能的影响

在间歇培养条件下,研究了还原型辅酶Ⅱ（NADPH）、乙酰辅酶A（Acetyl Co A）和对氨基苯甲酸（PABA）3种添加剂对污泥厌氧消化性能的影响.结果表明,3种微生物活性促进剂均能促进污泥厌氧消化产气.其中,NADPH的促进效果最为显著,消化第35 d,产甲烷量比对照组高15.90%.在污泥含固率为3%、未调初始pH（pH=6.7）和温度35℃的厌氧消化条件下,NADPH的最佳添加量为50 mg.L-1,消化第36 d,污泥累积产甲烷量127.13 mL.g-1VSS.在含固率3%、初始pH=8.5、温度55℃和NADPH添加量为50 mg.L-1的工艺条件下,污泥厌氧产气效果最佳,消化第30 d时累积产甲烷量达158.02 mL.g-1VSS.     

铝化合物控制土壤磷素流失的机理研究

在实验室培养的基础上,研究不同铝化合物对土壤磷素流失的影响.结果表明:不同铝化合物均能抑制土壤中有效磷的释放,抑制效果的大小顺序为Al2(SO4)3(SOAL)＞含SO2-4聚合铝(SAL)＞含Ca聚合铝(CAL)＞纯聚合铝(PAL).施用量为405 mg Al·kg-1时,培养3个月后SOAL,SAL,CAL和PAL可分别抑制35.0%,32.7%,31.5%和22.6%土壤中有效磷的释放.不同铝化合物抑制土壤有效磷释放的效果均随着试剂加入量的增加以及培养时间的延长而提高.添加不同铝化合物对土壤pH值的变化影响不大,土壤的pH值稍有下降.以上铝化合物均可用来抑制土壤磷的流失,从而降低磷素对环境的污染风险.     

低温热氧化法强化剩余污泥微生物燃料电池的产电特性

城市污水处理厂污泥因有机物含量高而成为微生物燃料电池(MFC)应用研究的主要方向之一,而污泥中有机质的释放成为限制其发展的主要因素.本实验利用低温热解和过氧化氢氧化处理的耦合方法预处理城市污水处理厂污泥,分析了其作为燃料对MFC产电性能的影响.研究表明,利用预处理后的污泥上清液作为燃料,预处理温度、时间、pH值和过氧化氢投加量对MFC的产电性能影响大.当温度、时间、pH值和过氧化氢分别为100℃、90 min、11和500 g·kg TSS~(-1)的预处理条件下,MFC功率密度最大,分别为235、287、233.2、280 mW·m~(-3).采用热氧化法预处理污泥,可有利于污泥的破解,使能被产电菌利用的营养物质增多,提高了MFC产电特性,可为污泥资源化利用提供有益的参考.     

造纸污泥堆肥与赤红壤模拟培养中活性铝释放特性

通过窜内模拟培养实验,研究赤红壤中添加富含铝盐的造纸污泥堆肥后,土壤中活性铝的释放特性.实验结果表明:模拟培养过程中,总酸溶性铝和总单核铝浓度随培养时间总体呈下降趋势,初期下降显著,且添加堆肥各处理的降幅均高于CK,其中20%PSC分别降低61.64%和60.32%,降幅最大;经过60d培养后,添加堆肥各处理活性铝浓度与CK差异不显著;添加造纸污泥堆肥后,土壤中的pH值、有机质、有效磷均显著增加,这些因素导致土壤中铝活性的降低,且总单核铝是土壤中活性铝的主要存在形态.     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

浸提剂pH值对污泥中重金属浸出的影响

为了探讨浸提剂的pH对污泥中重金属释放的影响,采集了我国四个典型城市污水厂的剩余污泥,应用固体废物浸出毒性的浸出方法(GB5086.2-1997),以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究.实验结果表明,污泥中的Cr和Fe的最大浸出质量浓度分别出现在6.5～7.0和5.0左右的pH值范围;Mo和Ni的浸出质量浓度则随着浸提剂pH值的升高而升高;而Zn和Mn的浸出质量浓度则随着浸提剂pH的升高而降低.这表明,浸提剂的pH 值对污泥中重金属的浸出具有显著的影响,而且pH 值对污泥中重金属浸出的影响因重金属的不同而存在较大的差异.     

煤矸石中金属和酸根离子的淋溶特性

为了确定煤矸石的污染析出特性及规律,以某高速公路的煤矸石为研究对象,通过实验室模拟大自然降雨的过程,并控制实验过程中的浸泡时间、pH、固液比及空隙率,对煤矸石进行淋溶实验.结果表明,在静态浸泡实验中,污染物浸出量随浸泡时间的延长而增大,48 h污染物析出达到平衡;煤矸石中污染物的浸出量随初始pH值的降低而增大;随固液比的增大而增大.煤矸石空隙率越小,污染物析出的质量浓度越高.在模拟自然降雨的第一次淋溶过程中,煤矸石中浸出的污染物质量浓度最大,从第二次的淋溶过程开始,污染物的释放量便迅速下降,并保持较平稳的溶解释放速率.实验结果说明,降雨次数和降雨量的增加会促进煤矸石中污染物的溶解释放.在煤矸石中混合黏土、砂砾等增加煤矸石的空隙率,可以降低污染物析出量,从而减轻煤矸石资源化利用中对沿线土壤和地下水的二次污染.     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

降雨条件下纳米零价铁镍对污染土壤中六价铬迁移的影响

通过模拟降雨进行土柱淋溶实验来研究降雨条件下纳米零价铁镍(nZVI/Ni)对污染土壤六价铬迁移的影响,并测定淋溶液的Cr(Ⅵ)浓度、pH、电导率和累积释放量.使用改进BCR连续提取法测定淋溶后各层土壤的铬形态分布,分析施加nZVI/Ni对土壤中铬形态的影响.结果表明,降雨条件下六价铬的释放过程主要分为快速和慢速释放两个阶段.随着淋溶体积的增加,土壤淋溶液的pH逐渐升高后最后趋于平稳,电导率和Cr(Ⅵ)浓度迅速下降后趋于平稳.模拟降雨条件下,土壤中投加nZVI/Ni显著降低了淋溶液中Cr(Ⅵ)的累积释放量.投加0.10%nZVI/Ni土壤淋溶液的Cr(VI)累积释放量低于空白对照57.53%.在nZVI/Ni投加量相同时,模拟降雨的pH值越低nZVI/Ni的修复效果越好;降雨的淋溶次数对修复效果基本无影响;采用均匀混合的方式投加nZVI/Ni有着更好的修复效果.在土壤中nZVI/Ni对Cr(Ⅵ)修复过程中,纳米铁材料起主要作用,Fe(Ⅱ)的贡献很小.土壤经nZVI/Ni修复后,可还原态铬含量减少,可氧化态铬含量增加,表明纳米零价铁镍可以降低土壤中铬的迁移性,降雨条件下对六价铬污染土壤具有一定的修复效果.     

受污染底泥固化/稳定化处理及营养物质释放特征研究

以广州市车陂涌受污染底泥为研究对象,通过掺杂不同比例的粉煤灰、水泥、石灰和膨润土,对底泥进行固化/稳定化处理试验,探讨底泥经处理后的产物中碳素和营养盐的释放特征。结果表明：实验条件下底泥固化/稳定化处理基本不会减少碳的释放,但会改变其释放形态,未经处理的底泥释放的TOC被迅速矿化,而底泥固化/稳定化处理产物释放的TOC稳定存在。在试验期内,底泥固化/稳定化处理对产物的硝态氮释放无明显影响;固化/稳定化处理能有效促进氮磷的稳定,固化体氨氮和磷酸盐的释放量明显降低,分别比未经处理的底泥减少了67.4%和76.4%以上。不同来源的粉煤灰由于成分不同,在底泥固化/稳定化处理中的作用存在差异,掺杂珠江电厂的粉煤灰Z对氨氮和磷酸盐的稳定化效果优于恒运电厂的粉煤灰H。固化/稳定化技术为疏浚底泥提供了一种安全的处理方法,为粉煤灰提供了一种有效的资源化途径。     

模拟降雨对铀尾矿中U、Sr、Mn、Fe释放规律的影响

为查明某铀尾矿中U、Sr、Mn和Fe等4种元素在模拟降雨下的释放规律,在研究铀尾矿中4种元素赋存状态的基础上,采用静态浸出和动态淋滤的方法对铀尾矿溶浸特征进行研究.结果表明,铀尾矿中U、Sr、Mn和Fe的赋存总量分别为:30.4、122.0、523.0、9700.0μg·g~(-1),其中U、Mn迁移活性最强,Sr次之,Fe最弱.在静态浸出过程中,除Fe的浸出量与pH值相关性不明显外,U和Mn的浸出量随pH值增加而减少,Sr的浸出量随pH值增加而增加;动态淋滤过程中,各元素都表现出释放速率随淋滤时间增长而减小,淋滤初期pH值对Mn和Sr的累计释放量影响不显著,但淋滤后期pH值对其累计释放量影响显著.     

不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿茎叶和土壤氮磷钾含量的影响

为提高植物氮磷钾利用能力,采用盆栽试验研究了不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)茎叶和土壤氮、磷、钾含量的影响.结果表明,土壤含水量为饱和含水量的35%和80%时添加硅对紫花苜蓿生物量没有明显影响,而土壤含水量为饱和含水量的50%和65%时则显著提高了紫花苜蓿生物量(P<0.05);添加硅对紫花苜蓿茎叶内氮含量没有显著影响,但显著提高了茎叶内钾和磷含量(P<0.05);添加硅对土壤全氮、速效氮、全钾和全磷含量没有显著影响,而显著提高了土壤速效磷含量(P<0.05),显著降低了土壤速效钾含量(P<0.05).说明添加硅能够显著增加紫花苜蓿茎叶内磷和钾的积累量,刺激土壤速效磷释放,降低土壤速效钾含量.     

pH变化对酸性土壤酶活性的影响

采用酸性土壤,以添加酸或碱的方式,研究酸化或碱化对土壤酶活性的影响.结果表明,培养过程中对照土壤微生物C量(Cmic)变化与土壤pH变化密切相关,Cmic大时pH值相对较低,显示土壤中微生物活动加剧对土壤pH下降的影响.除过氧化物酶外,土壤pH值变化对土壤酶活性影响较大.脲酶、过氧化氧酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈现酸化抑制碱化激活的规律.前期酸碱添加都抑制了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性,中期酸碱添加都抑制了多酚氧化酶活性,后期酸碱添加都抑制了蛋白酶活性.蔗糖酶活性呈现前期酸化激活碱化抑制,中期酸碱都以激活为主,后期碱化又呈现抑制作用.纤维素酶活性变化没有明显规律性.总体上酸添加对土壤酶活性主要起抑制作用,碱添加主要起激活作用.土壤Cmic变化和酶活性变化之间有着较为密切的关系,存在酸化抑制Cmic碱化激活Cmic的现象,pH变化对微生物活性的影响是造成土壤酶活性变化的主要因素.     

模拟酸雨对微米和纳米羟基磷灰石稳定化污染土壤的铜和镉淋溶效应

采用室内土柱淋溶试验,以1%的质量比向铜、镉复合污染土壤中添加微米羟基磷灰石(MHA)和纳米羟基磷灰石(NHA)稳定化培养72 h,并探讨模拟酸雨对稳定化修复土壤中Cu和Cd的释放影响,包括淋溶液的pH值、电导率(EC)、Cu和Cd浓度,以及Cu和Cd生物有效性的变化。结果表明,MHA处理淋溶液pH值最高,达7.78,其后依次为NHA和对照(CK)处理,且3种处理的pH值均高于模拟酸雨。MHA和NHA处理均增加了淋溶液EC值,MHA处理EC最高值是CK处理的10.41倍。与CK处理相比,MHA处理显著增加淋溶液Cu浓度,而NHA处理则降低Cu浓度;MHA和NHA处理均降低淋溶液Cd浓度。淋溶前MHA处理Cu和Cd的生物有效性降幅分别为75.0%和90.7%,NHA处理Cu和Cd生物有效性降幅分别为59.6%和52.2%,说明MHA处理稳定化效果比NHA处理更好。但是在模拟酸雨淋溶下,MHA处理Cu释放量更多,表明经MHA处理稳定的Cu和Cd在酸雨淋溶下易再次被活化。     

一株生长pH较宽的产甲烷菌分离与系统发育分析

采用Hungate厌氧操作技术.从造纸厂阴沟污泥中分离到一株生长pH范围为5.5～9.5的产甲烷菌株SH4.该菌对酸碱具有良好的适应性,培养3 d后,在初始pH值6.0～8.0的培养基中甲烷产量相差不大,且基本达到最大产量.SH4革兰氏染色阳性,短杆状,多数单生,不运动;菌落近圆形,微黄;利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长,不利用乙酸盐,对氯霉素非常敏感.该菌最适生长pH为7.0,最适生长温度为35 oC,最适NaCl浓度为0～1.5%.实验表明,与仅添加厌氧污泥作为接种物相比,添加SH4菌液可使产甲烷启动时间缩短1/3,甲烷总产量亦有大幅提高.形态、生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明,该菌为嗜树木甲烷短杆菌(Methanobrevibacter arboriphilus).图8参16     

生物除硫理论与技术研究进展

现今含硫废水、废气的处理并没有得到应有的重视,使得技术发展缓慢。以往通常采用物化方法,这种处理方式不仅投资量大,而且对含硫有害物质的去除并不彻底,而生物方法与物化方法相比,在投资和环保效益方面都有相当积极的作用。文章从硫的生物循环入手,分别介绍了生物除硫的机理和影响因素;描述了下水道中的生物硫循环,提出抑制其中H2S气体释放的经验模型及具体措施。在对厌氧消化系统中硫酸盐还原菌的研究中发现:ρ(COD)/ρ(SO42-)比、碳源、pH值等各影响因素相互作用,共同决定厌氧消化系统中硫酸盐还原菌、产甲烷菌和产酸菌三者之间的抑制及共生关系;无论三者之间的关系如何变化,只要底物中含有一定量的硫酸根,它们必然共同存在于厌氧系统中,并产生硫化氢气体,造成污染。在反硫化细菌的研究中得出:当污水中同时含有硫化物和硝酸根,缺氧条件下,必然产生反硝化除硫的生物代谢过程。利用这一过程,不但能够在无需碳源的条件下有效去除硝酸根,节约的碳源可以用于消化产能;而且能够减少游离硫化氢的排放,或直接以含硫化氢的废气作为硫源。而抑制下水道中硫化氢气体释放的主要手段包括:降低水的紊流程度,增加入流污水的碱度,向下水道内充氧,改善通风环境。文章最后结合理论,介绍了部分用于含硫污水、尾气的生物除硫工艺,并提出了日后的研究方向。