污泥焚烧底灰中重金属残留特性的实验研究

利用原子吸收分光光度计和程序控制温升炉研究了沈阳市污水处理厂污泥在不同焚烧工况下重金属Cu、Cr、Cd、Zn、Ni和Pb在焚烧底灰中的残留特性。考察了升温速率、焚烧温度、含水率以及停留时间等因素对重金属在污泥底灰中的残留特性的影响。实验表明 ,Pb、Cd和Cu在灰渣中的残留率随着温度和停留时间的增加而降低。大部分的重金属元素Zn、Cu和Cr残留在灰渣中 ,Cd、Pb和Ni部分残留在灰渣中     

污泥与煤、木屑燃烧过程中重金属排放特性研究

为了考察燃料燃烧过程中重金属的迁移转化规律,对污泥、煤与木屑及其混合物在不同温度下氧气中燃烧灰渣中的重金属元素进行分析。结果表明,燃料中重金属在高温燃烧时表现出不同的挥发特性,大部分元素随着温度的升高挥发率增加,其中Cd、Pb和Zn元素挥发性较强,Cr、Cu和Ni挥发性较弱。污泥与木屑混合燃烧灰渣仍以污泥灰为主,重金属含量与污泥灰相近,污泥中混入煤后使灰中大部分重金属含量有所降低。燃烧过程会改变重金属存在形态,污泥与煤原料中以酸溶态和可还原态存在的重金属含量较高,具有较强的生物有效性和迁移性,而燃烧灰渣中酸溶态和可还原态含量显著下降,混合燃烧灰渣中除As外的其他重金属几乎全部以残渣态存在,其含量达到90％以上,焚烧过程有效降低了燃料灰渣中重金属的生物毒性。     

煤粉炉掺烧干化污泥的污染物排放研究

结合某电厂420 t/h四角煤粉炉掺烧污泥项目的实验室分析测试,了解煤粉掺烧不同含水率不同比例的干化污泥条件下烟气中污染物和灰渣中重金属的排放特性。结果表明,在实验研究配比和燃烧的条件下,大部分重金属元素Pb、Cu、Cr和Ni残留在灰渣中,Zn、Cd部分残留在灰渣中,As、Hg和Se等易挥发元素释放到烟气中,在灰渣中的含量很小。掺烧污泥后,灰渣中的重金属含量较单烧单煤都有了一定幅度的升高,Zn的含量是单煤的2倍,其余重金属是单煤的1.1~1.2倍。3种不同的掺混比例之间的污染气体排放浓度基本相似。烟气中主要污染物及重金属浓度可以满足现行国家标准。与单烧单煤相比,CO、HCl以及其他有机气体排放浓度基本相同;NH3的排放浓度较单煤有所升高;SO2、NOx和CO2排放浓度略有降低;飞灰浓度有所升高。烟气中的重金属,Hg含量升高了30%,Pb含量约为单煤的4.3~4.8倍。以上研究结果可为环保达标和飞灰利用提供基础数据。     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

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。     

污泥果肥利用中重金属迁移特征研究

为了厦门城市污泥的安全利用,将石渭头污水处理厂污泥经过好氧堆肥后施用于柚子树,对重金属元素在土壤、树叶及果肉中的迁移特征进行了研究。结果表明：Cd在土壤中的富集能力强;重金属元素从土壤向树叶迁移累积能力比向果肉的大得多,污泥肥料不能用于叶类食用植物的施用;Cr向树叶、Ni向果肉的迁移累积能力强;泥肥的施用加重了土壤中Cd的污染,提高了Cr向树叶、Ni向果肉的迁移能力;污泥果肥利用需降低Ni的浓度,对污泥中含量较高的Cu、Zn、Ni、Cr和Cd需进行跟踪检测。     

用通用浸提剂Mehlich 3研究城市污泥重金属生物有效性

采用Mehlich3(M3)通用浸提剂对经稳定化处理的城市污泥中重金属元素Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu的有效态进行提取,同时进行了小麦盆栽试验,将M3通用浸提剂浸提所得的重金属元素有效态含量与该元素在小麦幼苗茎叶和根系中的元素的富集量进行相关分析.结果表明,城市污泥中不同元素的有效态含量明显不同.M3提取的有效态Cd、Cr、Cu与幼苗茎叶富集Cd、Cr、Cu极显著相关,但Pb、Ni、Zn的有效态含量与植物茎叶富集量相关性不明显,主要原因可能与元素从植物根系向茎叶迁移能力有关.M3提取的污泥中重金属的有效态含量与小麦幼苗根系富集的重金属元素的含量呈现显著的相关性.因而M3可用于污泥中重金属元素潜在的生物有效性评价.     

气氛对垃圾焚烧中重金属迁移特性的影响

对城市生活垃圾焚烧过程中Ni、Cd、Cu、Pb、Cr和Zn 6种重金属在不同气氛中的挥发率进行了研究,同时比较了氧化性气氛和还原性气氛、中性气氛和酸性气氛以及在混合气氛中各重金属的挥发率。结果表明,氧化性和还原性气氛对Ni、Cu和Cr挥发影响较大,Cr、Cd、Pb和Zn在还原气氛下挥发率比在氧化气氛下高,而Ni和Cu则...     

危险废物焚烧灰渣熔融过程中重金属元素热力学平衡计算

熔融固化是目前危废焚烧灰渣处置的有效方法之一。为了能够有效地控制熔融过程中重金属元素的迁移,采用HSC Chemistry软件模拟研究了重金属元素As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等在熔融过程中的物质变化历程,考察了不同气氛、温度、氯化物种类的影响。结果表明:在还原性气氛下,As、Pb几乎100%以As S(g)和Pb S(g)的形式挥发进入气相;Zn主要以气态金属挥发,1 500℃时90.8%的Zn进入气相;Cu、Ni、Cr与灰渣中的Fe2O3、Al2O3等形成不易挥发的化合物,几乎完全被熔渣固化。氧化性气氛有利于各重金属元素的固化,除46.47%的Pb以Pb Cl2(g)、Pb Cl(g)、Pb O(g)的形式挥发外,其余重金属元素均能被固溶在渣中。与灰渣中Na Cl相比,Ca Cl2不影响As、Cr的平衡形态分布,但能促进Pb、Zn、Cu、Ni以气态氯化物的形式挥发进入气相,不利于重金属元素的固化。     

生物淋滤对城市污泥重金属去除及形态变化的影响研究

以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为淋滤菌,对城市污泥进行生物淋滤,考察淋滤过程中污泥重金属(Cu、Zn、Ni、Cr)的去除及其形态变化规律,并根据淋滤前后重金属形态分布探讨重金属的淋滤去除机制。结果表明,生物淋滤可有效去除城市污泥中的Cu、Zn和Ni,对Cr几乎没有去除。生物淋滤后,Cu、Zn、Ni、Cr 4种重金属的去除率分别为55.97%、47.66%、26.10%、2.10%。pH是影响Zn和Ni去除的主要因素,而Cu在低pH和高氧化还原电位(ORP)条件下更易去除。BCR形态分析表明,生物淋滤之后污泥中Cu、Zn和Ni的4种形态含量均发生了不同程度的改变,其生物有效性和迁移性得到有效控制。通过重金属形态变化规律间接得出,Cu的生物淋滤过程以直接机制为主,Zn和Ni的生物淋滤过程是直接机制和间接机制共同作用的结果。     

膜浓缩液淋滤飞灰后灰渣重金属热处理特性分析

垃圾焚烧飞灰与垃圾渗滤液膜浓缩液协同处理能够解决2种废物处置难的问题,但二者协同处理产生的灰渣往往仍需进一步无害化处理。在分析灰渣的物理化学性质基础上,研究灰渣中重金属在热处理过程中的迁移转化特性,进而探讨灰渣热处理无害化的可行性。实验考察了不同热处理温度(300、600、800、1 000和1 200℃)对灰渣中重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的挥发率的影响,并分析热处理后灰渣的矿物相转化及重金属浸出毒性变化。结果表明:随着热处理温度的升高,重金属Pb、Cd的挥发率显著增大,Zn、Cu挥发率的增幅相对较小。热处理过程中,Pb、Zn、Cu、Cd在1 200℃时挥发率最大,分别为94.6%、68.9%、69.4%和97.7%。浸出实验结果表明,当热处理温度高于800℃时,热处理后灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd的浸出浓度均达到GB 16889-2008相关限值要求。研究结果显示,对飞灰协同处理后的灰渣进行热处理实现其无害化具有一定的可行性。     

广州城市污泥中重金属的含量、排放通量及农用风险评价

分析了广州市中心城区5个主要的污水处理厂污泥的基本理化性质和7种重金属(Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd和Zn)在不同雨期的浓度变化,估算了广州市污水处理厂污泥重金属的年排放通量,并对其污泥农用做了潜在风险评价。结果表明,各污水厂污泥均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)对重金属的排放要求,污泥的基本理化性质满足《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)标准,沥滘、猎德、京溪和大坦沙污水厂的污泥重金属满足CJ/T309-2009要求,而西朗污水处理厂2013年12月采集的污泥中Cu和Cd未达标。通过估算,广州市污水处理厂污泥中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Cd和Zn的年排放通量分别为16.1、18.8、90.3、5.9、7.9、0.2和48.3 t。通过Hakanson生态风险评估,污泥在农用过程中除西朗污水处理厂污泥重金属危害为中等风险,其他厂污泥属于低风险。     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L~(-1)、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg~(-1)左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362~(-2)011)标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明:在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、ZnAs、Cr、Ni、CuMn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

混合质电镀污泥中金属分离富集与分质回收研究

对混合质电镀污泥进行了湿法分离和金属回收研究,拟采用硫化分离富集—分质回收的工艺路线实现重金属的全组元回收。结果表明,在常温下采用分段硫化可以实现电镀污泥中Cu、Ni、Zn、Cr的分离与富集,在控制pH为3.8时,浸出液中Cu、Ni、Zn的硫化沉淀率均大于98%,Cu、Ni、Zn与Fe、Cr取得了较好的分离,在pH为4.1时,Cr与Fe取得了较好的分离效果,Fe的硫化沉淀率达到了93.35%,Cr最终在铬泥中得到富集;富集了Cu、Ni、Zn的硫化渣和富集了Cr的铬泥容易实现金属的分质回收;对重金属含量较低的混合质电镀污泥,采用硫化分离富集—分质回收的工艺是可行的,可将Cu、Ni、Zn、Cr等重金属予以全组元回收,同时处理后废渣可作为一般工业固废进行处理。     

黄石市冬/春季大气PM_(10)中重金属形态特征研究

采用三级序列提取程序分离黄石市黄石港区、西塞山区、大冶市、阳新县PM10中的不同形态重金属,并使用电感耦合等离子体质谱对分离后液体中8种重金属(Cu、Cd、Zn、Cr、As、Pb、Ni、Co)的含量进行测定。同时,将传统金属生物有效性系数(k)进行加权,从而以重金属生物有效性综合系数(K)直观表征4个区域空气PM10中重金属对人体健康的危害程度。结果表明:(1)As为黄石市主要重金属污染物,冬季西赛山区As的质量分数为85.5%。(2)黄石港区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb和春季Cu、Cr、Pb,西塞山区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Co和春季Zn、Cd、Cr、Pb、Ni、Co,大冶市PM10中冬季Cu、Zn、Pb、Ni和春季Cd、As、Pb,阳新县PM10中冬季Zn、Cd、As、Pb和春季Zn、Cd、Pb,其k均大于0.2,对当地居民的健康存在潜在风险或风险。综合评价,阳新县冬季和大冶市春季的大气重金属污染较严重,其K分别为0.544和0.340,对人体健康风险较大。     

焦化废水处理过程外排污泥中重金属形态特征及其潜在环境风险

焦化废水处理过程所排放污泥中重金属的含量及化学形态是否构成环境风险将直接影响污泥处置方法的选择,为此,实验采用BCR顺序提取法分析了焦化废水处理站外排污泥中重金属(Cd、Hg、Pb、Cr、As、Ni、Zn、Cu和Mn)的形态特征,并采用地累积指数(Igeo)和潜在生态危害指数(RI)评价了重金属对土壤的潜在环境风险。研究结果表明:除Ni主要以可氧化态存在外,焦化废水外排污泥中其他几种重金属元素主要存在于残渣态,重金属元素的含量低于《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》中的控制限值;与城市污泥相比,焦化废水外排污泥具有低Pb、Cr、Zn、Cu含量,而高Cd、Hg、Mn含量的特点;基于Igeo和RI的评价结果,Cd和Hg是外排污泥中具有一定环境风险的元素,需要考虑其下游去向。焦化废水处理外排污泥中主要存在残渣态重金属成分,不表现为很高的环境风险,其处置应重点考虑其中有机污染物特别是POPs。     

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。     

洛阳城市污水处理厂污泥中重金属形态及潜在生态风险评价

分析了洛阳市3个污水处理厂脱水污泥中Cu、Zn、Ni、Cr和Pb的含量,采用BCR法研究了污泥中重金属的形态分布特征,并利用地累积指数法(Igeo)和潜在生态危害指数法(RI)评价污泥在农用过程中重金属的潜在生态风险。结果表明,涧西污泥中Cu、Zn和Ni含量超过了农用泥质A级标准的限值(CJ/T309-2009),而新区污泥和瀍东污泥显示出良好的农用性质。污泥中Cu和Cr主要以可氧化态存在,Zn主要以酸溶态和可还原态存在,迁移性强,Ni含量分布相对比较均匀,Pb主要以残渣态存在。Igeo表明,污泥中Cu、Zn是潜在的污染元素。RI表明,Cu表现出高潜在生态风险;Zn的总含量虽高,但Zn的生物毒性响应因子低,对污泥的潜在风险贡献较低。     

濮阳市城市污泥成分及资源化利用生态风险评价

从濮阳市9座规模较大且运行稳定的污水处理厂采集城市污泥,对城市污泥的理化性质和重金属浓度、形态分布进行分析,并对其资源化利用的生态风险进行评价。结果表明,城市污泥呈现高有机质、高氮、高磷的特点,且重金属浓度均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的标准限值,具有较高的资源化利用价值。城市污泥中Cu、Pb、Cd、Ni、Cr、As、Hg主要以可氧化态和残渣态存在,在自然环境下较为稳定;Zn主要以酸可交换态和易还原态存在,具有较强的生物活性和迁移性。城市污泥中重金属的潜在生态风险总体较低,Cu、Zn、Cd、Hg为风险元素,其中Zn的污染程度最高,在城市污泥资源化利用时应制定相应防范措施。