城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

水泥窑替代燃料中的重金属特性分析

以水泥窑常用的替代燃料——生活垃圾和污泥为研究对象,分别测定了重金属As、Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni总量,Cd、Cu、Pb、Zn的形态分布及As、Cr的价态,结果表明:脱水污泥中,8种重金属含量由高到低的顺序为:Zn>Cu>Cr>Pb>Ni>Hg>As>Cd。三种垃圾筛上物中,8种重金属含量由高到低的依次顺序为:Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Hg>Cd。市政污泥中,Cd以酸提取态为主,占总量的45%以上;Pb 94%以残渣态存在;Cu以有机结合态为主,占63.16%;Zn以铁锰氧化态为主,占43.5%。三种垃圾筛上物中,Pb几乎没有酸可提取态和铁锰氧化态的存在,重金属Cd没有残渣态存在。原生垃圾中,重金属Zn酸可提取态占18.52%,而堆肥垃圾筛上物和矿化垃圾筛上物中,重金属Zn酸可提取态为1%以下,铁锰氧化态含量为75%左右。垃圾和污泥中,重金属Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)均未检出。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

污泥堆肥化过程中重金属Cu、Zn、Cd的生物有效性研究

向城市污泥中添加木屑调节C/N比,进行好氧堆肥化处理,研究堆肥化过程中污泥重金属Cu、Zn和Cd形态的分布变化,分析堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd的钝化效果以及钝化所需时间。结果表明:实验污泥经过54 d堆肥化后,污泥中重金属Cu、Zn和Cd的形态结构分布都发生了明显的改变,且它们的可交换态比例明显减少;Cu和Cd的不稳定态含量明显降低,Zn的不稳定态变化不显著,但堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd都具有钝化作用,且钝化Cu、Zn与Cd所需的堆肥时间分别为18,6,26 d。总体而言,堆肥化有利于这3种重金属中生物有效性高形态的向低的转化,有利于堆肥污泥作为肥料的资源化利用。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭;B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用。结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著。污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P0.05),钝化率达到16.39%~43.10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P0.05)。施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期时间内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著。     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

中温厌氧消化与高温厌氧消化对污泥重金属风险及稳定性的影响

通过分析中温厌氧消化+机械脱水以及热水解预处理+高温厌氧消化工艺过程中重金属含量与形态的变化,研究了中温厌氧消化与高温厌氧消化工艺对污泥重金属风险、形态及稳定性的影响.结果表明,中温厌氧消化工艺增加了污泥中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,重金属污染等级和潜在生态风险增强.高温厌氧消化工艺降低了污泥Cd和Cr的含量,重金属污染等级和潜在生态风险降低.其中,N厂污泥主要致污染金属为Cd和Zn,S厂污泥主要致污染金属为Cd;Cd是6种重金属风险系数最高的,是污泥潜在生态危害的最大贡献者.中温厌氧消化后,污泥中Cd、Ni、Pb和Zn的可还原态和可氧化态所占质量分数之和降低;Cd、Cr、Cu和Ni的残渣态所占质量分数降低.可见,中温厌氧消化后,污泥重金属的潜在毒性和稳定态向直接毒性转化.高温厌氧消化后,污泥Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的可交换态所占质量分数降低;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的残渣态所占质量分数亦降低,可见,高温厌氧消化后,重金属的直接毒性和稳定态向潜在毒性转化.     

污泥堆肥过程中的微生物群落与重金属形态——以沈阳仙女河污水处理厂污泥为例

为了研究污泥好氧堆肥过程中微生物群落变化与污泥中重金属形态变化的关系,对仙女河污水处理厂的剩余污泥进行堆肥处理,研究了堆肥过程中重金属形态的变化与微生物群落的变化的相关性,从微生物结构演替的角度为加快堆肥过程、提高堆肥中重金属钝化效率提供一定的理论指导依据。结果表明:10:00、15:1iso G、a15:1、10Me16:0、10Me18:0、18:1w9c等PLFA标记物的相对含量变化与Cu、Zn、Cd、Pb的有效态变化呈较大的正相关,其中相关系数较大的PLFA标记物为10Me16:0与18:1w9c,其与Cu、Zn、Cd、Pb有效态变化的相关系数分别为0.861、0.977、0.789、0.583与0.665、0.703、0.709、0.418,在堆肥过程中10Me18:0与Cu的有效态变化相关系数最大为0.962;10Me16:0与Zn的有效态变化相关系数为0.977;与Cd及Pb有效态相关系数最大的PLFA为17:1w8c相关系数为0.808与0.626。     

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势

通过整理和统计国内外文献(2006—2013年)报道的中国城市污泥重金属含量,分析了近年来中国城市污泥重金属的区域分布特征和变化趋势.结果表明,城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量分别为182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9 mg·kg-1,与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的中碱性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为2.3%、0、5.9%、5.5%、2.9%、0、0和3.5%;与酸性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为7.1%、1.3%、10.3%、27.4%、20.0%、0、1.6%和12.1%.不同区域城市污泥重金属含量存在一定差异,城市污泥Hg和As在北方地区含量较高,而Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni在南方地区含量较高.与2006年城市污泥重金属含量相比,本研究城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量均呈下降趋势,降幅分别为29.0%、16.5%、40.9%、9.0%、29.8%、41.8%、5.3%和23.6%.     

中国主要湖泊表层沉积物重金属污染特征与评价分析

为了解我国主要湖泊沉积物中重金属的污染特征,通过搜集整理已公开发表的文献资料数据,分析了我国31个主要湖泊表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属含量的平均值及其分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对其污染程度进行评价。结果显示:我国31个湖泊的沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分别为16.39,0.497,6.29,36.89,0.076,35.37,99.52 mg/kg,大部分元素含量平均值的最大值分布区域较为分散。地累积指数评价结果表明:8种重金属的平均污染程度由高到低依次为Cd>Hg>Cu>Zn>As>Ni>Zn>Cr,Cd和Hg在多个湖泊沉积物中达中度到重污染。潜在生态风险指数评价结果表明:8种重金属的潜在生态风险系数从高到低依次为Cd>Hg>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn。8种重金属的总地累积指数和综合潜在生态风险具有显著的地域差异(P0.05),表明我国主要湖泊具有各自不同的重金属污染特征。     

我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征及变化规律

对由中国知网数据库和维普中文科技期刊全文数据库报道的近30年来我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征和年代变化规律进行了分析. 结果表明:近30年来城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Pb)、w(Cr)、w(As)、w(Hg)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)平均值或中位值均符合GB 18918─2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中污泥农用时污染物控制标准限值,但数据离散且呈偏态分布. 依据GB 18918─2002,1980─1989年我国城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中有w(Cd)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)超标,90%分位值中有w(Cd)、w(Pb)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标;1990─1999年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中除w(As)外其他重金属均超标;2000─2010年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中w(Cd)、w(Cr)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标. 从年代变化看,我国城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Cu)随年代逐渐下降,但w(Hg)、w(As)、w(Cr)、w(Zn)、w(Ni)、w(Pb)呈波动趋势. 近10年数据表明,我国城市污水处理厂污泥中w(Ni)、w(Cd)、w(Hg)超标倍数最高,在进行污泥处置时需要优先关注.      

城市污泥重金属含量分析及稳定化研究

文章以乌鲁木齐市水务(集团)有限公司污水处理公司产生的城市污泥为研究对象,对该污泥中的重金属含量和赋存形态进行了分析,并以新疆地产膨润土对污泥中的重金属进行了稳定化研究。结果表明:该污泥中铜、锌、铅、铬、镉、镍的含量(以干基计)分别为700 mg/kg、900 mg/kg、400 mg/kg、198 mg/kg、2.4 mg/kg、22 mg/kg。铜、铬主要分布在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态中,且在3种形态中均匀分布;锌主要分布在碳酸盐结合态、硫化物及有机结合态、残渣态中,其中碳酸盐态及残渣态分布较多;镉在可交换态、碳酸盐结合态、残渣态中均匀地分布,少量存在于硫化物及有机结合态中;铅在残渣态中分布最多,少量分布在可交换态中。重金属稳定化结果为膨润土投加量与干污泥质量比为1:12.5时,污泥中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)可达到很好的稳定效果。     

污泥堆肥施用对土壤及地下水影响研究

为探究北京市污泥堆肥产品施用对土壤和地下水的影响,采用原状土柱模拟降雨试验方法,研究了在污泥堆肥产品年施用量为3、6、12kg/m²的条件下,Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As、Hg 8种重金属元素的迁移和淋溶特征.结果表明,Cd淋溶后残留最少（6.1%~11.9%）,进入淋溶水最多（4.5%~7.3%）;Hg淋溶残留最多（16.0%~22.1%）,进入淋溶水最少（<0.1%）.Hg、Pb、Ni、Cd、Cu在0~20cm土壤层积累最多（52.0%~78.7%）;Cr、Zn、As则在20~40cm层积累最多（42.7%~53.2%）.8种元素在土壤中的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）限值.淋溶水中测得的6种重金属浓度由大至小依次为Zn > As > Cd > Cu > Pb > Cr,受堆肥施用量及降雨量共同影响.淋溶水中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb 5种元素的浓度始终在《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）Ⅰ类水质范围内,Cd、As、Hg在Ⅲ类范围内.     

铜陵市惠溪河滨岸带土壤重金属形态分布及风险评估

为揭示惠溪河滨岸带土壤重金属(Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和As)形态分布和生态风险状况,沿河采集12个采样点的土壤样品,采用改进的Tessier五步连续提取法开展形态分析,并以Hkanson潜在生态危害指数法进行生态风险评估. 结果表明:①As和Cr以残渣态占绝对优势,Zn、Pb和Ni以残渣态和Fe-Mn氧化物结合态为主,Cu则以残渣态和有机结合态为主,Cd具有形态多样的分布特征;②7种重金属污染程度排序为As＞Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr,潜在生态风险大小排序为Cd＞As＞Cu＞Pb＞Ni＞Zn＞Cr,其中Cd和As属极高风险等级,Cu为中等风险等级,其他4种元素则为轻微风险等级;③根据潜在生态风险指数,小倪村、狼尾湖右岸和大倪村采样点属于高风险等级,其他9个采样点均属于很高风险等级;④由综合污染及潜在生态风险贡献率水平,初步判定As和Cd为惠溪河滨岸土壤重金属污染治理和修复的优先控制对象.      

基于三种污染危害评价方法的上海市郊区河网底泥重金属评价

分析了上海市某一郊区河网底泥13种重金属(银、砷、铍、镉、铬、铜、镍、铅、锑、硒、铊、锌、汞)的含量,采用生态风险指数法、污染负荷指数法和地积累指数法评价了底泥重金属污染。结果表明:13种重金属均有检出,平均值分别为0.8,28.0,0.5,0.9,480.4,204.6,58.6,52.0,1.4,3.8,0.2,890.2,0.1 mg/kg;3种评价方法结果均表明河网底泥受到一定程度的重金属污染,污染贡献以4号点位的镉、铬、铜、锌较大。     

Changes of Cu, Zn, and Cd speciation in sewage sludge during composting

The potential toxicity risks from heavy metals depend on their chemical speciation. The four stages of the Tessier sequential extraction method were employed to investigate changes in heavy metal speciation （Cu, Zn, and Cd） of sewage sludge during forced aeration composting, and then to identify whether the composting process would reduce or enhance their toxicities. Throughout the composting process, the exchangeable, carbonate-bound, Fe-Mn oxide-bound, and organic matter-bound fractions of Cu were converted to the residual Cu fraction. The organic matter-bound Cu fraction greatly contributed to this transformation. Residual Zn fraction was transformed to the Fe-Mn oxide-bound and organic matter-bound fractions after composting. The residual Zn fraction was a major contributor to the organic matter-bound Zn fraction. The availability of Cu and Zn was reduced by composting such that the risk of heavy metal toxicity decreased with prolonged treatment times. Additionally, attention should be paid to the increased availability of Cd in sewage sludge after composting treatment.