皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S1、S2、S3、S4)为研究对象,选取1％的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1?4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了...     

皂角苷和柠檬酸联合对污泥中Cu、Pb和Zn的去除及其稳定性特征

以武汉某污水处理厂的污泥为研究对象(S1和S2),通过皂角苷和柠檬酸联合振荡淋洗试验,研究不同体积比(20∶1~1∶20)、固液比(1∶20~1∶80)、淋洗时间(0~2 880 min)、淋洗次数(1~4)对污泥中重金属Cu、Pb和Zn去除的影响.分析淋洗前后各形态重金属的去除特点,并通过计算稳定性指数(I_R值)和移动性指数(MF值)探究重金属稳定性和移动性的变化.结果表明,在体积比(皂角苷∶柠檬酸)为5∶1,固液比为1∶60,淋洗时间1 440 min时,污泥中Cu、Pb和Zn的最高去除率分别可达43.16%(S1)、32.45%(S2)和38.69%(S1).增加淋洗次数对Cu和Pb的去除率有较大幅度提高,而对Zn的影响较小,尤其在2~3次淋洗后差异显著.4次淋洗后Cu、Pb和Zn的最高去除率分别为78.89%(S1)、77.08%(S2)和49.39%(S1).单次淋洗后,除酸溶态和可还原态外,污泥中其余形态的去除率均较低.增加淋洗次数,重金属的各形态去除率逐渐升高,尤其是Pb中的残渣态去除率增长明显.淋洗改变了重金属的稳定性和移动性,4次淋洗后Cu、Pb和Zn的IR值最大增长率分别为43.63%(S1)、39.44%(S2)和32.00%(S1),MF值减少30.19%~79.45%.     

谷氨酸与柠檬酸复合去除污泥中重金属及处理后污泥农用可行性分析

采用谷氨酸和柠檬酸按不同比例混合去除消化污泥中重金属,对去除前后污泥的重金属(Cd、Cu、Pb、Zn、Ni)去除率、总氮、总磷、有效氮、有效磷含量进行分析,并与谷氨酸单独作用时进行对比。研究表明:综合考虑重金属去除率以及污泥营养元素的保留,当谷氨酸单独去除污泥重金属时,最佳浓度为0. 4 mol/L。复合去除实验中,0. 4 mol/L谷氨酸与0. 4 mol/L柠檬酸体积比为2∶1时对污泥中Cu、Pb、Zn的去除率最高,分别为5. 60%、3. 34%和53. 94%;体积比为1∶1时次之。当谷氨酸与柠檬酸体积比为2∶1时,重金属去除效果与污泥中营养元素的保留程度较好。谷氨酸与柠檬酸复合作用相比单独使用谷氨酸,对污泥重金属去除率相差不大,但有效营养元素之和高于谷氨酸单独作用,这有利于污泥后续农业资源化利用。     

生物表面活性剂皂角苷增效去除土壤中重金属的研究

研究了生物表面活性剂皂角苷对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的去除作用,并考察了皂角苷淋洗液pH值、浓度等对重金属去除率的影响.结果表明,增加皂角苷浓度和降低溶液pH值均有利于重金属的去除.当皂角苷浓度为50g·L-1、pH值为5.2时,土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的去除率分别可达45.6%、24.4%、19.0%和17.6%.根据皂角苷处理前后土壤中重金属形态的分析结果可知,皂角苷对土壤中不同形态重金属的去除能力存在差异,其中,以离子交换态和碳酸盐结合态金属的去除效果最为明显.红外光谱测试结果表明,皂角苷与金属离子反应形成了配位化合物,并以离子交换平衡法测定了配位稳定常数及配位物质的量比.皂角苷与各金属离子配位稳定常数K的大小顺序依次为:Cu2+Zn2+Cd2+Pb2+,lgK值在3.91～6.60之间.除Cu与皂角苷是以1:2(物质的量比)络合外,其他3种金属均与皂角苷生成1:1的络合物.此外,土壤中Cd的去除量与其他重金属(Cu、Zn、Pb)的去除量间呈良好的线性关系.金属离子可能是通过直接与皂角苷形成可溶性络合物或者通过与其他金属的架桥作用而被转移到皂角苷溶液相中,从而实现从土壤中去除.     

厌氧消化系统中污泥重金属形态转化及去除方法研究进展

本文通过分析污泥中重金属的含量及存在形态,探讨了厌氧消化过程中重金属的形态转化极其去除方法。结果表明生物稳定法和药剂稳定法是目前最有效的方法。不但可降低污泥中重金属的生物有效性,而且不影响污泥农用化。     

天冬氨酸和柠檬酸对污泥中重金属萃取的比较研究

以天冬氨酸作为萃取剂,研究了其对上海桃浦污水处理厂污泥中重金属的萃取性能,重点考察了萃取体系pH值对重金属萃取的影响,并在相同条件下与柠檬酸的萃取过程进行比较.结果表明,随着萃取体系pH值的升高,重金属的萃取率逐渐降低.在较低pH值时,天冬氨酸对污泥中Zn、Ni及Cu的最高萃取率均大于85%;在整个实验pH值范围内,天冬氨酸对Ni及Cu的萃取率分别达到50%和40%以上.与柠檬酸对污泥中上述3种重金属的萃取结果相比较,天冬氨酸对Ni、Cu的萃取能力更高,而对Zn的萃取能力在pH≥3.0时不如柠檬酸.     

单宁酸与柠檬酸复合淋洗去除土壤中重金属Cd的研究

采用土柱淋洗技术对模拟Cd污染土进行修复研究,探讨了单宁酸、柠檬酸在不同浓度、淋洗时间、复配体积比下对重金属进行单一、复合淋洗的去除效果,并比较复合淋洗前后重金属的形态变化特征。实验结果表明,单宁酸和柠檬酸对重金属具有较好的去除效果。单一作用时,随着时间的增加,两种淋洗剂对重金属的去除率逐步提高,均在12 h时达到最好效果,重金属去除率分别为59.08%、71.25%。实验同时证明,两种淋洗剂进行复合淋洗对重金属Cd的去除率明显高于单一淋洗,当单宁酸浓度为10.0 mmol/L,柠檬酸浓度为0.6 mol/L,淋洗剂体积配比为1∶3,淋洗时间为12 h时,复合淋洗效果最好,重金属去除率达到97.47%。土柱淋洗前后重金属形态分级结果表明:单宁酸、柠檬酸复合淋洗能有效去除酸可提取态、氧化物结合态的重金属Cd。     

电化学方法去除污泥中重金属的研究

分析了河东污水处理厂污泥中Pb、Cd、Cu、Ni的含量和形态分布特征,并以PbO2/Ti电极板为阳极、铜板为阴极通电处理污泥,考察了电压、通电时间等因素对污泥pH及重金属去除效果的影响.结果表明,污泥中Cd和Ni的含量超过了国家农用标准(GB4284—1984),同时,Cd和Ni也具有较高的生态可利用性.不同电压对污泥重金属去除率影响较大,当电压为35 V,电流为80 mA,反应时间为6 h时,对污泥的处理效果与费用最佳,在此电压下对污泥进行处理,Cu、Pb、Cd和Ni的去除率分别为57.35%、48.42%、68.63%和49.85%.此时,阳极区污泥中的重金属含量已有较大程度的降低,均能达到国家农用标准(GB4284—1984).     

柠檬酸淋洗去除土壤中铬的实验研究

铬渣污染场地常常对其周边的土壤及地下水造成严重污染,因此,亟需探索修复铬污染土壤及地下水的技术方法.本文以某典型铬渣堆存场地内采集的污染土壤为研究对象,配置了浓度分别为0.01、0.05和0.1 mol·L-1的柠檬酸溶液,通过振荡洗脱批实验和淋洗柱实验对柠檬酸去除土壤中铬的效果和机理进行探讨.实验结果表明,柠檬酸对土壤中可还原态与可氧化态铬的淋洗效果显著优于去离子水,其对土壤中总铬的淋洗率可达80.7%,而去离子水仅为49.9%;在振荡洗脱批实验初期,土壤中50%左右的铬可以快速扩散到溶液中,且不同淋洗剂间淋洗效果无显著差异;柠檬酸的存在,使得反应体系中的六价铬逐渐被还原为三价铬,且还原速率随柠檬酸浓度的升高而增大;p H并非影响柠檬酸去除土壤中铬效果的唯一主要因素,柠檬酸对土壤中铬的去除机制还缘于其对土壤中三价铬的解吸作用.     

酵母与硫杆菌联合淋滤去除污泥重金属研究

为了进一步优化城市污泥生物淋滤条件,该研究将耐酸性胶红酵母JJU-3和氧化硫硫杆菌JJU-1按不同比例接种至污泥中,探讨了嗜酸异养菌与氧化硫硫杆菌自养菌联合作用去除污泥中重金属的效果。结果发现:在淋滤过程中,当JJU-1接种量大于15%、JJU-3接种量小于5%时,pH值明显下降,7 d后达到最低值1.68;当JJU-1接种量为15%、JJU-3接种量为5%时,氧化还原电位ORP值直线上升,在第7天达到最大值422 m V,此时Cu、Cd、Ni和Zn的去除率均达到最高值,分别为87.00%、87.50%、88.18%和91.63%;而Cr和Mn的去除率在JJU-1接种量为20%、JJU-3接种量为0%时达到最高值,分别为91.43%、89.31%。结果表明,耐酸性胶红酵母JJU-3和氧化硫硫杆菌JJU-1联合作用能有效去除污泥中重金属,不同接种比例条件下重金属的去除效率不同。氧化硫硫杆菌JJU-1接种量以15%、JJU-3接种量为5%为宜,此时污泥大部分重金属表现出较好的滤出效果。     

污水污泥中重金属的细菌淋滤效果研究

通过驯化分离和加富培养源自污泥自身的氧化亚铁硫杆菌，采用序批式试验，初步研究了其对污泥中重金属生物淋滤的效果。研究表明，污泥起始驯化阶段大约需要16天，随后采用选择性培养基对氧化亚铁硫杆菌进行2次共1周的分离与加富培养即可获得活性较高的硫杆菌菌液。采用此菌液对供试厌氧消化污泥中重金属进行生物淋滤，通过8天时间，污泥中Cu和Zn的去除率分别达93％和85％。     

氨络合法电化学捕集去除城市污泥中重金属的研究

采用自行设计的电动污泥处理装置,以城市污水厂污泥作为试验对象,设置氨水添加比分别为0、0.08、0.10、0.12 (V:V,氨水/试样污泥),在恒定直流电压下运行120h,研究氨络合效应与直接利用阳极产酸对污泥中重金属捕集去除效果的影响.结果表明,阳极酸化对污泥中重金属有一定的溶出去除作用;氨水的添加对电动处理过程中污泥pH值的降低与电流密度的提高没有阻碍,但能够有效提高污泥中重金属的捕集去除率;当氨水添加比为0.12时,污泥中Zn和Cu的捕集去除效果最佳,分别达91.62%和71.49%.氨水添加比为0.08时,Pb的捕集去除率最佳,达47.85%.氨水的添加对污泥中重金属的形态和迁移性有明显影响,主要表现为稳定形态如残渣态、有机结合态的减少及可交换形态的增加.     

利用剩余活性污泥的生物吸附降低城市污水污泥重金属含量

对香港沙田和广州大坦沙污水处理厂的污水、污泥作了初步的生物吸附试验，结果表明：少量活性的污泥能够显著降低污水中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ的浓度，污泥浓度为０。．０６ｇ／Ｌ时，广州污水上述３种重金属的去除率分别为８２％，６９％和５１％，因此回流活性污泥到一沉池可有效降低上述金属进入生物反应池。     

中国城市污泥重金属和养分的区域特性及变化

通过对我国111个城市共193个污水处理厂污泥的重金属及有机质和氮磷钾含量进行了分析和统计,并与2003年的数据进行了对比,同时也按照南北和东中西的区域划分进行了区域统计.结果表明,相对于2003年,Zn、Pb的平均含量有所降低,而Cu、Cr、Ni、As、Hg的平均含量则有所增加,Cd的含量大幅增加;有机质、氮、磷含量均略有增加,钾的含量变化不大.北方污泥中Zn、Cu、Cd、Cr、Ni的含量要低于南方污泥,Pb、As和Hg的含量则远大于南方污泥.Zn、Cu、Cd、Pb、Hg、Ni的含量由东向西逐渐降低; Cr的含量则为中部最高; As的含量由东向西逐渐升高.北方污泥的有机质、钾含量都要大于南方污泥,而氮、磷含量则小于南方污泥.污泥的有机质、氮由东向西逐渐升高,磷的含量则逐渐降低,中西部污泥的钾含量大于东部污泥.     

生物沥浸去除污泥重金属及改善脱水性能研究

从天然矿山酸性废水中富集制备了3种嗜酸性细菌混培物,开展了污泥生物沥浸实验,研究了沥浸去除污泥重金属(Cu、Zn、Cd)同时改善脱水性能的效果.结果表明,3种嗜酸性细菌混培物均可有效去除污泥中的重金属(P<0.01).沥浸12d后,改进型Starkey培养基富集的嗜酸性细菌混培物对Cu和Cd的去除率分别达到82.0%和82.9%,9K培养基富集的嗜酸性细菌混培物进行生物沥浸处理对Zn的去除率可达到87.5%.同时,生物沥浸还可以显著改善污泥的脱水性能(P<0.01).经过12d沥浸,污泥的离心脱水率可由73.1%上升到90.0%.显微观察和能谱分析结果显示,污泥脱水性能的改善是因为生物沥浸能使污泥结构由絮体状变成明显的颗粒状,并可形成以铁、氧和硫为主要元素组成的次生矿物规则晶体.     

柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究

以浙江富阳某炼铜厂附近受Cd、Cu、Pb和Zn复合污染的土壤为研究对象,采用振荡、静置和超声3种不同浸提方式,通过研究柠檬酸在不同浸提方式下对重金属的去除效果,筛选出最佳柠檬酸浓度、处理时间及功率,并采用Tessier连续提取法分析浸提前后4种重金属形态变化.结果表明,柠檬酸对4种重金属均具有较好的去除效果,其中对Zn的去除效果最好,Cd的去除效果最差,而Cu和Pb的去除效果相当.Pb和Zn的去除率均随着柠檬酸浓度的增加而增加,但增幅随之减小,Cu的去除率则先增加后基本保持不变,而Cd的去除率变化不明显.综合考虑成本和浸提效果后,选用0.2 mol·L-1柠檬酸浸提2次为最优条件,最佳振荡时间和静置时间分别为4 h和24 h,最佳超声时间和功率分别为30 min和500 W.柠檬酸能够在很大程度上改变土壤中重金属的形态分布,主要去除以可交换态和碳酸盐结合态形式存在的Cd及以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态形式存在的Cu、Pb和Zn.通过对比3种浸提方式,在同等去除效果的前提下,静置浸提相比振荡浸提需要更长的时间,而将超声波应用于重金属污染土壤淋洗,所需时间较少,因此,超声波辅助浸提土壤中重金属是可行的,具有良好的应用前景.     

Effect of substrate concentration on the bioleaching of heavy metals from sewage sludge

IntroductionTheproductionofexcesssewagesludgeisincreasingrapidlywiththewidespreadofwastewatertreatment,whichcausesseriousproblemtothedisposalofsewagesludge .Landapplicationofsewagesludgeisthemostcost effectiveandfeasibleutilizationapproachatpresent.Howeve…     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

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%.