污泥中重金属和多环芳烃(PAHs)的存在特性及其相互关系

在深入研究9种不同污水处理厂污泥中重金属存在形态和15种PAHs含量水平的基础上,讨论了污泥中PAHs和重金属含量之间的相互关系.结果表明,生活污水污泥中Zn的含量最高,其次为Cu,而As和Cd含量较低;工业废水污泥中各重金属含量差异较大,制革污泥的Cr含量超过15000 mg·kg-1.污泥中As、Cr、Cu、Pb主要以可氧化态和残渣态存在;Ni和Zn的酸溶态及可还原态的比例较高;Cd在不同污泥中的形态分布变化较大.生活污水和工业废水污泥中∑PAHs的平均含量相差不大,分别为13.74 mg·kg-1和13.95 mg·kg-1.不同污泥中各PAHa呈现4环>3环>2环>5环>6环的分布特征,化石燃料不完全燃烧和石油类污染是污泥中PAHs的主要来源.污泥中低分子量(2环和3环)PAHs与Cd、Ni、Zn等重金属含量存在显著的相关关系,这种相关关系与重金属作用于污泥中的微生物并最终影响微生物对PAHs的降解有关.     

北京地区不同城镇污水处理厂堆肥污泥的营养含量和重金属污染

研究了北京地区不同城镇污水处理厂堆肥污泥(以A、B型表示)的营养含量变化和重金属污染状况.结果表明,A、B型堆肥污泥的p H、营养成分、微量元素和重金属含量因污泥来源和年份而异.其中,A型堆肥污泥不同年份的有机质平均值为203 338.0 mg·kg-1,达到了《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T 309-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良用泥质》(GB/T 24600-2009)中的标准要求,但未达到《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)中的标准;而B型堆肥污泥不同年份的有机质平均值为298 531.5 mg·kg-1,A、B型堆肥污泥不同年份的p H平均值分别为7.1和7.2以及氮磷钾总养分(N+P2O5+K2O)平均值分别为41 111.7 mg·kg-1和65 901.5 mg·kg-1,均达到以上各城镇污水处理厂污泥处置类型的标准限值要求.除了Hg、Ni含量存在超标现象外,A、B型堆肥污泥中的重金属含量均低于我国最为严格的《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》中A级污泥的标准限值.总体而言,北京地区不同城镇污水处理厂堆肥污泥在今后的农用、土地改良以及园林绿化处置中,存在潜在的Hg、Ni环境污染状况,须优先关注.     

我国一些城市污泥中多环芳烃(PAHs)的研究

应用GC／MS对我国内地和香港地区共11个城市污泥中的17种多环芳烃化合物（PAHs）进行了研究，各城市污泥中∑PAHs的含量在2．271－143．804mg/lg之间，依次为兰州污泥＞珠海污泥＞北京污泥＞广州污泥＞佛山污泥＞无锡污泥＞沙田污泥（香港）＞元朗污泥（香港）＞大埔污泥（香港）＞西安污染＞深圳污泥，含量较高的化合物主要是蒽、荧蒽、苯并（a）蒽和屈等，珠海污泥和北京污泥的苯并(a）芘含量超过我国城市污泥农用标准，各化合物的最高含量分别分布在兰州污泥、珠海污泥、北京污泥和广州污泥中，各城市污泥中的PAHs具有不同的分布特征，均以少数化合物为主，主要是3和4个苯环的化合物，2、5和6个苯环的化合物含量普遍较低。     

污泥干化床与芦苇床稳定化污泥中多环芳烃的含量比较

通过传统污泥干化床和芦苇床污泥稳定系统的比较,研究有无植物污泥稳定系统中污泥所含多环芳烃的去除效能差异.中试规模的污泥干化床和芦苇床规格相同,长宽高皆为3.0 m×1.0 m×1.3 m,其中高度由65 cm填料层和65 cm超高组成.二者填料底部均设通风管,直接与大气相连.试验共进行了3 a,前两年为污泥负荷期,第三年为自然稳定期.两年期间进泥总厚度为8.4 m,污泥负荷(以TSS计)平均41.3 kg·(m2.a)-1.经过3 a的稳定化处理,污泥干化床和芦苇床中污泥多环芳烃含量随着污泥稳定时间的延长,16种多环芳烃含量皆呈明显下降趋势.污泥干化床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为4.161、3.543和3.118 mg·kg-1(DW),对应的去除率为26.91%、37.77%和45.23%.芦苇床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为2.722、1.648和1.218 mg·kg-1(DW).对应的去除率为52.18%、71.05%和78.60%.芦苇床较传统干化床去除污泥中PAHs的效率平均高出29.86个百分点,去除的PAHs中以2～3环芳烃为主,芦苇在稳定污泥中PAHs方面发挥了积极的促进作用.     

珠三角城市污泥中壬基酚及重金属特征分析

对珠三角地区典型城市的13家污水处理厂剩余污泥中壬基酚(Nonylphenol,NP)、部分重金属及养分含量进行了检测和分析.结果表明,珠三角地区典型城市13家污水处理厂污泥中NP范围在0.45~65.17 mg·kg~(-1)(以干重计,下同)之间,平均值为10.87 mg·kg~(-1),工业废水是影响污水处理厂污泥中NP含量的一个重要因素,该地区污泥中NP含量相比于世界其他地区较低,但其中有2家污水处理厂污泥中NP含量超过或接近2000年欧盟污泥指令文件对污泥中NP、NP1EO、NP2EO(NPE)总量限制值(50 mg·kg~(-1)).13家污水处理厂污泥样中Cu、Pb、Cd及Zn含量的几何平均值分别为435.43、78.88、2.72、1088.01 mg·kg~(-1),与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中施用土壤(p H6.5)限值进行比较,仍有部分污水处理厂污泥中Cu、Cd、Zn含量超标.13家污水处理厂污泥样中有机质、总氮、总磷及总钾的算术平均值分别为294.40、12.92、39.63、9.12 g·kg~(-1),与过去的研究相比,污泥中有机质与养分含量总体呈上升趋势.相关性分析的结果表明,13家污水处理厂污泥样中NP含量与污泥中总Cu的含量具有显著的正相关关系.     

多环芳烃在污泥与菜籽饼堆肥中的降解规律

研究了城市污泥和菜籽饼堆肥体系中16种多环芳烃(PAHs)在94 d内的降解演化过程.堆肥体系开始时16种PAHs的总浓度为1.792 mg·kg~(-1),堆肥结束后其总浓度为0.153 mg·kg~(-1).其总降解率为91.5% (p<0.05).堆肥过程中,堆体腐殖酸呈现先上升后下降,最后又稳步上升的趋势;与此同时,PAHs则呈现先下降后上升,最后又明显下降的趋势(第31～61 d).PAHs的微生物降解主要发生在堆肥的第16～31 d,但是苯环数≤3的PAHs降解过程与苯环数≥4的PAHs在堆肥第31～47 d存在差异:苯环数≤3的PAHs(除了菲)存在着一个持续的降解过程,但是苯环数≥4的PAHs和菲在堆肥第31～46 d表现出浓度的上升.这表明苯环数≥4的PAHs和菲存在强吸附作用,它们紧密的吸附使得微生物不易进行生物降解.PAHs化合物降解率与其相对分子质量之间存在正相关的关系,即相对分子质量越大的化合物其降解率越高,苯并(b)荧蒽例外.     

我国城市污泥中邻苯二甲酸酯的研究

应用GC/MS对我国内地和香港共11个城市污泥中的6种U.S. EPA优控的邻苯二甲酸酯化合物(PAEs)进行了研究.各城市污泥中邻苯二甲酸酯化合物的总含量(∑PAEs)在10.465～114.166mg/kg之间,多数在20mg/kg左右.分子量较低的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)在所有的城市污泥中均检测到,但多数含量较低(小于1.0mg/kg).邻苯二甲酸正二辛酯(DnOP)在少数城市污泥中未检测到,但在其他城市污泥中的含量都较高.邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)仅在个别城市污泥中检测到,且含量较低.各城市污泥中的邻苯二甲酸酯都是以个别化合物为主,显示出不同的分布特征.污泥中邻苯二甲酸酯化合物的种类和含量与污水来源、污水处理方式、污泥类型、化合物的结构和理化性质等因素有关.     

长三角部分城市污泥PAHs质量分数及特征分析

采用气相色谱-质谱仪,对长江三角洲41家代表性城市污水处理厂的污水污泥中PAHs含量进行了分析. 结果表明:污泥中普遍含有PAHs化合物,多数主要以3环,4环PAHs占优,而易挥发的2环和难降解的5环,6环PAHs相对较少. 污泥中w（PAHs）为8.543～55.807 μg/g,不同污泥样品间差异显著;不同城市间的w（PAHs）差异较大,平均值为浙江（34.117 μg/g）>江苏（19.487 μg/g）>上海（10.665 μg/g）;不同污水处理类型的城市污泥w（PAHs）差异较小, 总体上为工业污水污泥（28.912 μg/g）>混排污泥（26.843 μg/g）>生活污水污泥（26.843 μg/g）.      

两种生物沥滤-电动修复联合技术的比较

比较研究了生物沥滤和电动修复不同的结合方式对污泥中重金属处理效果的影响.在先进行生物沥滤4d之后用电动修复技术对污泥进行处理,试验结束之后污泥中的Cu含量为60.5mg·kg-1,Zn含量为170mg·kg-1;而采用同步生物沥滤和电动修复试验时,处理结束后污泥中Cu含量为122.8mg·kg-1,Zn含量为110mg·kg-1.利用2种修复技术处理污泥,污泥中重金属含量均达到我国污泥土地农田利用的标准,但先生物沥滤后电动修复可以减少能耗.     

城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应

在水稻土上施用城市污泥及化肥盆栽通菜,应用GC/MS对通菜植株和土壤中的邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等7类43有机污染物进行系统分析,探讨通菜植株和土壤中其累积效应.结果表明,通菜植株中检出邻苯二甲酸酯、多环芳烃、氯苯类、硝基苯类、醚类和卤代烃类共6类28种化合物(胺类未检出),土壤中检出上述7类33种化合物,均以PAEs和PAHs为主,其总含量是其他类污染物的几倍或数十倍.不同处理的通菜和土壤中各类有机污染物的含量差别较大,均以个别或少数污染物为主.施用城市污泥增加了植株和土壤中PAEs和PAHs等污染物的含量.强致癌性化合物苯并(a)芘在通菜中被检出,在部分土壤中的含量超过加拿大土壤质量控制标准(1.0mg/kg).除佛山污泥处理的通菜对氯苯类和醚类的生物浓缩系数(BCF)大于1外,其余均小于1.0.     

污泥堆腐过程中多环芳烃(PAHs)的降解

结合有机废弃物资源化利用的特点,进行了污泥与绿化植物废弃物堆肥实验,以探讨其中多环芳烃的降解状况,为其更好的资源化利用提供坚实的证据.研究表明,污泥与绿化植物废弃物物堆肥腐熟时,16种优控多环芳烃的总量由原来的6.225 mg/kg降到了3.202mg/kg,降解率达到了48.57%,并且堆肥后满足了欧洲联盟规定的多环...     

城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)生态风险评价研究

文章分析了污泥中有机污染物的危害,指出中国污泥土地利用时有机污染物的风险评估程序缺失,可使用的资料不足。结合国内外的研究成果,文章选取了多环芳烃(PAHs)为典型污泥污染土地的有机污染物,给出城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)的生态风险评价方法和风险计算。通过对污泥中多环芳烃(PAHs)的毒性分析,对污泥土地利用时多环芳烃(PAHs)的生态风险进行了评价,为中国未来进行污泥土地使用有机物污染的风险评估提供了参考。     

北京科教园区绿地土壤中多环芳烃的残留特征与潜在风险

科教园区绿地土壤环境质量关系到在其中学习、工作和生活的学生和教职员工的身体健康.本研究对多环芳烃(PAHs)在科教园区绿地土壤中的累积特征、主要来源、潜在健康风险及其与土壤有机质(SOM)的相关关系进行了分析.共采集了北京市城区20所学校和研究机构中的绿地土壤,使用自动索氏-固相萃取-GC/MS联用技术分析了16种PAHs在其中的残留水平.结果表明16种PAHs总浓度范围为194～6 988μg.kg-1,平均值为1 637μg.kg-1.中、高环的PAHs(4～6环)占到了总PAHs浓度的85%.源解析结果显示其主要来源是科教园区内部冬季供暖和食物供应过程中所燃烧的煤.聚类分析显示NAP与其余15种PAHs组份在来源方式上存在明显的区别.除NAP以外,其余15种PAHs含量与土壤有机质之间没有相关关系,推测这15种PAHs组份主要来源于近距离源的一次沉降.北京市科教园区绿地土壤PAHs对生活在其周围的人群产生的终生致癌风险较小,但其间接影响不容忽视.     

粉煤灰钝化污泥人工土壤理化性质研究

通过添加不同比例的粉煤灰对城市污泥进行钝化,对钝化污泥的pH值、养分含量及重金属含量变化以及各配比人工土壤的持水性能进行了研究,评价其用于无土排岩场生态修复的可行性.结果表明,当粉煤灰与污泥以Ⅲ(1:1)和Ⅱ(2:1)配比时,人工土壤持水性能高于对照(草甸棕壤),以Ⅳ(1:2)配比时,持水性接近于对照;粉煤灰钝化污泥中养分含量极其丰富,处于高肥力水平,随着粉煤灰添加量的增加,人工土壤的养分含量呈现降低趋势;粉煤灰钝化污泥人工土壤中除了Ⅲ(1:1)中Ni含量较高,为187.67 mg·kg-1外,各处理中重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量都显著低于国家农用标准(GB 4284-84、GB 8173-87).     

源分类家庭有机垃圾及其堆肥产品中的PAHs

将源分类家庭生物有机垃圾同秸秆按质量比10:1混合后进行堆肥处理,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)按照U.S.EPA 8270方法对生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs进行分析测试,比较生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs含量、分布及生物降解率,评估堆肥产品PAHs农田风险,综合论述影响家庭有机垃圾堆肥过程中PAHs降解因素,为生物有机垃圾堆肥农田利用提供依据.结果表明,源分类家庭生物有机垃圾及其堆肥产品中∑PAH16化合物含量分别为2.19和1.96mg/ks(以干重计,下同),其中萘、芴、菲、荧蒽含量相对较高,占总量的79.76%和81.76%,这4种有机物的苯环在2-3之间,属于易降解非致癌物质,在农田施用中易被降解;在生物垃圾堆肥过程中∑PAH16的生物降解率为25.88%,堆肥后产品PAHs含量符合农田使用标准.     

Emission characteristics of dioxins, furans and polycyclic aromatic hydrocarbons during fluidized-bed combustion of sewage sludge

Pre-dried sewage sludge with high sulfur content was combusted in an electrically heated lab-scale fluidized-bed incinerator. The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied. Coal and calcium oxide (CaO) were added during the sewage sludge combustion tests to optimize combustion conditions and control SO2 emission. The results indicated that the flue gases emitted during mono-combustion of sewage sludge were characterized by relatively high concentrations of SO2, NOx and organic pollutants, due to the high sulfur, nitrogen, and volatile matter content of sewage sludge. The total 16 USEPA priority PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs produced from sewage sludge combustion were found to be 106.14 g/m3 and 8955.93 pg/m3 in the flue gas, respectively. In the case of cocombustion with coal (msludge/mcoal = 1:1), the 16 PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs concentrations were markedly lower than those found during mono-combustion of sewage sludge. During co-combustion, a suppressant e ect of CaO on PCDD/Fs formation was observed.