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%.     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

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.     

生物可降解的螯合剂EDDS提取城市污泥中Cu，Zn，Pb和Cd

研究了生物可降解的螯合剂EDDS对城市污泥中的Cu,Zn,Cd和Pb的提取效应.EDDS提取动力学研究表明,Cu,Zn,Cd和Pb达到最大提取量的时间分别为12,24,36和36 h.EDDS提取液pH效应研究表明,pH对4种重金属元素的释放没有显著的影响.4种重金属元素的EDDS提取率:Cu为23%～39%,Zn为41%～42%,Cd为18%～24%,Pb为24%～44%.对比EDDS和EDTA对重金属的提取率:Cu为EDDS＞EDTA;Zn为EDDS≈EDTA;Cd和Pb为EDTA＞EDDS.提取之后,用BCR连续提取法研究污泥中残留的重金属元素的形态分布表明,酸溶/可交换态、可还原态和可氧化态金属浓度明显降低.综合考虑运行成本、提取率和城市污泥资源化利用价值,建议EDDS提取城市污泥条件为pH中性、提取时间24 h,从而可以有效地降低城市污泥中有效态重金属元素含量.     

流沙湾重金属变化特征与潜在生态风险评价

用ICP-MS对2008年流沙湾海水和沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属含量进行了测试和分析。结果表明,在所调查的14个站位中,流沙湾水体中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量分别为(1.94±0.09)μg/L,(0.70±0.06)μg/L,(13.11±0.81)μg/L,(1.16±0.13)μg/L,(2.42±0.03)μg/L;表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量(10.16±1.34)mg/kg,(62.46±4.42)mg/kg,(86.74±18.65)mg/kg,(0.50±0.03)mg/kg,(22.81±2.80)mg/kg。流沙湾水体中Cu、Zn、Cd含量夏秋季高于冬春季,Pb冬夏季高于春秋季节,Cr含量季节变化不明显;各重金属元素在不同水域含量水平大致相当。表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr夏季含量高于春季含量;Cu、Pb、Zn等元素在沙嘴处含量较高。生态环境质量评价结果表明,流沙湾水体未受到Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属元素的污染,水质优良;流沙湾表层沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr和Zn等元素的潜在生态危害轻微。     

城市土壤重金属空间分布、污染与来源

通过文献统计计量学方法,对国内外文献中(1966-2015年)城市土壤重金属含量的相关数据进行了检索、整理和统计,收集并筛选了全球60个代表性城市10 434个土壤样品中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 8种重金属的含量数据,利用Arc Gis分析研究了城市土壤重金属含量分布的空间特征。以美国土壤背景值为标准,采用单因子污染指数法评价了城市土壤重金属污染状况。研究表明全球城市土壤中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As含量分布空间差异较大,城市土壤中Cu、Pb、Cd和Zn重金属污染比较严重,而Ni、Cr、Hg、As元素污染相对较轻。通过物源来源探析表明人类活动特别是工业生产对城市土壤重金属点源污染贡献尤为突出,特别是Pb和Cu元素的污染。而且这2种元素的污染在我国中西部地区也比较突出,应该引起足够重视。总体来看,城市土壤Hg、As和Cd元素主要与煤燃烧和燃煤有关的排放等活动密切相关;而其它元素Cr、Ni、Cu、Pb和Zn来源不仅仅与燃煤排放有关,更重要的是与从事重金属加工等工业生产排放密切相关。     

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.     

宿南矿区土壤重金属含量特征及其来源解析

为研究淮北煤田宿南矿区土壤重金属含量特征,测试了土壤中重金属Fe、Mn、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量,采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染进行评价,并运用多元统计分析对重金属污染来源进行解析。结果表明,Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的均值含量不超过土壤环境质量二级标准;综合评价结果显示,Cd污染累积程度明显,且Cd是最主要的生态风险因子;聚类分析将重金属划分为具有相似地球化学过程的3组,即Ⅰ类(Fe、Ni和Pb)、Ⅱ类(Mn、Cu和Cd)和Ⅲ类(Zn和Cr);主成分分析从重金属元素中筛选出3个主成分(PC1、PC2和PC3),PC1(Mn、Cu和Cd)表示为煤矿开采与道路煤尘扩散污染,PC2(Fe、Ni和Pb)解析为土壤母质与尾气排放作用,PC3(Zn和Cr)表示交通运输与农业生产活动污染。     

复合调理脱水污泥热解残渣中重金属形态分布

市政污泥热解可实现无害化与能源转化,而了解重金属在热解残渣中的形态分布显得尤为重要。该文以原泥(RS)、复合调理剂深度脱水泥饼(FS)为研究对象分别进行了不同温度(500、600、700、800和900℃)的热解实验,分析了污泥、热解残渣样品中Cu、Zn、Cr、Pb、Cd 5种重金属元素含量,并采用Tessier形态逐级提取法进一步研究了污泥、热解残渣样品中重金属形态分布规律。结果表明:污泥热解后,重金属在热解残渣中有不同程度的富集,原泥直接热解后Cu和Zn富集效果更明显,而FS中Cr、Pb和Cd富集作用更显著。热解残渣样品中各重金属元素(Cu、Zn、Cr、Pb、Cd)均比其在原泥中以更加稳定的形态存在。     

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.     

Immobilization study of biosorption of heavy metal ions onto activated sludge

Activated sludge was immobilized into Ca-alginate beads via entrapment, and biosorption of three heavy metal ions, copper(Ⅱ), zinc(Ⅱ), and chromimum(Ⅱ), from aqueous solution in the concentration range of 10-100 mg/L was studied by using both entrapped activated sludge and inactivated free biomass at pH≤5. A biphasic metal adsorption pattern was observed in all immobilized biomass experiments. The biosorption of metal ions by the biosorbents increased with the initial concentration increased in the medium. The adsorption rate of immobilized pre-treated activated sludge(PAS) was much lower than that of free PAS due to the increase in mass transfer resistance resulting from the polymeric matrix. Biosorption equilibrium of beads was established in about 20 h and the adsorbed heavy metal ions did not change further with time. No significant effect of temperature was observed in the test for free biomass while immobilized PAS appeared to be strong temperature dependent in the test range of 10 and 40℃.Besides, the content of activated sludge in the calcium alginate bead has an influence on the uptake of heavy metals. The sorption equilibrium was well modeled by Langmuir isotherm, implying monomolecular adsorption mechanism. Carboxyl group in cell wall played an important role in surface adsorption of heavy metal ions on PAS.     

城市污水处理厂剩余污泥堆肥的实验研究

污泥由于产量大且成分比较复杂,如何对它进行无害化,稳定化处理,使其成为替代资源已经越来越受到人们的关注。基于好氧堆肥装置系统,以徐州市某污水处理厂的剩余污泥为研究对象,研究了污泥处理过程中温度、含水率、有机质、有机碳以及pH值和重金属等指标的变化规律。研究结果表明：采用污泥与稻草的体积比为1：2的比例堆肥,控制初始含水率为70％左右,可顺利实现升温。堆肥15d后,物料含水率、有机质、有机碳都有了明显的降低;总氮、总磷以及水溶性钾的含量都有了不同程度的增加;重金属含量有了一定程度的降低,符合堆肥的要求。     

某城市污水A~2/O处理过程中重金属去除率分析

以A2/O法污水处理厂的城市污水实际处理过程中重金属的变化为研究对象,分析了六种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg)在处理过程中的去除率。研究结果表明:A2/O法对城市污水中重金属总的去除率是比较高的,都在78%以上,但在处理过程中受其存在状态、污水pH和本身的沉降、吸附、交换性质的影响,各种金属去除率并不完全相同的,总的去除率的大小顺序是:Zn>Hg>Cu>Cr>Cd>Pb。一级处理由于在同一pH、Eh下,不同的重金属以颗粒态和胶体存在的量不同,由高到低的顺序是:Cr>Cu>Zn>Hg>Pb>Cd。不同的金属离子与其配位基团的配位能力、离子交换能力和吸附能力不同,生化处理去除效果不同。从设计处理能力和重金属监测结果来看:一级处理水的主要控制项目多数达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求,应加大二级处理和深度处理能力,减轻陆源污染物对海域的污染负荷,提高中水的回用率。     

桐乡市城市污水处理厂A~2/O工艺净化水质效果及影响因素研究

以采用A2/O工艺的桐乡城市污水处理厂净化城市污水为研究对象,介绍了该污水处理厂工艺设计、进水水质特征和水质净化效果,分析了温度、有机物负荷、氮负荷、磷负荷、可生化性、碳氮比、碳磷比、污泥产率、重金属离子浓度等因素对该污水处理厂运行的影响。结果表明:该污水厂进水水温适宜,可生化性好,碳源充足,同步脱氮除磷效果好,使该污水处理厂出水水质稳定达GB 18918-2002《城镇污水厂污染物排放标准》一级B标准。分析发现,该A2/O工艺对水中不同的重金属离子、表面活性剂、石油类有去除效果。重金属离子在活性污泥中产生富集现象,应重视污泥的处置等问题。     

污泥焚烧大气污染物排放及其控制研究进展

污泥焚烧技术是处理城市污泥的一种有效方法,但由于焚烧过程会产生严重的大气污染,因而也是一种备受争议的方法。论文对污泥焚烧大气污染物的排放种类、产生机理及其减排控制技术等进行了国内外文献综述,结果表明污泥焚烧产生的大气污染物主要包括粉尘、重金属、二英、酸性气体等,其中重金属汞和二英最受人们关注。研究表明在污泥焚烧过程中重金属的迁移转化主要受重金属的种类、存在形态、焚烧环境等因素的影响,针对重金属的控制目前主要采用"活性炭喷射+除尘"的组合技术进行控制;污泥焚烧过程中二英的生成和释放主要由污泥的组成和特性、燃烧条件、烟气组成、颗粒去除装置的运行温度等因素决定,其控制技术目前主要有焚烧过程控制和活性炭吸附等方法;而针对粉尘和酸性气体的控制目前已有成熟的技术可以应用。此外,通过国内外已有工程实例分析表明只要采用合适的烟气治理技术,完全可以控制和避免污泥焚烧烟气污染的产生。同时提出了适合我国国情的污泥焚烧烟气处理工艺流程。     

污泥流化床焚烧产物的重金属排放特性研究

采用小型流化床装置对西湖底泥和四堡污泥进行燃烧实验。用原子吸收法测量污泥及不同温度燃烧产物中Cu、Cr、Cd、Hg等重金属元素,分析金属元素在燃烧过程中的排放特性。     

城市污水中重金属对活性污泥系统的影响与对策

通过分析城市污水中重金属的种类与浓度,结合重金属的毒性,选取Cu、Zn、Cr为研究对象,考察了这3种金属离子对活性污泥工艺系统的刺激和抑制作用,包括对微生物种类、微生物生长、基质消耗和处理效果的影响。分析了重金属毒性的影响因素,包括金属种类及浓度、工艺类型、驯化程度等,并相应地提出一些处理重金属废水的可行措施,可采用耐冲击负荷的SBR工艺、或者将活性污泥针对重金属进行驯化、适当提高污泥浓度等,提出了该领域可能的几个研究方向。     

基于文献计量的堆肥研究现状与趋势研究

利用文献计量法和信息可视化软件VOSviewer对Web of Science文献检索中的SCI-EXPANDED数据库获得的检索结果分析当前堆肥研究的现状和发展趋势。美国、中国和西班牙三个国家发表的论文数量分别占论文总数量前三位。从研究内容上看,堆肥、降解、污泥、有机物、氮和重金属等关键词出现的频率较高。结果表明堆肥研究将侧重在堆肥的碳氮元素变化、堆肥对植物生长的影响、堆肥腐熟度和稳定度的判定、污泥堆肥重金属元素的生物有效性等方面。     

活性污泥工艺对重金属的去除及微生物的抵抗机制

活性污泥工艺通常被用于污水厂的污染物降解和有机物稳定，但同时它还能去除重金属，当重金属的浓度需从10—100mg／L处理到＜1mg／L以下时，其更显得有效和经济。许多重金属可被活性污泥去除，去除率取决于操作条件及其物理，化学和生物的影响因子等。活性污泥细菌产生的胞外多聚糖为聚合物提供了吸附源，并在絮疑沉淀中起重要作用。不同的金属和不同的金属价态在多聚糖上的吸收结合位点不同，导致重金属去除率各不相同。在各种不同规模的活性污泥处理单元中，Fe、Cu、Cr、Pb和Zn有较高的去除率，而Ni、Mn相对较低。金属离子的存在能促使基因产生抗金属毒性的酶，对大多数重金属的抵御属于质粒编码系统，抗重金属的微生物在环境核复中将有诱人的应用前景。     

几种典型危险废物中重金属理化性质研究

重金属类危险废物毒性大,对其进行妥善的处理处置面临了较大压力,文章对飞灰、电镀污泥和制革污泥3种典型危险废物重金属的基本理化性质,包括重金属含量,浸出毒性,热特性等作了分析研究,为飞灰、电镀污泥和制革污泥的管理提供了决策依据,并为其处理处置提供了基础数据。