生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除重金属研究

通过生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除其中的重金属,有利于降低后续污泥处理和处置过程中的成本和潜在的生态环境风险。以城市污水厂剩余污泥为研究对象,采用驯化所得的嗜酸性硫杆菌混合菌群为接种物,通过添加不同浓度的底物(FeSO4·7H2O)对污泥进行生物沥浸预处理试验,考察生物沥浸过程中污泥比阻(SRF值)和污泥中重金属含量的动态变化。结果表明:生物沥浸预处理可改善污泥的脱水性能并去除其中的重金属,污泥比阻降低率的变化范围为5.73%～79.53%,污泥中重金属去除率的变化范围为0.38%～90.84%,且底物浓度的改变对改善污泥脱水性能和提高污泥中重金属的去除率有一定的影响;当底物浓度为6g/L、生物沥浸5d时,可获得污泥最佳的脱水性能和污泥中重金属最佳的去除效果,在此条件下生物沥浸预处理后污泥的SRF值为0.52×1013 m/kg,污泥中重金属Zn、Cd、Cu、Ni、Pb和Cr的去除率分别为80.36%、76.89%、80.93%、86.04%、58.37%和58.52%。     

城市污泥的直接施用对矿区土壤修复的影响

为探讨城市污泥直接用于矿区土壤修复的可行性,以矿山废弃土壤为基质,直接施入不同含量的城市污泥进行盆栽试验,研究污泥施入量对矿山土壤理化性质的影响,以及本地植物鸭跖草对施加污泥土壤的毒害性响应及其去除土壤中重金属的效果。结果表明:城市污泥能够有效提高矿区土壤肥力,改善土壤结构,使其达到NY/T 391—2000《绿色食品产地环境技术条件》土壤肥力一级标准,但同时也加了重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)污染程度;而种植本土植物鸭跖草对Cu、Zn、Pb、Cd有着一定的去除作用,在短期内去除率为7%～10%。通过控制污泥直接施入量为15%以及长期种植本地植物能够有效实现矿区废弃土壤的修复。     

给水厂铝污泥作为屋顶绿化基质应用的关键问题分析

屋顶绿化(roof greening)作为"海绵城市"生物滞留设施之一,是景观好、效果佳的城市雨水管控措施。使用给水厂铝污泥配制屋顶绿化基质,可缓解污泥填埋的用地压力,取得污泥资源化和减量化效果,进而阐明此类生物滞留设施应用中的主要关键问题:1)铝污泥是否存在铝和重金属的浸出; 2)铝污泥是否能直接用作种植基质; 3)铝污泥应如何处理并搭配其他基材制成轻型改良基质; 4)以铝污泥改良基质制成的屋顶绿化设施对雨水的滞蓄净化效果。结果表明:在土壤pH约为7的景观应用上,铝污泥中铝和重金属的浸出量极少,对环境构成威胁甚微;铝污泥初期含水率为80%,性状不稳定,不宜直接作为屋顶绿化设施的种植基质使用,需干燥至60%以下;为满足屋顶绿化规范要求,还应搭配其他轻质、保水、保肥的基材(如椰糠、泥炭、腐殖土等)使用;在铝污泥(40%,体积分数,下同)、椰糠(35%)、珍珠岩(25%)的改良基质中栽种地被植物,植物生根率为100%,覆盖率长期维持75%以上,生长状况良好;在中雨标准(20 mm/h)和暴雨标准(45 mm/h)的降雨模拟中,设施雨水持蓄率分别达到89. 5%和37. 1%,对各类污染物有一定的去除效果,更弥补了传统生物滞留设施对磷去除效果较差的缺点。     

城市污泥中重金属的去除及稳定化技术研究进展

降低城市污泥中重金属含量及其生物有效性是污泥土地利用中的关键问题。介绍了城市污泥中重金属的含量和化学形态分布,重点阐述了重金属的稳定化及去除方法,包括堆肥处理、化学溶液清洗法、生物淋滤法和电动修复等。     

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。     

污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响

利用污泥堆肥和土壤按不同体积比例混合(污泥堆肥添加比例分别为0%、10%、25%、50%、75%和100%)作为草坪基质进行马尼拉草坪盆栽试验,分析污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响.结果表明,马尼拉的生长势随草坪基质中污泥堆肥添加比例的提高而增强;马尼拉的植物Hg含量与草坪基质的Hg含量存在较高相关性;草坪基质的Cr、Cd、Hg含量随污泥堆肥添加比例的提高而显著提高,但均未超过土壤三级标准;各处理淋溶液和草坪基质的重金属和氮含量存在较高相关性,本试验中当污泥堆肥添加比例达到50%以上时,淋溶液将出现Cd和硝酸盐浓度超标现象.     

城市污泥中重金属和有机污染物的净化与污泥土地利用

城市污泥中N、P、K和有机质含量丰富,实现污泥的稳定化和资源化已成为环境界关注的课题之一。然而,城市污泥中重金属Cd、Cu、Ni、Zn等,有机污染物苯并(α)芘等含量超过了GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,限制了污泥的土地利用。系统总结城市污泥中重金属去除和有机污染物降解的处理方法,污泥的综合利用现状与潜在环境影响,并就城市污泥的综合利用前景进行了展望。     

城市污泥及蚓粪施用对生菜和土壤中重金属(Cr、Pb和Cd)积累的影响

利用盆栽试验研究了不同配比的城市生活污泥和蚓粪(污泥或蚓粪在混配土壤中的质量分数为10%、20%和30%(以干重计))施用于土壤后,对生菜和土壤中Cr、Pb和Cd三种重金属元素积累的影响,以期为污泥蚓粪的农用提供依据及指导。试验结果表明:无论何种比例的污泥和蚓粪,重金属Cr和Cd在生菜体内的含量均低于国家标准限值,而重金属Pb在生菜体内的含量均不同程度地高于国家标准限值,生菜体内的重金属含量从大到小依次为Pb>Cr>Cd。研究发现,无论施用污泥和蚓粪,大多数情况下重金属在生菜体内的含量以10%施用量处理组最高。20%配比的处理种植并收获生菜后,土壤重金属的含量显著低于10%和30%处理组土壤。     

城市污泥中Cu回收研究：生物沥浸-溶剂萃取-电积沉Cu技术

城市污泥通常含有大量有机质但也存在数量不等有害金属,在不影响污泥有益成分的基础上,去除和回收污泥中金属,既使污泥无害化又产生经济效益,意义重大.针对苏州某工业园区污泥重金属含量较高,研究利用生物沥浸-溶剂萃取-电积技术回收城市污泥中重金属Cu的工艺,并探讨了采用5-壬基水杨醛肟萃取剂M5640从城市污泥生物沥浸液中萃取分离Cu和Fe的最佳工艺参数.结果表明,经过生物沥浸处理72 h后,城市污泥中重金属Cu溶出率高达90%.当最佳工艺条件为:萃取剂体积分数为2%,相比(有机相与水相体积比,以O/A表示)为1/3,沥浸液pH为2.0时,沥浸液中Cu的一级萃取率达到95%以上,而Fe的共萃率低于10%;反萃取试验结果表明,在反萃取相比为2/1的条件下用1.5 mol/L硫酸溶液进行反萃取,Cu的一级反萃取率达到80.07%;反萃取后的富集Cu溶液作为电解液,在槽电压为2.1 V、电解温度为55℃条件下电积6 h,Cu回收率达到90%以上.在整个工艺中萃余液和反萃液均可循环利用无废液排放,对含Cu高的污泥,利用生物沥浸-溶剂萃取-电积技术回收有良好的应用前景.     

城市污泥中重金属的去除方法研究进展

城市污泥中的重金属是影响城市污泥无害化和资源化的主要因素,如何有效去除城市污泥中的重金属是当前市政工程和环境工程研究的热点.在此简要介绍了动电技术、生物沥滤、植物提取、化学处理等重金属去除方法,并在分析这些方法特点的基础上,提出了今后研究去除城市污泥中重金属方法的方向.     

污泥混配土中氮磷转化研究

污泥通过好氧堆肥反应腐熟,除去其中有害物质及降低重金属含量后达到农用标准,然后在温室大棚内进行种植实验,将堆肥按不同混配方式施入土壤中。研究污泥混配土中氮磷的变化表明:混配土中的总氮在种植过程中被作物吸收和自身流失,有一定程度降低;氨态氮经过转化和作物吸收,降低很快。混配土中总磷的含量在种植过程中基本不变,作物生长只需少部分磷,在温室中种植避免了磷的流失;速效磷的变化较为复杂,种植一段时间后,速效磷呈现上升趋势。     

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

IntroductionTheproductionofexcesssewagesludgeisincreasingrapidlywiththewidespreadofwastewatertreatment,whichcausesseriousproblemtothedisposalofsewagesludge .Landapplicationofsewagesludgeisthemostcost effectiveandfeasibleutilizationapproachatpresent.Howeve…     

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.      

Heavy metal contamination of soils and crops from auto traffic,sewage sludge,pig manure and chemical fertilizer

The present paper describes heavy metal contamination of soils and crops resulting from auto traffic, sewage sludge, pig manure and chemical fertilizers, in three separate experiments.The first experiment revealed that although the ADDT (average annual daily traffic) value of the Agricultural Area was lower, higher concentrations of Cu, Cd, Zn, Pb and Mn were obtained in soil when compared with the Commercial-Residential Area. Contaminations of trace metals from various source, e.g., chemical fertilizer, animal manure, night soil and pesticides of the nearby agricultural land were suspected.The second experiment compared the effects of adding a commercial fertilizer and digested sludge which contain substantial amounts of various trace metals to a sandy loam for growing Chinese radish. The results indicated that repeated applications of the fertilizer elevated the contents of various trace metals in the roots of Chinese radish. The phenomenon was further aggravated when digested sludge was also incorporated.The third experiment compared the contents of trace metals in the root and leaf tissues of tree seedlings (Acacia confusa) added with a single dose of the trace metalenriched fertilizer, and different portions of pig manure compost. It was revealed that the fertilizer-treated tree seedlings had a higher content of trace metals in the tissues than those amended with manure compost. Although the metal contents of soil increased as more manure compost was added, the contents in plant tissues did not increase correspondingly.     

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.     

东北地区城市污水处理厂污泥中重金属的形态分布及其潜在生态风险评价

分析了东北地区7个城市污水处理厂脱水污泥中Cu、Zn、Cr、Ni、Mn的含量,利用修正的BCR法研究了污泥中重金属的形态分布特征,并使用地累积指数(Igeo)法和内梅罗指数法(PI)评估了污泥在土地利用过程中重金属的潜在生态风险.结果表明,污水厂污泥中Zn含量超过了国家标准(GB4284—1984)限值,且污泥中Cu、Zn和Mn的含量远远超过东北耕地黑土中的背景含量.污泥中Cu和Cr的有机物结合态(即可氧化态)所占比例较大,可迁移形态含量最高的重金属是Zn,Ni广泛分布于可交换态、酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态中,Mn的残渣态在5种形态中所占比例最高.5种金属中迁移性最强的是Zn,其次为Mn,Cr的迁移性最差.内梅罗单项污染指数法和地累积指数法的评价结果表明,Cu、Zn和Mn是污泥土地利用过程中潜在的污染元素.内梅罗综合指数法的评价结果显示,种脱水污泥均对耕地黑土环境存在严重的潜7在生态风险.     

化学法去除污泥中重金属的后续研究

以化学法去除污泥中重金属的后续研究作为主要研究内容,研究了酸化废液终处理以及处理后污泥的资源化利用问题。研究表明:对化学法处理污泥后所产生的酸化废液进行水泥固化处理,通过重金属浸出毒性实验发现,浸出液中所含的重金属含量很低,要远低于国家浸出毒性标准,所以此法用于处置废液是具有一定的可行性的。将处理后的污泥与正常土壤按1:1混合,在其上栽培酸性植物三叶草,植株可以正常生长,通过对植株中的重金属测定,发现污泥中残存的重金属迁移至植株体内的含量较小,不影响植株的正常生长,所以,可将处理后的污泥用于城市园林绿化地等。     

石田螺处理城市剩余污泥试验

应用石田螺（Sinotaia quadrata）摄食和消化城市剩余污泥,通过考察石田螺的最佳养殖密度、城市剩余污泥经石田螺处理前后性质的变化和重金属转移规律,对石田螺处理城市剩余污泥的可行性进行了研究. 结果表明:石田螺在养殖密度为13～15 kg/m3时存活率较高;石田螺可将城市剩余污泥直接转化为颗粒螺粪,可有效去除污泥中的有机物,对VS和TOC去除率分别达到23%和37%. 对城市剩余污泥经石田螺处理后得到的螺粪进行厌氧发酵产气试验,12 d后的总产气量仅为0.5 mL,可见螺粪的厌氧消化活性较低,这可在一定程度上避免污泥腐化发臭. 石田螺对城市剩余污泥中Cr,Cu,Zn,Pb和Cd 5种重金属的富集系数（BCF）分别为1.09,1.36,1.17,1.33和3.41;石田螺对Ni无富集作用. 城市剩余污泥处理后得到的螺粪重金属质量分数符合国家《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284—84）,在其他污染物项目达标的前提下,可用作为城市绿化用肥或土壤改良剂等,实现污泥的资源化利用.      

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米(Zea mays),测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.     

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.