城市污泥改良矿山废弃土壤的试验研究

采用室内土壤培养模拟试验,在矿山废弃土壤中外源添加不同比例未经处理的城市污泥,探讨短期污泥处理对土壤中重金属赋存形态分布特征、土壤理化性质和土壤酶活性的影响,并对施污土壤中重金属的赋存形态与土壤的理化性质和酶活性进行了相关性分析,分析了施污土壤中不同重金属赋存形态含量的影响因素。结果表明:城市污泥的施加对矿山废弃土壤中重金属Cu和Pb有一定的钝化作用,施污土壤中重金属的生物有效性大小表现为ZnCuCdPb;城市污泥的施加可明显增加矿山废弃土壤中氮、磷、钾和有机质的含量,但降低了土壤的pH值,而土壤的pH值是影响施污土壤中各重金属可交换态含量的关键因素,土壤中有机质含量是影响施污土壤中可还原态Pb和Cd以及可氧化态Cu和Zn含量的主要因素;城市污泥的施加可增加矿山废弃土壤的酶活性,其中土壤的脲酶活性是影响施污土壤中各重金属可交换态以及可还原态和可氧化态Zn、Pb含量的主要因素,而土壤的磷酸酶和过氧化氢酶活性是影响施污土壤中残渣态Cu和Pb含量的主要因素。     

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。     

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

污泥中重金属污染程度和生态风险评估优化

重金属是城市污水处理厂污泥中的一种典型无机污染物。对重金属污染程度和生态风险的准确识别对于污泥的安全处理或处置至关重要。目前,有关污泥中重金属污染程度和生态风险的评估方法主要包括2种:总量因子法和形态因子法,但各方法之间缺乏统一的分类等级。此外,有关污泥中重金属污染程度和生态风险评估的总量因子法和形态因子法不够完善。该研究首先在参考河流底泥和土壤中重金属污染程度和生态风险评估研究成果的基础上,进一步完善污水处理厂污泥中重金属污染程度和生态风险评估方法,并建立统一的分类等级。然后,以南昌市4个主要污水处理厂污泥为研究对象,应用上述建立的方法对污泥中重金属的污染程度和生态风险进行评估。最后,依据评估结果对总量因子法和形态因子法之间的关联性和一致性进行探讨。研究结果表明:在评估Cu、Zn、Ni和Cr单一重金属污染程度时,总量因子法和形态因子法呈现显著正相关和较高的一致性;在评估Zn和Ni单一重金属生态风险时,总量因子法和形态因子法呈现显著正相关和较高的一致性;在评估重金属综合污染程度和生态风险时,总量因子法和形态因子法呈现正相关和较高的一致性。该研究的开展将进一步为污水处理厂污泥中重金属的污染程度和生态风险评估提供理论参考,与此同时可为南昌市污水处理厂污泥中重金属的污染风险管理提供数据支撑。     

粉煤灰污泥混料改良对重金属在植物体内的迁移及其生物有效性的影响研究

本文通过盆栽试验研究以粉煤灰和污泥混合物为主要添加剂改良石灰岩质退化土壤后对玉米生长发育的影响,并根据重金属富集系数探讨重金属在玉米体内的迁移状况及其生物有效性。试验结果表明：石灰岩质土壤中添加粉煤灰污泥混合物后能显著促进玉米的生长,其养分具有缓慢释放的效果。重金属分析结果显示,不同配比条件下的生长介质中,重金属含量符...     

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

外源水溶性有机物对生菜积累重金属Pb、Cd的影响

以城市生活污泥及其蚓粪(蚯蚓处理过的污泥)中提取的水溶性有机物(DOM)为研究对象,研究了DOM对土壤吸持重金属Pb、Cd的影响,同时进行盆栽试验,研究污泥和蚓粪水溶性有机物存在下生菜对重金属Pb、Cd的积累。结果表明:与对照相比,外源DOM的加入可以降低土壤对重金属Pb、Cd的吸附能力。不同来源的DOM对土壤吸附重金属的影响存在差异,相同DOM浓度下,源于蚓粪的DOM比源于污泥的DOM更能抑制土壤对重金属Pb和Cd的吸附。外源DOM的加入可增强土壤重金属Pb、Cd的活性,促进植物对重金属的吸收与积累。     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。     

土壤中镉、铅、铜、锌形态分组与分析方法的初步探讨

<正> 重金属镉对作物的危害,不但与其总量有关,且与其在土壤中存在的形态密切相关,对污染土壤治理及改良时必须考虑镉在土壤中存在的形态。对于镉在土壤中存在形态的研究、日本园田洋次把土壤中镉的形态分为全量、交换态,可给态和碱溶态。镰田贤一则将下水污泥中重金属镉形态分为置换态、吸着态、有机结合态、碳酸盐及硫酸盐结合态,美国的silvera等则把它分为水溶态、交换态,     

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

城市污泥的水稻肥用效果及环境影响的研究

用盆载试验研究城市污泥直接肥用对水稻生产及其产量的影响，并测定了污泥中重金属在稻米和土壤中的残留量，结果表明：污泥作水稻基肥施用有明显的增产作用和一定改土效果，但污泥带入农田的重金属大部分残留在土壤中，少部分被作物携带走，而在稻米中的残留量符合国家标准。     

不同污泥焚烧残渣的重金属稳定性

本文对污泥焚烧残渣中重金属总量、形态分布及浸出毒性进行了试验研究,对比分析了厌氧消化污泥与未消化污泥焚烧残渣中Cd、Pb、Cr、Zn的浸出稳定行为,结果表明:厌氧消化污泥焚烧残渣中重金属Cd、Pb、Cr、Zn的含量明显低于未消化污泥;污泥经焚烧处理后,重金属的存在形态总体上都是从不稳定态向稳定态转移,这一趋势厌氧消化污泥更为明显;在重金属浸出方面,只有未消化污泥在600℃焚烧5 min1、5 min的残渣中Cd的浸出浓度高于标准允许值1 mg/L,其余均低于标准值。     

污泥干化使重金属形态变向稳定的原因分析

在模拟条件下对不同类型污泥进行连续干化,研究了不同干化温度下污泥重金属存在形态的分布特征.同时,通过测定污泥含水率、密度、温度和电导率等物性参数,分析了污泥干化过程重金属形态向稳定态转变的原因.结果表明,污泥中重金属存在形态的分布特征因污泥类型及来源不同而具有明显的差异;污泥干化过程可以使酸溶态、可还原态和可氧化态重金属向残渣态重金属转变;干化过程中污泥物性的改变和部分有机质和硫化物的分解是引起污泥重金属存在形态发生变化的主要原因.研究结果对于深入了解污泥中重金属的环境地球化学行为具有重要的理论意义,同时还可为污泥无害化、减量化和资源化的最终处理提供科学依据.     

利用微波-超声波协同萃取技术测定城镇污泥中重金属形态

城镇污泥中重金属的处置一直是国内外瞩目的热点,城镇污泥成分复杂、含水率较高,对其中重金属形态的提取及测定带来了较大的难度。通过微波-超声波技术的顺序浸提法对城镇污泥中重金属形态进行测定,对城镇污泥中铝、镉、铬、铜、镍、铅、锌、钡、砷、汞10种金属不同形态的消解液、萃取剂用量和超声波时间进行优化,利用ICPAES和AFS测定重金属各形态的质量分数。结果表明,该方法测定城镇污泥中重金属各形态的质量分数呈现良好的线性关系,相关系数均>0.999 5,检出限为0.005μg/L～0.009 mg/L,定量限为0.833μg/kg～1.500 mg/kg,加标回收率为81.3%～114.6%,实际样品的重金属回收率为81.8%～100.4%。该方法可应用于城镇污泥中重金属不同形态的检测。     

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.     

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。     

用掺石灰污泥盆栽狗牙根的实验

报导施用污泥和掺加石灰进行狗牙根盆栽对比试验。试验结果表明．掺加石灰提高微酸性土壤的pH值．可减少植物对重金属的吸收，降低植物中重金属的含量．从而寻求解决城市污水处理后污泥利用的途径。     

城市污泥土地利用安全施用年限估算

通过土壤环境质量二级标准和土壤元素背景值计算土壤重金属环境容量,结果表明,与其他重金属元素相比,Cd、Hg元素的土壤环境容量较小。除As外,其他7种重金属元素的土壤环境容量随着pH值的升高而增加,碱性土壤的重金属环境容量要大于中性和酸性土壤。不考虑土壤重金属元素的输出及其他途径的输入,按中国城市污泥重金属平均含量估算,在酸性和中性土壤上污泥土地利用安全施用年限为34年,在碱性土壤上为66年;A级污泥在酸性和中性土壤上的可施用年限为23年,在碱性土壤上为46年,均达到GJ/T 309—2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》所规定的最长10年的施用年限。总体上看,污泥的重金属问题不会成为其土地利用的限制性因素。     

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.