Characteristics of sewage sludge and distribution of heavy metal in plants with amendment of sewage sludge

In order to better understand land application of sewage sludge, the characterization of heavy metals and organic pollutants were investigated in three different sewage sludges in Shanghai City, China. It was found that the total concentrations of Cd in all of sewage sludge and total concentrations of Zn in Jinshan sewage sludge, as well as those ofZn, Cu, and Ni in Taopu sludge are higher than Chinese regulation limit of pollutants for sludge to be used in agriculture. Leachability of rig in all of studied samples and that of Cd in Taopu sewage sludge exceed the limit values of waste solid extraction standard in China legislation. Based on the characteristics for three kinds of sewage sludge, a pot experiment was conducted to investigate the effect of soil amended with Quyang sewage sludge on the accumulation of heavy metalo.by Begonia semperfloreas-hybr; Ophiopogon japonicas （L.F.） Ker-Gaw; Loropetalum chindense-var, rubrum; Dendranthema morifolium; Viola tricolor; A ntirrhinum majas; Buxas radicans Sieb; Viburnum macrocephalum; Osmanthas fragrans Lour; Cinnamomum camphora siebold and Ligustrum lucidum ait. Results showed that 8 species of plant survived in the amended soil, and moreover they flourished as well as those cultivated in the control soil. The heavy metal concentration in plants varied with species, As, Pb, Cd and Cr concentration being the highest in the four herbaceous species studied, particularly in the roots of D. morifolium. These plants, however, did not show accumulator of As, Pb, Cd and Cr. The highest concentration of Ni and Hg was found in the roots ofD. morifolium, followed by the leaves ofB. semperflorens-hybr. Levels of Zn and Cu were much higher in D. morifolium than in the other plant species. D. morifolium accumulated Ni, Hg, Cu and Zn, which may contribute to the decrease of heavy metal contents in the amended soil. Treatment with sewage sludge did not significantly affect the uptake of heavy metals by the L. chindense-var, rubrum, however, it significantly affected the uptake of heavy metals by D. morifolium.     

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.     

Changes of Cu, Zn, and Ni chemical speciation in sewage sludge co-composted with sodium sulfide and lime

A batch composting study was performed to evaluate the feasibility of co-composting sewage sludge with sodium sulfide and lime （SSL） mixture （Na2S/CaO= 1：1）, aiming at reducing the availability of heavy metals in the sludge compost. Sewage sludge with sawdust as a bulking agent was amended with SSL at 3% （w/w, dw）, and composted for 15 d in laboratory batch reactors. The four stages of the Tessier sequential extraction method was employed to investigate changes in heavy metal fractions of Cu, Zn, and Ni in sewage sludge composted with SSL. For all the three metals, the mobile fractions, such as, exchangeable and carbonate bound were mainly transformed into low availability fractions （organic matter and sulfide, Fe-Mn oxides bound and residual forms）, and the addition of SSL enhanced this transformation. Therefore, SSL is a suitable material to co-compost with sewage sludge to reduce the availability of heavy metals. According to the cabbage seed germination test, a SSL amendment of ≤3% （w/w, dw） is recommended to co-compost with sewage sludge.     

稳定化处理对矿渣中重金属迁移转化的影响研究

土壤中重金属的不同存在形态会产生不同的环境效应,并直接影响重金属的毒性、迁移性和生物有效性.以石灰、粉煤灰、干化污泥、花生壳为稳定剂,对某金矿区含重金属矿渣进行组合处理;通过重金属形态分析、淋滤试验、植物盆栽试验,探讨矿渣中重金属的迁移转化规律.结果表明,添加稳定剂后,酸性矿渣的pH升高至中性以上,有机质含量显著增加.矿渣中As、Pb、Zn的主要存在形态为残渣态,添加粉煤灰、干化污泥和花生壳使矿渣中可交换态As和有机结合态As含量分别降低了65.6%、87.7%;添加石灰、粉煤灰和花生壳使矿渣中铁锰氧化物结合态As主要向碳酸盐结合态As转化;添加石灰和粉煤灰使矿渣中的可交换态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Pb、Zn主要向残渣态Pb、Zn转化.经前期稳定化处理后,矿渣淋滤液中As、Pb、Zn的含量均有不同程度的下降,添加花生壳处理后淋滤液中的As、Pb、Zn含量进一步下降.其中,粉煤灰、干化污泥和花生壳处理后淋滤液中As含量下降最显著,降幅为57.4%;石灰、粉煤灰和花生壳处理后淋滤液中Zn含量下降最显著,降幅为24.9%.添加稳定剂处理矿渣明显有利于植物的萌发与生长,其中添加粉煤灰、干化污泥和花生壳效果最好,香根草的萌发率为76%.     

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。     

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。     

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.     

广州城市污泥中重金属的存在特征及其农用生态风险评价

分析了广州7种城市污泥中Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni的含量,研究了其中5种污泥中重金属的形态特征,并利用地累积指数（Igeo）和潜在生态危害指数法（RI）对污泥农用过程中重金属的潜在生态风险进行了综合性评价. 结果表明,广州不同来源城市污泥中Cu、Zn、Mn、Ni含量较高,变化幅度较大,而Pb、Cr含量较低. 除一种污泥中Cu超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918-2002）,但所有污泥中重金属含量都超过珠江三角洲耕地土壤均值.不同重金属在不同污泥中的形态分布差异较大. 其中,含工业污水污泥中Cu、Cr还原态占很大的比例,Pb、Fe主要以还原态和残渣态存在;生活污水污泥中重金属主要以可氧化态和残渣态存在,酸可交换态中Mn的比例较高,易还原态中Zn的比例较高;5种污泥中Cu、Zn、Mn潜在迁移性最强.Igeo和RI评价结果表明,污泥中Cu、Zn、Mn是潜在的强生态风险元素,污泥在农用过程中具有一定生态风险性. Igeo和RI用于污泥农用过程中重金属的生态风险评价是可行的,与其它评价方法相比较, RI能更好地反映污泥中重金属对生态环境的综合影响.     

黄铁矿与硫粉配合提高污泥重金属的淋滤效果

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了黄铁矿与硫粉2种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,2种底物配合可加速污泥中重金属(Zn, Cu)的浸出,显著提高其去除率.经过18d的生物淋滤,在2种底物配合并接种的处理中,Zn和Cu的去除率分别可达89.2%,56.5%;而在单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别为12.0%, 0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%,37.6%,进一步验证了生物淋滤技术去除污泥中重金属的可行性.     

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.     

皂角苷和柠檬酸联合去除厌氧消化污泥中重金属的研究

以武汉某污水处理厂未厌氧消化与厌氧消化的污泥(分别为S1和S2)为研究对象,通过振荡淋洗实验,研究了皂角苷(质量分数0.1%~2.0%)和柠檬酸(0~1 mol·L~(-1))联合对2种污泥中Ni、Pb、Zn的去除效果,确定皂角苷和柠檬酸联合淋洗的最佳浓度组合,并采用BCR连续提取法分析淋洗前后3种重金属的形态变化.结果表明,皂角苷和柠檬酸联合对污泥中3种重金属均有较好的去除效果,Ni、Pb、Zn的最高总去除率分别为76.02%、59.93%和15.94%.综合分析,1%的皂角苷与0.4 mol·L~(-1)的柠檬酸联合淋洗的去除效果最好,2种污泥中重金属去除率的大小均为未厌氧消化污泥(S1)厌氧消化污泥(S2).与未厌氧消化污泥相比,厌氧消化污泥Ni的残渣态、Pb的可还原态及Zn的可氧化态含量明显增加,而Ni的可还原态含量减少.联合淋洗后S1、S2中约80%的酸溶态和可还原态的Ni、Zn被去除,Pb的可还原态分别去除67.07%和58.06%;且各重金属残渣态所占比例大幅度增加,其中,Pb的增加最为明显,所占比例超过90%.     

东南景天和玉米套种对Zn污染污泥的处理效应

针对广州等地城市污泥重金属Zn超标的特点,采用植物处理的方法,将超富集重金属的植物东南景天和低累积作物玉米套种在污泥上,希望在减少污泥重金属的同时,使污泥稳定化和获得合格的农产品.试验采用小区直接种植的方式,3个月后测定植物产量和重金属含量以及处理后污泥的变化,并利用室内盆栽试验初步研究了2种植物根系相互作用的机理.小区试验结果表明,与超富集东南景天单独种植相比,套种显著提高了超富集东南景天提取Zn和Cd的效率,Zn含量达9?910 mg·kg^-1,是单种的1.5倍,而且生产出的玉米籽粒重金属含量符合食品和饲料卫生标准,处理后的污泥生物稳定性明显提高.超富集东南景天和玉米半透膜隔开的盆栽套种试验显示,在套种条件下,玉米对促进超富集东南景天吸收更多的重金属的部分原因是玉米根系降低溶液pH和提高DOC以及Zn/Cd浓度,从而可向超富集东南景天一侧输送更多的水溶态Zn/Cd.     

污泥生物炭在污泥好氧降解中的原位应用

在300,500,700℃下热解获得的污泥生物炭C300、C500和C700,分别添加至污泥中进行好氧降解反应,研究降解过程中污泥性质的变化,及反应前后污泥生物炭重金属含量的变化.结果表明,添加污泥生物炭提高了污泥降解产物的稳定性,降低了污泥中重金属的生物有效性.添加C300的产物稳定性最高、重金属生物有效性最低,相比对照工况,其产物的5日耗氧量降低了27%,Cu、Zn、As和Ni的生物有效性分别降低了24%、15%、26%和19%.反应后C300和C500中水溶性重金属含量没有显著变化,而C700中水溶性Cu、Zn和Ni的含量分别增加了16,94,4mg/kg. C300作为污泥好氧降解添加剂经济可行.     

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.     

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.     

城镇污水处理厂污泥泥质监测及资源化风险评价

在城市固废管理中,污水处理厂污泥科学合理地处置利用问题越来越重要,阐明城镇污水处理厂污泥的污染状况和化学性质,评价城市污泥污染物的生态风险和危害,可以为污泥的资源化利用提供依据.对某市49家城镇污水处理厂污泥泥质（pH、含水率、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni、矿物油、挥发酚、多环芳烃、有机质和氮磷钾）开展监测,分析其重金属和有机污染物状况、污染物含量频数分布以及污泥养分变化特征,并应用内梅罗指数法和Hakanson潜在生态危害指数评估污泥在农用过程中重金属的潜在生态风险和危害.结果表明,在污泥pH总体呈现中性、且高含水率的状况下,重金属含量高低为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Hg > Cd,其中,Cd、Pb、Hg、Ni和As为重金属来源第一主成分（生活清洁和医疗）的主要载荷因素;在所有样品中,8项重金属频数分布最集中的含量分别为：38.9~1380.0、62.6~182.7、63.6~181.3、0.0~97.8、19.3~68.4、0.8~29.2、0.3~8.7和0.01~0.96 mg·kg^-1;矿物油、挥发酚和多环芳烃含量最集中的频数分布占比分别为：87.0%、87.9%和77.6%;污泥养分含量高于我国平均水平,有机质含量为农家粪肥（猪粪、牛粪和鸡粪）的67.4%、75.9%和92.5%,氮磷钾含量与农家粪肥相差不大.内梅罗指数和Hakanson生态危害指数显示某市城镇污水处理厂污泥存在一定的生态风险;此外,在符合污泥农用标准的44家城镇污水处理厂中,共有4家污水处理厂污泥属于重度污染或强生态危害.综上所述,某市污水处理厂污泥农用存在一定的潜在生态风险,施用前需降低其重金属含量,在污泥符合农用标准的前提下,还需综合生态风险评价,合理选择污泥资源化方式.     

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%.     

城市污泥用于铅锌矿区重金属污染修复的试验研究

选取黔西北矿渣为研究对象,研究了城市污泥改良矿区重金属污染的可行性和存在的问题,同时在借鉴前人利用污泥的经验基础之上,通过盆栽试验,探讨了纯污泥和不同配比的粉煤灰钝化污泥对铅锌冶炼废渣中重金属有效性的影响,以及不同处理的栽培基质对玉米的生长发育、营养状况和植株中重金属累积的影响,并分析了粉煤灰钝化污泥在矿山土地复垦中的应用前景,以为粉煤灰和污泥的土地利用提供一定的依据,达到既能充分利用这些固体废弃物资源又不污染环境的目的。     

市政污泥热解过程颗粒物中重金属分布

以深圳市某污水处理厂的污泥为原料,研究了污泥热解过程产生的颗粒物及其中8种重金属的分布规律.结果表明,颗粒物的生成速率分别在400~600℃和1000℃保温30min的两个区间内达到峰值.8种重金属的热挥发性由大到小依次为Cd > Zn > As > Pb > Mn > Ni > Cu > Cr,而其在颗粒物中富集能力大小顺序为Pb > As > Mn > Zn > Cd > Ni > Cr > Cu.颗粒物重金属在热解气中的体积浓度随热解过程呈上升趋势,Zn和Cd则在升温阶段（1000℃以前）达到峰值后开始降低.研究表明,污泥热解颗粒物富集的重金属超标,因而污泥热解尾气颗粒物的去除装置十分必要.     

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.