生物炭负载Fe3O4对猪粪厌氧消化中重金属Cu、Zn形态的影响

为研究生物炭(BC)负载Fe_3O_4对猪粪厌氧消化中重金属形态的影响,采用化学共沉淀法将Fe~(2+)/Fe~(3+)和水稻秸秆BC复合制备Fe_3O_4/BC复合材料,将其作为钝化剂添加到以猪粪为原料的厌氧消化反应中。通过Tessier连续提取法与pH-依赖性浸出试验,探究BC和Fe_3O_4/BC对重金属形态的影响以及不同pH条件下沼渣中重金属浸出浓度的变化。结果表明,添加Fe_3O_4/BC对Cu和Zn的钝化效果更显著,与空白对照(CK)相比,添加BC和Fe_3O_4/BC后Cu的残渣态质量分数分别增加了-10.46%和52.40%,Zn的残渣态质量分数分别增加了16.82%和42.14%。厌氧消化后沼渣的浸出试验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn浸出曲线呈现出"V形",在中性环境中(pH 6～8)Cu、Zn和溶解性有机质(DOM)的浸出浓度较低,在酸性(pH6)和碱性(pH8)环境中较高。在弱酸弱碱条件下(pH 5～9),添加Fe_3O_4/BC后Cu和Zn的浸出浓度均低于添加BC的试验和CK组。因此,添加Fe_3O_4/BC可有效降低厌氧消化后沼渣中重金属的浸出风险。     

水热法外加硅铝添加剂稳定垃圾焚烧飞灰中的重金属

研究了在碱性水热条件下添加粉煤灰、膨润土、高岭土等以提供硅铝元素稳定生活垃圾焚烧飞灰中的重金属。实验结果表明,水热反应中添加粉煤灰、膨润土合成了雪硅钙石和水钙铝榴石,添加高岭土合成了雪硅钙石和加藤石。水热反应中添加粉煤灰、膨润土、高岭土对降低飞灰中Pb、Zn等重金属的浸出毒性均具有显著效果,水热产物中Pb、Zn和Cu的浸出浓度与飞灰相比分别降低了87%~96%、87%~94%和57%~78%。硅铝添加剂还能抑制飞灰中Pb、Zn等在碱性水热条件下向液相的转移,使重金属稳定在固相中。     

不同浸提剂对污染河道底泥中重金属的浸出影响

以某有色金属冶炼企业排放口下游河道底泥为研究对象,分别采用无机酸(盐酸、硫酸、硝酸)和有机酸(醋酸、柠檬酸、苹果酸和丁二酸)研究在不同酸性条件(pH为2~6)下Pb、Cd、Zn、Cu的浸出效果。结果表明,有机酸的浸提能力明显高于无机酸,且4种重金属的浸出浓度均随着pH的升高而迅速降低。对无机酸而言,当pH3时,重金属的浸出浓度趋于稳定;对有机酸而言,在pH为2~5的较大范围内,醋酸表现出较高的浸提能力,而柠檬酸对Pb和Cu没有明显的浸出效果。结合泥质特点,从重金属的络合、沉淀、水解、吸附等反应过程对其浸出特征进行了分析,同时提出醋酸良好的缓冲能力是其浸提效果优于其他有机酸的重要原因。     

含重金属污泥制砖毒性的浸出

污泥中的重金属是影响污泥处置利用的重要因素,污泥制砖可以有效固结重金属。采用污水厂污泥与页岩按一定配比混合制备烧结砖,通过毒性浸出实验,研究烧结砖对重金属的固化程度以及重金属浸出稳定性,从而评定烧结制砖的安全性。结果表明,在浸出液为中性和酸性条件下,Cu、Cr、As和Pb的浸出浓度基本保持稳定,浸出时间的影响不大,而Zn的初始浸出浓度相对较大,最终逐渐降低;碱性条件下,Cr、Cu和Pb的浸出浓度随时间变化不大,而Zn和As的浸出浓度则在浸提时间内无明显变化规律;但不同p H浸出液下的重金属浸出浓度均远低于国家限值,污泥制砖重金属固化效果好,安全可靠。     

柠檬酸浸出土壤中铜、锌的优化设计

以某工业废弃地土壤为供试材料,采用批次实验方法,研究了柠檬酸对重金属Cu、Zn的浸出效果。并在单因素实验基础上,探讨不同pH值、柠檬酸浓度、固液比和浸提时间等对浸出效果的影响,进而对实验条件进行正交优化组合,确定优化工艺参数为：pH值为3.2,柠檬酸浓度为0.4 mol/L,壤土固液比为1/10,土壤中Cu、Zn接近平衡的时间分别为1 h和1.5 h。结果表明,在此条件下,对这2种金属来说,Cu较Zn易释放,Cu、Zn的最大浸出率分别为74.8%和65.3%。柠檬酸浸提前后,土壤中有机质含量下降范围为0.61%~3.16%。单从土壤有机质含量来看,柠檬酸对土壤质量影响较小,具有较好的应用前景。     

淹水对土壤重金属浸出行为的影响及机制

为了明确淹水对土壤重金属浸出行为的影响及其作用机制,以实际场地重金属污染土壤为研究对象,开展了淹水实验。对淹水过程中土壤重金属的浸出浓度、氧化还原电位、pH、铁氧化物浓度及重金属形态等相关指标进行测定了分析。结果表明,淹水后,重金属浸出浓度随淹水时间呈现先增长后降低趋势。淹水初期(30 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别增加了6.71%、4.03%、3.56%和4.55%。pH降低、有机质降解和铁氧化物还原溶解是导致重金属浸出浓度升高的主要原因。随淹水时间的持续增加,重金属浸出浓度逐渐降低并于90 d时趋于稳定。淹水结束时(180 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别降低了23.78%、16.78%、15.48%和15.45%。重金属形态分析表明,淹水促使重金属赋存形态由酸可提取态转化为可还原态和可氧化态,降低了重金属活性;矿物成份分析证实了金属硫化铜物相的生成。新形成的无定形氧化铁对重金属的吸附作用和硫化物与重金属的化学沉淀作用是重金属浸出浓度降低的主要机制。该研究为淹水条件下重金属污染土壤风险控制提供了依据。     

高效除磷型底泥陶粒对水体中磷的去除特性

以清淤底泥为主要原料,制得高效除磷型底泥陶粒,研究了其重金属浸出安全性,pH和投加量对磷吸附特性的影响,以及等温吸附线、吸附动力学。结果表明,在pH为2~10下,Zn、Cu、Pb、Cr的浸出质量浓度分别为0.042~0.083、0.005~0.026、0.038~0.058、0.032~0.077mg/L,远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)规定的标准限值。弱酸和弱碱有利于底泥陶粒除磷,最适pH为6,最佳投加量为3g。伪二级动力学方程能较好地拟合底泥陶粒对磷的吸附,等温吸附线更符合Langmuir等温吸附方程,升温有利于吸附的进行。     

2种浸取程序下炉渣重金属浸出特性

对锅炉煤渣、高炉煤渣、流化床焚烧渣和炉排焚烧渣4种炉渣样品进行了分级,研究炉渣典型重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb)含量,以及基于水平振荡浸出程序(HVEP)和毒性特性浸出程序(TCLP)浸取程序的重金属浸出特性,为炉渣的资源化利用模式提供科学依据。结果表明,2种浸取程序下,4种炉渣的重金属浸出浓度远低于浸出毒性限值,其中,炉排焚烧渣中典型重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd)浸出量最大,高炉煤渣最小;HVEP方法下,2 mm粒级炉渣对重金属浸出总量的贡献较大,TCLP方法下则为2~6 mm粒径段;高炉煤渣和流化床焚烧渣可作为基质应用于潜流园林湿地污水处理系统,但不适宜于酸雨区。     

微生物硫氧化-硫还原回收垃圾焚烧飞灰中Cu和Zn

利用正交实验确定了飞灰中重金属生物淋滤浸出的最佳条件:pH 4.0、飞灰固体浓度1%和硫粉添加量5 g·L~(-1)。在此条件下,飞灰中Cu、Zn、Pb和Cd的去除率分别为47.3%、72.9%、12.4%和75.8%。通过氮气吹脱硫酸盐生物还原产生的H_2S,在pH为2.2和4.0时可分别以硫化物沉淀形式选择回收生物淋滤产生的淋滤液中的Cu和Zn。X射线能谱分析发现,沉淀得到的铜和锌纯度分别达90.6%和99.9%。X射线衍射分析铜沉淀的晶体类型主要为靛铜矿(CuS)、蓝辉铜矿(Cu_7S_4)和雅硫铜矿(Cu_9S_8);锌沉淀主要为纤维锌矿(ZnS)。综合分析,微生物硫氧化-硫还原可以以纯净硫化物形式回收飞灰中47.3%的Cu和64.0%的Zn。     

柠檬酸强化电动去除和回收污泥中的重金属

探讨了柠檬酸对污泥中重金属形态的影响,并以柠檬酸为络合剂、以杭州七格污水处理厂城市污泥为研究对象,在0.8 m A·cm-2恒定电流密度条件下运行120 h,在5组柠檬酸浓度分别为0.00、0.05、0.10、0.20和0.30 mol·L~(-1)的条件下,采用自行设计的双层双阳极反应器对污泥中重金属进行电动去除和回收实验。结果显示,柠檬酸能促使污泥中大量的Zn由可还原态转化为酸可提取态,但对Cu的形态影响不大。电动处理实验中,添加柠檬酸后Zn和Cu的去除率都有明显提高,当柠檬酸浓度为0.20 mol·L~(-1)时,Zn的去除率最大达58.3%,Cu的去除率为42.4%;当柠檬酸浓度为0.10 mol·L~(-1)时,Cu的去除率最大为51.7%,Zn的去除率为46.4%。柠檬酸的最佳添加浓度为0.10~0.20 mol·L~(-1),当柠檬酸添加量超过0.20 mol·L~(-1),Zn和Cu的去除率反而会因为络合物在阳极区的沉淀而降低。     

基于重金属提取的垃圾焚烧飞灰无害化处理

采用加酸浸出工艺对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。研究证明盐酸能有效分离飞灰中重金属,重金属浸出率与盐酸浓度及液固比有关;重金属在实验的盐酸浓度和液固比下都能达到高浸出率,但液固比越低,浸出液中重金属的浓度就越高,越有利于重金属的回收。当盐酸浓度为5 mol·L~(-1)、液固比为2(mL:g)时,Pb、Cd和Zn浸出率均达到95%以上,而Cu的浸出率也达到81.38%,Pb、Cd、Zn和Cu的浓度分别为468.10、78.12、2 268.80和347.78 mg·L~(-1)。残灰采用加盐水洗工艺后,浸出毒性超标的重金属Pb和Cd浸出毒性低于GB 16889-2008标准限值,符合填埋要求。     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

污泥施入黄土后重金属Cu、Zn、Cd的淋滤迁移

污泥土地利用是目前国内外污泥处置的主要方式和鼓励方向,在中国西北黄土地区更有前景和意义.污泥富含有机质和营养元素可弥补黄土的贫瘠缺陷,改善黄土肥力、增加植物产量.污泥施入黄土后,灌溉水对污泥重金属的淋滤迁移和污染风险是值得研究的课题之一.研究旨在了解重金属Cu、Zn、Cd在黄土层中的淋滤迁移特征,为黄土地区污泥的土地利用及重金属污染控制提供实验依据.实验选择污泥中含量或毒性大的Cu、Zn、Cd 3种重金属作为研究对象,通过室内模拟土柱对表层堆肥污泥中2种源强的重金属进行1年灌溉用水量的淋滤对比实验,测定淋滤前后土柱中和渗出液的Cu、Zn、Cd总量、有机质及pH值,以期分析重金属在黄土中的淋滤、迁移特征.结果表明,淋滤作用可使堆肥污泥Cu、Zn、Cd发生少量迁移并富集于土柱中、上部,大部分或绝大部分重金属仍滞留于耕作层(0～20 cm);淋滤使堆肥污泥Cd与Cu向下迁移约30 cm,Zn向下迁移约20 cm;渗出液呈弱碱性,其中Cu、Zn、Cd 3种重金属的浓度较入渗水均有增多,但随渗出液从黄土柱中溶出的重金属量极少.实验表明,耕作层重金属源强对Cu、Zn、Cd在土柱剖面中的淋滤、迁移和滞留作用以及溶出量均有不同程度的影响,堆肥污泥土地利用可以明显改善黄土肥力,灌溉对耕作层污泥有机质的淋滤损失量较小.并得出,堆肥污泥在黄土地区的土地利用是可行的.     

高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态的影响

采用高温堆肥和蚯蚓堆肥工艺,研究了城市污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属（Cu、Pb、Zn、Cd和As）交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态的变化。研究表明：高温堆肥和蚯蚓堆肥前后各试验污泥的重金属形态和含量呈现出不同的变化,都可以降低污泥中交换态Cu、Pb、Zn、Cd和As的含量;对于Cu和Pb,高温堆肥优于蚯蚓堆肥;对于Zn、Cd和As,蚯蚓堆肥优于高温堆肥。2种堆肥方式中,粉煤灰用量为10%的钝化效果优于20%,磷矿粉的钝化效果同粉煤灰一样。     

粉煤灰合成沸石应用风险评估研究

以粉煤灰为原料通过改良水热法合成了粉煤灰合成沸石,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积等技术手段对其进行了表征;对粉煤灰合成沸石浸出毒性以及出水部分重金属离子浓度进行了实验研究;将使用后的粉煤灰合成沸石与土壤混合用于玉米盆栽实验,同时设置不加粉煤灰合成沸石的对照组,研究使用后粉煤灰合成沸石农用的效果。结果表明:(1)粉煤灰合成沸石主要物相成分为P型沸石,BET比表面积比粉煤灰增加了53倍(从0.867m2/g增加到45.804m2/g)。(2)粉煤灰浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)规定的浸出毒性鉴别标准值,其中铬、铜、镍未检出;出水部分重金属离子浓度低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中相应标准值,其中镉、铅、镍均未检出。(3)粉煤灰合成沸石添加于土壤中,对土壤pH影响不大(从6.81升至6.99),但实验组玉米根茎叶长势均好于对照组。     

铁盐对污泥飞灰共热解产物浸出浓度的影响研究

采用热解法,研究了不同铁盐种类及添加量时污泥与飞灰共热解产物的重金属浸出浓度,同时对污泥飞灰的混合比例进行进一步讨论以确定经济有效的新型处置工艺。结果表明:整体上,不同铁盐对Cd、Pb、Cu和Zn浸出的影响差异显著;单独添加Fe_2(SO_4)_3时,热解炭中Cd、Pb、Cu和Zn浸出浓度比单独FeSO_4时低约67.8%、31.0%、62.8%、45.8%。添加Fe_2(SO_4)_3使Fe添加量为干污泥质量的0.5%时,可以有效降低大多数重金属的浸出浓度。污泥飞灰的混合比例对As、Cd、Pb和Zn浸出的影响差异显著。热解温度为500℃,干污泥∶飞灰质量比为2∶1时,加入Fe_2(SO_4)_3(Fe添加量为干污泥质量的0.5%)后,热解炭可在生活垃圾填埋场中填埋。     

微生物沥浸法去除底泥中的重金属

以硫酸亚铁盐为底物,培养以氧化亚铁硫杆菌为主要菌种的土著沥滤微生物,采用批式方法对湘江长沙段底泥进行微生物沥浸实验。实验结果表明,底物投加量与底泥固体浓度比(Sd/Sc)为1.5时已能满足底泥的微生物沥浸要求,进一步研究发现底泥固体浓度为13%、底物投加量为19.5 g/L、沥浸时间为6 d时,底泥中超标重金属Cd、Zn和Cu的去除率可分别达到83.1%、75.3%和61.2%;沥浸后底泥中大部分重金属以残渣态存在,且含量低于农用污泥中污染物控制标准,其中硫化物有机结合态Cu浸出较Zn、Cd需更低的pH,且Cu以间接机理浸出为主;以Fe2+为底物的沥浸体系中,黄铁矾的重吸附或共沉淀是沥浸实验后期重金属浸出率下降的原因之一。     

基于生态水泥的再生混凝土中重金属浸出动力学研究

使用生态水泥、再生骨料制备再生混凝土.分别通过快速浸出实验和长期连续浸出实验对混凝土中的重金属进行浸取,并采用原子吸收光谱法检测浸出溶液中的重金属含量,对比研究再生混凝土与普通混凝土重金属浸出性能差异.研究发现,快速浸出实验条件下,再生混凝土浸出液各重金属浸出浓度高于普通混凝土浸出浓度,但仍低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)标准规定的限值.快速浸出实验条件下重金属浸出量与重金属总量相关性不显著,说明快速实验方法有局限性.长期连续浸出实验结果表明,再生混凝土各重金属元素的扩散系数高于普通混凝土(除Zn外),这是由再生混凝土独特的显微结构引起的.     

蚯蚓对剩余污泥中重金属Cu、Zn的活化实验研究

以中国矿业大学南湖校区污水处理站的剩余污泥(简称污泥)为研究对象,通过培养实验,研究污泥中蚯蚓的生长情况和蚯蚓活动对污泥中重金属生物有效性的影响。实验结果表明,蚯蚓能够在一定浓度Cu、Zn的污泥中正常生长,表现出一定的重金属耐性,其耐受能力与重金属的种类、浓度、污泥的理化性质有关。蚯蚓活动能够降低污泥的pH,使之趋于中性。对不同浓度Cu处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量均有不同程度下降,其中对Cu为100 mg/kg的污泥中有机质含量影响最大;对不同浓度Zn处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量降低的幅度不大。蚯蚓活动可在一定程度上活化污泥中的重金属Cu和Zn,蚯蚓对Cu的活化效果较为明显,在污泥中添加Cu为50 mg/kg时,Cu活化率增加值最大,达到了11.14%;蚯蚓活动对Zn的活化效果不明显,Zn活化率增加值均低于1%。     

中国商品有机肥重金属分析

测定了来自10个地区不同生产原料的118个商品有机肥样品的重金属含量.结果表明:(1)商品有机肥样品中的Cd、Hg、Pb、Cr、As、Zn、Cu、Ni的平均值分别为0.600、0.120、7.34、84.30、9.45、202.91、91.06、11.01 mg/kg.(2)河南、湖北、上海的商品有机肥中8种重金属平均值均较高;内蒙古的商品有机肥中Cr平均值为20.32 mg/kg,广西的商品有机肥中Zn平均值为51.36mg/kg,远低于所有样品中Cr和Zn平均值.(3)以猪粪为主要生产原料的商品有机肥中重金属平均值最高.(4)Cr超过中国商品有机肥重金属限量标准、欧盟生态标志法的重金属限量标准、加拿大堆肥重金属限量标准(A级)和加拿大堆肥重金属限量标准(B级);As、Cd超过中国商品有机肥重金属限量标准、欧盟生态标志法的重金属限量标准和加拿大堆肥重金属限量标准(A级);Cu、Zn超过欧盟生态标志法的重金属限量标准和加拿大堆肥重金属限量标准(A级);Hg超过加拿大堆肥重金属限量标准(A级);Pb超过中国商品有机肥重金属限量标准;Ni均未超标.