福州市蔬菜基地土壤重金属和多环芳烃的含量及其与土壤磁性指标的关系

蔬菜基地土壤污染状况与人类健康有着密切的关系。本研究对福州市蔬菜基地土壤中6种重金属和15种美国环境保护总署(US EPA)优控的多环芳烃(PAHs)污染状况进行了调查,并分析了污染物含量与土壤磁性指标间的关系。结果表明,土壤中重金属平均含量为Zn 147.0 mg·kg~(-1)、Pb 55.0 mg·kg~(-1)、Cu 45.5 mg·kg~(-1)、Cr 21.3 mg·kg~(-1)、As 16.0mg·kg~(-1)、Cd 0.6 mg·kg~(-1);PAHs的总量范围为324.3~1 838.6μg·kg~(-1)。Cu含量和PAHs总量与土壤磁化率χ都具有显著的相关性(p0.05)。PAHs特征比值和频率磁化率χfd的结果分析表明,土壤中PAHs主要来源于石油泄漏和生物质的燃烧;重金属来源复杂,为混合来源,包括人类活动排放和成土母质固有含量。污染评价结果表明,土壤中Cr和As的含量都未超标,Cu、Zn和Cd的含量均超标;参考荷兰土壤修复标准中的目标值,PAHs含量超标的土壤为11.1%,而参照我国土壤污染状况评价技术规定,PAHs含量超标的土壤为22.2%。     

某电子垃圾拆解园周边农田土壤中多环芳烃的污染特征及风险评估

研究了某电子垃圾拆解园周边151个农田土壤样品中16种多环芳烃(PAHs)的污染特征和环境风险。结果表明,125个表层土壤样品中PAHs总质量浓度在149.0~2.0×104μg/kg,均值为1 805.5μg/kg,随着剖面土壤深度增加,PAHs含量总体呈递减趋势。通过来源解析,电子拆解园周围土壤中PAHs污染主要由废弃的电子电器元件的粗放燃烧和汽车尾气排放共同引起。土壤风险评估表明,7种类二噁英毒性PAHs的毒性当量(TEQPAH)在6.000×10-5~0.689pg TEQ/g,平均值为0.015pg TEQ/g;苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘致癌风险率超出百万分之一的样本比例分别为20.53%、6.62%、1.99%、2.65%、2.65%,其中采样点1、68两个点位表层土壤的苯并(b)荧蒽致癌风险率超过了万分之一。     

体外生物测试工具在评价污水污泥毒性效应中的应用

以上海地区7处典型污水处理厂产生的污水污泥为研究对象,利用体外生物测试工具,检测了污水污泥有机提取液的基线毒性、遗传毒性、雌激素效应和芳香烃受体效应水平,并结合化学分析对某些能引起毒性效应的有机污染物进行确认。结果表明,污水污泥有机提取液的基线毒性强度为133~3 401 mg·kg~(-1);遗传毒性强度从未检出到25 mg·kg~(-1);雌激素效应当量均低于0.02 ng·kg~(-1);芳香烃受体效应强度为73~6 838 ng·kg~(-1)。与国内外相关研究比较发现,基线毒性、遗传毒性、雌激素效应水平均较低,仅芳香烃受体效应水平接近于国内外污水污泥中芳香烃受体效应的水平。在对芳香烃受体效应水平的检测中发现:S1点检出的化学物质可以解释污水污泥70%的类二恶英效应,其中多环芳烃(PAHs)尤其是PAHs的单体Bk F占主导地位,而其余样点则不到10%的效应可以被解释,因此有待进一步对其余样点的化学污染物进行分析和确认。     

Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

生活污水的臭氧深度处理及其急性毒性

以生活污水处理厂二级生物处理出水为研究对象,利用固相萃取、吸附树脂层析等手段,研究了臭氧氧化过程中进出水及不同分级组分的发光细菌急性毒性的变化,揭示了无机离子浓度对臭氧氧化出水急性毒性的影响,并采用三维荧光光谱对急性毒性相关的物质组分进行了解析。结果表明,在反应时间为15 min,臭氧投加速率为2.1 mg·(L·min)-1,臭氧氧化出水的急性毒性明显下降,出水的急性毒性仅为进水的24.7%。水样不同分级组分的生物毒性测试结果显示,生物处理出水中的亲水性物质和疏水中性物质分别贡献了44.6%和27.8%的毒性当量。当生物处理出水的氯离子含量为75~400 mg·L~(-1)时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性与氯离子浓度成正相关关系,当生物处理出水的硫酸根离子和硝酸根离子含量分别在150~300 mg·L~(-1)和20~110 mg·L~(-1)变化时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性变化不大,结合三维荧光光谱的分析结果,臭氧氧化出水中急性毒性物质可能主要存在于芳香族蛋白质类似物(Ⅱ区)和类腐殖酸类物质(Ⅴ区)中。     

火电厂协同资源化处理城市污泥二次污染控制

控制循环流化床锅炉掺烧城市污泥二次污染物的排放,实现污泥的减量化、无害化处置和资源化利用。方法:利用循环流化床锅炉烟气余热干燥污泥,干化污泥与燃煤掺配燃烧,污泥干燥系统与锅炉DCS控制系统对接,依据机组负荷自动化控制锅炉耗煤量、床温和污泥给入量等运行参数,有效抑制二恶英的形成。结果表明,污泥自动化掺烧系统投运后,烟气中二恶英的排放浓度小时均值不高于0.011 0 ng TEQ·(Nm)-3,飞灰中二恶英含量不高于2.802 2 ng TEQ·kg-1、底渣中二恶英含量不高于0.659 6 ng TEQ·kg-1,符合国家污染控制标准要求。火电厂协同资源化处理城市污泥过程中,污泥自动化掺烧系统投运能够有效控制二次污染物的排放,实现了城市污泥的减量化、无害化处置和资源化利用。     

皮革厂含铬污泥铬回收及资源化利用

以滨州某皮革厂产生的含铬污泥为研究对象,采用酸浸-加碱-氧化的方法提取污泥中的铬,通过实验探究获得最佳反应条件,铬回收率达到92.6%。回收得到的的铬盐红矾钠(Na_2Cr_2O_7)可回用于制革产业中制备铬鞣剂。铬回收后污泥中的铬含量为10.88 mg·g~(-1),浸出毒性低于危险废物鉴别标准。     

西安市各功能区7月大气降尘中多环芳烃污染特征及风险评价

为了解西安市7月大气降尘中多环芳烃(PAHs)的污染特征,在对西安市各功能区7月大气降尘样品采集的基础上,测定分析了样品中PAHs的含量、组成、来源、生态健康风险及其与总有机碳(TOC)的关系。结果表明:(1)西安市7月大气降尘中PAHs为0.92～20.60μg/g,平均值为8.10μg/g,其中荧蒽、菲、芘、和苯并[a]芘含量相对较大。各功能区大气降尘中PAHs主要以4环为主。(2)PAHs与TOC之间存在显著相关性,而各单体PAHs与TOC呈现不同程度的相关性。(3)西安市7月大气降尘中PAHs主要来源于机动车排放、燃煤和低温燃烧。(4)依据终生癌症风险增量(ILCR)模型,大气降尘中PAHs对不同暴露人群的风险值均为10~(-6)～10~(-4),存在人体可耐受致癌风险。生态风险评价显示,大气降尘中PAHs污染存在潜在生态风险。     

某焦化厂PM_(2.5)中多环芳烃的排放特征及其对周边环境影响

为了解焦化厂在装煤过程中产生的PM_(2.5)及其周边区域空气环境PM_(2.5)中多环芳烃(PAHs)的含量,采用微纤维石英滤膜对PM_(2.5)采样,并通过气相色谱-质谱仪分析PM_(2.5)上负载的16种毒性较大PAHs。结果表明:焦炉装煤除尘烟气PM_(2.5)中PAHs的成分主要受到炼焦配煤的影响;布袋除尘器对装煤除尘烟气中高环PAHs的处理效果显著;焦化厂周边空气环境中PM_(2.5)中的PAHs浓度呈明显空间递减趋势。采用特征比值法分析得到该区域空气环境中PAHs主要来源于煤炭燃烧,用毒性当量法分析得到焦化厂区域PM_(2.5)中PAHs的毒性为其他区域的9~90倍,高环PAHs的毒性贡献较大。     

石油炼化废水组成对厌氧氨氧化-反硝化细菌混培物的影响

为了探究石油炼化废水中COD和毒性物质对厌氧氨氧化-反硝化细菌混培物的影响,利用已具有高效脱氮性能的细菌混培物建立生物脱氮反应器进行连续驯化实验,实现进水COD和毒性物质比例的增加,并结合MPN-PCR技术对驯化前后两类菌群数量进行检测。结果发现,驯化前后厌氧氨氧化细菌数目由7.549×10~(14)个·g~(-1)减为8.212×10~8个·g~(-1),脱氮生化活性仍保持在40.2%左右;反硝化细菌数目由3.523×10~6个·g~(-1)增为4.693×10~(16)个·g~(-1),脱氮生化活性增加了5.76倍左右。结果表明,厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌混培脱氮体系的脱氮生化活性未与细菌数目呈正相关性变化,COD和毒性物质对体系产生了不同程度的影响;厌氧氨氧化细菌比反硝化细菌对石油炼化废水毒性的作用更敏感;混培脱氮体系在一定程度上可以有效地抵抗石油炼化废水高浓度COD、高毒性物质对厌氧氨氧化生理生化脱氮过程的负面影响。     

臭氧耦合ASBR/SBR控氮磷污泥减量化水处理工艺

针对传统污泥减量化工艺中氮磷难以达标的问题,以ASBR/SBR组合工艺为基础辅助臭氧氧化预处理,提出了臭氧耦合ASBR(anaerobic sequencing batch reactor)/SBR(sequencing batch reactor)工艺实现污泥减量与氮磷协同控制,系统评价了该工艺对污泥减量和脱氮除磷效果。结果表明,未投加臭氧时,SBR的污泥表观产率系数Yobs(即降解每克COD产生的悬浮固体的量)均值为0.228 g·g~(-1),投加臭氧(投量为0.074 g·g~(-1))后Yobs均值降低至0.132 g·g~(-1),降低了42%;臭氧投加前后出水COD、NH+4-N、TN和PO3-4-P去除率变化不大,分别在91%、95.2%、74.7%和49.4%左右;投加臭氧使得SOUR(specific oxygen uptake rate)(即每小时每克污泥所需氧气量)由2.8 mg·(g·h)~(-1)降低至2.4 mg·(g·h)~(-1),表明臭氧氧化并未明显抑制生物活性;此外,投加臭氧使得MLVSS/MLSS由0.85降低至0.83,表明实验过程中未发现惰性物质的累积。实验结果表明,臭氧耦合ASBR/SBR工艺在实现污泥减量和控制氮磷方面具有一定的工程应用价值。     

生物质废物催化热解特性及多因素优化实验

生物质废物催化热解所得生物油中富含多环芳烃(PAHs)污染物,但其分布特征及相应影响因素尚缺乏深入探讨。以Co_3O_4为催化剂,采用管式炉反应器在不同温度下热解水曲柳木屑制备生物油,并分析其化学组分和16种PAHs污染物分布特征。结果表明,生物油中以酚类化合物为主,而PAHs污染物的种类与含量均随反应温度的升高而增加,PAHs总含量从389.60μg·g~(-1)(400℃)攀升至105 435.12μg·g~(-1)(700℃)。同时,将CO_2引入热解气氛,利用Box-Benhnken曲面响应法对催化热解过程的多个工艺因素进行优化。结果显示,在热解温度为511℃、停留时间为12.7 min、热解气氛的CO_2/N_2比例为88/12时,生物油产率达到最大值,约45%。研究结果对生物质废物的高效、低污染资源化利用具有参考价值。     

污泥-烟煤基活性炭的制备及其对苯酚的吸附性能

以石化企业在污水处理过程中产生的干化剩余污泥为原料,大同烟煤作辅助添加料,采用化学活化法制备污泥-烟煤基活性炭,探讨了活化剂(ZnCl_2)用量、活化温度、活化时间等条件对所制备的活性炭性能的影响。以活性炭的碘吸附值为衡量指标,当污泥∶烟煤(质量比)=1∶1时获得制备污泥-烟煤活性炭的最佳工艺条件为:浸渍液为ZnCl_2∶原料(质量比)=2∶1,活化温度550℃,活化时间30 min,在该条件下制备的活性炭的碘吸附值为990 mg·g~(-1),比表面积为836m~2·g~(-1),产率为46.6%。同时,以苯酚为目标污染物,考察了所制备的污泥-烟煤基活性炭对苯酚的去除效果,结果表明:污泥-烟煤基活性炭投加量为2.0 g·L~(-1)时,4 h后达到吸附平衡,离子强度对吸附容量没有显著的影响,溶液pH在4~10范围内对苯酚有较好吸附,pH=6时苯酚吸附容量为138.9 mg·g~(-1)。与同类吸附剂相比,制备的污泥-烟煤基活性炭可高效吸附水溶液中的苯酚。     

臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响

高固污泥的厌氧消化速率低下,严重限制了有机物的利用。在序批式反应器中探究了臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响。实验结果表明臭氧预处理能够显著促进高固污泥的消化,且最佳臭氧的剂量为80 mg·g~(-1)(SS),相应的最大甲烷产量为238 mL·g~(-1)(VSS),是空白对照组的1.36倍。进一步研究表明,臭氧的投加能够促进溶解性化学需氧量(SCOD),溶解性蛋白质和多糖的溶出。最后NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P的溶出量进一步验证了臭氧能够促进高固污泥的溶出。     

响应面优化污泥-茶渣生物炭的制备

污泥和茶渣都是典型的固体废弃物。将污泥和茶渣制备成生物炭,采用响应面分析(RSM)的方法优化生物炭的制备过程,主要考察温度、茶渣污泥配比和停留时间的影响,以得率和碘值作为评价生物炭的指标。结果表明:影响污泥-茶渣生物炭得率和吸附碘值的因素次序是:制备温度配比停留时间,温度和时间的交互影响较为明显。生物炭制备优化的条件是:制备温度为300℃,配比为0.7,停留时间为1.8 h,模型预测的得率和碘值分别是54.47%和624.07 mg·g~(-1),而实际测定的得率和碘值分别(53.50±0.50)%和(605.72±8.62)mg·g~(-1),生物炭有作为吸附剂的潜力。可见,RSM方法用于优化污泥-茶渣生物炭的制备是可行和合适的。     

磁性硅球对SBR活性污泥脱氮除磷性能的影响

为研究磁性硅球(Fe_3O_4@SiO_2)对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统中脱氮除磷性能的影响,建立了3个相同的SBR(编号依次为1号、2号和3号),在2号和3号反应器中分别投加0.5 g·L~(-1)的纳米Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2,1号反应器为不投加任何磁性材料的对照组。结果表明:Fe_3O_4@SiO_2对SBR中的污泥性能有显著的影响,3号反应器在运行20 d时,反应器内活性污泥结构完整,饱满密实,污泥粒径多集中分布在0.3～1.0 mm,颗粒化现象明显,而1号反应器无明显颗粒污泥,2号反应器虽能看到有少部分的颗粒污泥,但分布不均匀;Fe_3O_4@SiO_2对污泥胞外蛋白(PN)、胞外多糖(PS)的含量有促进作用,并能改善污泥的沉降性能,第70天时,3号反应器内PN和PS含量分别为318.89 mg·g~(-1)和28.51 mg·g~(-1),污泥沉降指数(SVI)为35.22 mL·g~(-1),性能优于1号和2号反应器;在除污方面,2号和3号反应器对污水总氮(TN)和总磷(TP)去除率比1号反应器分别提升了10.80%、15.20%和9.40%、12.40%,3号反应器表现出最高的脱氮除磷性能;此外,在典型周期内,3号反应器对氮素及磷的去除速率明显高于1号反应器,在240 min内,1号和3号反应器对TN去除速率分别为4.56 mg·(L·h)~(-1)和5.84 mg·(L·h)~(-1),对TP去除速率分别为0.44 mg·(L·h)~(-1)和0.51 mg·(L·h)~(-1)。由此可见,经SiO2包覆后所制备的Fe_3O_4@SiO_2,提高了其在水体的分散性,增大了与污泥的接触程度,极大促进了污泥经磁聚、吸附作用富集到其表面形成颗粒污泥,并利于脱氮除磷等微生物截留和附着,提高活性污泥反应系统的脱氮除磷效果和去除速率。以上结果可为进一步探索磁性纳米材料对SBR活性污泥脱氮除磷性能影响提供参考。     

给水污泥对水中磷的吸附性能

以给水污泥为磷的吸附材料,采用静态吸附和动态吸附方法对比研究了干、湿状态下给水污泥对磷的吸附特性。静态吸附实验结果表明,给水污泥对磷的吸附过程以化学吸附为主,满足Freundlich等温吸附方程式。在300 K条件下,原始状态的湿污泥相比烘干后的污泥能更快地达到磷吸附平衡,且具有更高的理论饱和吸附量,分别为3.487mg·g~(-1)(相当于11.710mg·g~(-1),以干污泥计)和9.832mg·g~(-1)。长期动态吸附实验结果表明,原始状态的给水污泥对磷的实际饱和吸附量为3.065 mg·g~(-1),接近理论饱和吸附量。因此,原始状态的给水污泥可直接用作除磷材料,无需预先烘干处理。     

不同有机质含量进泥的污泥干化芦苇床运行效能

污泥干化芦苇床是将人工湿地和污泥干化床进行有机结合,形成的一种新型污泥处理系统。系统运行时,周期性地将污泥布向湿地表面,水经填料层向下渗滤,并经由底部排水管流出;污泥中的固体物质被截留在填料层上面,通过蒸发蒸腾作用进一步脱水。通过系统地考察不同有机质含量剩余污泥在污泥干化芦苇床中的稳定化效果,总结并对比分析了污泥干化芦苇床对不同原泥的矿化程度、氮磷等营养物质的去除、微污染有机物的降解以及温室气体排放等。经过2年的布泥期和1年的稳定期,污泥有机质得到有效处理,高、低有机质含量污泥的稳定化程度分别达到54.50%和58.20%,满足GB 18918-2002中稳定化污泥标准的要求,同时高于GB 8712-1987(10%)的城镇垃圾农用控制标准要求。污泥氮磷含量仍然处于较高水平,可作为植物性营养元素;其中高、低有机质含量污泥中氮的含量分别从7.10%降到3.10%和从2.52%降到0.98%。微污染有机物如多环芳烃得到有效去除,高、低有机质含量污泥中多环芳烃分别去除了67.28%和32.64%,其中湿地植物芦苇起到了积极作用;监测结果表明,污泥干化芦苇床会释放一定量的温室气体,其中CO_2释放量为16.5~65.2 g·(m~2·d)~(-1),CH_4释放量为0.43~1.95 g·(m~2·d)~(-1),用CO_2来衡量CH_4的全球变暖趋势,污泥干化芦苇床CO_2释放量为15.02 g·(m~2·d)~(-1)。     

水泥窑协同处置含油污泥

含油污泥是石油石化生产过程中产生的一种含油固体废弃物,现有的含油污泥处理技术主要解决了油泥中油气资源的部分回收,未实现油泥的彻底无害化。采用能谱仪、原子荧光光度计和等离子体发射光谱仪等检测手段,检测了不同油田含油污泥的成分、热值及重金属含量,并与水泥生产的相关标准进行了对比分析。结果表明,含油污泥灰分中氧化钙、氧化硅等含量总和均大于80%;灰分中重金属含量基本满足《水泥工厂设计规范》GB50295-2008中水泥熟料重金属含量要求,可作为水泥生产的替代原料。采集的各油田含油污泥平均热值达17.6 MJ/kg,大部分含油污泥都可以作为水泥生产的替代燃料。同时,水泥窑协同处置含油污泥时有害有机物被彻底分解,不会产生二次污染,能真正实现含油污泥的减量化、资源化和无害化,是一项值得推广的处置方式。     

响应面法优化污泥-花生壳共热解工艺条件

以乙酸钾为催化剂,采用外热式反应釜共热解制备污泥-花生壳生物炭,根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,以热解温度、花生壳添加量、催化剂添加量和热解时间为考察因素,以污泥-花生壳生物炭的碘吸附值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的三次多项式模型。回归方程方差分析结果表明:花生壳添加量对生物炭碘吸附值的影响最显著;热解温度和热解时间、催化剂添加量和热解时间之间交互作用影响显著。调整后确定的最佳热解工艺条件为,热解温度375℃,花生壳添加量60%,催化剂添加量5%,热解时间66 min。在最优条件下,制备的生物炭碘吸附值为420.86 mg·g~(-1),比表面积(BET)为12.565 m~2·g~(-1),总孔容为0.028 28 cm~3·g~(-1),平均孔径为4.501 nm。