含硫底物种类与浓度对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥为材料,探究不同含硫底物及其浓度对污泥重金属生物沥滤的效果影响,通过添加单一底物(S0、Fe SO4、Na2S2O3、Fe S和Fe S2)、两种底物配合(S0+Fe SO4、S0+Na2S2O3、S0+Fe S、S0+Fe S2)进行沥滤实验。结果表明:除Fe S和Fe S2外,投加单一底物的沥滤体系中p H都呈下降趋势,沥滤持续5 d后p H值降至1.8左右,污泥中Zn、Pb、Ni、Cr和Cu等重金属去除率高,底物投加量为8~10 g/L(以S计);投加复合底物时,最佳投加方式为S0+Fe SO4,投加量为8 g/L,此时污泥体系酸化速度快,污泥中重金属Zn、Pb、Ni、Cr、Cu去除率分别达95.41%、89.48%、86.45%、84.51%和94.33%。     

微生物沥滤法去除城市污泥中重金属的试验研究

城市污泥的植物营养元素丰富,农业资源化利用潜力巨大,但污泥中重金属含量常常超标,所以采取一定措施对污泥中重金属加以去除十分必要。本研究以桂林城市污泥作为培养介质,利用以还原硫作为生长基质进行生命活动的氧化硫硫杆菌来沥滤去除污泥中重金属。结果表明,在基质投配比为5gL并附以15%的驯化污泥回流条件下,能将污泥驯化周期缩短为5d,Cu、Zn和Cd的去除率分别达到了70.8%、80.4%和78.9%。同时,污泥中剩余的重金属含量可满足污泥农用的国家标准。     

污泥中重金属生物沥滤的工艺参数优选和反应机制探讨

筛选污泥生物沥滤中硫杆菌混合菌液的最佳接种量,并对生物沥滤的重金属形态变化和酸化过程等进行探讨.结果表明,采用2%接种量时,污泥中Cu Cu2 ,Pb2 和Zn2 可在4～6d达到与高接种量相同的沥出效率,沥出率分别为96 5%,41 4%和82 9%.Cu Cu2 从污泥中的沥出主要是通过直接机制由硫化物转变为交换态,Pb2 的沥出主要是由直接机制和间接机制的共同作用将碳酸盐结合态和硫化物结合态转变为交换态,而大部分Zn2 通过间接机制由有机结合态和碳酸盐结合态沥出.污泥在硫杆菌的产酸作用下,pH值呈下降趋势,最终稳定在1 6左右.另外分析了沥滤液中NH 3 N变4 N、NO-化以说明生物沥滤过程中污泥细胞的水解情况.     

固体浓度对污染底泥中重金属生物沥浸去除效果的影响

采用序批式摇床,研究了固体浓度为3%~13%的底泥浓度对生物沥浸法去除污染底泥中重金属(Zn、Cu和Cr)的影响.结果表明,随着固体浓度增加,底泥pH值下降和ORP上升速率减缓,重金属的沥浸去除速率相应降低;沥浸过程中,当底泥pH值由5.0降至2.0,ORP由200 mV升至520 mV时,重金属的去除率增加最为迅速;不同浓度的处理,沥浸12 d,Zn、Cu和Cr的去除率分别为60%~85%、65%~100%和17%~35%.试验发现,底泥沥浸中pH值随时间的变化符合Boltzmann方程,此方程可估算底泥酸化进程.连续提取法对脱毒(沥浸)底泥中残留Zn、Cu和Cr的形态分级显示,底泥中未沥浸去除的重金属绝大部分以残渣态存在,环境风险较低.从经济角度考虑,固体浓度10%在底泥沥浸的实际应用中较为合适.     

城市污泥生物沥滤过程中重金属滤出途径的研究

以硫酸亚铁为底物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌为沥滤微生物对城市污泥进行生物沥滤实验,并以硫酸化学沥滤污泥处理和硫酸亚铁化学氧化沥滤污泥处理为对照来分析生物沥滤过程中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni)的滤出途径。根据各处理中重金属去除率和化学形态的变化,通过估算生物沥滤过程中酸溶作用和Fe~(3+)氧化作用对重金属滤出的贡献率来推测各重金属的主要滤出途径。结果表明:Zn、Cu及Cd主要滤出途径为Fe~(~(3+))氧化作用,Pb和Cr主要通过酸溶作用滤出,而Ni的滤出则由Fe~(3+)氧化作用和酸溶作用共同控制。     

生物浸沥去除污泥中的重金属

结合国内外最近的研究进展 ,对一种新兴的能够经济有效的去除污泥中重金属的方法 -生物浸沥作一些介绍 ,包括重金属在污泥中的存在形态、生物浸沥的机理、影响生物浸沥过程的一些因素等     

底物和曝气方式对城市污泥生物沥滤的影响

采用容积为5 L的生物沥滤反应器,探讨了底物硫酸亚铁盐和单质硫粉的不同投配比、空气与CO2的曝气比对生物沥滤去除城市污泥中重金属过程的影响。结果表明,仅投加10 g/L S粉为底物时,污泥出现最低pH值为1.87;随着Fe2+在Fe2+和S粉混合物作为底物中占的比例逐渐增大时,最终pH值逐渐增加;采用6种不同曝空气强度进行生物沥滤实验,曝气强度控制为1 L/min时污泥酸化效果和重金属滤出效果最佳;在此基础上补充曝CO2,随着空气和CO2曝气比的增大,污泥酸化速率变化不大;在底物单质硫粉添加量为10 g/L、空气和CO2曝气量分别为1.0和0.03 L/min时,整个生物沥滤体系运行效果最佳,重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的去除率分别达到99.46%、92.02%、79.70%、92.12%、81.70%、86.58%和87.81%,同时有机质和氮磷钾的含量满足农用污泥的要求,处理后的污泥具有较高的农用价值。     

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%。     

改进序批式和半连续式生物沥滤处理城市污泥

为了研究不同生物沥滤运行方式对城市污泥重金属去除的影响,对改进序批式和半连续式生物沥滤进行实验。改进序批式采用每天投加等量污泥的运行方式,运行至反应结束;半连续式采用边出泥、边进泥运行方式,即首次投加污泥至全部容积后,运行过程中每3 d出泥、进泥一次,直至沥滤完成。结果表明:采用改进序批式反应器,选择每次投加体积比为25%~35%的污泥量对重金属去除效果较好,经过8 d沥滤对Zn、Pb、Ni、Cu、Cr、Cd的去除率分别为:投加比约为25%时,80.69%、76.55%、70.58%、76.09%、77.62%、68.72%;投加比约为33%时,80.9%、77.32%、75.90%、75.43%、74.73%、71.22%;采用半连续式反应器,选择每次排泥、进泥体积比约为30%时效果较好,经过三个周期的连续运行对Zn、Pb、Ni、Cu、Cr、Cd的去除率分别为:83.77%、83.33%、81.96%、72.85%、75.36%、67.81%。     

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.     

底物对浓缩污泥中重金属生物淋滤的影响

通过接种经驯化分离和富集培养的污泥固有硫杆菌,在不同底物条件下对浓缩污泥中的重金属进行生物淋滤处理,并对污泥中重金属的滤除及酸化过程进行探讨。试验结果表明:相对于单一的FeSO4.7H2O和S粉作底物,两者配合使用可以加速污泥中重金属(Zn和Cu)的浸出,提高滤出率,经过14d的生物淋滤,Zn和Cu去除率分别达到77.9%和57.5%。污泥经生物淋滤之后,挥发性固体(VS)有不同程度的降低;过长时间的酸化使污泥的肥分受到影响,N的流失率为38.3%～59.9%,P的流失率为43.3%～62.1%。     

污泥与猪粪作为培养基微生物去除垃圾焚烧飞灰中的重金属

以污泥或猪粪代替常规的无机盐(SM)作为A.ferrooxidans和A.thiooxidans复合菌株的培养基,利用微生物淋滤法去除垃圾焚烧飞灰中的重金属.结果表明,重金属去除率大小顺序为:污泥+菌液>SM+菌液>猪粪+菌液.污泥+菌液的处理中,经过15d的微生物淋滤,Cd、Zn、Cu去除率最高分别达到88.1%、78.7%、69.6%,而猪粪+菌液的处理,3种金属的去除率分别为82.4%、73.5%、60.0%.试验也表明,相同浓度的猪粪DOM对硫杆菌复合菌株的抑制作用远大于污泥DOM.当污泥DOM和猪粪DOM中水溶性有机碳浓度分别高于400mg/L和150mg/L时,就表现出对硫杆菌的不可修复的抑制作用.猪粪DOM中小分子量组分较多是造成这一现象的主要原因.     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法促进城市污泥脱水性能的影响

通过实验室摇瓶试验和实际工程应用试验研究了不同污泥浓度(2%～5%)下,营养剂加入量对生物沥浸促进城市污泥脱水性能的影响,同时分析了pH值和营养剂利用率的变化.结果表明,生物沥浸过程中,不同浓度污泥各处理下pH值均呈直线下降后趋于稳定的趋势;生物沥浸2 d后,各处理中营养剂几乎都被微生物完全利用;2%、3%、4%、5%浓度污泥比阻随着沥浸时间的延长先迅速减小后逐渐回升,且浓度越高回升幅度越大,各浓度污泥选择最佳营养剂浓度分别为3.0、4.5、8.3和12.8 g.L-1,此时污泥最低比阻分别为0.61×1012、1.22×1012、3.09×1012和4.83×1012m.kg-1.通过工程应用试验表明,将5%浓度城市污泥稀释成3%浓度再生物沥浸的方法不仅能够改善生物沥浸污泥脱水性能,表现在比阻从3.29×1012m.kg-1下降到1.10×1012m.kg-1,同时还可以缩短污泥停留时间(从4 d缩短为2.35 d)及降低运行成本.这为生物沥浸工艺处理高浓度污泥运行参数的优化提供了科学依据.     

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

研究了我国16家城市污水处理厂污泥中重金属(Cu,Cr,Pb,As和Cd)污染状况及特征,并探讨了可行的污泥处置方法. 结果显示:w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(As)和w(Cd)(干基)分别为14.48～239.93,7.86～200.00,6.10～121.00,3.15～11.70和0.31～6.16 mg/kg;不同种类的重金属在污泥中的质量分数也不同,w(Cu)和w(Cr)高于w(Pb),w(As)和w(Cd);污泥中重金属质量分数还随污水处理厂的不同而变化,这与污水来源和污水处理工艺有关. 分析表明,除7号污水处理厂污泥中w(Cd)超出我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥、园林绿化用泥质(GB/T23486—2009)和土地改良用泥质(CJ/T291—2008)中酸性土壤(pH<6.5)施用标准外,其他污水处理厂的污泥重金属质量分数均低于我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥标准以及美国、德国和欧盟农用污泥标准的重金属控制限值. 达标的污泥可将混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污泥处置备选方案.      

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.      

污水厂污泥堆肥前后养分及重金属的变化

以污泥、稻草、木屑为材料,研究了堆肥及添加粉煤灰、磷肥、石灰等添加剂对污泥堆肥中养分全氯、全磷、全钾和重金属的影响.结果表明,污泥经堆制后全氮含量降低,全磷、全钾含量增加,而加磷肥则具有较好的保氮效果;对于重金属,经堆肥后其活性均有所降低,加入石灰提高了污泥的pH使重金属元素向无机态转化,钝化重金属的活性;酸浸出实验中,样品锌、镉、铬的浸出率受pH的影响较大,而铜和铅受pH值的影响小.由此可见,堆肥处理可以在一定程度上降低重金属活性并保持养分,从而达到农业利用的目的.     

污泥中氧化亚铁硫杆菌的分离及其应用效果

以FeSO4.7H2O为能源物质,采用9K选择性培养基培养继以Leathen固体培养基平板接种法直接从污泥中分离出一株高度嗜酸的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)菌株该菌株适应污泥环境速度快,易于驯化.序批式试验法研究表明,接种该菌株进行污泥生物淋滤可有效溶出污水污泥中重金属.经过4～10 d的生物淋滤,Cr、Cu、Zn的最高去除率可分别达到80%、100%和100%.     

生物沥浸的酸化效应对城市污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的酸化效应对其脱水性能的影响.结果表明,生物酸化过程中,随着pH的下降,污泥比阻由1.81×1012m.kg-1降到0.59×1012m.kg-1,污泥沉降率不断提高,在pH 2.90时达到48%,污泥Zeta电位逐渐升高,从-25.2 mV升至9.6 mV.化学酸化试验中,随着pH的下降,污泥比阻先降低再升高,并在pH 3.35时取得最小值2.6×1012m.kg-1,Zeta电位逐渐上升,于pH 2.90时趋于0.污泥中可溶性磷浓度随着pH下降不断升高,pH调至1.86时,污泥液相中总磷(TP)浓度超过600 mg.L-1,进一步通过显微镜对污泥絮体的观察发现,强酸会导致污泥中微生物细胞分解.在pH 3.35左右,化学酸化污泥和生物酸化污泥的颗粒结构都没有发生明显变化,但生物酸化污泥中存在一些可能是次生矿物的晶体.污泥Zeta电位趋近于0、次生矿物的形成是生物沥浸的酸化效应使城市污泥脱水性能提高的内因.     

电动技术去除城市污泥重金属的试验研究

采用直流电解污泥反应器,在20V稳定电压作用下进行试验,通过采用蒸馏水和添加电解质的蒸馏水为电极液的两套反应器进行对比试验,测定电动过程中污泥工作区pH值、电压降分布和重金属浓度变化情况,研究电动去除城市污泥中重金属过程中不同污泥工作区的污泥性质的变化及重金属去除效果,并确定了能有效去除污泥中高浓度重金属的有效电动工作区。