动电技术去除城市污泥中Pb的试验研究

以福州快安污水处理厂的污泥为研究对象,通过3种电压梯度0.5、1.0和1.5 V/cm的系列试验得出：污泥中Pb的动电去除率均沿动电电流方向逐渐减低,其中1#点总去除率最高,对应3种电压梯度分别为：18.2％、27.4％和28.3％;动电处理后污泥中残余Pb量分别为267.1、237.0和234.1 mg/kg干污泥,处理后污泥的Pb含量达到农用标准,同时动电处理后污泥的有机质含量没有发生明显变化,这保证了处理后的污泥仍具有农业利用的价值。     

动电技术去除城市污泥中镉的研究

采用实际城市污泥为研究对象,通过控制阴极液酸度和添加络合剂,考察了镉的动电过程.结果表明,添加EDTA和柠檬酸不仅改变了动电过程的电流和电渗流,同时对镉的形态分布也产生了明显的影响:存在于移动性较低形态、难以去除的镉被转化为移动性较高的形态,在动电作用下从污泥中移除,从而提高了动电处理的效率,总镉的去除率最高达到70.1%;EDTA和柠檬酸对动电处理的促进作用主要受体系酸度的影响,其中控制阴极pH值为4和8时,总镉的去除率达到66.4%、70.1%、62.3%和66.5%,较pH值为6时去除率提高了2～3倍.比较两种络合剂,EDTA在高pH值条件下对镉的络合能力较强而表现出较高的去除率,而柠檬酸对酸度的适应性相对较强.     

利用柠檬酸去除污泥中镉、铅的研究

考察了利用柠檬酸去除厦门某化工厂污泥中重金属镉、铅的适宜工艺条件,包括pH、柠檬酸浓度、转速、温度、反应时间等。考察发现,在pH-3、柠檬酸摩尔浓度为0．2mol／L、转速为200r／min、温度为室温、反应时间为1d左右时,污泥中镉、铅的最大去除率分别为91．5％和96．5％。     

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 mA·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。     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L-1、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg-1左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》（CJ/T 362-2011）标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

鼠李糖脂对剩余污泥中铜和镍的去除

采用批次淋洗的方法研究了鼠李糖脂浓度、pH、淋洗时间、提取次数以及重金属形态对剩余污泥中Cu和Ni去除效果的影响。结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,2种重金属的去除率增加,且鼠李糖脂在碱性条件下对Cu和Ni的去除效果较好,最高去除率可分别高达80.77%和46.74%;随着振荡时间和提取次数的增加,Cu和Ni的去除率随之增加,并明显高于去离子水的提取;对污泥重金属形态进行分析发现,鼠李糖脂能有效去除酸提取态的Cu和Ni。研究结论可为剩余污泥的资源化而产生重金属安全隐患问题提供解决的参考方案和奠定理论基础。     

动电修复不同形态重金属污染土壤效果研究

以钢铁厂附近废地的重金属土壤为对象,研究了动电修复技术去除重金属效果与其各化学形态的关系,讨论了电能消耗。结果表明,同一种重金属,其动电去除效率顺序为交换态碳酸盐结合态Fe-Mn氧化结合态有机结合态残留态,即吸附性越弱的形态,其去除率越高,如交换态去除率95%;吸附性越强的形态,其去除率越低,如有机态和残留态去除率低于29%;对于不同重金属,高移动性和弱吸附性的重金属较弱移动性和强吸附性的重金属去除效果好,即各形态的Cd、Cu和Zn的去除率明显高于相应形态Pb的去除率;能耗分析表明,实验时间超过96 h后,在电能有较大消耗的同时,重金属去除率却提高不明显。     

污泥中重金属的去除及回收试验

论述了利用离子交换技术循环使用柠檬酸去除污泥中重金属,并置换回收重金属的适宜工艺条件.经柠檬酸处理后,污泥中90%以上的重金属被去除;柠檬酸处理液中的重金属用离子交换法回收,考察了树脂种类、流速、操作方式等因素对离子交换、再生效果的影响;在适宜工艺条件下,重金属的交换率均为100%,而洗脱率均接近90%;柠檬酸及离子交换树脂循环使用,重金属也得到回收,降低了处理成本.     

电动力学技术去除剩余污泥中铜、锌条件优化

电动力学去除剩余污泥中重金属受到多种因素的影响,其中电解电压、电极面积、电极材料等都有较大的影响,很有必要进行条件优化研究。针对存在的问题,系统的研究了电解电压、电极面积、电极材料对电动力学修复过程的影响。研究表明,影响污泥中重金属Cu和Zn去除率的因素大小顺序为:电压电极面积电极材料;采用等于或低于氢析出电压进行电动力学修复时,更有利于提高污泥中重金属去除率;增大电极面积,提高了电流强度,有利于污泥中重金属的转化、迁移,从而提高污泥中重金属去除率;研究表明,采用低于氢析出电压和惰性电极可以有效避免电极被腐蚀。     

污泥生物沥滤工艺优化和重金属分配研究

为了得到嗜酸硫细菌沥滤污泥中重金属的最佳工艺参数,对沥滤过程进行3因素4水平的正交实验研究。3种影响因素的水平设置分别为:污泥浓度35、25、15和5 g/L,单质硫投加量15、10、5和1 g/L,接种量15、10、5和3 g/L。对沥滤过程污泥中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)的去除率进行极差分析,提出了因素影响程度依次为单质硫投加量污泥浓度接种量,且最佳工艺条件为:污泥浓度25 g/L,单质硫投加量10 g/L,接种量为5%。采用超声波-离心方法,分步提取污泥胞外聚合物(EPS)的2种形态:松散结合态(LB)和紧密结合态(TB)。分析其中的重金属浓度,提出沥滤后重金属在污泥EPS的赋存以LB为主。     

剩余污泥中重金属的电动力学修复研究

主要研究了电极材料和电极间距对氢析出电压和电压梯度的影响,以及电极材料、阴极液pH、修复时间对不同形态重金属去除率的影响。实验结果表明,在相同条件下,氢的析出电压和电压梯度受电极材料和电极间距的影响。阳极均为高纯石墨电极,阴极分别为高纯石墨电极、铜电极和铁电极,电极间距在32.5 cm时,高纯石墨为阴极的氢的析出电压最高,电极间距在8.5 cm时,阴极为铜电极和铁电极比高纯石墨电极氢的析出电压及电压梯度都高;改变阴极pH值,延长修复时间,剩余污泥中残留的各种重金属形态发生明显变化;电极间距在8.5 cm,阴极为铜电极时,重金属去除率最高,修复时间缩短。     

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.     

酒石酸强化重金属复合污染模拟土壤电动修复过程及机理分析

为提高电动修复重金属复合污染土壤的效率,通过配制重金属复合污染模拟土壤,构建电动修复实验装置,利用2因素完全随机实验设计研究了酒石酸浓度和时间对重金属去除效果的影响;采用BCR法对土壤金属赋存形态进行了分析表征。结果表明：与对照相比,以酒石酸为电解液显著提高了重金属的去除率;重金属去除率受酒石酸浓度和修复时间影响显著;以0.05 mol·L⁻¹酒石酸为电解液修复120 h后,重金属去除效果最好,重金属总去除率为86.15%,Cu²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺的去除率分别为75.67%、98.11%、85.1%、70.75%和90.9%。BCR分析表明,酒石酸有助于提高土壤中弱酸提取态重金属含量,提高了重金属的迁移性能,从而有利于电动修复过程。     

堆肥污泥施入黄土对植物生长及Cd吸收的影响

以堆肥污泥为研究对象,采用盆栽实验方法研究不同干质量(0%、1%、5%、10%、25%和50%)堆肥污泥施入贫瘠黄土后,对玉米、蚕豆生长情况及对重金属Cd吸收的影响。结果表明,黄土中重金属Cd含量随施用堆肥污泥增加而增加,大部分(70%以上)都积累于混合基质中,玉米和蚕豆中重金属Cd吸收系数约为0.09~0.14;施用堆肥污泥干质量超过25%时,混合基质中重金属Cd超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[1]二级(pH >7.5)标准值(0.6 mg/kg),另外,玉米和蚕豆在堆肥污泥施用比例分别为1%和5%时长势最佳,且植物幼苗期平均增重分别为8%和19%,得出,施入5%左右堆肥污泥有利于玉米、蚕豆生长,堆肥污泥短期有控施于贫瘠黄土是可行的。     

玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响

采用BCR连续提取法研究了玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响.结果表明:重金属不同形态分配比例的变化能够准确反映重金属形态之间的转化规律;堆肥处理重金属总量不会变化,只是不稳定形态之间相互转化,Cu和Zn被大幅"浓缩",玉米秸秆比例越大,"浓缩效应"越明显;玉米秸秆比例增加有助于酸溶态Cu向可氧化态转化,...     

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pH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。     

pH对污水污泥中污染物浸出的影响

研究pH对污泥中污染物浸出的影响可以为投海过程中海洋水体酸碱性变化对污泥中污染物浸出的影响及其变化规律提供理论依据。为了得出不同pH值对污泥中污染物浸出的影响,采用CEN/TS 14429：2005浸出实验对上海5个污水处理厂脱水污泥中重金属、溶解性有机碳、溶解性硫化物和主要离子的浸出情况进行了研究,同时分别以超纯水和海水为浸提剂研究在相应pH范围内盐度对上述指标浸出的影响。结果表明,Zn、Cd、Pb和As在酸性和碱性条件下浸出量较高,在中性或接近中性条件下浸出量则最低,且海水中Zn和Cd的浸出量比超纯水中高;Cu在碱性条件下的浸出量明显比酸性条件高;在所研究的pH范围内,5个污泥样品中溶解性有机碳的浸出量均随pH的升高而增高;仅酸挥发性硫含量最高的S5在海水中有较明显的溶解性硫化物浸出;部分污泥样品中的氮在酸性纯水中有较高的浸出量,海水中浸出量较少;而无论海水或纯水中,磷在强酸和强碱条件下均有明显浸出。