Fenton预处理对城市污泥重金属形态及生物淋滤溶出影响

针对生物淋滤处理城市污泥重金属Cr、As和Pd的溶出效率较低的问题,采用芬顿(Fenton)氧化法对城市污泥进行预处理,考察Fenton氧化对污泥中重金属Cr、As和Pd赋存形态转化及后继生物淋滤过程溶出率的影响。实验结果表明,经pH=4.00、Fe2+=1.00 g·L-1、H2O2=9 g·L-1的条件下Fenton预处理后,重金属Cr、As和Pb的存在形态均由稳定性较强的可氧化态和残渣态向不稳定的弱酸提取态和可还原态转化,其不稳定态比重分别由15%、30%、9%提高到了24%、41%、11%;生物淋滤实验结果显示,由于重金属形态变化,重金属Cr、As和Pb溶出率分别由52.71%、11.15%、33.19%提升至60.76%、24.32%、45.96%。Fenton预处理联合生物淋滤法提高了对重金属Cr、As和Pb的去除效果,有助于实现污泥的无害化处理处置。     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

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。     

用通用浸提剂Mehlich 3研究城市污泥重金属生物有效性

采用Mehlich3(M3)通用浸提剂对经稳定化处理的城市污泥中重金属元素Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu的有效态进行提取,同时进行了小麦盆栽试验,将M3通用浸提剂浸提所得的重金属元素有效态含量与该元素在小麦幼苗茎叶和根系中的元素的富集量进行相关分析.结果表明,城市污泥中不同元素的有效态含量明显不同.M3提取的有效态Cd、Cr、Cu与幼苗茎叶富集Cd、Cr、Cu极显著相关,但Pb、Ni、Zn的有效态含量与植物茎叶富集量相关性不明显,主要原因可能与元素从植物根系向茎叶迁移能力有关.M3提取的污泥中重金属的有效态含量与小麦幼苗根系富集的重金属元素的含量呈现显著的相关性.因而M3可用于污泥中重金属元素潜在的生物有效性评价.     

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

利用生物淋滤法处理城市污泥,以生物淋滤过程中pH、ORP（氧化还原电位）变化以及重金属（Zn、Cu、Cd）溶出率为指标,考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响,并分析了生物淋滤前后,重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A. f）可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为：初始pH=4.00,淋滤菌接种比例30%,重金属Zn,Cu,Cd在第10天的整体处理效果最优,溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明：原污泥中Zn,Cu,Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在,残渣态较少;生物淋滤之后,3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低,其中,可还原态含量降低最为显著,残渣态基本无变化,并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高,污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。     

城市污泥的重金属生物活性及其控制

随着土壤法规的加强，城市污泥中的重金属严重影响着污泥的处理、处置。介绍了污泥中重金属的分配和化学形态，以及迄今为止几种主要的控制方法。     

曝气强度对城市污泥重金属生物沥滤过程的影响研究

以氧化亚铁作为底物,氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）为主要沥滤微生物,在底物投配比为10 g/L,温度为25℃,污泥浓度为123g/L的条件下,采用5种不同曝气强度对桂林城市污泥中重金属进行生物沥滤试验。结果表明,生物沥滤的经济曝气强度宜控制在每升污泥0.4L/（min·L）,沥滤3 d后,污泥中超标元素Cu、Zn和Cd的去除率分别达到62.53%、67.80%和54.63%,沥滤处理后污泥中残余重金属含量符合污泥农用的国家标准。     

土壤-植物系统中磷对重金属生物有效性的影响机制

磷对植物吸收重金属元素的影响作用属于植物营养和重金属污染生态研究的前沿.污染土壤中施入磷是否能够降低重金属离子的生物有效性,除了与重金属离子本身特性有关外,还与含磷化合物的性质及土壤环境条件有关.在分析中,就土壤中磷与重金属离子间交互作用机制、土壤中影响磷降低重金属离子生物有效性的环境因子及磷与重金属交互作用的国内外研究进展作了简要综述,并对今后的研究提出了展望.     

施用典型有机固废生物炭对土壤重金属生物有效性的影响

将有机固废经热解转化为生物炭,具有改良土壤、促进碳固定、钝化重金属等优点,但有机固废生物炭中被钝化重金属进入土壤后生物有效性尚不明确。采用盆栽方法评估了施用市政污泥、中药渣等典型有机固废生物炭对受纳土壤中重金属有效性及植物吸收、传输重金属的影响。结果表明,施用污泥炭、中药渣炭显著增加了土壤中As、Zn的化学提取有效态含量,从而降低了Cr、Pb有效态含量(P < 0.05),对Cd、Cu、Ni有效态含量也有不同程度的降低趋势;同时,抑制了除Zn以外As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等6种重金属从土壤向植物的传输、累积,降幅最高达30%。中药渣炭联合污泥炭施用可进一步抑制7种重金属在植物地上部分以及除As、Cr外其他重金属在根中的吸收、累积。本研究结果可为评估有机固废生物炭土地利用的环境风险提供参考。     

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。     

生物沥滤过程中城市污泥Zn、Cu的形态转化

利用80 L SBR进行了生物沥滤城市污泥实验,探讨了污泥胞外聚合物中重金属的含量变化,并对重金属Zn、Cu各化学形态之间的转化情况进行了分析。结果表明,整个生物沥滤过程中,污泥胞外聚合物中Zn和Cu含量先上升后下降,反应结束后,分布于胞外聚合物结合态中的Zn和Cu占其污泥胞外聚合物内总量的比例最高可达39.95%、58.77%。污泥胞外聚合物中松散结合态对Zn、Cu的吸附能力均强于紧密结合态;原污泥中Zn、Cu分别主要以铁锰氧化物结合态和硫化物及有机结合态存在,沥滤结束后,污泥中Zn和Cu均以残渣态存在。     

城市污泥的重金属生物活性及其控制

随着土壤法规的加强 ,城市污泥中的重金属严重影响着污泥的处理、处置。介绍了污泥中重金属的分配和化学形态 ,以及迄今为止几种主要的控制方法     

热解条件对硫酸钙/污泥基生物炭中Pb、Ni形态分布及生态风险的影响

以污泥为原料,硫酸钙为添加剂,采用热解法制备了硫酸钙/污泥基生物炭,考察了硫酸钙添加量、热解温度、升温速率及保温时间对生物炭中Pb、Ni形态分布的影响,并利用生态风险评价指数(RAC)对优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的Pb、Ni进行了生态风险评价。结果显示,优化热解条件为:硫酸钙添加量2.5%(质量分数)、热解温度750℃、升温速率2℃/min、保温时间15min。该优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的重金属Pb、Ni的生态风险分别为无风险、低风险,相对于污泥(低风险、中等风险)明显降低。     

土壤胶体对重金属迁移及生物有效性影响的研究进展

土壤中重金属能够通过土壤孔隙迁移至地下水中,对生态环境造成污染,对人体健康构成威胁。土壤胶体因其巨大的比表面积和特殊的双电层结构能够对土壤中重金属的迁移和生物有效性产生影响。总结归纳了pH、离子强度、水动力作用、胶体粒径和孔隙尺寸等因素对重金属迁移行为的阻滞和促进作用。探讨了土壤胶体对重金属生物有效性的影响机制,并对今后的研究方向进行了展望。     

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,...     

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。     

阳宗海沉积物中重金属生物有效性评估

通过测定和分析阳宗海表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)的含量和分布特征,采用SEM/AVS方法对阳宗海表层沉积物中重金属的生物有效性进行评估;同时,采用生物有效阈值法评估了单一重金属的生物有效性。研究得出以下结论:阳宗海表层沉积物中AVS含量为15.09~149.74 μmol/g,平均值为49.42 μmol/g,从南向北呈递减趋势;AVS在南部和中部均与湖泊水深呈现正相关关系;∑SEM(包括Cu、Cr、Pb、Zn、Mn、As、Cd)含量分布波动较小,其范围为4.84~16.10 μmol/g,平均值为10.28 μmol/g,其分布规律为北部大于南部;阳宗海各采样点SEM/AVS<1,说明阳宗海表层沉积物中重金属不会对生物产生不良影响;从单一重金属来看,Pb可能经常产生生物毒性,Cu有可能产生生物毒性,其他金属除部分点可能产生生物毒性外,整体上几乎不会产生生物毒性。     

应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象,在分析其粒度分布和重金属总量的基础上,采用单一化学提取法(DWLP、TCLP)和多级化学提取法(SEP)研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性.结果表明:样品中96%以上颗粒小于100 μm,其中10 μm和2.5 μm以下颗粒分别占33%和11%.大气颗粒物中重金属含量很高,Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362.43、1 033.81、830.32和5.80 mg/kg,是广东省环境土壤背景值的17～64倍.单一提取法中,TCLP的提取效率明显高于DWLP,表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素.SEP法结果显示,Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb.经DWLP和TCLP法提取后,颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低,生物可利用态所占比例明显增加.通过综合分析,发现SEP比其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性.     

再生水灌溉对土壤中重金属形态及分布的影响

通过土柱模拟实验,分析了再生水灌溉对土壤pH、电导率(EC)、有机质、CaCO3水平及4种重金属(Zn、Cd、Cu、As)的形态和分布的影响,探讨了再生水灌溉对土壤中重金属形态稳定性的影响.结果表明,和地下水灌溉(清灌)相比,再生水灌溉(污灌)使表层土中有机质质量分数由0.06％增加到0.32％,pH降低了0.4个单位...     

土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究进展

土壤/沉积物中重金属的污染问题越来越引起重视,而重金属在环境中的生态风险与其生物可利用性和生物有效性密切相关。在总结国内外研究的基础上,明确了重金属生物有效性和生物可利用性的定义;概述了用于研究土壤/沉积物中重金属生物有效性的生物模型(小鼠、猪、兔子等);总结了用于研究土壤/沉积物中重金属生物可利用性的几种体外方法,包括模拟人类肠胃消化(PBET、SBRC、UBM等)和底栖生物消化;分析了土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的关键影响因素(土壤/沉积物理化性质和分析方法)。提出了未来土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究方向,以期为重金属生态风险的评价和控制提供参考。