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.     

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。     

氧化硫硫杆菌JJU-1生物淋滤去除污泥中的重金属

将前期分离得到的嗜酸性氧化硫硫杆菌JJU-1（Thiobacillus thiooxidans JJU-1）接种于污水处理厂污泥中,进行为期7 d的生物淋滤实验,对淋滤过程中的pH值、氧化还原电位（ORP）和重金属去除率进行检测。研究结果表明：氧化硫硫杆菌JJU-1不同接种量处理浸出液的pH下降幅度不同,当接种量为15%时,浸出液pH下降最快,其ORP达到最大值（444 mV）,Cu、Cd和Pb的去除率分别高达79.2%、96.6%和93.4%。添加能源物质S可以明显降低淋滤液的pH,当能源物质S投入量增加到12 g·L-1时,淋滤7 d后,浸出液的pH下降至1以下,浸出液的ORP在S添加量为16 g·L-1时达到最大值（477 mV）,20 g·L-1 S粉添加量条件下,Cr、Cu和Pb的去除率最大,分别为98.8%、74.3%和85.8%;然而,添加能源物质S对Cd的浸出无明显影响。以上研究结果表明,氧化硫硫杆菌JJU-1在去除污泥中重金属方面有着广阔的前景。     

污泥堆肥对土壤环境和小麦重金属含量的影响

污泥中含有大量的有机物、重金属以及病原菌等,不加处理任意排放会对环境造成严重的污染.以中国矿业大学(南湖校区)污水处理厂剩余污泥为研究对象,通过堆肥实验以及堆肥农用的盆栽实验得出,污泥堆肥整体上可以降低污泥中重金属和有机质的含量,TN含量在堆肥过程中先增加但最终下降,TP含量在堆肥过程中有所增加;污泥堆肥农用后,随着堆肥施用量的增加,土壤和小麦中的重金属含量有所增加;土壤中的有机质、TN和TP含量也有所增加;当小麦长势最好时,有机质比空白样增加了27.6%,TP增加了232.4%,TN增加了213.5%;从有机质和TN角度看,污泥堆肥施用量大于20 t/hm2时,土壤肥力达到高肥标准.     

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。     

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。     

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。     

去除污泥中重金属铬的生物淋滤反应器设计与应用

用微生物方法去除污泥中重金属（生物淋滤法）是近年来发展的新技术，探索工程化的条件有重要的应用价值。设计了一套容积为1m^3的生物淋滤反应器，由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成。其中，搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成。利用制革污泥进行了半连续的生物淋滤试验，结果表明，在反应器中污泥与菌体和营养物质能充分混匀，经过2-5d的处理，污泥pH持续下降到2．0以下，污泥中铬的溶出率达90％-99．5％。     

去除污泥中重金属铬的生物淋滤反应器设计与应用

用微生物方法去除污泥中重金属(生物淋滤法)是近年来发展的新技术,探索工程化的条件有重要的应用价值。设计了一套容积为1 m3的生物淋滤反应器,由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成。其中,搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成。利用制革污泥进行了半连续的生物淋滤试验,结果表明,在反应器中污泥与菌体和营养物质能充分混匀,经过2~5 d的处理,污泥pH持续下降到2.0以下,污泥中铬的溶出率达90%~99.5%。     

施用垃圾堆肥土壤重金属在不同温度和酸雨条件下的淋溶特征

采用淋洗法,研究了垃圾堆肥中重金属在不同温度与模拟酸雨条件下的淋溶特征。结果表明,随着淋洗次数的增加,淋洗液中Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的含量都有很大程度的减少。Cd、Cr、Cu和Ni 4种金属在模拟酸雨的情况下淋出量明显高于蒸馏水的情况,增幅都在116%和351%之间,差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),而酸雨对Pb的淋出影响较小。在酸雨淋洗下,重金属的淋出率在30℃时达到最大,其中Ni随着温度的变化相对较小。而在蒸馏水淋洗下,重金属的淋出率随着温度的变化相对平稳。此外,5种重金属的淋出率明显不同,其中Cr和Ni的淋出率相对较大,Pb最小。     

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。     

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。     

3种植物水浸提液对工业园区污水处理厂污泥中重金属的淋洗效果

为探讨植物材料淋洗去除工业园区污水污泥中重金属的可行性,选用马桑（Coriaria nepalensis）、枳椇子（Hovenia acerba）和乌药（Lindera aggregata）的水浸提液作为淋洗剂,采用振荡淋洗实验研究了不同淋洗剂浓度和pH、淋洗时间和温度对其去除供试污泥中重金属的影响,并确定淋洗的最佳参数。结果表明,当3种淋洗剂浓度从20 g·L-1上升到80 g·L-1或淋洗温度从15 ℃增至55 ℃时,重金属去除率均呈先升高后稳定的趋势。同时,淋洗效果还受淋洗剂pH和淋洗时间的影响。基于淋洗效果、技术应用和经济成本,枳椇子、乌药和马桑水浸提液淋洗的最佳参数分别为pH 7、80 g·L-1、25 ℃、180 min,pH 4、100 g·L-1、25 ℃、180 min和pH 4、80 g·L-1、25 ℃、180 min,此时各淋洗剂重金属去除率总体表现为Cd>Cu>Pb>Ni。其中枳椇子和乌药对Cd去除率较高,分别为73.12%和82.60%,但Ni去除率仅为23.34%和19.42%;与前2种植物材料相比,马桑对Pb（36.40%）和Ni（27.88%）的去除率高,但对Cd（30.11%）和Cu（30.38%）的去除率相对较低。淋洗后污泥中Cu和Pb含量均可达农用污泥A级标准（CJ/T 309-2009）,乌药淋洗后Cd及马桑淋洗后Ni含量可达到A级标准,其他淋洗剂情况下Cd和Ni含量可达到B级标准。此外,植物水浸提液淋洗污泥还能有效保留甚至增加其养分,降低可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态重金属含量。研究表明,马桑、枳椇子和乌药在淋洗去除污泥中重金属和实现污泥土地应用上有一定潜力。     

镍渣的重金属浸出特性

在分析镍渣的矿物相组成和重金属元素含量的基础上,鉴定了镍渣样品的浸出毒性,并考察了pH、液固比和浸出时间等条件对镍渣样中铬、铅、铜和锌等重金属浸出特性的影响。结果表明,镍渣中的重金属总量约为渣样的0.9%,且铬、铜和锌的含量较高,需进行安全管理。实验所用镍渣样品为第Ⅰ类一般工业固体废物。在强酸条件下镍渣中重金属浸出浓度较大,pH3后浸出浓度显著降低;液固比40 L/kg时,镍渣中重金属不断溶出,液固比40 L/kg后,浸出达到饱和,浸出浓度趋于平衡;随着浸出时间的增加,重金属离子的浸出浓度先增加后减少,但由于各重金属性质不同,各重金属达到最大浸出浓度的时间不同。     

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     

污泥活性炭对复合染料的脱色及其重金属浸出毒性

用自制的污泥活性炭处理亚甲基蓝与酸性品红组成的染料废水,研究了pH、吸附时间、温度等因素对复合组分染料废水脱色率的影响,测试分析了污泥活性炭在处理亚甲基蓝与酸性品红复合组分染料废水过程中的重金属浸出毒性。结果表明:与处理单一组分染料废水相比较,处理复合染料废水时pH的影响较为复杂,2种染料在污泥活性炭上存在竞争吸附,但是污泥活性炭对复合组分染料的脱色效果较好。污泥活性炭对复合染料的吸附过程符合Langmuir型吸附。在处理染料废水的过程中,污泥活性炭中的重金属镉、锌及铬会浸出,重金属镉、锌的浸出浓度符合国家标准,但铬的浸出浓度已接近国家标准上限。     

利用污泥进行水体中重金属生物吸附研究现状及展望

对国内外利用废水处理等工业过程中所产生的污泥作为生物吸附剂吸附水体中重金属的研究现状进行了综述和分析,包括其预处理技术、反应机理、主要影响因素、处理效果以及反应器工艺等。同时,对该技术未来的发展趋势进行了展望,指出依托现有废水处理设施进行集约化开发将是该工艺的发展方向。