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。     

污泥低温干化过程中硫的转化与分布

为研究污泥低温干化过程中的含硫气体释放和系统中硫的转化,以一条产线为例,检测讨论污泥干化全过程中硫含量、气体中含硫污染物浓度和气体冷凝水中硫化物浓度和分配情况。经测试发现,污泥低温干化过程中,干污泥中最终保留80%以上的硫元素并随着干污泥进入电厂煤棚,其余硫元素在干化过程中转化成气态、固态。检测发现,干燥过程中有硫化氢、甲硫醚、二硫化碳等气体逸出,并在工艺过程中发生归中反应,凝结出硫单质进入冷凝污水或附着在管道内壁上,硫单质为硫总量的12.5%;管道内壁上固体附着物质含硫量达到54%。研究结果为污泥低温干化过程提供元素硫的转化分布数据,对污泥干化系统设备维护保养、气体环保处置、含硫物质的回收处理具有积极意义。     

北运河表层沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附

首先分析了北运河6个采样点表层沉积物中重金属含量及相关基本特征。通过实验室模拟实验,利用分配系数Kd评价沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附特性,进一步考察了水体pH变化和有机质对重金属在北运河沉积物上吸附的影响。结果表明,沉积物中重金属的含量顺序为Zn>Cu>Pb,去除有机质后,沉积物对重金属的吸附能力显著降低,但各采样点中的重金属含量,沉积物对重金属吸附能力,以及沉积物中的有机质含量并没有明显相关性,这可能是因为不同采样点中有机质种类与结构不同导致的。总之,北运河沉积物对Pb有很强的吸附能力,其次是Cu和Zn,而且,Cu、Zn、Pb的吸附量随着pH的升高逐渐增大,水体pH值对于Zn的吸附影响更大。     

蚯蚓对剩余污泥中重金属Cu、Zn的活化实验研究

以中国矿业大学南湖校区污水处理站的剩余污泥(简称污泥)为研究对象,通过培养实验,研究污泥中蚯蚓的生长情况和蚯蚓活动对污泥中重金属生物有效性的影响。实验结果表明,蚯蚓能够在一定浓度Cu、Zn的污泥中正常生长,表现出一定的重金属耐性,其耐受能力与重金属的种类、浓度、污泥的理化性质有关。蚯蚓活动能够降低污泥的pH,使之趋于中性。对不同浓度Cu处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量均有不同程度下降,其中对Cu为100 mg/kg的污泥中有机质含量影响最大;对不同浓度Zn处理污泥,蚯蚓活动使污泥有机质含量降低的幅度不大。蚯蚓活动可在一定程度上活化污泥中的重金属Cu和Zn,蚯蚓对Cu的活化效果较为明显,在污泥中添加Cu为50 mg/kg时,Cu活化率增加值最大,达到了11.14%;蚯蚓活动对Zn的活化效果不明显,Zn活化率增加值均低于1%。     

污泥微波热解过程重金属转化特性与风险评估

利用微波反应器在500~900℃的目标温度下,高温热解干污泥与Si C混合物(质量比为2.5∶1)以制取不同污泥焦,选取改进欧盟BCR逐级提取法对微波热解前后污泥焦中重金属(Cr、Cu、Pb、Ni)形态变化进行分析。同时对微波污泥热解焦进行RAC风险评估,探寻微波热解固定效能与污泥焦使用安全性与可行性。结果表明,随着微波热解温度的升高,重金属中残渣态(F4)大幅增加稳定性显著改善,与原样相比,Cr与Pb的可氧化态(F3)明显减少,分别由原样中73.86%和51.96%下降至5.98%和4.47%,Cu的可氧化态(F3)在500℃以上变化不明显。此外,微波热解焦中Ni的风险系数显著降低,其RAC形态风险系数由33.23骤降至0.78,其他3种重金属的风险系数也有不同程度的降低。     

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.     

污泥热干化和燃烧特性试验研究

分别在桨叶式干化机和热重仪上进行污泥干化和燃烧试验,研究了污泥干化特性和污染物排放特性,并对污泥的燃烧特性进行分析。结果表明,污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区和颗粒区3个阶段。干化过程排放的污染气体有氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢、甲烷和挥发性有机酸等,其中氨气为主要污染气体。经冷凝吸收和活性炭吸附处理后,各种污染气体浓度均显著降低,其中氨气去除率最高,达97.04%。污泥干化冷凝液的BOD5和COD质量浓度分别为4 040、8 510mg/L,氨氮的质量浓度为1 025mg/L,pH为9.84,属于高浓度有机废水。污泥的燃烧过程可以分为3个失重阶段:水分析出阶段(50～150℃),挥发分燃烧阶段(150～450℃),固定碳燃烧阶段(450～650℃)。分别用Kissinger法和Ozawa法计算挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能和动力学方程,挥发分燃烧阶段的活化能低于固定碳燃烧阶段,表明挥发分燃烧阶段污泥更易燃烧。污泥的燃烧过程在650℃时基本完成,因此实际工程应用中,设计干化污泥的焚烧温度在750℃比较合理。     

城市污泥微波干化工艺及干化特性研究

采用微波和烘箱结合及全程烘箱2种方式对城市污泥干化进行对比研究,考察了不同粒径、微波干化预处理、预处理时间及烘箱温度对污泥干燥特性的影响。结果表明,同一温度条件下,微波预处理时间越长,污泥干化速率越快。最优条件下,全程烘箱污泥达到最大干化速率的含水率为77%。微波干燥污泥具有时间短、干燥速率大的特点,微波和烘箱结合对比全程烘箱干化速率高且能耗低。     

接种菌剂对城市污泥生物干化过程中干化效果和氮素转化的影响

以广州某污水处理厂压滤污泥为原料,木屑为调理剂,添加接种菌剂和碳源,采用间歇强制通风方式进行了周期8 d的生物干化实验,研究了不同接种菌剂量对生物干化过程中温度、含水率、pH、挥发分以及氮素形态转变的影响。实验共设4组,接种菌剂添加量分别为0、2‰、4‰和6‰,其他条件相同。实验结果表明,在接种菌剂添加量为4‰时,综合生物干化效果最好。堆体温度和pH在初期升高最快,含水率降低到51.73%,挥发分降低到42.04%。在氮素转化方面,污泥中的氮素在初期最容易向氨氮转化,而后期则较多的向硝氮转化。污泥的总氮含量从40.3 g/kg降低到27.6 g/kg,氮损失率为31.51%。     

CaCl2氯化焙烧回收铁尾矿中的重金属Cu、Pb、Zn

针对铁尾矿资源化利用问题,通过添加CaCl_2对铁尾矿进行氯化焙烧。使用X射线衍射仪、热重分析法对CaCl_2进行了分析,采用原子吸收光谱法、X射线荧光分析对焙烧渣和收集物进行了分析;探究了氮气和干空气条件下CaCl_2的作用机理;研究了焙烧气氛和温度对铁尾矿中Cu、Pb、Zn的挥发效果的影响及不同方法对挥发物的收集效果。结果表明:在氮气条件下,CaCl_2在反应后生成了CaClOH且释放Cl;在空气条件下,CaCl_2分别与H_2O和O_2反应释放Cl;重金属Cu、Pb、Zn的挥发率次序为PbCuZn,且随着温度的升高而增大;在氮气条件下,Pb的挥发效果优于干空气条件,Zn与之相反,而焙烧气氛对Cu的挥发效果影响较小;氮气条件下的烟气中重金属更易于被冷凝收集,干空气条件下的烟气中重金属更易于被湿法洗涤吸收。氯化焙烧处理后,铁尾矿中Cu、Pb、Zn均实现了很大程度的挥发。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

城市污泥桨叶式干化优化实验研究

桨叶式干化是一种高效的污泥干化处理技术,为了降低污泥含水率达到污泥减量减容效果,同时为后期的工程化应用提供依据和参考,实验采用倾斜盘式桨叶干燥机,以北京市污水处理厂污泥为研究对象,研究了不同滞留时间、污泥供给量、干燥机换热面积等因素对桨叶式干化处理后蒸发速度和污泥含水率的影响,并从处理效率以及与工程化应用数据对比分析等多方面考核,确定最佳工艺运行条件：使用0．5—0．8MPa的蒸气,蒸发速率达到14～21．8kg／（m^2·h）时,干化处理后污泥含水率〈40％。     

A field method using microcosms to evaluate transfer of Cd,Cu, Ni,Pb and Zn from sewage sludge amended forest soils to Helix aspersa snails

Juvenile Helix aspersa snails exposed in field microcosms were used to assess the transfer of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn from forest soils amended with liquid and composted sewage sludge. Zn concentrations and contents were significantly higher in snails exposed to liquid and composted sludge after 5 and 7 weeks of exposure, when compared with control. Trends were less clear for the other metals. Present results show that Zn, among the cocktail of metallic trace elements (MTE) coming from sewage sludge disposal, represents the principal concern for food chain transfer and secondary poisoning risks. The microcosm design used in this experiment was well suited for relatively long-term (about 2 months) active biomonitoring with H. aspersa snails. The snails quickly indicated the variations of MTE concentrations in their immediate environment. Therefore, the present study provides a simple but efficient field tool to evaluate MTE bioavailability and transfer.     

Airborne Pb,Cd, Zn and Cu concentration by particle size near a Pb smelter

A study of airborne Pb, Cd, Zn and Cu was conducted on 2 farms: a test farm exposed to a lead smelter and associated sources of lead contamination in the New Lead Belt of southeast Missouri, and a control farm outside the lead production area. An Andersen eight-stage impactor sampler was used on both farms to collect air samples during winter, spring and summer seasons. The trace element concentrations were measured by atomic absorption spectrophotometry. The concentrations of all four elements were higher on the test farm than on the control farm in all of the three seasons. Approximately 66% of the Pb. 88% of the Cd. 73% of the Zn and 54% of the Cu was composed of particles smaller than 4.7 μm the upper practical limit of respirable size.     

干化床和芦苇床稳定污泥过程中的腐殖化特征

通过现场实验,考查污泥干化床和污泥干化芦苇床稳定污泥过程中的腐殖质变化特征,重点分析了污泥腐殖化率和污泥腐殖化指数的变化情况。系统运行了3年,包括前2年的污泥负荷期和第3年的自然稳定期,检测分析在第3年进行。实验结果表明,污泥腐殖质含量历月变化不大,基本在1．1％～2．1％范围;总体上污泥的腐殖化率具有上升趋势,同一时间样品芦苇床中污泥的腐殖化率略高于干化床;污泥腐殖化指数呈上升趋势,但芦苇床略低于传统于化床;4-11月,干化床中的污泥腐殖化指数从0．079升高到0．742,芦苇床从0．042升高到0．715。经过3Y的稳定化处理,污泥的腐殖化程度和腐熟度得到有效提高。     

干化床和芦苇床稳定污泥过程中的腐殖化特征简

通过现场实验,考查污泥干化床和污泥干化芦苇床稳定污泥过程中的腐殖质变化特征,重点分析了污泥腐殖化率和污泥腐殖化指数的变化情况。系统运行了3年,包括前2年的污泥负荷期和第3年的自然稳定期,检测分析在第3年进行。实验结果表明,污泥腐殖质含量历月变化不大,基本在1.1%~2.1%范围;总体上污泥的腐殖化率具有上升趋势,同一时间样品芦苇床中污泥的腐殖化率略高于干化床;污泥腐殖化指数呈上升趋势,但芦苇床略低于传统干化床;4—11月,干化床中的污泥腐殖化指数从0.079升高到0.742,芦苇床从0.042升高到0.715。经过3 y的稳定化处理,污泥的腐殖化程度和腐熟度得到有效提高。     

市政污泥干化动力学研究

利用同步热分析仪(TGA/DSC),采用非等温法,开展了市政脱水污泥干化过程的动力学研究。分析了升温速率对污泥干燥过程的影响,确定出污泥干化过程的最概然机理函数G(α)MP,计算了不同升温速率下的表观活化能E和指前因子A。结果表明,污泥非等温干燥过程可以分为缓慢加速、快速加速和减速3个阶段;升温速率的增大会缩短加速段干化时间,但对减速段没有影响;随着升温速率的增加,干化活化能和指前因子先增大后减小,活化能在19.45~28.46 kJ/mol之间变化,指前因子变化范围为1.5×105~5.0×106 s-1,且在升温速率为15 K/min时两者达到最大值;干燥过程最概然机理函数的积分形式为G(α)MP=1-(1-α)4反应级数为4;污泥干燥过程的活化能和指前因子之间存在动力学补偿效应。     

Accumulation of Cr,Cd, Pb,Cu, and Zn by plants in tanning sludge storage sites: opportunities for contamination bioindication and phytoremediation

Tanning sludge enriched with high concentrations of Cr and other metals has adverse effects on the environment. Plants growing in the metalliferous soils may have the ability to cope with high metal concentrations. This study focuses on potentials of using native plants for bioindication and/or phytoremediation of Cr-contaminated sites. In the study, we characterized plants and soils from six tanning sludge storage sites. Soil in these sites exhibited toxic levels of Cr (averaged 16,492 mg kg^?1) and other metals (e.g., 48.3 mg Cu kg^?1, 2370 mg Zn kg^?1, 44.9 mg Pb kg^?1, and 0.59 mg Cd kg^?1). Different metal tolerance and accumulation patterns were observed among the sampled plant species. Phragmites australis, Zephyranthes candida, Cynodon dactylon, and Alternanthera philoxeroides accumulated moderate-high concentrations of Cr and other metals, which could make them good bioindicators of heavy metal pollution. High Cr and other metal concentrations (e.g., Cd and Pb) were found in Chenopodium rubrum (372 mg Cr kg^?1), Aster subulatus (310 mg Cr kg^?1), and Brassica chinensis (300 mg Cr kg^?1), being considered as metal accumulators. In addition, Nerium indicum and Z. candida were able to tolerate high concentrations of Cr and other metals, and they may be used as preferable pioneer species to grow or use for restoration in Cr-contaminated sites. This study can be useful for establishing guidelines to select the most suitable plant species to revegetate and remediate metals in tanning sludge-contaminated fields.