焦化废水A/O2和A/O/H/O处理工艺中多环芳烃的削减行为分析

多环芳烃(PAHs)是焦化废水的特征污染物,不同的焦化废水处理工艺会影响其归趋行为与削减量.基于此,本文追踪了焦化废水厌氧/好氧/好氧(A/O~2)和厌氧/好氧/水解/好氧(A/O/H/O)处理工艺中PAHs的分布行为,使用气质联用色谱(GC-MS)检测并分析了两种工艺中各单元反应器内废水及污泥样品的PAHs浓度,通过通量衡算,评估工艺系统处理效果的差异性.结果表明,两种工艺的前置A厌氧池对PAHs的削减不明显,PAHs在A池富集的浓度远高于O池及H池,低环PAHs经水相从A池进到O池后得到有效降解,高环PAHs则大部分富集于污泥相中,风险比较大,应该区别处理;A/O/H/O工艺对低环的PAHs生物削减率略高于A/O~2工艺,对4环以上的PAHs,A/O/H/O则表现出更明显的降解有效性,理解为A/O/H/O工艺的H池促进了大分子有机物的水解,对PAHs具有针对性.综合研究结果认为,A/O/H/O工艺表现出比A/O~2更明显的降解PAHs的优势.     

采用生物沥浸法和化学法调理深度脱水污泥的堆肥效果:生产性试验

利用生物沥浸法和以添加石灰与三氯化铁为代表的化学法对污泥进行调理,继而采用隔膜厢式压滤机深度脱水是目前在我国应用较为广泛的工艺,但系统比较两种工艺所产生的污泥的堆肥效果的研究还很鲜见.为此,本试验分别对相同来源的污泥用两种方法进行调理后再用机械脱水,将获得的污泥饼进行工程化高温好氧堆肥,并以相同来源的常规脱水污泥(CS,指含水率80%左右的污泥)作为对照,探究其堆肥过程及产品性质的差异.结果表明,采用条垛式堆肥(条垛底宽2.8 m、高1.2 m、长10 m),生物沥浸污泥(BS)和石灰调理污泥(LS)堆肥所需辅料仅为CS的9.1%.尽管BS堆体中的NH+4-N含量始终最高,但其氨气挥发量仅为LS堆体的9.7%和CS堆体的31.4%.42 d时各堆体的CO2释放速率和水溶性C/N相比堆肥前均明显下降,说明堆体均已腐熟.LS堆肥产品的种子发芽指数(GI)仅为57.3%,而BS堆肥产品和CS堆肥产品的GI均为90%左右,显然后两者对种子的毒害已完全消除.此外,BS堆肥产品中的养分含量(N+P2O5+K2O)明显高于LS堆肥产品和CS堆肥产品,总养分分别高出28.5%和73.0%;其速效养分指标WSN亦分别高出40.6%和102%.综上所述,较之LS堆肥或CS堆肥,采用BS高温堆肥不仅可以显著减少辅料的添加量,且其堆肥过程中的氨气损失少,堆肥产品腐熟度好,养分含量高,因此,污泥生物沥浸处理-高温发酵技术是对推动堆肥后土地利用极有帮助的深度脱水工艺和资源化方法.     

厌氧消化对城市污泥中多环芳烃(PAHs)降解及分配的影响研究

多环芳烃(PAHs)是城市污泥中的一类主要污染物。对城市污泥低温预处理(75℃,60 min)后,研究厌氧消化对城市污泥中PAHs的降解及其在污泥固液相中的分配。结果表明:预处理前后,厌氧消化对菲的降解率分别为19.18%、25.24%,对苯并芘的降解率分别为16.14%、23.98%,可见预处理有利于PAHs的降解率提高。预处理后污泥液相中PAHs的含量增加,并使EPS向液相释放,导致液相中TOC含量显著增加。厌氧消化过程中,液相中菲、苯并芘含量与TOC含量呈正相关。     

城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)生态风险评价研究

文章分析了污泥中有机污染物的危害,指出中国污泥土地利用时有机污染物的风险评估程序缺失,可使用的资料不足。结合国内外的研究成果,文章选取了多环芳烃(PAHs)为典型污泥污染土地的有机污染物,给出城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)的生态风险评价方法和风险计算。通过对污泥中多环芳烃(PAHs)的毒性分析,对污泥土地利用时多环芳烃(PAHs)的生态风险进行了评价,为中国未来进行污泥土地使用有机物污染的风险评估提供了参考。     

生物质炭输入对污泥施用土壤-植物系统中多环芳烃迁移的影响

利用温室盆栽黑麦草实验,研究了生物质炭输入对污泥施用土壤性质、植物生长及土壤-植物系统中多环芳烃迁移性能的影响.结果表明,施用含炭堆肥污泥更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量,与普通堆肥污泥处理相比,施用含炭堆肥污泥的黄棕壤和红壤中阳离子交换量分别提高了10%和5%,而2种土壤总氮含量则分别提高了13%和18%.同时,生物质炭的输入更有利于促进植物生长,与普通堆肥污泥处理相比,2种土壤中含生物质炭堆肥污泥处理黑麦草生物量均提高了23%,黄棕壤和红壤中种植的黑麦草叶绿素含量分别增加了8%和10%.生物质炭的输入还使得污泥-土壤体系中的多环芳烃转移到植株中的量明显减少,含炭堆肥污泥处理中多环芳烃在黑麦草中的累积量比普通污泥相应处理降低了27%~34%.因此,生物质炭作为污泥堆肥调理剂,不仅能进一步改良土壤性质,促进植物生长,还可以有效限制污泥-土壤体系中多环芳烃在环境中的迁移,降低潜在的污染风险.     

泥处理处置路径碳排放分析

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的核算准则,结合生命周期评价(LCA),对我国常见的污泥处理处置路径包括填埋、焚烧、热解、好氧堆肥、厌氧消化和湿式空气氧化进行了碳排放核算,并对敏感因子污泥有机质含量进行了影响分析.结果表明,对于有机质含量40%~50%的脱水污泥(含水率80%),净碳排放排序为填埋>焚烧>热解>厌氧消化>好氧堆肥>湿式空气氧化;而对于有机质含量60%~70%的脱水污泥,排序为填埋>焚烧>热解>好氧堆肥>湿式空气氧化>厌氧消化.对不同污泥处理处置组合路径进一步分析表明,独立焚烧相对于污泥水泥窑协同处置和燃煤电厂混烧碳排放更低.水解-厌氧消化-土地利用组合路径因提高有机质利用率而降低碳排放.1t脱水污泥处理处置全生命周期碳排放分析的结果表明,当污泥有机质含量低于60%时,上述路径都会产生2.07~494.45kg CO₂eq/t不等的碳排放;当污泥有机质含量达到60%时,热水解-厌氧消化-土地利用组合路径可以实现负碳排放,为-37.91kg CO₂eq/t,厌氧消化及湿式空气氧化路径接近于零碳排放;当有机质含量达到70%时,湿式空气氧化､厌氧消化及组合路径均可以实现负碳排放.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧葸解吸-淋滤的影响

以荧葸(Fluoranthene)为多环芳烃(PAHs)的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物(DOM)对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响.施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施人土壤后的短时间内由于带人和产生的DOM而表现出促进土壤中荧葸的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失.污泥堆肥充分腐熟后(腐熟堆肥)因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持.单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧葸的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧葸的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多.因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果.     

溢油污染滩涂水体中多环芳烃组成分布及风险

对溢油污染滩涂集中掩埋区域周边水环境进行涨落潮混合采样分析,采用气相色谱质谱联用法检测了16种优控PAHs,分析了其组成分布动态特征,并评价其生态风险。结果表明:∑PAHs浓度范围为ND~148.00 ng/L,平均浓度为50.97 ng/L,远低于我国《生活饮用水卫生国家标准》(GB 5749-2006)规定PAHs总量(2.0μg/L)。集中掩埋应急处置后,滩涂周边水体中PAHs的浓度持续下降,直至12个月后对掩埋污染沉积物二次处置时,水环境中PAHs浓度受扰动影响大幅升高。水环境多环芳烃中共检出萘、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘等7种单体,其中菲的含量最高,检出率也最高为52%,是水环境中多环芳烃的典型特征单体,与∑PAHs呈显著正相关关系(R2=0.913)。应急处置刚完成时,水环境中检出PAHs以二环(56.6%)和三环(38.2%)为主,但因二环PAHs较易挥发降解,随着时间推移,水环境中检出PAHs以三环(61.2%~65.5%)和四环(34.5%~38.8%)为主,且较难降解的四环PAHs比例越来越高。采用风险系数法计算7种PAHs的风险商值,商值范围为ND~3.80×10~(-4),均远小于风险界值1,PAHs对水生生态系统的风险较低。     

污泥好氧堆肥对PAHs的处理效果和抗生素及抗性基因消解效果

为探讨污泥共堆肥对PAHs的处理效果以及堆肥过程中抗生素及抗性基因的变化情况,试验设置添加辅料木屑、蘑菇渣、微生物发酵菌和酸化生物质炭进行好氧共堆肥处理.结果表明:污泥堆肥对PAHs的去除率基本都在50%以上,特别是芴、菲和蒽的去除率超过了80%.∑₁₆PAHs(16种PAHs总量)的去除率达到78.7%,∑PAHs-cancer(具有致癌活性的4~6环PAHs总量)去除率达到74.1%,∑PAHs-ppc(被我国列入环境“优先污染物”的PAHs总量)去除率达到68.6%.136种抗性基因在堆肥过程中出现了不同程度的消减,其中,BL2a_1(青霉素)、catB5(氯霉素)和tetPA(四环素)等11种抗性基因在堆肥过程中完全消减,消减率达到100%,BL1_asba(头孢霉菌素)、EreA(红霉素)、QnrB(氟喹诺酮)和cmL_e8(氯霉素)等19种抗性基因在堆肥过程中消减率均超过85%,堆肥过程能有效消减该类抗性基因.研究显示,抗生素及其降解产物影响了微生物群落属水平,分枝杆菌属和鞘氨醇杆菌属变化明显,污泥堆肥产品施用过程中抗性基因出现水平迁移,不宜直接农业施用.      

基于酸化与Fenton试剂处理的焦化污泥脱水过程及其重金属迁移研究

焦化废水污泥作为典型的危险废物,含有氰类、酚类、稠环芳烃与多环芳烃等有毒成分,严重影响人类健康与生态环境安全,焦化污泥减量化是其处理处置中重要一环.针对焦化废水污泥高有机物、高油含量特点,采用酸化+Fenton试剂进行复合调理改性,改性后污泥毛细吸水时间(Capillary Suction Time,CST)、比阻(Specific Resistance to Filtration,SRF)分别达到51.2 s和0.043×10¹³ m·kg^-1,药剂投加量通过响应表面法(Response Surface Method,RSM)进行优化,在实验室板框脱水实验中得到30%硫酸投加量为37.8 mL·L^-1,FeSO₄、H₂O₂和生石灰投加量分别为47.93、34.29和143.21 mg·g^-1DS时,脱水后泥饼含水率为55.82%,滤液pH为6.66,达到污泥深度脱水目标.采用酸化+Fenton试剂复合处理可使焦化废水污泥有效减量化,其良好的深度脱水效果能为后续的无害化处置奠定基础,并有效降低处置费用.     

绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥可行性分析

为验证绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥工艺可行性,以回流污泥堆肥产品替代绿化废物为骨料,采用静态翻堆好氧堆肥工艺处理脱水市政污泥,分析一次发酵过程及产品的主要性质。结果表明:以回流污泥堆肥产品部分替代绿化废物时,堆体的高温期（≥55 ℃）均可持续超过3 d,产品含水率低于40%,挥发性固体含量（VS）超过45%,pH值稳定在6.0~7.0,种子发芽指数（GI）超过70%,满足园林绿化用途要求。其中,脱水市政污泥、绿化废物、回流污泥堆肥产品质量比为5:1.5:1的试验组一次发酵周期可控制为27 d,一次发酵产品总氮、总磷、总钾、腐植酸等营养物质的含量较高,肥效更优,适合于工程规模的园林绿化用途。在回流污泥堆肥产品完全替代绿化废物的试验组中,脱水市政污泥和回流污泥堆肥产品质量比为5:6和5:8的堆体可达到高温要求（≥55 ℃保持至少3 d）,VS、pH、营养物质、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数等指标均符合园林绿化用泥质和有机肥料的要求,且一次发酵周期可控制在16 d内。当回流污泥堆肥产品与脱水市政污泥质量比≤6/5时,GI超过90%,满足腐熟要求。污泥堆肥产品回流替代绿化废物作为市政污泥堆肥的骨料,可有效调节脱水市政污泥堆体性质,缩短堆肥周期,提高产品肥效。     

高含水率垃圾与污泥混合堆肥实验研究

采用好氧堆肥工艺处理高含水率城市生活垃圾和脱水污泥。高含水率垃圾(含水率≥65%)经过一段时间静置预处理,含水率降至55%左右,破碎筛分,取筛下物和脱水污泥进行好氧堆肥。结果显示预处理垃圾和污泥在质量比1～3之间时,堆肥过程可以达到卫生化和稳定化的处理要求,质量比为1时升温速度快,堆肥周期短,有较好的堆肥效果;回用部分处理后堆肥可以大大缩短堆肥启动时间。     

脱水污泥高含水率条件下好氧发酵过程的研究

在仓式反应器内,用木屑作为调理剂,对上海市某污水处理厂的脱水污泥进行一次好氧发酵试验。试验结果表明:用木屑作为调理剂的条件下,含水率控制在70%～75%时脱水污泥的一次好氧发酵过程能顺利进行。     

料仓在污泥处置行业的应用研究

料仓是污泥堆肥处置厂污泥处理过程中必不可少的环节,选用合理的料仓形式至关重要,直接影响物料混合的均匀性和生产效率。针对污泥处置行业的脱水污泥、回填料、干料属性特点以及在实际工程中出现的问题提出了有效的改进办法,并开发了与料仓配套使用的脱水污泥料仓排料的均匀控制、回填料仓破拱的新装置,以期为污泥处置行业的混料系统的高效、节能、可靠运行提供一种新思路。     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

冬季污泥堆肥过程温室气体排放特征

污泥堆肥处理是一种简便高效的污泥稳定化技术,但堆肥过程产生的温室气体也引起了国内外的广泛关注,我国关于污泥堆肥,特别是低温环境下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏.本实验采用城市脱水污泥,考察低温环境条件下不同调理剂混合污泥堆肥过程中温室气体的排放特征.结果表明,低温环境条件下污泥堆肥能够顺利进行,但高温期持续时间相对较短而腐熟期温度降低过快.木屑处理的总氮损失低于秸秆处理,然而温室气体总排放当量却高于秸秆处理,木屑和秸秆处理总的CO2排放当量(以干污泥计)分别为169.45 kg·t~(-1)、133.13 kg·t~(-1).木屑与秸秆CH_4累积排放量(以干污泥计)分别为0.648 kg·t~(-1)、0.689 kg·t~(-1),N_2O累积排放量(以干污泥计)分别为0.486 kg·t~(-1)、0.365 kg·t~(-1).CH_4的排放75%以上集中在堆肥前2周,而N_2O则90%以上出现在后腐熟期.整体而言,冬季堆肥高温期持续时间相对较短而腐熟期温度低,出现CH_4排放量相对较低而N_2O较高的现象,CH_4排放量均低于IPCC推荐值,N_2O则均高于IPCC推荐值.因此针对低温环境堆肥工艺,温室气体的减排应重点关注堆肥后期N_2O排放的降低策略.     

多环芳烃在污泥与菜籽饼堆肥中的降解规律

研究了城市污泥和菜籽饼堆肥体系中16种多环芳烃(PAHs)在94 d内的降解演化过程.堆肥体系开始时16种PAHs的总浓度为1.792 mg·kg~(-1),堆肥结束后其总浓度为0.153 mg·kg~(-1).其总降解率为91.5% (p<0.05).堆肥过程中,堆体腐殖酸呈现先上升后下降,最后又稳步上升的趋势;与此同时,PAHs则呈现先下降后上升,最后又明显下降的趋势(第31～61 d).PAHs的微生物降解主要发生在堆肥的第16～31 d,但是苯环数≤3的PAHs降解过程与苯环数≥4的PAHs在堆肥第31～47 d存在差异:苯环数≤3的PAHs(除了菲)存在着一个持续的降解过程,但是苯环数≥4的PAHs和菲在堆肥第31～46 d表现出浓度的上升.这表明苯环数≥4的PAHs和菲存在强吸附作用,它们紧密的吸附使得微生物不易进行生物降解.PAHs化合物降解率与其相对分子质量之间存在正相关的关系,即相对分子质量越大的化合物其降解率越高,苯并(b)荧蒽例外.