高温热解对污泥炭特性及其重金属形态变化的影响

温度是影响污泥热解产物性质的主要因素之一。研究了热解温度(550,700,850℃)对污泥炭性质、结构和重金属含量及其形态变化的影响。结果表明:污泥炭产率(55. 83%)和H/C(0. 05)在热解温度为850℃时达到最小值。而当热解温度为700℃时,其pH值、比表面积及污泥炭中各重金属总量与残渣态百分比(F4)均为最大值,同时其所含各重金属中生物有效态(F1+F2)的质量分数也均为最低值,即污泥中各重金属潜在的生态风险水平处于最低水平。而当温度升至850℃时,污泥中各重金属相对稳定态质量分数(F3+F4)有所减小,这可能是由于高温条件下金属易随热解气挥发所导致。故700℃是提升污泥炭质量和钝化污泥中重金属、降低其生态风险的最佳温度。     

牛粪生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复研究

为了探讨以牛粪为原材料制备的生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复作用,采用人工模拟重金属镉污染土壤进行盆栽试验,研究分别添加在低温300℃和高温700℃条件下制备的牛粪生物炭,对重金属镉污染土壤p H值、镉含量、镉形态及供试作物中镉含量的影响。结果显示:高温700℃制备的生物炭效果好于低温300℃,与对照值(CK)相比,当两种牛粪生物炭添加量为10 g/kg时处理效果最佳,土壤p H值、镉含量依次升高0.2和0.1、42.2%和21.84%,供试作物中镉含量降低了71.59%和51.22%,酸可提取态镉降低了21.69%和22.89%,残渣态镉含量升高了51.59%和77.71%;牛粪生物炭添加量为2.5g/kg时,Fe-Mn氧化结合态镉、有机结合态镉含量降幅最大,分别为21.88%和14.06%、31.82%和12.12%。牛粪生物炭对重金属镉污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

改性凹凸棒土去除废水磷酸根的研究

以热液型凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗和盐改性的方法对其进行改性,同时考察了改性凹凸棒土对含磷酸根离子的去除效果。实验研究了煅烧温度,碱、酸的浓度对磷酸根离子去除率的影响。改性凹凸棒土的除磷酸根实验表明：经煅烧改性凹凸棒土对溶液中磷酸根离子的去除率明显增加,可达到88.7%;碱改性凹凸棒土去磷率也增加,而经酸改性凹凸棒土对溶液中磷酸根的吸附能力不明显。     

污水处理厂污泥重金属特征及潜在生态风险

以上海市郊区3家污水处理厂污泥为对象,分析了重金属含量及特征,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法对其进行了生态风险评价.结果显示,污泥中铜、锌、镍、总铬、镉、铅、汞和砷8种重金属含量都高于背景值,其中铜、锌、镍和总铬含量超过农用、园林绿化、土地改良、混合填埋、制砖和水泥熟料生产用泥质标准,也超过美国和欧盟的农用污泥标准要求,适合焚烧处置.不同种类重金属在污泥中含量不同,铜、锌和总铬高于镉、镍、铅、汞和砷;重金属含量随污水厂不同而变化,这与污水来源和处理工艺有关.地累积指数法和潜在生态危害指数法评价结果表明,污泥中铜、镉具有极高生态风险性,污染处置中应加强防范.     

污泥灰渣中重金属煅烧脱除规律研究及安全性评价

污泥目前被认为是磷酸盐矿的二次资源,焚烧处理可实现污泥中磷资源的浓缩富集,但其中重金属毒性问题尚待解决.该文以污泥焚烧灰渣为研究对象,利用马弗炉进行煅烧实验,通过改变反应时间(从10 min到60 min)、温度(从900℃到1200℃)及CaCl2的添加量(以Cl计,从1.5%到8.0%)研究重金属(Pb、Zn和Cu)的去除率及在煅烧灰渣中的赋存形态.结果表明:Pb有较高的去除率,且其去除率均随温度、时间及Cl含量的升高而升高,在1200℃、Cl含量为5.0%的时候有最大值为82.4%;Zn的去除率受温度的影响较大,高温时Zn有较高的去除率,且在1100℃时有最大值为83.9%;Cu的去除率较低,而在温度为1100℃时有最大的去除率为68.2%.就煅烧灰渣中重金属的赋存形态而言,各种工况下Pb在煅烧灰渣中均以残渣态存在;Zn在煅烧灰渣中主要也是以残渣态存在;Cu在煅烧后还存在一定的酸溶态,在900℃、煅烧10min时煅烧灰渣中酸溶态可达29.2%.增加CaCl2的添加量可以促进重金属的去除,同时使煅烧底渣中的重金属更稳定.地累积指数(Igeo)评价结果显示,煅烧底渣中的这3种重金属的污染程度都降低了.     

分子筛在铅污染土壤修复中的应用研究

采用溶液试验,从待选钝化材料中初步筛选出对Pb具有较好钝化效果的钝化材料,运用经典混料设计的试验方法,将优选出的13X分子筛、凹凸棒土、粉煤灰三种钝化材料复配成钝化剂,添加到Pb含量为1 500mg/kg的污染土中,添加量为污染土的20％,并保持土壤的含水率35％,3天后取钝化后土壤,采用(HJ/T 300-2007)(固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法)测其浸出液中的重金属Pb含量,采用Minitab软件对混料设计试验数据进行处理,优选出钝化重金属Pb的最佳钝化剂配方:分子筛25％,凹凸棒土42.6％,粉煤灰32.4％,钝化后浸出液中重金属Pb含量为0.027 1 mg/L,明显低于地表水质量标准的Ⅲ类标准0.05 mg/L.     

污水厂污泥堆肥前后养分及重金属的变化

以污泥、稻草、木屑为材料,研究了堆肥及添加粉煤灰、磷肥、石灰等添加剂对污泥堆肥中养分全氯、全磷、全钾和重金属的影响.结果表明,污泥经堆制后全氮含量降低,全磷、全钾含量增加,而加磷肥则具有较好的保氮效果;对于重金属,经堆肥后其活性均有所降低,加入石灰提高了污泥的pH使重金属元素向无机态转化,钝化重金属的活性;酸浸出实验中,样品锌、镉、铬的浸出率受pH的影响较大,而铜和铅受pH值的影响小.由此可见,堆肥处理可以在一定程度上降低重金属活性并保持养分,从而达到农业利用的目的.     

亚铁盐对城市污泥中重金属的稳定化作用研究

在不同的药剂投加条件下,通过对重金属的浸出系数和形态分布分析,研究了亚铁盐对污泥中重金属的稳定化效果.结果显示,单独投加亚铁盐时会导致污泥pH值降低,投加5%的硫酸亚铁时,污泥pH值由6.5骤降至4.4,污泥中锌和镍的浸出系数分别达到了363.3%和118.3%.投加亚铁盐辅助氢氧化钙稳定化污泥,能够将污泥pH值维持在偏碱性的范围内,且重金属的浸出系数显著降低.当投加15%的硫酸亚铁和7.5%的氢氧化钙时,锌和镍的浸出系数分别为11.5%和24.1%,污泥pH值为8.4.单独投加氢氧化钙可以有效地稳定污泥中的重金属,但会显著提高污泥的pH值,不利于污泥的后续资源化.在相同pH值条件下,硫酸亚铁和氢氧化钙同时投加的稳定化效果比单独投加氢氧化钙要好.重金属的形态分析表明,锌、铜和铅的稳定态增加,但镍、总铬和镉的不稳定态增加.     

生化剩余活性污泥中重金属脱除技术的研究

主要论述了利用磷酸、磷酸和双氧水混合溶剂对石油二厂的生化剩余活性的污泥进行脱重金属的实际研究，实验结果表明，当含双氧水的磷酸浓度达到42％时，污泥中的重金属汞，镉，砷，铬、铅，铜，锌，镍的去除率都大于90％，磷酸可回收重复使用，经磷酸和双氧水处理后的污泥中各种重金属的含量，以及污泥浸出液中重金属含量均符合国家标准。     

矿物改性污泥生物炭对土壤重金属浸出的影响

为研究凹凸棒石-污泥共热解生物炭对重金属污染土壤的淋溶性的影响，该文在350℃下将污泥、污泥和凹凸棒石混合热解制备2种生物炭，将2种不同生物炭施用于重金属污染土壤中进行钝化实验。钝化完成后土壤开展模拟酸雨土柱淋溶实验，研究重金属随着雨水淋溶的迁移规律，评价材料的钝化效果。结果表明：在淋溶过程中，重金属的累积淋失率呈现前期快速增长，后期持续缓慢增长的趋势，Cd、Zn、Cu、Cr、Ni 5种重金属的累计淋失率整体呈现对照>污泥生物炭>凹凸棒石-污泥共热解生物炭的趋势，共热解生物炭处理后，重金属的累积淋失率降低了11.13%～48.02%，各重金属的累积淋失率随时间的动力学方程拟合结果显示，Elovich修正方程与重金属的释放累积过程拟合相关性最好，R²为0.918～0.995，一级动力学方程的拟合相关性最差，说明重金属在土壤中的释放过程主要受到非均质表面的化学吸附影响，生物炭能够对土壤中的重金属起到较好的固定作用，从而降低重金属的淋失迁移性。凹凸棒石与污泥的共热解显示出了优于单一材料的重金属钝化效果。表明凹凸棒石-污泥共热解生物炭是一种潜在的土壤重金属钝化...     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

钢渣粉末处理含重金属废水实验

选用100目钢渣粉末作为吸附剂进行水中重金属的去除,分别探讨了其对铬、铅、砷、镉的去除效果。结果表明:钢渣粉末为高碱度钢渣,对重金属铬、铅、砷、镉等均有较好的去除效果,其反应机理主要是化学吸附和化学沉淀。pH为钢渣去除重金属的重要指标,当混合反应溶液pH>8.3时,Cr~(3+)去除率达到98%以上。钢渣代替石灰去除水中的重金属时,不仅去除效果好,而且产生污泥量小,污泥含水率低,可以实现"以废治废"的目的。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭;B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用。结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著。污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P0.05),钝化率达到16.39%~43.10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P0.05)。施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期时间内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著。     

乙酸-铁氧体共沉法处理城市污泥中的重金属

以天津东郊污水处理厂污泥为例,实验研究了乙酸-铁氧体共沉法去除城市污泥中重金属的技术条件和可行性。利用易获得、易降解的乙酸溶液,分析了乙酸浓度(H2O2含量2%)、pH值等与城市污泥中铜和锌去除效果之间的关系,表明当乙酸的浓度为2mol/L、反应时间4h、反应温度为室温、pH为4时,可以将95%以上的铜和锌淋滤去除,达到淋滤去除污泥中铜和锌的目的。采用改进铁氧体共沉淀法,用石灰乳溶液做中和剂,从污泥的乙酸-H2O2浸出液中去除含量超标的铜、锌、铬、镍、镉、铅。表明在pH为9、反应温度为室温、反应时间为1h、FeCl3和FeSO4初始浓度分别为0.1mol/L和0.05mol/L;Fe3+/Mn(+Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pd离子总和)=10的最佳工艺条件下,铜、锌、铬、镍、镉、铅去除率为94%、98%、86%、92%、89%、99%;处理后的液体中铜、锌、铬、镍、镉、铅含量达到安全排放标准。     

添加剂对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律的影响

蜈蚣草是砷（As）的超富集植物,为了研究CaO、MgO以及白云石对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律和赋存形态的影响,利用管式炉装置进行了一系列的实验,结果表明：3种添加剂在400~700℃温度区间固砷效果明显,MgO的固砷效果最佳、CaO其次、白云石最差.CaO和MgO的最佳固砷温度为500℃,最佳固砷效率分别为17%和14%;白云石的最佳固砷温度为700℃,最佳固砷效率为10%.燃烧温度在400~500℃时,掺混添加剂会使底灰中可溶砷的比例提高约5%,这是由于温度较低时,这3种添加剂主要是通过物理吸附对砷进行固定;而当温度超过800℃时,底灰中可溶砷的比例降低约10%,这是由于添加剂影响了底灰对砷的自固定,减少了可溶性砷化合物的形成.当温度低于700℃时,掺混添加剂会使底灰中出现少量As³⁺.     

利用微波-超声波协同萃取技术测定城镇污泥中重金属形态

城镇污泥中重金属的处置一直是国内外瞩目的热点,城镇污泥成分复杂、含水率较高,对其中重金属形态的提取及测定带来了较大的难度。通过微波-超声波技术的顺序浸提法对城镇污泥中重金属形态进行测定,对城镇污泥中铝、镉、铬、铜、镍、铅、锌、钡、砷、汞10种金属不同形态的消解液、萃取剂用量和超声波时间进行优化,利用ICPAES和AFS测定重金属各形态的质量分数。结果表明,该方法测定城镇污泥中重金属各形态的质量分数呈现良好的线性关系,相关系数均>0.999 5,检出限为0.005μg/L～0.009 mg/L,定量限为0.833μg/kg～1.500 mg/kg,加标回收率为81.3%～114.6%,实际样品的重金属回收率为81.8%～100.4%。该方法可应用于城镇污泥中重金属不同形态的检测。     

热解温度对污泥基生物炭结构特性及对重金属吸附性能的影响

鉴于污泥基生物炭作为重金属吸附剂的研究还缺乏足够的数据,为探讨不同热解温度对生物炭结构性质及其对水体重金属吸附能力的影响,在缺氧条件下于300~900℃范围内以城市污泥为原料制备生物炭,利用元素分析、比表面积测定、电位测定和红外光谱分析等方法对生物炭的理化性质和结构特征进行表征,并选用900℃生物炭进行了吸附重金属Pb、Cr和Cd的试验研究.结果表明:① 300~900℃缺氧条件下制备的生物炭产率为44.39%~69.41%,污泥呈弱酸性（pH为6.35）,热解后的生物炭呈碱性（pH为7.7~10.58）.② 900℃生物炭中w（H）、w（N）大幅降低,分别比干污泥中减少89.50%和77.16%,而w（C）降低29.22%,固碳作用显著.热解后生物炭比表面积明显增大,700和900℃生物炭比表面积分别达到58.48和87.55 m2/g,最佳制备温度为700~900℃.③ 热解后的生物炭具有大量极性基团,热解温度越高,酸性基团越少,碱性基团含量增多.④ 热解作用使生物炭zeta电位升高,吸附能力增强.⑤ 900℃生物炭吸附Pb、Cr和Cd的最佳pH为7~8,对Pb、Cr和Cd的最大吸附量分别为2.38、2.48和1.16 mg/g.⑥ 各因素对生物炭吸附重金属的影响顺序,对于Pb和Cr表现为生物炭投加量>热解温度;对于Cd,表现为生物炭投加量>pH.研究显示,污泥基生物炭对Pb、Cr的吸附能力高于Cd,影响生物炭吸附行为的主导因子为生物炭投加量,影响Pb和Cr吸附的次要因子为生物炭热解温度,而影响Cd的次要因子为pH.生物炭吸附重金属的主要机理是离子交换吸附、络合反应、表面沉淀和竞争性抑制作用.      

硫酸盐还原菌对碱性和酸性农田土壤中重金属的钝化效果及其作用机制

通过土壤培养实验考察了硫酸盐还原菌（SRB）包括希瓦氏菌、梭状芽胞杆菌和两者混合菌对碱性和酸性农田土中有效态重金属（Cd、Pb、Cu和Zn）的钝化效果及其作用机制.结果表明,在相同接菌量下,希瓦氏菌处理组对碱性土中有效态重金属的钝化效果优于梭状芽胞杆菌和两者混合菌的处理组;而不同种类的SRB对酸性土中有效态重金属的钝化效果无显著差异.培养第20 d后土壤中有效态重金属的钝化率不再显著变化.SRB处理对碱性土中有效态重金属的钝化率可达80%以上,而对酸性土中有效态重金属的钝化率低于40%.在碱性土中,SRB能够有效还原SO₄^2-,并且提高土壤pH值,使S^2-可与重金属紧密结合,显著提高有效态重金属钝化率.尽管SRB使酸性土壤pH值升高,但土壤仍然呈酸性使SO₄^2-还原受到抑制,不利于有效态重金属的钝化.总体来看,SRB适用于碱性和酸性土壤的重金属污染治理,但与酸性土壤相比,SRB对碱性土壤中有效态重金属的钝化效果更好.     

细胞冻融破碎对城市污泥中重金属浸出浓度的影响

利用反复冻融的方法对污泥细胞进行破碎,考察处理前后污泥重金属的浸出浓度和形态分布的变化,并通过扫描电镜和红外光谱分析污泥中微生物细胞形貌和有机化合物含量的变化.结果显示,经过细胞破碎处理后,污泥中重金属的浸出浓度增大,锌、镍、铬、镉和铜的浸出浓度比原始污泥分别增加了9.7%、5.1%、25%、9%和50%.不稳定态增加,锌和镍的不稳定态分别增加了20.4%和37.9%,锌、镍、铬和铜的有机态分别减少了4.2%、8.2%、1.2%和5.1%.细胞发生了形貌上的变化,细胞体破碎程度严重.细胞EPS以及污泥中的蛋白质、羧酸、多聚糖等有机基团含量明显减少.细胞破碎后污泥浸出浓度增加的主要原因是污泥中有机态的重金属转化成了其他不稳定态的重金属.     

电镀污泥焚烧过程中的热分析以及重金属的迁移规律

选取一种典型的含重金属危险废弃物电镀污泥,研究了电镀污泥的热特性以及不同重金属元素———铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和锰(Mn)在焚烧产物中的迁移和排放特征.热重分析结果表明,干电镀污泥热重的升温过程中主要有几个失重高峰:100℃,150℃和600℃,其中100℃和150℃主要是电镀污泥中的挥发酚的析出,以及一些有机物质的热解和焚烧,而600℃主要是碳酸盐分解的结果;从能谱分析可知电镀污泥主要由O,S,Al,Ca,Cr,Fe等元素,还有一些次要元素如Mg,Cu,Zn,P,Cl,C组成.升温过程中,非金属元素C和Cl有较为明显的下降,Cr,Fe,Mg在900℃以内变化不大.从迁移规律实验可知,重金属Mn、Pb、Ni和Cu在焚烧过程中随着温度升高含量逐渐降低,其中又以Ni的含量下降最为明显,而Cd则正好相反有明显的富集效应.