污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

冶金尘泥混合垃圾燃烧飞灰熔融重构固化重金属的研究

针对冶金固废组分复杂且难以高附加值利用的特性,结合当前垃圾燃烧飞灰重金属污染现状,通过将两者混合进行熔融固化及成分重组,研究了重金属固化及浸出毒性.结果表明:随着温度升高,固化渣出现明显结块,且燃烧过程中矿物发生重组,Zn、Cu、Pb和Cr取代硅酸盐中Ca~(2+)、Al~(3+)等离子而被固熔于网状基体中,生成了Cu_6Zn_4Al_2O_4、FeCr_2O_4、Cd_(0.75)Zn_(0.25)Fe_2O_4、Zn(AlO0.5Fe1.5)O4、MgCr0.4Fe1.6O4及Cu0.5Zn0.5Fe2O4等物质;且随着温度升高,Ca-Fe-Si-O体系形成一种耐热硅酸盐稳定相CaFe_3(SiO_4)2OH,由于其覆盖或包裹住含有重金属的晶体,从而延缓并阻止了灰渣分解及重金属的浸出,降低了重金属对环境的污染.     

盐渍化条件下污灌区土壤重金属的释放特征

以受盐渍化和重金属双重胁迫的天津污灌区土壤为研究对象,通过径流实验和淋溶实验,探讨盐渍化土壤重金属的释放特征及对水质安全的影响.研究的盐分种类为污灌区土壤盐渍化进程中的主要盐分Na Cl,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0(CK)~5%,污染土壤中Cd、Pb和Hg含量分别为2.21、234.1和0.601 mg·kg~(-1).结果表明,(1)不同盐度处理下产流所需时间为(51'25″±15″),盐度对径流产流时间影响不显著;(2)随着Na Cl盐度梯度的提高,土壤径流和淋溶液中Cd、Pb和Hg的累计释放量均显著上升.Cd累计释放量从CK的53.40μg·kg~(-1)(径流)和55.63μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl盐度处理的122.56μg·kg~(-1)(径流)和135.79μg·kg~(-1)(淋溶),Pb的累计释放量从CK的168.30μg·kg~(-1)(径流)和94.44μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl盐度处理的340.68μg·kg~(-1)(径流)和201.93μg·kg~(-1)(淋溶),Hg的累计释放量从CK的39.66μg·kg~(-1)(径流)和9.60μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl处理的89.37μg·kg~(-1)(径流)和11.97μg·kg~(-1)(淋溶).同时,径流及淋溶液中可溶态重金属含量显著上升,颗粒态含量有所下降,其所占比例也显著下降.Cl-含量与重金属累计释放量之间关系可以用线性或对数模型拟合.(3)高盐度处理下径流和淋出液中Cd浓度超过地下水水质Ⅲ类标准,对环境及地下水存在一定威胁;径流和淋溶前期Pb浓度超过Ⅲ类标准;径流和淋溶过程中Hg浓度均超过Ⅲ类标准,风险较高.本研究结果表明高强度降雨强度下污染农田土壤重金属释放风险不可忽视.     

建筑废物填海处置过程重金属浸出特性及环境影响

填海处置已成为滨海城市建筑废物的重要消纳途径,而海水侵蚀导致重金属浸出可能加剧环境风险.为探究不同类型建筑废物中重金属受海水侵蚀的浸出特性及环境影响,于深圳市的城中村拆除作业现场、建筑装饰装修工程现场、建筑废物资源化利用厂、建筑垃圾堆填场开展不同来源建筑废物样品采集,分析样品中w（Zn）、w（Pb）、w（Cu）、w（Cd）,评价其潜在环境风险并解析其产生源;在此基础上,参考固体废物毒性浸出方法开展海水浸出模拟试验.结果表明:①建筑废物中重金属的潜在环境风险程度依次表现为Zn > Pb > Cu > Cd,w（Zn）、w（Pb）、w（Cu）、w（Cd）的最大值依次为197.8、82.6、67.1、0.22 mg/kg,分别为广东省土壤环境背景值的3.8、2.2、3.7和2.2倍,且来源于砖块、瓷砖、砂浆块、墙面涂料和玻璃的重金属含量超过了围填海工程填充物质成分限值要求.②海水对废物中重金属浸出影响显著,在液固比为10:1、浸出时间为18 h条件下,Zn、Pb、Cu、Cd浸出率分别高达15.9%、82.0%、10.4%和57.4%.③随着液固比和浸出时间的增加,重金属浸出量呈明显的上升趋势,其中Pb的浸出量最高.鉴于此,一方面应完善海水侵蚀对建筑废物中重金属浸出给沿海环境带来的生态风险分析;另一方面在填海处置前应加强建筑废物的风险管理如分类收集和安全处置等,并建立相应的控污机制.      

焚烧飞灰协同去除垃圾渗滤液纳滤膜浓缩液中CODCr的特性研究

城市生活垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液膜浓缩液的环境无害化处置已成为目前行业和政府管理部门亟待解决的难题.遵循“以废治废”的研究思路,利用填料柱开展了生活垃圾焚烧飞灰去除NF（纳滤）膜浓缩液中COD_Cr的特性研究,重点研究了不同淋滤速率（40、60、80 mL/h）、填料层厚度（5、15、25 cm）条件下NF膜浓缩液中COD_Cr随淋滤时间的去除效果.结果表明:NF膜浓缩液中COD_Cr的去除主要依靠飞灰的吸附、化学沉淀以及截留作用;淋滤速率对NF膜浓缩液中COD_Cr的去除效果影响很小,COD_Cr去除率随填料层厚度增加而增大;当填料层厚度为15 cm、淋滤速率为60 mL/h时,飞灰对垃圾渗滤液纳滤膜浓缩液中COD_Cr的去除效果总体达到最佳,且相应灰渣的含盐量以及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr的浸出毒性均显著降低.研究显示,最佳条件下飞灰对NF膜浓缩液COD_Cr去除率可达40%以上.      

城市污泥生物沥滤过程中重金属滤出途径的研究

以硫酸亚铁为底物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌为沥滤微生物对城市污泥进行生物沥滤实验,并以硫酸化学沥滤污泥处理和硫酸亚铁化学氧化沥滤污泥处理为对照来分析生物沥滤过程中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni)的滤出途径。根据各处理中重金属去除率和化学形态的变化,通过估算生物沥滤过程中酸溶作用和Fe~(3+)氧化作用对重金属滤出的贡献率来推测各重金属的主要滤出途径。结果表明:Zn、Cu及Cd主要滤出途径为Fe~(~(3+))氧化作用,Pb和Cr主要通过酸溶作用滤出,而Ni的滤出则由Fe~(3+)氧化作用和酸溶作用共同控制。     

纳米碳及其复合材料对油菜生长和土壤氮素保持效应的影响

采用盆栽种植实验及淋溶试验方法,研究了纳米碳及其与沸石、保水剂等材料复合对油菜生长和土壤氮素淋溶情况的影响.结果表明,在各处理中,纳米碳与沸石和保水剂复合材料处理(N4)对油菜的株高和干重影响最明显,较空白对照组(CK)分别增加21.12%和16.51%;在土壤淋溶试验中,各处理的土壤总氮淋出量较CK减少25.00%~39.21%,其中,累积淋溶中NH+4-N量占总氮量的4.44%~6.73%,各处理间无显著差异,NO-3-N量占总氮量的49.33%~60.05%,但各处理间差异显著;纳米碳和沸石复合处理能有效延缓NO-3-N峰值出现时间,减少NO-3-N流失.因此,N4处理在促进作物生长和氮素保持增效利用方面效果最佳.     

ZnCl_2溶液对褐煤半焦表面性质及其中高温脱汞性能的影响

利用ZnCl_2溶液对褐煤进行浸渍后在700℃条件下热解制备改性半焦,采用N2吸附/脱附、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等手段对ZnCl_2处理前后两种半焦表面物化性质进行了表征,在小型固定床反应器上研究了ZnCl_2溶液浸渍处理前后褐煤半焦对气态单质汞(Hg~0)的脱除性能.结果表明,经过ZnCl_2处理得到的半焦(ZSC)具有发达的孔隙结构,其表面含氧官能团含量和数量有所提高,并出现了新的C-Cl基团;在100~360℃温度范围内,制备的改性半焦ZSC的脱汞效率随温度升高而降低,但在中高温条件下仍表现出良好的脱汞性能;在化学吸附过程中,气态Hg0被C-Cl基团氧化为HgCl或HgCl_2,同时Hg~0与半焦表面含氧官能团结合生成HgO,Hg~0最终以HgCl_2或HgO的形式附着在半焦表面.     

内源性稀土元素对土壤中氮素分布特征的影响

在离子型稀土开采过程中,由于部分防渗层渗漏、收集系统不完善等原因,有大量的氮化合物进入矿区周边土壤及地下水中,给当地居民生活环境带来了严重威胁。应用土柱实验,研究内源性稀土元素对矿区土壤氮化物吸附与解吸作用的影响。     

固硫灰固化焦化废水处理外排污泥

采用机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,用于固化焦化废水处理外排污泥(CWT污泥)。探讨了固硫灰活化条件,并通过XRD和FTIR分析了固硫灰固化CWT污泥中重金属的机理。实验结果表明:当m(Ca O)∶m(Ca O+固硫灰)为20%、球磨频率为40 Hz、球磨时间为2 h时,养护28 d固硫灰固化体的平均抗压强度达到72.2 MPa;当污泥掺加量为50%(w)时,养护28 d含污泥固化体的抗压强度达到8.5 MPa,固化体浸出液中Pb2+和As5+的质量浓度分别为0.177 mg/L和0.013 mg/L,均远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在固硫灰活化过程中,混合体系水化生成了C—S—H凝胶、斜方钙沸石和钙矾石,可通过物理包裹、吸附及离子交换的形式实现CWT污泥中Pb2+和As5+的固化/稳定化。