重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为：进口流量0.7 m3·h-1,分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%。对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(VI)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(VI)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

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。     

滇池疏浚底泥中重金属在4种蔬菜中的累积效应及其风险评价

滇池疏浚底泥富含有机质和N、P等营养成分,农用可提高土壤保水肥能力,有利于植物生长发育,但是存在重金属污染问题。通过盆栽及田间实验,对生菜、白菜、棒菜和萝卜4种蔬菜施用疏浚底泥作为有机肥进行种植,分析疏浚底泥农用后,其重金属含量对蔬菜的影响,并对其进行风险评价。结果表明,盆栽实验中,应将底泥的施用量控制在5%（0.05 kg·kg-1）以内。田间实验中,叶菜类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在1.6 kg·m-2以下,块茎类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在2.4 kg·m-2以下。风险评价采用富集系数（BCF）,以及内梅罗污染指数。盆栽实验中叶菜类蔬菜BCF均为Cd >Pb >Zn >Cu,而块茎类组分BCF均为Cd >Zn >Pb >Cu;田间实验中叶菜类蔬菜BCF均为Zn >Cd >Pb >Cu,茎块类蔬菜BCF为Zn >Cd >Cu >Pb。化学致癌物Cd引起的平均健康风险均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大的终生可接受风险水平;而非化学致癌物Pb、Zn、Cu引起的健康风险以Zn最大,Pb次之,Cu最小,且所有非致癌物健康风险均远低于英国皇家协会、瑞典环境保护局及荷兰建设环境部等推荐的终生可接受风险水平。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

Fenton氧化剩余污泥过程重金属迁移及其形态变化

采用Fenton氧化处理含重金属剩余污泥,通过BCR法测定并分析了污泥处理过程各重金属形态的变化,重点考察了pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比、温度（T）和反应时间（t）5个因素对重金属迁移及形态变化的影响。结果表明,利用Fenton氧化处理剩余污泥,污泥重金属形态变化显著,且受到初始pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比和温度的影响,但反应时间的影响较小。正交实验结果显示,Fenton氧化处理污泥的最佳条件为：初始pH1、H2O2投加量12 g·L-1、H2O2/Fe2+比10和温度50℃,此时污泥Cu、Mn和Zn 3种重金属的弱酸溶解态含量达到最高值,分别为72.66%、90.12%和87.51%。在最佳条件时,污泥上清液中Cu、Mn和Zn含量可分别从0.08、0.263和0.01 mg·L-1增加到15.08、17.49、32.74 mg·L-1。研究表明,Fenton氧化污泥过程提高了污泥中弱酸溶解态重金属含量,利于重金属从固相向液相转移,从而有效降低污泥饼中重金属含量,有利于污泥脱水后的进一步处理及其资源化。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m²·g⁻¹。MnS纳米颗粒对Cd²⁺的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd²⁺的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g⁻¹,在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L⁻¹降至国家规定排放线以下(<0.1 mg·L⁻¹),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd²⁺去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

超积累植物与煤在混烧过程中重金属的迁移特性

通过在管式炉中进行了煤与超积累植物——伴矿景天的混烧实验,主要研究了不同燃烧温度、不同氮氧比气氛以及煤与伴矿景天的不同混合质量比对混烧过程中重金属(Cd、Zn与Pb)迁移情况的影响,并应用XRD技术分析灰渣中重金属的存在形式。实验分析表明:升高温度能在不同程度上增强Cd、Zn与Pb的挥发,提高其在飞灰中的含量;与单独燃烧伴矿景天相比,煤与伴矿景天混烧更有利于Cd和Zn保留在底渣中,但不利于Pb保留在底渣中;对于不同氮氧比气氛而言,Zn和Cd在底渣中的含量随着气氛中氧气含量的提高而升高,而气氛对Pb的影响是随着氧气含量的增加,Pb在底渣的含量是先增加后减少;当煤在混烧中的比例较高时,Cd更多向飞灰迁移,Pb和Zn则更多地残留于底渣。     

一株铅镉抗性菌株的分离鉴定及其生物学特性

鉴定了从黑龙江扎龙湿地土壤中筛选出的一株抗铅镉的菌株,研究了其生物学特性和部分生理生化指标。利用16SrDNA序列分析鉴定其菌属,并且研究Pb2+、Cd2+、Pb2+/Cd2+、温度、pH、盐以及抗生素对菌株生长的影响。经鉴定,该菌株为阴沟肠杆菌属(Enterobacter cloacae)。该菌株对Pb2+的去除率和吸附率分别达到了70.34%和44.39%,对Cd2+的去除率和吸附率分别达到了40.54%和25.14%。该菌株最适生长温度为25℃,最适生长pH为7.0左右。此菌株对抗生素亚胺培南最敏感。随着盐、Pb2+、Cd2+、Pb2+/Cd2+混合浓度的升高,该菌株生长受到抑制。     

铅锌冶炼厂周边重金属的空间分布及生态风险评价

以关中西部某铅锌厂周边农田为对象,研究了厂区周边土壤中7种重金属含量的水平及垂直分布特征,用Lars Hakanson潜在生态危害指数对重金属的危害程度进行了评价.研究表明,厂区周围土壤中重金属在水平分布上具有局部高度富集的特征.以厂区为中心,重金属水平分布主要在西北-东南方向上,地势低的土壤中重金属含量明显较高;重金属在垂直分布上主要富集在0～ 25 cm的表层土壤中,且随着深度的进一步增加,土壤中重金属浓度变化幅度减弱,基本趋于稳定.厂区周边Cd和Hg污染水平为重度污染,Pb污染水平为中度污染,潜在生态危害程度为重度.     

河流重金属污染底泥的稳定化实验研究

以实现河道疏浚底泥中富含的重金属Cu、Zn、Ni的稳定化为目标,选用EDTA、DTCR、Na2S、Na2S2O3、膨润土、水泥及自主研发的特殊胶凝材料作为稳定剂,对底泥中的重金属进行固化稳定,通过分析稳定后重金属浸出液浓度及赋存形态变化,探讨各药剂稳定效果,并寻求稳定剂的最佳投加量.研究表明,7种稳定剂对3种重金属的综合稳定化效果由好到差依次为:水泥> 胶凝材料> 膨润土> DTCR> 硫化钠> 硫代硫酸钠> EDTA;对Cu、Zn、Ni单种重金属而言,稳定效果最好的药剂分别为膨润土、胶凝材料及DTCR,而EDTA则使重金属浸出液浓度升高.除EDTA外,其他药剂对重金属Cu和Zn的稳定效果要明显优于Ni.根据稳定后重金属赋存形态变化结果,EDTA可使重金属可交换态比例升高,而膨润土对重金属4种形态分布基本无影响,其他药剂使重金属可交换态比例降低.