生物淋滤对城市污水处理厂污泥重金属的去除

以福州市大学城污水处理厂沉淀池污泥为培养基质,用单质硫粉作底物培养以氧化硫硫杆菌为优势菌种的接种液,采用生物淋滤法去除污泥中的重金属,研究底物投加量及驯化污泥接种量对污泥重金属去除效果的影响,并分析淋滤过程中重金属的形态变化。结果表明,当接种量为5%、硫粉投加量为5 g/L时,生物淋滤可使污泥中重金属元素Zn、Cu和Cr的去除率分别达到91.9%、62.1%、32.0%,大大降低了污泥中的重金属含量。生物淋滤后污泥中的重金属Zn、Cu和Cr主要以残渣态的形态存在,生物可利用性和迁移性降低。     

生活污泥焚烧灰的重金属含量及其浸出特征

为了探讨生活污泥焚烧灰中重金属的含量及其浸出特征,收集了广州沥窖污水处理厂的剩余污泥,采用火焰原子吸收光谱法测量重金属含量;应用固体废物浸出毒性的浸出方法(GB5086.2-1997),以不同p H的浸提剂,对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究。结果表明:污泥中Fe的含量最高,达到27378 mg/kg,其次是Mn和Cu,分别为436.5 mg/kg和315.2 mg/kg,Zn、Cr、Pb和Ni的含量较高,依次是721.5、199.2、122.2和110.8 mg/kg,Cd的含量极少,仅有0.33 mg/kg。Cr和Cd金属元素的8小时浸出量分别为62.9 mg/kg、0.96 mg/kg,其余被测的金属元素:Fe、Pb、Cu、Ni、Zn以及Mn,在任何浸提时间下,其浸出量均为0 mg/kg。本实验中重金属在酸性条件下的浸出率明显高于碱性条件下,Cr、Ni和Cd的最佳浸提剂p H值均为2。其中Cu和Zn随浸提剂p H变化的浸出特征不明显。。     

污泥热水解处理过程重金属的迁移转化与风险评价

通过分析污泥热水解处理过程中重金属含量与形态的变化，考察不同温度（120~200℃）和不同处理时间（15~90min）对污泥中重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Cd、Pb）迁移转化和环境风险的影响，并对污泥热水解过程中理化参数[挥发性固体（VS）、溶解性蛋白质、多糖、溶解性化学需氧量（SCOD）、碱度、NH₄⁺-N和pH]与重金属生物可利用性变化的相关性进行了分析。结果表明，热水解处理后污泥得到有效破解，部分重金属释放进入液相，但大部分重金属仍残留在固相中。固相中Cr和Mn含量在处理温度较高时（≥180℃）较原泥升高，其他重金属含量均低于原泥。热水解处理后大部分重金属（除Pb外）弱酸提取态占比随处理温度升高和处理时间延长呈下降趋势，且处理后污泥中Cr、Ni、Cu、Cd和Pb残渣态占比明显上升。具有生物有效性重金属含量与污泥NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N、SCOD、溶解性蛋白质、VS等指标变化有较强相关性。单个重金属生态风险变化与重金属迁移转化密切相关，污泥重金属总潜在生态风险RI在热水解处理后显著降低。     

石灰调质污泥重金属形态分布及资源化分析

针对南方某生物滤池(BAF)工艺污水处理厂,分析了初沉污泥、生物污泥、石灰调质污泥中Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr六种重金属含量及形态分布。结果表明:三种污泥中生物污泥的重金属含量较低,可作为污泥农用和污泥制砖资源化;石灰调质过程使污泥中Zn、Cu、Pb的总量升高,Cr总量降低,Cd和Ni的总量变化不大;石灰调质过程有利于污泥中的Zn、Cu和Cr从不稳定态向稳定态转化。     

蚯蚓对造纸污泥中重金属的处理效应研究

造纸污泥既含有大量的有机质和养分,又含有金属等物质,亟待"无害化、资源化、减量化"处理。利用蚯蚓处理造纸污泥,能对造纸污泥中的污染物进行降解和转化。本试验采用不同投放量的蚯蚓对造纸污泥进行生物处理,研究不同蚯蚓投放量对污泥中重金属的累积效应。结果表明:蚯蚓的最佳投放量为蚯蚓和造纸污泥比为22.5 g/kg。经过84天处理后,蚯蚓处理后造纸污泥中重金属Mn、Cu、Zn的最大去除率依次为28.80%、28.80%和35.34%;蚯蚓体内Mn、Cu、Zn的最大K值依次分别为0.98、0.30和0.84。蚯蚓处理造纸污泥的前28天,投放量越大,处理速度越快;28天以后,投放量较低处理12.5g/kg和22.5g/kg的速度达到或超过处理32.5g/kg。     

用生物淋滤方法去除污泥中重金属的研究

生物淋滤法去除污泥中的重金属相比传统化学浸提法具有耗酸量极少、运行成本低、去除效率高、污泥脱水性能强等优点。研究表明,该方法对污泥中Cu、Cd、Zn的去除率分别能达到85.8%,78.5%,81.3%。由于该方法在去除重金属的同时保留了污泥的有机质、氮磷养分,处理后的污泥可作为农肥用于农业生产,具有明显的经济效益和环保意义。     

铜污泥中重金属形态分布及浸出毒性分析

结合目前有色冶金工业上普遍采用的石灰铁盐法工艺特点,首次采用改进的BCR连续提取法与毒性浸出实验相结合的方法对铜污泥（中和渣与铁砷渣污泥）的重金属形态分布与浸出毒性进行了系统的研究。结果表明：采用改进的BCR方法对铜冶炼污泥重金属元素形态进行提取,形态提取具有较高的回收率;As、Zn、Pb与Cd为中和渣与铁砷渣污泥中主要的重金属元素（质量含量As＞Zn＞Pb＞Cd）,其中中和渣含As高达58 566 mg/kg（折合5.85%）,铁砷渣含As为12 582 mg/kg（折合1.26%）;两种重金属形态分布差异主要体现在As的形态分布上,铁砷渣污泥中重金属稳定性较好,特别是砷的稳定性较中和渣高;中和渣污泥中,As主要以弱酸态形式存在（占68.01%）,Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在;铁砷渣污泥中,As、Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在,其中残渣态As占59.21%;浸出毒性结果显示两种污泥中砷的浸出毒性都远远超过国标GB 5085.3-2007规定值,因此铜冶炼厂污泥属于含高砷危险废弃物,而以弱酸态As为主的中和渣污泥浸出毒性较高,而主要以残渣态As存在的铁砷渣污泥浸出毒性较低。     

剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究

剩余污泥具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长等优点,由于含有有害的重金属等,妨碍其农用。通过对剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究,结果显示,剩余污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交换态含量都比较少,Cu、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、铁锰氧结合态和硫化物及有机结合态存在,Cr、Cd和Pb主要以残渣态存在;在酸性条件下,交换态、碳酸盐结合态溶出量大,并且溶出量都随浸出时间的延长而增加。     

电极间距对CW-MFC处理污泥中Zn和Ni的效果及其产电性能的影响

为有效提高传统人工湿地（CW）处理污泥重金属效能,本文构建了人工湿地微生物燃料电池（CW-MFC）用于污泥中Zn和Ni的去除,并考察了电极间距对Zn和Ni去除效果及其产电性能的影响。结果表明,不同电极间距（12cm、15cm、18cm和20cm）的CW-MFC对Zn的去除率分别为84.68%、64.56%、66.98%和50.23%,对Ni的去除率分别为74.14%、66.09%、64.00%和48.01%。其中,间距为12cm时系统对Zn和Ni去除效果最好,分别较CW提高了64%和26%,此时CW-MFC系统的最高输出电压和最大功率密度分别达到513mV和50.76mW/m³。X射线光电子能谱（XPS）分析显示污泥表层主要的重金属为Zn和Ni,且高价态的Zn和Ni被有效地转化为低价态或者单质金属。在间距为12cm的CW-MFC系统中,植物根系和电极对Zn、Ni的去除贡献最大,此时Zn在植物根系和电极中的富集率分别为23.76% 和30.97%,Ni的富集率分别为14.57%和16.78%。本研究表明CW-MFC对污泥重金属的去除及其产电性能具有较好的效果,并为CW-MFC的优化构建和城市污泥的处置及资源化利用提供了新的思路和借鉴。     

超声辅助生物表面活性剂去除污泥中的重金属

以城市污水污泥为研究对象,采用淋洗法研究了超声辅助生物表面活性剂(皂素)对污泥中重金属的去除率效果。通过火焰原子分光光度法测定污泥中重金属含量,考察了皂素溶液p H值、超声时间、超声功率和皂素浓度对重金属去除率的影响。结果表明:在p H=4,超声功率为100%(40 k Hz),皂素浓度为5%的条件下,处理45 min后,污泥中Cd,Ni,Zn三种重金属的去除率分别达到了58.9%,54.5%和73.0%。使污泥中原超出农用污泥标准的Cd和Zn含量降低到适合农用的范围内。可见,超声能明显强化皂素去除污泥中的重金属。     

氧化钙调理污泥气化过程中重金属的迁移转化规律

以CaO为主要成分的石灰常用于污泥的调理和稳定。为探究其对污泥气化过程中重金属迁移转化规律的影响,在沉降炉-固定床反应器和固定床上于600、800、1000℃进行了污泥的热解及气化实验,并分析了不同污泥样品、热解焦和气化灰中典型重金属（Mn、Zn、Cu、Cr、Ni）的含量及形态分布。结果表明,CaO的加入将稀释调理污泥中的重金属,并使Mn、Zn、Cr向稳定态转化;CaO会使重金属离子与OH-结合生成沉淀,继而在气化反应中分解成氧化物。在气化过程中,CaO会提高重金属的残留率,也会吸收其氯化物、硫酸盐等在高温下分解生成的HCl、SO₂等酸性气体,促使氧化物的生成和抑制重金属的释放。     

重金属离子对A~2/O工艺脱氮效能的毒性影响分析

以浙江某城市污水处理厂重金属离子引起出水水质恶化为研究对象,分析了城市污水厂处理厂进水、出水、活性污泥中Mn2+、Ni2+、Cr6+、Cu2+、Zn2+等重金属离子的含量。结果表明,进水、出水、活性污泥(干泥)中Mn2+含量分别为0.476 5～8.248 7 mg/L、0.472 7～4.630 5 mg/L、1 582.2 mg/kg干泥,Mn2+是影响该污水处理厂水质净化效果主要原因。通过采取控制进水水质、加大活性污泥排放量、接种污泥等措施,最后恢复了该厂的正常运行。     

Content, mobility and transfer behavior of heavy metals in MSWI bottom ash in Zhejiang province, China

Municipal solid waste incinerator (MSWI) bottom ash samples were taken from six cities of Zhejiang province, where 1/4 incinerators of China were located. The samples were instrumentally analyzed to detect the content of heavy metals. Sequential extraction procedure (SEP) was adopted to characterize the mobility and environmental impact of heavy metals. And the transfer coefficients of heavy metals from the input MSW to the bottom ash during the incineration were also calculated. It showed that the average content of Zn, Mn, Cu, Pb and Cr in the bottom ash exceeded 300 mg/kg, which was much higher than that in the soils. SEP results showed that although the residue fraction was the primary fraction of the heavy metals in the bottom ash, there were still 1.84 mg of Cd, 86.21 mg of Cu, 83.46 mg of Pb and 939.46 mg of Zn in 1 kg bottom ash having the potential of leaching, which indicated a great threat to the surrounding environment. The result of coefficients calculation revealed that almost all the Cu, Cr, Mn and Ni in the input MSW were transferred to the bottom ash during the incineration. Bottom ash was also the main destination of Cd, Co, As, Mo, Pb and Zn though considerable amounts of those metals were transferred to the raw gas.     

Influence of solid content on bioleaching of heavy metals from contaminated sediment by Thiobacillus spp

The bioleaching process is one of the promising methods for removing heavy metals from contaminated sediments. In this study the effects of sediment solid content on the performance of the bioleaching process using a mixed culture of two sulfur‐oxidizing bacteria were investigated. The results showed that the rate of pH reduction decreased with increasing sediment solid content because of the buffering capacity of sediment solids. It was found that there was a linear relationship between buffering capacity and sediment solid content. For different solid contents (10–100 gdm⁻³), 82–95% (w/w) of Cu; 58–70% (w/w) of Zn; 55–73% (w/w) of Mn; 33–72% (w/w) of Pb; 35–65% (w/w) of Ni and 9–20% (w/w) of Cr were leached from sediments in this bioleaching process. The rate of metal leaching was found to decrease with an increase in sediment solid content. The solubilization of heavy metal from sediments was well described by a solid content‐related kinetic equation. © 2000 Society of Chemical Industry     

Bioleaching of heavy metals from dewatered sludge by Acidithiobacillus ferrooxidans

The feasibility of bioleaching for removal of heavy metals from dewatered sewage sludge using an iron‐oxidizing bacterium Acidithiobacillus ferrooxidans was investigated. The influence of seven process parameters including cell adaptation, total amount and particle size of the sludge, initial concentrations of Fe²⁺ and At ferrooxidans, and addition of inorganic nutrients and sulfur were evaluated in terms of the solubilization of Zn, Cu and Cr. When sludge‐adapted cells, addition of inorganic nutrients and lower sludge content were involved, higher yields of metal extraction were obtained. However, higher initial concentrations of At ferrooxidans and Fe²⁺, fine particle size of the sludge and S addition did not improve the metals' solubilization during an experimental period of 7 days. As a result of a long‐term (40 days) bioleaching experiment, 42% of Zn (1300–1648 mg kg^?1), 39% of Cu (613–774 mg kg^?1) and 10% of Cr (37–44 mg kg^?1) in the sludge were leached into the solution. The results indicate that a bioleaching process conducted under operationally optimal conditions can be effectively employed for the removal of heavy metals from sewage sludge before land application. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

不同粒径污泥热解制备生物炭及其特性分析

以3种不同粒径污泥为原料,采用固定床反应器在500℃下制备生物炭。考察了3种不同粒径污泥的热解特性及其生物炭中重金属的分布特征,并运用TCLP对污泥及其生物炭的重金属浸出毒性进行了系统研究。结果表明,随着污泥粒径的增大,热解生成的生物炭和热解气产率均有所降低,而焦油产率则逐渐升高;在3种不同粒径污泥热解过程中,重金属除As外主要富集在固体产物生物炭中,相对富集系数均高于90%。随着污泥粒径的增大,污泥中Cu、Zn和Ni的含量增加,而Cr和Pb的含量则减少;虽然3种不同粒径污泥制备的生物炭中重金属的浸出规律不一致,但是污泥热解可以有效抑制重金属的浸出。生物炭中除As和Zn外其他重金属元素的浸出率均低于3.0%。