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。     

污泥与聚氯乙烯共热解重金属特性

重金属作为污泥热解处理过程中的主要污染物，对其进行严格的排放控制有益于生态环境和人类身体健康。本文通过在水平固定床反应器内开展城市污泥的快速热解实验，探究了温度（500～900℃）及聚氯乙烯塑料（PVC）掺混比（5%和15%）对重金属元素As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn在生物炭中迁移转化规律的影响。研究发现，提高热解温度和添加PVC有利于降低As、Pb和Zn在生物炭中的残余率，但对Cr、Cu、Mn和Ni几乎没有移除作用。此外，通过分析重金属赋存形态发现，伴随热解温度的升高，除了As以外，生物炭中的其他重金属元素整体向更稳定的形态转化。与此同时，根据重金属的生态风险评估结果发现，当热解温度为500℃和600℃时，原料中PVC的存在会增大所获取生物炭中重金属的生态风险。本文为实际工业热处理污泥提供了关于重金属排放控制方面有价值的参考。     

孝感市污水处理厂污泥重金属含量及形态研究

选取孝感市污水处理厂的污泥为研究对象,测定了污泥中重金属Zn、Cu、Cr、Cd、Pb的总量及其各形态的含量,并对各形态进行分析。结果表明,孝感市污水处理厂的城市污泥中5种重金属元素的含量大小依次为CrZnCuPbCd。均低于《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)中污泥农用的碱性标准,所以该污泥适合用于p H6.5的土壤作为农用处置。Zn、Cu、Cr、Cd、Pb在该污泥中主要以残渣态和有机结合态存在,不易释放到环境中。     

城市污泥堆肥过程中重金属形态变化研究

重金属是城市污泥堆肥利用的重要限制因素。为了解决城市污泥的处理与处置难题,本研究以啤酒厂污泥和污水处理厂的污泥的混合污泥作为实验原料,通过原子吸收方法测定堆肥化过程不同阶段重金属Pb、Cu、Zn、Cr的形态变化。结果表明,污泥堆肥化过程中对重金属Zn的有效态含量影响不显著,对Cu、Pb、Cr向有效态转变具有一定的促进作用;堆肥化过程可显著降低交换态Zn对植物的污染;重金属Zn、Cu的总含量变化均呈逐渐降低的趋势,表明堆肥化过程有利于降低重金属的含量。     

粒径对餐厨沼渣热解制备生物炭中磷和重金属的影响

以3种粒径餐厨沼渣为原料,在600℃下热解制备生物炭,研究粒径对沼渣（BR）及生物炭（BRC）中磷和重金属的影响,并采用TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估对其安全性进行系统研究。结果表明：BR及BRC中的磷主要以酸溶态磷（HCl-P）为主,残渣态磷（Res-P）次之,其余磷形态含量较低,总磷含量均呈现出随粒径增大而降低的趋势。热解促进H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。随着粒径的增大,BR中Cu、Zn总量增加,Cr减少,BRC中的Cr、As总量增加,Zn、Pb减少。并且BR中Cr、Zn、Pb和As中可氧化态和残渣态F3+F4随粒径增大而减少;BRC中Cr、Pb、As中F3+F4随粒径增大而减少,而Cu、Zn、Cd与之相反。TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估结果表明BR及BRC中重金属均属于低风险水平。     

新疆某市污泥重金属污染特性研究

以新疆某市三家典型污水处理厂污泥为研究对象,分析总结了污泥中重金属含量及形态分布规律。结果表明:三家污水厂污泥中Cd、Pb、Cu和Zn 4种重金属元素含量均满足我国《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)中B级标准。污泥中Zn和Cu主要以残渣态及有机结合态形式存在,而Pb及Cd两元素中可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化态含量较高,在污泥农用时存在一定风险。     

六盘水污水处理厂污泥中重金属生态风险评价

研究了六盘水的污水处理厂污泥中Cu、Cd、Zn、Cr、Pb 5种重金属及其赋存形态的含量,运用地累积指数法和潜在生态危害法对污泥潜在生态风险进行评价。研究结果表明:冬季和夏季污泥中5种重金属含量均未超出我国城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥标准中的最高允许含量。污泥样品中Cu、Cd、Zn主要以非稳定态存在,具有较强的生物可利用性。风险指数评价显示,Cd是污泥中重金属生态风险的主要贡献者,在污泥处理处置时要引起重视。     

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。     

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%。     

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%。     

添加剂对污泥炭重金属稳定性的影响

将添加剂Fe₂O₃、赤泥、CaO与市政污泥以1∶10(质量比)混合共热解,制备改性污泥炭BC-Fe、BC-RM和BC-Ca。研究添加剂对污泥炭特性及重金属(Pb、Zn、Cu、Cr、Mn)形态分布的影响,采用风险评价编码法(RAC)评价污泥炭的生态风险。结果表明,三种改性污泥炭的比表面积较未改性污泥炭(BC)分别增大58.08%,189.58%和122.99%,孔隙结构得到改善;Fe₂O₃可显著抑制Zn在热解过程中的逸散;BC-Ca中Zn、Pb、Cr、Mn和Cu处于残渣态(F4)的比例较未改性污泥炭(BC)分别增加11.76%,13.03%,26.96%,5.55%和2.11%,且均为RAC低风险。     

污泥掺烧生物质的重金属排放特性研究

针对城市污泥焚烧面临的重金属污染严重等问题,提出了在城市污泥中掺烧生物质解决重金属污染的新方法,并利用5 k W鼓泡流化床进行试验研究,考查城市污泥掺烧生物质过程中重金属的含量和形态分布特性及燃烧飞灰中重金属的浸出毒性。结果表明:城市污泥掺烧生物质使Cd和As的挥发性降低,Pb、Cu和Cr的挥发性增加,对Hg的挥发性影响很小;城市污泥掺烧麦秆对Zn的挥发性影响不大,掺烧棉秆使Zn的挥发性降低;城市污泥掺烧生物质都使飞灰中Pb、As的形态稳定性降低,使Zn的形态稳定性增加,对Cu、Cr的形态稳定性影响较小;污泥掺烧不同生物质对飞灰中重金属浸出量和浸出率的影响不同,棉秆与麦秆相比更有利于降低飞灰中重金属的浸出量和浸出毒性。     

剩余污泥基质生物滞留设施重金属环境风险评价

利用剩余污泥改良生物滞留设施基质可提升其雨水渗透及除污性能,但剩余污泥中重金属可能引发的潜在环境风险值得关注。分析了剩余污泥基质典型重金属的含量及赋存形态,采用3种评价方法分别对剩余污泥基质的重金属环境风险程度进行综合评价。结果表明,剩余污泥基质中Pb、Cr、As、Cu、Zn和Ni平均含量分别为16.11,85.36,13.06,24.65,218.69,17.78 mg/kg, Zn酸可提取态和可还原态含量较高,Pb、Cr、As、Cu和Ni残渣态含量较高;地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法评价全部重金属均属安全水平或轻微生态危害。     

上海市某污水处理厂污泥重金属特性及主成分分析

对上海市某污水处理厂污泥重金属特性及含量进行分析,为市政污泥可农用性提供初步判断.研究结果表明,该污水处理厂污泥重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni含量均值分别为246、591、60.8、1.35、58.6、33.0 mg/kg.主成分分析(PCA)显示,第一主成分(PC1)中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni占主导作用,为污泥主要污染因子,且其值反映重金属的影响力;第二主成分(PC2)反映污泥中有机质与热值.与污泥农用重金属控制标准比较,样品污泥中重金属检测浓度均低于控制浓度限值,表明该污水处理厂污泥具有可农用性潜力.     

市政污泥中低温气化及重金属迁移转化特性

利用管式炉进行了污泥CO₂气化实验,并与N₂热解实验进行对比,系统研究了污泥中低温气化及重金属迁移转化特性。研究发现：热解过程中各可燃气体释放速率峰值出现的时间顺序为CO峰 < H₂次峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰,气化过程中为CO主峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰 < CO次峰。在450~550℃的区间内,气化和热解的冷煤气效率、样品失重率及残渣含碳量均相近,温度超过550℃冷煤气效率差距逐渐增大,温度超过700℃,样品失重率及残渣含碳量差距逐渐增大。气化温度为850℃时,冷煤气效率达87%。在450~700℃的区间内,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的残留率均随温度增加呈缓慢降低的趋势,在700~850℃区间,上述重金属的残留率下降较快。Cd的残留率在450~550℃区间缓慢下降,550~700℃区间快速降低,700~850℃区间缓慢降低。气化残渣中Cr、Ni、Zn、As、Cd的稳定形态所占比例相较于污泥原样明显提高,而Pb、Cu的稳定形态所占比例与污泥原样相近。污泥中温（700℃）气化时,冷煤气效率约为50%,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As的残留率约为高温（850℃）下的1.2倍,Pb约为2.7倍,Cd为7.5倍,残渣中各重金属的稳定形态比例与高温时接近,环境危害性小。     

城市污泥好氧发酵前后重金属形态及有效性变化

以徐州国祯水务运营公司脱水污泥为研究对象,添加外源菌剂(食苯芽孢杆菌和恶臭假单胞菌)进行好氧发酵。采用BCR法提取污泥中重金属的各形态,原子吸收和原子荧光法测定各形态含量。结果表明:好氧发酵能降低污泥中Cr、As、Pb的生物有效性;发酵后Cu、Zn、Cd、Ni的生物有效性升高,但加入外源菌剂发酵后,它们的有效性低于对照组;发酵前后Hg的可交换态含量未被测出。     

飞灰-污泥烧结物中重金属分布及形态分析

以垃圾焚烧飞灰与市政污泥为研究对象，探讨了飞灰与市政污泥混合物陶粒烧结温度和时间条件，开展了陶粒烧结物的形貌结构、物相分析及其重金属形态分布和含量变化。研究表明：在优化条件下，飞灰-市政污泥混合物在1150℃温度下烧结成型良好；陶粒烧结物中具有新矿物相生成，如CaAlSiO₄(OH)、CaSiO₃和CaAl₄O₇等矿物相，化学形态由不稳定形态转变为稳定形态；高温烧结后重金属Ba较为稳定的可氧化态F₃和残渣态F₄比例大幅度提高，其中残渣态F4所占比例提高到79%;Zn、Pb、Cu和Cr等金属可氧化态F₃可氧化态和残渣态F₄占比也得到了明显提高；Zn、Pb、Cu和Cr浸出浓度分别降低至0.33、0.003、0.03和0.01 mg/L，低于危险废弃物有害金属浸出浓度的最大允许限量。     

氧化钙对污泥炭重金属稳定性及其吸附性能的影响

鉴于CaO对生物质的热解产气、焦油重整具有催化作用，并可显著提升生物炭的吸附性能，将CaO与市政污泥以1∶10的质量比混合共热解，制备改性污泥炭（BC-Ca）。研究了CaO对污泥炭特性及重金属（Pb、Zn、Cu、Cr、Mn）形态分布的影响，采用风险评价编码法（RAC）评价污泥炭的生态风险，并采用静态吸附实验考察改性污泥炭对Cr（Ⅵ）的吸附效果。结果表明：BC-Ca中Zn、Pb、Cr、Mn和Cu处于残渣态（F4）的比例较未改性污泥炭（BC）分别增加11.76%、13.03%、26.96%、5.55%和2.11%，且均为RAC低风险；BC-Ca的比表面积较BC增大122.99%，孔隙结构得到改善；BC-Ca对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型，吸附容量随着温度的升高而增大，吸附速率主要由化学吸附机理控制；BC-Ca对Cr（Ⅵ）的最大吸附容量较BC提高51.13%，去除率显著提高。     

伊犁某水厂污泥中重金属形态分布特征及生态风险评价

分析伊犁某水厂脱水污泥中重金属含量,利用Tessier五步提取法分析重金属形态分布特征,用内梅罗指数法(PI)和地累积指数法(I_geo)评价污泥农用的潜在生态风险。结果表明,污泥中Cu、Zn、Pb、Ni、Mn的含量远超国家土壤背景值,Cu的有机态含量高,Zn的可交换态含量最大,Mn的铁锰氧化态含量高,Ni在前4态分布较均匀,Pb的可交换态和有机态含量高;PI和I_geo评价后表明污泥中存在中度和重度风险元素,将其施用于土地中具有一定的生态风险性。     

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。