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%。     

污水污泥和消化污泥热解过程中重金属迁移转化行为对比分析

以污水厂生污泥(RS)及其厌氧消化污泥(DS)为处理对象进行低温热解研究,对比分析了厌氧消化工艺对污水污泥热解炭中重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb)形态分布与迁变规律的影响。结果表明:消化污泥热解炭中稳态Cd、Cr、Cu含量均高于同等温度下生污泥热解炭,而两种热解炭中Pb形态无明显差异,但消化污泥热解炭中稳态Zn含量却小于同等温度下生污泥热解炭;低温热解能够有效地降低生污泥和消化污泥中Cu、Zn、Cr、Pb的潜在迁移转化能力,使重金属由F1态和F2态向稳定的F3态和F4态转变,降低重金属的环境风险水平。     

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。     

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。     

矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响

为了厘清矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响规律,以胜利油田罐底含油污泥为研究对象,在水平管式炉上分别进行了含油污泥添加CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO后的焚烧实验,对获得的焚烧底灰分别进行了重金属总量、浸出特性以及风险性分析。研究结果表明：矿物质在焚烧过程中形成的残渣对重金属均有一定的吸附作用,CaO对Cu、Cr、Pb和As的吸附效果最好,其中Cu的残留率达到93.40%。不同矿物质化合物对重金属浸出的抑制效果不同,其中Al₂O₃对Cr、Zn、Pb、As、Cd的浸出特性表现出了最强的抑制效果,且Zn、Pb和As的浸出率均低于5%。矿物质对重金属风险性影响的规律性不强,CaO和Al₂O₃对降低Zn和As的风险性效果较为显著,Zn和As生物有效态含量均低于18%。     

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。     

城市污泥焚烧渣中重金属的浸出特性

城市污泥焚烧渣中重金属种类较多、浓度较高,随意处置存在环境生态风险。本文在对污泥及其焚烧渣中重金属形态进行分析的基础上,模拟实际酸雨条件,开展污泥焚烧渣中重金属的浸出特性研究。实验结果表明,与污泥相比焚烧渣中各重金属的残渣态比例显著增大,有效态、有机结合态比例大幅减小,但各重金属的铁锰氧化态比例仍然较高(18%~65%),可迁移性和潜在生态风险较大。静态浸出实验发现灰渣中大部分重金属的浸出率随着浸出时间的延长、液固比的增加、pH和粒径的减小而增大,其中pH的影响最为显著。动态淋溶实验表明降低淋溶液pH、延长淋溶时间各重金属的浸出总量增加,动态淋溶过程中各重金属浸出率要明显高于静态浸出率;各重金属的浸出主要集中在前三年,浸出量占其总浸出量的50%~100%,其中As、Zn、Cr、Cd、Pb的浸出比例较高,其整体浸出能力与重金属形态分析结果较为一致,需重点关注。在上述实验基础上,结合资料分析,提出适合我国国情的污泥焚烧渣处置建议。     

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。     

某化工厂周边土壤沉积物中重金属污染和环境风险评估

评估广东省湛江市霞山区某化工厂周边红树林土壤中重金属As、Zn、Mn、Cu和Pb浓度的分布、富集及生态风险。结果表明,沉积物中As和Pb均与背景值相当,As以残渣态为主要赋存形态,Zn以酸提取态为主要赋存形态,Cu、Pb以可还原态为主要赋存形态。风险评估代码(RAC)结果显示,Mn、As和Zn的环境风险为中高水平。红树林植被对重金属浓度的转运因子和生物积累因子呈现出多种趋势,说明不同红树林物种对重金属在组织中的分配和吸收能力不同。保护红树林的高度多样性对确保沿海地区的健康和生产力至关重要,研究结果可能在促进决策者管理红树林的可持续性方面发挥关键作用。     

Evaluation of heavy metal distribution and biological toxicity in agglomeration bed material during artificial waste incineration in fluidized bed

This study discusses the impact of different operating parameters on the bed material particle size and heavy metal distribution, and evaluates the impact of bed material heavy metal on the environment through TCLP and Vibrio fischeri test. The experimental results show that the bed material particle size distribution inclines to smaller particle sizes as the operating temperature increases. When there is Na, the particle size increases due to the agglomeration of eutectic. As for the heavy metal distribution, the combination of the fine particle sizes (<0.59mm) with a large surface area and the large particle sizes with multiple eutectics has a higher heavy metal concentration. According to the results of leaching concentration of bed materials with different particle sizes, the heavy metals with large (>0.84 mm) and fine (<0.59 mm) particle sizes have the maximum leaching concentration. As for the biological toxicity, when the temperature is 700 °C or Na concentration is 0.3%, the biological toxicity is at its maximum, which may due to a high accumulation of heavy metals.     

电炉镍铁渣重金属浸出研究

通过分析电炉镍铁渣的矿物成分和物相组成,考察不同粒度电炉镍铁渣的重金属含量,采用BCR(Bureau Community of Reference)连续提取方法和调节浸提剂pH值进行电炉镍铁渣的浸出测试。结果表明:粉末状电炉镍铁渣的重金属含量最高,完整电炉镍铁渣的重金属含量小于破损的重金属含量;电炉镍铁渣属于一般工业废物,不属于危险废弃物;水溶态中重金属Cd更容易浸出,重金属Cu、Ni在弱酸环境下更容易浸出,在可还原状态下重金属Cr、Pb和Mn更容易浸出,在可氧化态下Zn和Cu更容易浸出;除Cu和Pb外,pH值的降低会导致电炉镍铁渣中的重金属浸出量增大,呈L型浸出曲线,Cu在碱性环境下会加速浸出,而Pb只有在强碱环境下才会大量浸出,因此在强碱环境下要注意Pb的浸出检测。     

添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移特性的影响

利用管式炉研究了Cl、S、P对重金属迁移特性的影响,研究结果表明：C促进了重金属Cd、Pb、Zn、Cu的挥发,而对重金属Ni、Cr的挥发特性影响不大;S对重金属的挥发特性影响不大,在一定程度上抑制霞金属Zn、Cd、Ni的挥发,而对重金属Pb则促进其挥发;P对不同重金属的挥发特性影响不同,随着P含量的增加,重金属Cr和Ni的挥发的挥发率逐渐增大,而重金属Cd、Pb和Zn的挥发率逐渐降低。     

Migration,transformation and solidification/stabilization mechanisms of heavy metals in glass-ceramics made from MSWI fly ash and pickling sludge

In consideration of recycling solid waste to achieve high value-added products, glass-ceramics have been fabricated from municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash, pickling sludge (PS), and waste glass (WG) by melting at 1450 °C firstly to achieve parent glass and then crystallizing at 850 °C. Results demonstrated that heavy metals have been well solidified in the prepared glass-ceramics, and relatively/extremely low leaching concentrations of heavy metals have been detected. The synthetic toxicity index of heavy metals has been greatly reduced from 7-18 to <3.2 after crystallization treatment, and the leaching concentrations of Cr, Ni, Zn, Cu, and Pb are 0.15, 0.05, 0.26, 0.12, 0.19 mg L^-1 respectively. Chemical morphology analysis, principal component analysis, TEM and EPMA were utilized to clarify the migration, transformation, and solidification mechanism of heavy metals from the as-received solid wastes. The major heavy metals, Cr and Ni which is responsible for the most toxicity, mainly exist in form of the oxidation state and residual state in parent glass, while the residual state in the glass-ceramics. The solidification performance was mostly positively correlated with the form of residue state, which the stability of heavy metals in glass-ceramics is improved. The solidification mechanism of heavy metals in glass-ceramics could be explained by the combination of chemical solidification/stabilization and physical coating. The TEM and EPMA confirmed that Cr and Ni mainly exist in the spinel crystalline (NiCr₂O₄, Fe_0.99Ni_0.01Fe_1.97Cr_0.03O₄) by solid solution or chemical substitution, and a small amount of Cr in the diopside phase. Pb, Cu, and Zn are homogenously dispersed in the glass-ceramics, which is considered as physical coating solidification.     

Vitrification of borate waste from nuclear power plant using coal fly ash. (II) Leaching behavior of the FA30 glass

The leachability of the FA30 glass was investigated using TCLP and M-PCT tests. The heavy metals, Pb, Zn, Ba, Cr, Cd and Ni were successfully immobilized in the FA30 glass, as determined by the TCLP test. The results of M-PCT tests indicated that the ion-exchange process dominated the glass corrosion. The releases of Al and Fe were due to the glass network dissolution in the FA30 glass.     

煤矸石堆存区周边土壤重金属污染特征及风险评价

为探究长期堆存煤矸石中重金属在周边盛行风向土壤里的分布特征及潜在风险,以宁夏枣泉煤矿煤矸石堆存区周边土壤为研究对象,对煤矸石堆存区周边盛行风向土壤中5种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Mn)总量及重金属赋存形态特征进行深入分析,开展了土壤重金属生物活性分析及评价。结果表明:由于煤矸石的长期堆放、风力、雨水淋溶等,堆存区边缘处重金属(Zn、Pb和Mn)含量较高,且随着距离的增大呈下降趋势;相关性分析中土壤pH值与Zn、Pb含量呈极显著负相关性,与Mn含量呈显著负相关性,与Pb和Cr的可交换态呈显著负相关性,总氮(TN)与Cu的有机质结合态呈极显著负相关性,与残渣态呈极显著正相关性;RAC评价结果表明Pb在土壤中具有较高风险水平,其余重金属潜在风险水平较低。     

废弃钒钛系选择性催化还原催化剂重金属浸出特性

为探讨废弃选择性催化还原（SCR）催钒钛系催化剂中重金属的浸出毒性及其浸出特性,收集了山东某电厂的废弃SCR催化剂进行实验。采用固体废弃物毒性浸出方法硫酸/硝酸法（HJ/T299-2007）进行废弃SCR催化剂毒性浸出实验,同时开展了不同溶液pH、不同浸出时间和不同液固比（L/S）下废弃SCR催化剂中重金属浸出特性的实验研究。结果表明：废弃钒钛系SCR催化剂有一定的重金属浸出毒性,其中V和Zn的浸出浓度偏高,分别为13.8mg/L和2.1mg/L;pH对重金属的浸出影响显著,强酸对Cr、Ni、Cu和Zn的浸出有促进作用,V在强酸强碱环境下（pH<3或pH>11）容易释放;V、Cr、Ni和Cu主要在浸出过程的前2h内释放,18h时释放率都已高达96%以上,18h后这4种重金属浸出基本完成,而Zn在浸出18h后仍有6%释放,浸出周期相对较长;室温下加大液固比对废弃催化剂中V的浸出仅起稀释作用;Cr、Ni、Cu和Zn的溶出在液固比（L/S）<30时受溶解度的影响,L/S>30时被稀释。     

合肥市南淝河表层沉积物重金属污染评价

对合肥市南淝河表层沉积物中重金属污染状况进行采样调查,选取了8个采样点,测定了沉积物中Cr、Cd、Pb、Ni、Zn、Cu 6种重金属的含量,并采用地质累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对其污染程度进行分析评价。地质累积指数评价结果表明:南淝河6种重金属的生态风险等级由强至弱依次为Cd、Zn、Cu、Ni、Pb、Cr;生态风险指数评价结果显示:在南淝河沉积物重金属中,Cd存在一定的潜在生态风险,Cr、Pb、Ni、Zn、Cu均处于轻微等级,重金属生态风险等级由强至弱依次为Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr,多数采样点的沉积物重金属综合潜在生态风险等级处于轻微级,个别采样点达到了中等甚至强生态风险等级。