污水污泥堆肥重金属总量及形态变化

采用高温好氧静态强制通风堆肥工艺,研究了污水污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属(Cu,Pb,Zn,Cd和As)总量的变化,以及重金属在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态3种不稳定态和包括有机结合态、残渣态的稳定态含量的变化,同时探讨了粉煤灰和磷矿粉在堆肥过程中所起的钝化效果. 结果表明:该试验可以显著降低污泥中交换态Cu,Pb,Zn,Cd和As的含量,提高其他形态的含量,但不能降低重金属总量;对重金属的作物可利用态含量的降低以及其他形态含量升高的效果来看,试验A最好,试验B和D次之,试验C最差. 粉煤灰和磷矿粉都是良好的钝化剂,在起钝化效果时,其用量并不是越多越好;在与污泥、锯末混合堆肥中,应控制粉煤灰和磷矿粉用量在15%左右,但是粉煤灰的钝化效果优于磷矿粉.      

生石灰在污泥重金属钝化中的应用

城市污水处理厂的剩余污泥中含有很多对环境有害的重金属,如何降低这些重金属的析出风险,是污泥土地利用前必须解决的关键问题之一。通过BCR提取法分析了生石灰投加前后污泥中重金属的形态分布。结果表明,生石灰能钝化污泥中的重金属,明显降低污泥中不稳定态重金属的含量。     

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

施用污泥堆肥对土壤中重金属累积和大豆产量的影响

针对污泥堆肥施入农田后土壤中重金属含量情况及其安全问题,比较连续三茬施用化肥(NPK)、施用有机肥(M),单施污泥堆肥(W_1)和不同比例污泥堆肥与化肥配施(W_2—W_5)的处理下土壤和大豆籽粒中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb 5种重金属的积累以及大豆产量的变化情况。研究结果表明:与CK处理比较,施用污泥堆肥增加了土壤中Cu、Zn的含量,对其他3种重金属的含量没有显著影响;大豆籽粒中的重金属含量均没有超过GB 2762—2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》;施用污泥堆肥和施用化肥、有机肥均可达到增产增效,与CK相比,单施污泥的处理W_1达到的最大增产幅度为50.7%,但是与80%(W_2)和60%(W_3)泥堆肥差异性不显著,而且W_2与W_3对土壤中重金属含量的影响较小,表明80%与60%的污泥堆肥施用量对于大豆是适宜的。     

粉煤灰钝化污泥对土壤理化性质及玉米重金属累积的影响

通过温室盆栽试验研究施用不同量及不同比例粉煤灰钝化污泥对土壤理化性质、玉米生长和重金属累积的影响。试验结果表明：施用粉煤灰钝化污泥能显著提高酸性土壤的pH值和Ca、Mg、B的含量,降低土壤的电导率和重金属的有效性。施用合适比例和合适量的粉煤灰钝化污泥能明显改善土壤的物理性质,增加土壤的N、P养分,并能显著提高玉米地上部干物重。10％和5％是高施用量和低施用量时合适的粉煤灰加入比例,施用此比例粉煤灰钝化污泥时,玉米的地上部干物重显著高于施用化肥的对照土壤或于之相当,且没有硼和重金属的毒害。     

城市污泥堆肥施用及重金属问题探讨

通过研究给出城市污泥堆肥营养物质及重金属成分,分析了大田作物(水稻、冬小麦、玉米、棉花)、果树、草坪肥料施用情况.研究结果:城市污泥作为可再生资源与我国农业发展具有互补性,正确看待重金属问题,因地制宜制定满足需求的施用标准对于污泥堆肥行业的发展具有重要意义.     

雌酮和炔雌醇在污泥中的吸附特性

通过避光恒温振荡实验,研究了初始浓度、吸附时间、温度、pH、离子浓度等因素对内分泌干扰物雌酮(E1)和炔雌醇(EE2)在污泥中吸附行为的影响。结果表明:污泥对不同初始浓度的E1和EE2吸附效果有明显差异,总体上对EE2的吸附能力大于E1; E1和EE2分别在吸附1 h和15 min时达到最大吸附量,随后发生解吸,在2 h和1 h后达到吸附-解吸平衡状态,污泥吸附的E1和EE2分别占总量的9. 7%～12. 6%和85. 9～92. 2%;温度变化会影响污泥对E1和EE2的吸附量; EE2在污泥中的最大吸附量和平衡吸附量随着pH的升高而降低,而E1在偏碱性条件下,平衡吸附量随着pH的升高而增加; NH4+和Ca2+的浓度对EE2污泥中的吸附量影响较明显,当离子浓度为0. 005～0. 1 mol/L时,污泥对EE2的吸附量随离子浓度的增大而显著升高。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

城市污泥发酵物土地利用重金属迁移变化研究

文章针对污泥发酵物开展替代草坪基质的规模化应用,对其重金属迁移风险进行了分析,通过对重金属在纵向和横向水平上的迁移量变化进行比较的结果表明,与常规对照相比,随污泥发酵物施用量(45~75 t/hm2)提高,重金属(As、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn)在地下纵向和地表横向水平上的迁移量无显著性增加.结果表明污泥发酵物应用于草坪基质,在短期(两年)内,由地下渗流和地表径流引起的重金属迁移量甚微,施用区域内地下水和周边土壤的环境安全性较高.     

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

污泥预植重金属Cu炭化及炭中重金属的稳定性研究

提出一种污泥预植重金属炭化后固定的概念,并以重金属Cu为代表,以CuCl2的形式植入;研究了在不同Cu预植浓度、不同温度下炭化后污泥本身以及额外添加的重金属在炭中的保留率以及稳定特性,同时采用不同的浸出方法,确定与污泥炭最终处置目标相关的最大可预植量.结果表明,在污泥中Cu的预植量为0.5%(质量分数,以Cu元素计)时,经过热解炭化,90%以上的Cu都保留在污泥炭中,其固定效果与温度有关,400℃以上时,炭化温度越高,Cu越容易浸出.在污泥中预植重金属Cu存在最大容量限制,最大可预植量与污泥炭最终处置目标有关,若选择在卫生填埋场进行填埋,则Cu的预植量不宜超过0.5%.本研究提供了一种污泥包裹其他含重金属的废料共炭化实现无害化的新思路,从而达到用污泥治废的效果.     

城市污水厂污泥快速好氧堆肥技术研究

以污泥静态堆肥工艺为基础,针对上海曲阳污水处理厂的脱水污泥进行动态好氧堆肥处理工艺研究,重点研究了控制参数和评价参数(温度、含水率、pH、水溶性有机碳和发芽指数等)变化规律.结果表明:污泥堆肥过程中,含水率、物料温度、水溶性有机碳、发芽指数等指标变化规律性强,效果指示性明显,均可选作堆肥腐熟度的表征参数或评价参数.在优化工艺条件下,通过添加适量的木屑和回流物料,控制物料初始含水率在60%±2%时,堆肥处理可以实现顺利升温并在>55℃维持4d,100%杀灭了病原菌;14d反应周期结束时,物料含水率显著降低,水溶性有机质降解50%左右,出料松散且无臭味,堆肥产品腐熟,卫生学指标达到了我国标准和美国EPA污泥产品A类标准.     

污泥制备活性炭过程中重金属含量的变化趋势

对采集的两类污泥(城市污泥、制药污泥)及其制备的活性炭进行消解处理,采用火焰原子吸收法对消解液中重金属的含量进行测定,初步探讨了污泥资源化过程中重金属的变化规律。研究结果表明:两类污泥中重金属的含量变化范围很大,其中Zn含量最高,最高值达2859.4mg/kg,其次为Cu、Pb、Cr,Cd最少;除Cr元素外,城市污泥中重金属元素Zn、Cu、Pb、Cd含量普遍高于制药污泥;由污泥烧制的活性炭中重金属含量明显减少,表明污泥烧制成活性炭后Cu、Cr、Pb、Cd更加稳定。     

电动技术去除城市污泥重金属的试验研究

采用直流电解污泥反应器,在20V稳定电压作用下进行试验,通过采用蒸馏水和添加电解质的蒸馏水为电极液的两套反应器进行对比试验,测定电动过程中污泥工作区pH值、电压降分布和重金属浓度变化情况,研究电动去除城市污泥中重金属过程中不同污泥工作区的污泥性质的变化及重金属去除效果,并确定了能有效去除污泥中高浓度重金属的有效电动工作区。     

固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)的加入有利于重金属固定并且残留在焚烧底渣中,并且随着固体添加剂添加比例的增多,重金属的残留率也逐渐增加.焚烧温度对固体添加剂吸附重金属的效果有很大影响,其中重金属自身熔点、沸点及重金属在污泥中的赋存形态是决定其挥发性的一个重要因素.不同固体添加剂对不同重金属迁移的抑制效果有很大差异,从控制重金属挥发角度来看,固体添加剂高岭土和CaO要优于其他固体添加剂.固体添加剂活性中心与重金属化合物分子的相互作用取决于这些活性位的分布及重金属的化学性质.     

花卉植物修复剩余污泥中重金属的实验研究

文章采用徐州四种本土花卉植物,通过盆栽试验研究花卉植物对徐州姚庄污水处理厂剩余污泥中重金属的修复效果。主要研究结论如下:(1)吊兰在整个实验期内生长旺盛,污泥中重金属对其无毒害作用,相反金盏菊、矮牵牛、三色堇都受到不同程度的重金属毒害作用;(2)从积累特征分析,四种花卉植物对各种重金属均表现出一定的富集效果和转运效果,但是没有达到超积累植物的标准;(3)四种花卉植物茎叶部中,吊兰对Cu、Zn、Pb的积累量最大,最大值分别为2.58mg/plant、5.76mg/plant、0.29mg/plant,金盏菊对Cd的积累量最大,最大值为0.200mg/plant;四种花卉植物根部中,吊兰对Cu、Zn、Pb、Cd的积累量最大,最大值分别为3.12mg/plant、8.77mg/plant、0.29mg/plant、0.24mg/plant;(4)从四种花卉植物对重金属的耐性、积累特征和积累总量来看,吊兰的富集效果优于其它三种花卉植物。