含重金属水处理污泥的固化和浸出毒性研究

工业危险固体废物在进行安全填埋前需要进行固化稳定处理。针对电镀厂和皮革厂含重金属的水处理污泥，用不同比例的水泥、粉煤灰进行固化稳定处理。考虑酸雨环境，浸出实验采用TCLP标准。电镀厂污泥单独固化时，其浸出液中铜离子浓度由78．0mg／L下降到1．5mg／L；镍离子浓度由224．5mg／L下降到22．2mg／L，高于危险废物允许进入填埋区15mg／L的控制限值。电镀厂污泥与皮革厂污泥混合后固化，浸出液毒性明显降低。铜离子的浸出浓度降低到1．98mg／L，镍离子降低到4．10mg／L，总铬降低到0．40mg／L，各项指标均低于国家危险废物允许进入填埋区的控制限值，可安全填埋。     

含砷污泥的粉煤灰固化研究

硫酸废水处理系统的中和污泥属于有害废渣,其中As浸出率超标.采用固化的方法处理某冶炼厂硫酸废水中和污泥,发现以水泥∶粉煤灰∶污泥=1∶1∶2的配比固化后,固化块浸出液浓度达到国标规定(1.5 mg/L).研究表明,粉煤灰替代水泥50%可达到较好的固化效果,浸泡24 d后浸出浓度达到稳定值,pH值为7时浸出浓度最小,外加剂对固化有负影响,采用湿养护可获得更好的效果.     

含重金属污泥制砖毒性的浸出

污泥中的重金属是影响污泥处置利用的重要因素,污泥制砖可以有效固结重金属。采用污水厂污泥与页岩按一定配比混合制备烧结砖,通过毒性浸出实验,研究烧结砖对重金属的固化程度以及重金属浸出稳定性,从而评定烧结制砖的安全性。结果表明,在浸出液为中性和酸性条件下,Cu、Cr、As和Pb的浸出浓度基本保持稳定,浸出时间的影响不大,而Zn的初始浸出浓度相对较大,最终逐渐降低;碱性条件下,Cr、Cu和Pb的浸出浓度随时间变化不大,而Zn和As的浸出浓度则在浸提时间内无明显变化规律;但不同p H浸出液下的重金属浸出浓度均远低于国家限值,污泥制砖重金属固化效果好,安全可靠。     

生活垃圾焚烧炉渣湿法处理前后化学特性表征

选取4个地区(编号为C、X、N、J)生活垃圾焚烧炉渣及其湿法处理后炉渣(分别称为原生炉渣及集料),针对元素成分、氧化物组分及重金属与溶盐的毒性浸出特性等开展实验分析。结果表明:(1)与原生炉渣对比,集料的化学元素含量变化较大,主要元素Si、Al、C含量均不同程度增加,而Cl、Fe及重金属Zn、Pb、Cr、Cu等含量基本降低;集料中SiO2和Al2O3均明显增加。(2)除C原生炉渣浸出液中Ni(7.62mg/L)严重超标外,其他3种原生炉渣浸出液中Pb、Cu、Ni浸出浓度均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中浸出毒性鉴别标准值。与原生炉渣相比,除N集料外,其余集料浸出液中3种重金属(Pb、Cu、Ni)含量基本下降,特别是C集料浸出液中Ni浸出质量浓度下降到低于检测限;集料浸出液中Cl-和SO24-浸出浓度均下降,Cl-浸出质量浓度在C集料浸出液中下降最多,约下降72%,SO24-浸出质量浓度在J集料浸出液中下降最多,约下降86%。     

交联阳离子淀粉螯合剂对铬渣的处理研究

合成了作为重金属螯合剂的交联阳离子淀粉 ,并将它用于铬渣的固化实验 ,对固化体的浸出毒性、表面浸出率、抗压强度等指标进行了测试。结果表明 ,添加高分子螯合剂后的固化体的浸出毒性降低 6 6 4 % ,远远小于国家标准的1 5mg/L ;2 8d后的表面浸出率仅为 1 0 -6数量级 ;抗压强度有所下降 ,但 2 8d养护后的抗压强度大于 30MPa ,符合填埋或建筑综合利用的强度要求     

城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂p H值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂p H值降低而增大,但p H值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO_2-4的形式固化于钙矾石中。     

改性污泥替代垃圾填埋场覆土的研究

以市政污泥为研究对象,采用固化剂对污泥进行改性,通过分析不同固化剂添加比例下固化产物的抗压强度和渗透系数,比较不同养护时间下污泥固化产物浸出液的COD、氨氮和重金属性质,探讨市政污泥固化产物作为垃圾填埋场覆土可行性。实验结果表明：固化剂添加比例为30％的固化产物抗压强度高于50kPa,其渗透系数达到10^-7cm／s数量级,基本满足覆土材料的标准要求。污泥固化产物重金属的最大浸出量远远低于《污水综合排放标准》（GB8978-88）中一级排放标准。随养护时间延长,固化产物浸出液COD和氨氮浸出浓度亦呈下降趋势,重金属Pb、Cd浸出量明显减少,浸出比例小于1％。养护有利于降低固化产物的浸出污染程度,30％的污泥固化产物养护3d后可作为垃圾填埋场日覆盖材料。     

次氯酸钙/氧化钙对高砷污泥的氧化稳定化处理

针对某硫酸厂废水处理后产生的高浓度含砷(As)污泥,开展氧化稳定化处理技术研究。以浸出毒性作为评价指标,探讨次氯酸钙和氧化钙联合使用对污泥中As的稳定化处理效果,结合XPS和XRD表征探讨了稳定化机制。结果表明:原始污泥中As主要以As(Ⅲ)形式存在,次氯酸钙能将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ);加入氧化钙能同时提高Ca/As摩尔比和pH,Ca与As(Ⅴ)结合形成稳定的砷酸钙盐。依次加入质量比为5%的次氯酸钙和10%的氧化钙,使Ca/As摩尔比达到2.4以上,As的稳定化率达到99%以上,浸出浓度从181 mg·L~(-1)降低至1.5 mg·L~(-1),且浸出液pH小于12,达到《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)要求。     

镍渣的重金属浸出特性

在分析镍渣的矿物相组成和重金属元素含量的基础上,鉴定了镍渣样品的浸出毒性,并考察了pH、液固比和浸出时间等条件对镍渣样中铬、铅、铜和锌等重金属浸出特性的影响。结果表明,镍渣中的重金属总量约为渣样的0.9%,且铬、铜和锌的含量较高,需进行安全管理。实验所用镍渣样品为第Ⅰ类一般工业固体废物。在强酸条件下镍渣中重金属浸出浓度较大,pH3后浸出浓度显著降低;液固比40 L/kg时,镍渣中重金属不断溶出,液固比40 L/kg后,浸出达到饱和,浸出浓度趋于平衡;随着浸出时间的增加,重金属离子的浸出浓度先增加后减少,但由于各重金属性质不同,各重金属达到最大浸出浓度的时间不同。     

新型重金属螯合剂对焚烧飞灰中Pb的稳定性能研究

生活垃圾焚烧飞灰因富集重金属，需稳定化处理后填埋处置。采用新型重金属螯合剂(0代端二硫代羧酸基聚酰胺-胺超支化聚合物(PAMAM/4DTC-0G))、二甲基二硫代氨基甲酸钠(SDD/DTC)和乙二胺-双二硫代氨基甲酸钠(EDA/2DTC)对Pb浸出浓度较高的飞灰进行稳定化处理，考察螯合剂投加量、浸出液pH对其稳定化效果的影响，并通过Pb形态分布、红外吸收光谱和微观形貌表征探究稳定化机理。结果表明，2%(质量分数，下同)的PAMAM/4DTC-0G能使飞灰中Pb的浸出浓度低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)限值；5%的PAMAM/4DTC-0G稳定化后的飞灰中Pb的浸出浓度在较宽的pH范围(2～14)内均低于标准限值；PAMAM/4DTC-0G可与Pb²⁺结合形成超大三维网络状螯合物，能实现长期稳定。     

电镀污泥回收重金属的新工艺

合理、经济地处理混合电镀污泥,回收其中有价值的金属具有重要意义。以不同的酸作为浸出剂对电镀污泥中的金属进行了浸出效果实验。结果表明,在相同条件下,各酸的浸出效果顺序为:硫酸>盐酸>王水>硝酸;液体水与固体电镀污泥比为3,干污泥为5 g,硫酸加入量为15 mL,时间1 h条件下,混合电镀污泥中金属铜锌的浸出率最大,达到97.38%。分别采用铁和铁锰合金还原剂常温还原低熔点重金属离子铜、锌,浸出液中99%以上含量的铜、锌沉淀,使低熔点重金属与黑色金属铁、锰、铬有效分离。低熔点混合重金属可以用来做铜合金添加剂使用,最后沉淀的混合黑色金属氢氧化物处理后可以用来做炼钢合金添加剂使用。     

电镀污泥的热处理特性以及对金属回收的影响

焙烧-酸浸法可有效回收电镀污泥中的有价金属,而污泥的热处理特性是决定能否采用焙烧预处理的重要因素。研究了氧化焙烧和还原焙烧对污泥成分和金属浸出性的影响,并对焙烧前后的污泥进行了金属形态分析和X射线衍射(XRD)分析。结果表明,焙烧预处理实现了污泥减量和金属富集;ES1经氧化焙烧后金属浸出率接近原泥,Cu的浸出率达99%;ES2的还原焙烧效果优于氧化焙烧,特别是Cu的浸出率超过97%,XRD分析发现,还原焙烧过程中金属Cu被还原为铁铜合金;2种焙烧均造成了ES3中目标金属Ni的浸出率的降低;金属浸出性的下降与残渣态的形成有关。     

Effects of sintering atmosphere on cement clinkers produced from chromium-bearing sludge

The purpose of this study was to investigate the effects of sintering atmosphere (oxidizing and reducing) on the polymorphs of dicalcium silicates (Ca2SiO4, C2S) and on the chromium leaching of the belite-rich clinkers made from a chromium-bearing sludge. This sludge was generated in an electroplating factory, and in addition to chromium, it contained nickel, copper and zinc. In the clinker production, air was used as the oxidizing atmosphere, and carbon monoxide, which was produced by burning graphite with an insufficient amount of oxygen, was employed as the reducing atmosphere. Dicalcium silicates were substantially formed under both kinds of sintering atmosphere, but there was some nonhydraulic gamma-C2S in the clinkers produced under the oxidizing atmosphere. In addition, the amount of gamma-C2S decreased with the chromium-bearing sludge addition, whereas that of beta-C2S increased. The clinkers produced under the reducing atmosphere had less residual chromium, a finding that shows that more chromium was evaporated. However, the reducing atmosphere can decrease the proportion of hexavalent chromium (Cr(VI)) in the resulting clinkers. For other heavy metals, the residual amounts of nickel and copper generally increased with the sludge addition, but zinc was absent in most of the clinkers produced under the reducing atmosphere. This implies that the evaporation of zinc is much more significant than that of the other heavy metals under a reducing atmosphere. In the leaching tests, the concentrations of nickel, copper, and zinc were below the detection limits in all the leachates. In terms of chromium, the total leaching concentration was highly related to Cr(VI). The clinkers produced under the oxidizing atmosphere had high leaching concentrations of chromium, and thus failed to meet the regulatory limit. In contrast, the reducing atmosphere was effective in decreasing the chromium leaching, and it therefore makes the resulting cement clinkers more environmentally sound.     

低品位电镀污泥对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

以氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferroxidans,以下简称T.f菌）和低品位电镀污泥（干污泥中主要重金属组分低于3%的电镀污泥,以下简称污泥）为主要实验材料,研究了不同污泥浓度、初始pH对T.f菌Fe2＋氧化速率的影响。将实验组中T.f菌重新接种于新鲜9 K液体培养基,以考察T.f菌经实验处理后对新鲜9 K液体培养基中Fe2＋的氧化能力,结果表明,低品位电镀污泥对T.f菌Fe2＋氧化速率具有显著抑制作用,2.5 g/L的污泥浓度即可使T.f菌Fe2＋氧化速率由23.86 mg/（mL·h）降低至10.72 mg/（mL·h）;调节溶液初始pH,可有限改善T.f菌在低污泥浓度条件下的Fe2＋氧化速率,但在较高污泥浓度时,对其Fe2＋氧化速率无促进作用。     

线路板园区综合废水碱法除铜优化实验

线路板废水中的铜主要以络合态存在,破络除铜是其处理稳定达标的关键环节。为了降低运行费用和产泥量,同时为后期的工程升级改造提供依据和参考,实验研究了碱法破络除铜最佳pH值、Na2S/Cu摩尔比、反应时间和絮凝剂种类的选择等,并从处理效率、投药成本、污泥产量多方面考核,确定最佳运行条件:以NaOH调节pH到10.5左右,Na2S与进水总铜摩尔比为1.5∶1～2∶1,反应30 min,再加100 mg/L的PAC和3 mg/L的PAM混凝反应,沉淀0.5 h,出水铜浓度低于0.3 mg/L,达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中的总铜排放标准。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明,COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小;当氨氮浓度<3600mg/L时,不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响;氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50%抑制浓度为4350mg/L;高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加;当氨氮浓度由4800mg/L降低到2000mg/L后,受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明，COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小；当氨氮浓度〈3600mg/L时，不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响；氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50％抑制浓度为4350mg／L；高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加；当氨氮浓度由4800mg／L降低到2000mg/L后，受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

两级UASB与好氧组合工艺处理城市生活垃圾渗滤液的启动研究

采用两级UASB与好氧组合工艺处理早期城市生活垃圾渗滤液.系统出水按不同比例回流到一级UASB中进行反硝化,同时进行产甲烷反应,有机物在二级UASB中被进一步降解,好氧池完成剩余有机物的去除和氨氮的硝化.启动阶段通过对原渗滤液不同比例的稀释,分5次逐步提高进水浓度,启动结束时完成了对原渗滤液的高效处理.在进水COD浓度从3000 mg/L提高到15000 mg/L,氨氮浓度从250 mg/L提高到1400 mg/L时,最终COD去除率稳定在92%左右,氨氮去除率可达99%以上,一级UASB中反硝化率接近100%,回流比为300%时系统总氮去除率为70%～80%.     

复合酸化剂对电镀污泥中铬、铜的去除效果

以电镀加工厂产生的污水污泥作为主要研究对象,研究了柠檬酸、硝酸、过氧化氢为复合酸化剂,Fe3+为增效剂对电镀污泥中铬和铜的去除效果,考察了酸化剂的浓度、反应时间、摇床转速、污泥pH、Fe3+浓度等因素对污泥中重金属去除效率的影响。结果表明:在室温下,含0.15 mol/L柠檬酸、1.5%过氧化氢、0.25 mol/L硝酸的复合酸化剂与增效剂2.0g/L Fe3+溶液共同处理污泥,固液比为1∶10,以150 r/min的转速振荡4 h,对污泥中Cr的去除效率达到80.02%,Cu的去除效率可达到92.89%,使污泥中残留Cr、Cu含量均符合国家污泥农用标准。     

Comparisons of metal leachability for various wastes by extraction and leaching methods

The objective of this research was to evaluate three extraction tests, i.e., toxicity characteristic leaching procedures (TCLP), extraction procedure (EP), and American Society for Testing and Materials (ASTM) methods, for their ability to extract metals in chemical sludge and incineration bottom ash, in terms of the precision of analytical results. Typical chemical sludges, including the electroplating and dye-stuff sludges, the municipal solid waste incineration bottom ash, the leather debris, and the steel-mill bottom residue containing Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn were prepared for the lysimetry test (dynamic testing) to compare with the extraction results. Results show that for bottom residue and dye-stuff sludge, the concentration of metal leached was almost the same between the lysimetry leaching and the TCLP tests. The metal concentration followed the order: TCLP approximately = EP > ASTM. TCLP and EP exhibited almost the same relative standard deviation (RSD) value. Therefore, the results of the TCLP tests for bottom residue and dye-stuff sludge, which have a low metal content and alkalinity, can be used to estimate the metal concentration leached by typical acid rain in Taiwan; whereas the ASTM extraction test may be a better indicator of the lysimetry test.