城市污泥中重金属去除方法研究

随着我国城市化进程的加快,城市污水处理率逐年提高,城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。城市污泥中的重金属是影响城市污泥无害化和资源化的主要因素,如何处理好重金属是目前研究的一个热点和难点。本文介绍了生物淋滤、化学处理、电动力修复、植物提取法等重金属去除方法,并在分析这些方法特点的基础上,提出了今后研究去除城市污泥中重金属方法的方向。     

污泥连续施用对玉米、小麦中Zn、Cd累积的影响

利用盆栽试验研究了连续2年施用重金属低污染和高污染污泥后,酸性土壤和碱性土壤中玉米、小麦中重金属Zn、Cd的累积情况,利用内梅洛综合指数法对植物中Zn、Cd的污染情况进行了评估。结果显示,添加重金属高污泥的处理中Zn、Cd含量明显高于其他处理,酸性土壤中添加污泥后植物中Zn、Cd要普遍高于石灰性土壤。污泥第一年施用后,玉米中Zn、Cd含量处于安全范围,第二年继续施加后,小麦中Zn、Cd含量属于轻度污染状况。连续大量地施用污泥,会产生农作物的重金属安全风险。     

施有城市污泥的土壤重金属生物有效性

对盆栽试验的植物和土壤样品的分析测定表明,施用城市污泥对植物生长发育有明显的促进作用,生长是随访泥施用量增加而增国;施用污泥的土壤重金属有效态含量植物重金属含量也随污泥施用量增另而提高,施用污泥的土壤加施石灰（ＣａＯ）将ＰＨ调节到６．５和７．５后,土壤有效态Ｎｉ、Ｚｎ的含量明显减少,但有效态Ｃｒ含量升高;植物对Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ的吸收大幅度降低,表现出加施石灰提高土壤Ｐ至随污泥进入土壤的Ｎｉ、Ｚｎ、     

堆肥化处理后污泥中重金属形态变化

污泥中含有丰富的有机质和植物生长所需要的各种微量元素,因此,污泥作为农肥用于农作物或园林既可为作物提供养分,又能改善土壤结构。然而,污泥中的重金属元素和病毒、病原菌、寄生虫卵等有毒物质是污泥土地利用的最大障碍。重金属含量较高的污泥施于农田,会对植物和动物,并通过食物链与生物链的传递而对人类产生毒害作用。将污泥进行堆肥化处理以后施用,不仅可以消除臭味,杀死病原茵和寄生虫卵,而且可以降解大多数毒性有机物,固化和钝化重金属,改善物理性状,降低含水率等。     

施用城市污泥的土壤重金属生物有效性

对盆栽试验的植物和土壤样品的分析测定表明,施用城市污泥对植物生长发育有明显的促进作用,生长量随污泥施用量增加而增加;施用污泥的土壤重金属（Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ）有效态含量和植物重金属含量也随污泥施用量增加而提高．施用污泥的土壤加施石灰（ＣａＯ）将ｐＨ调节到６５和７５后,土壤有效态Ｎｉ、Ｚｎ的含量明显减少,但有效态Ｃｒ含量升高;植物对Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ的吸收大幅度降低,表现出加施石灰提高土壤ｐＨ值对随污泥进入土壤的Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ的生物有效性有明显的抑制作用     

污泥中重金属的生物沥滤及其机理分析

为解决污泥农用的主要障碍之一——污泥中重金属含量超标的问题，采用生物法对污泥中的重金属沥滤进行了研究．试验结果表明，在土著硫杆菌的作用下，可使污泥中的Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Pb分别有77．7％、80．3％、54．1％、38．5％、71．6％和26．4％溶出；而硫氧化成硫酸可使污泥中的总大肠菌群大量减少．污泥经生物沥滤后，其重金属含量大大低于污泥农用质量标准．     

污泥有机肥长期农用污染土壤的伴矿景天吸取修复

 在污泥有机肥长期农用土壤上种植伴矿景天,与常规的玉米-小麦-胡萝卜轮作处理比较,田间试验探讨了连续植物修复效率和污泥有机肥长期施用导致的重金属污染土壤上农产品的污染风险。结果表明,长期污泥农用土壤上农作物和超积累植物生长良好,与未施用污泥肥料处理相比,继续施用条件下“玉米-小麦-胡萝卜”轮作作物中Zn、Cd 浓度有所上升,且小麦、胡萝卜中Cd 浓度均超过国家食品安全标准。种植Zn、Cd 超积累植物伴矿景天吸取修复处理下土壤中重金属浓度显著降低,土壤全量Cd 下降56.0%;继续施用污泥条件下土壤全量Cd 下降仍可达48.4%。证明在施用污泥条件下,种植伴矿景天和农作物,能够实现污泥安全处置、促进农作物生长和污染重金属高效吸取修复的3 重目标。     

污泥灰修复农田重金属污染土的养分特性

为了解决中国农田重金属污染带来的环境问题,采用污泥灰对Pb、Cd污染的农田土壤进行修复处理,通过测试修复前后农田土壤的p H、阳离子交换量、土壤肥力、重金属的生物有效性和重金属溶出特性评估了污泥灰添加量对农田重金属污染土养分特性的影响规律。试验结果表明:污泥灰可显著提高农田重金属污染土壤的养分特性,改善农田重金属污染土壤理化性质,随着污泥灰添加量的增加,污染土的p H、阳离子交换量和土壤肥力显著增加,而Pb、Cd的生物有效性和溶出特性明显降低,当污泥灰的添加量为10%时,污染土中Pb、Cd的浸出浓度低于中国《地表水环境质量标准》Ⅲ类水限值。因此,污泥灰在修复农田重金属污染土领域有极大的应用前景,可根据农田土壤实际的污染工况和修复目标,合理选择污泥灰的添加量,保证修复后的农田土壤均满足修复标准。     

生物表面活性剂及其与柠檬酸联合用于污泥重金属电动修复

选择城市污泥作为修复对象,通过添加槐糖脂、鼠李糖脂、皂角苷3种生物表面活性剂及其与柠檬酸复配溶液,从电流密度、排出液重金属浓度、试验后土体各区域重金属含量等角度,研究添加剂对重金属污染污泥电动修复的增强效果,从添加剂作用机理上进行分析,并从微观层面进行补充解释.试验结果表明:重金属的迁移主要发生在污泥中,排出液重金属浓度很低;阳极区处理效果最好,阴极次之,中部有重金属积聚效应;单独添加生物表面活性剂,在阳极区对Zn、Cu、Ni、Cd去除率最高的分别是槐糖脂(53.85%)、鼠李糖脂(44.26%)、鼠李糖脂(56.33%)、槐糖脂(34.43%);复配柠檬酸后,阳极重金属去除率相较于单独添加生物表面活性剂普遍可提升0.90%～16.08%,柠檬酸可显著改善中部重金属积聚效应.基于试验结论,在实际工程中对于Zn、Cd含量高的污泥推荐采用槐糖脂或配合使用柠檬酸,而对于Cu、Ni含量高的则推荐鼠李糖脂与柠檬酸的复配溶液.     

福州市污水处理厂污泥性质和土地利用前景分析

对福州市主要的三座污水处理厂污泥泥质进行调查,分析了污泥的有机质、总氮、总磷和主要的重金属含量.并运用主成分分析方法对污泥指标进行分析评价.结果表明,污泥中重金属含量是限制其利用的关键因素,其中重金属Cu、Zn、Cd需优先考虑其风险.而污泥中营养成分含量相对较高,可利用的成分多,污泥的资源化利用有较好的前景.     

两种杂草修复污水厂污泥重金属污染的应用研究

以酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、牛筋草(Eleusine indica)为试材,通过盆栽试验研究了杂草对污泥重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni的去除效果.结果表明,酸模叶蓼对Zn的去除率达到61.73%,对Ni的去除率为45.75%.对Zn、Ni具有良好的富集作用,可用于修复以Zn、Ni为主的重金属污染.将污泥与土壤按1∶3混合作为牛筋草的培养土,并适当地增加收割牛筋草的次数,能显著提高修复效率;牛筋草对Cu、Zn、Cd、Ni具有良好的富集作用,可作为Cu、Zn、Cd、Ni污染的修复植物.     

城市污泥中重金属形态及资源化可行性分析

以南方某市6个污水处理厂为例,分析污泥中重金属Cu,Zn,Ni,Pb,Cd,Cr的质量比及其形态分布特征,分析污泥农用的最大施用量和制砖的最大添加量.结果表明:污泥中的Pb,Ni,Cd有效态比例较高,Zn,Cr主要以不可利用态存在,Cu主要以潜在有效态和不可利用态存在.污泥农用的静态环境容量分析结果显示:不同来源污泥的最大施用量有显著差异,可将Cd作为主要监控污染元素,同时作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标,以保证土壤环境安全.通过制砖污泥添加比例的计算,选取Cu作为E污水厂污泥制砖过程的限制性指标,其余5个污水处理厂的限制性指标为Cr.     

利用膨润土及硫化物对污泥中重金属的稳定化研究(英文)

分别采用膨润土及硫化物对污泥中重金属进行了稳定化研究,通过重金属形态分析及浸出毒性实验,研究了两种物质吸附及稳定化污泥中重金属的作用,从而为污泥农用中重金属的处理提供一个有效的方法。结果表明,经过处理后,污泥中重金属的浸出毒性减少,可以满足污泥农用标准,重金属不稳定形态含量显著减少。其中,膨润土对重金属Cd、Ni具有较好的吸附效果,pH值是影响吸附的重要因素;而硫化物对重金属Zn、Cu和Cd具有较好的稳定化效果,当加入10%的药剂时,Zn的浸出浓度仅为4.96mg/L,同时污泥中重金属不稳定形态的比例减少了约50%～60%。     

利用膨润土及硫化物对污泥中重金属的稳定化研究

分别采用膨润土及硫化物对污泥中重金属进行了稳定化研究，通过重金属形态分析及浸出毒性实验，研究了两种物质吸附及稳定化污泥中重金属的作用，从而为污泥农用中重金属的处理提供一个有效的方法。结果表明，经过处理后，污泥中重金属的浸出毒性减少，可以满足污泥农用标准，重金属不稳定形态含量显著减少。其中，膨润土对重金属Cd、Ni具有较好的吸附效果，pH值是影响吸附的重要因素；而硫化物对重金属Zn、Cu和Cd具有较好的稳定化效果，当加入10％的药剂时，Zn的浸出浓度仅为4．96mg／L，同时污泥中重金属不稳定形态的比例减少了约50％～60％。     

Effects of Heavy Metals on Activated Sludge Microorganism

The efforts of heavy metals on activated sludge microorganisms are reviewed. Although some heavy metals play an important role in the life of microorganism, heavy metals concentrations above toxic levels inhibit biological processes. Copper, zinc, nickel, cadmium and chromium were mostly studied because of their toxicity and widely used, regardless of single or combination. The microorganism response to these heavy metals varied with species and concentrations of metals, factors such as pH, sludge age, MLSS etc. also affect toxicity on the microorganism. The acclimation could extend the microorganism tolerance of heavy metals. The effects of heavy metals on sludge microorganisms could be described with different models, such as Sigmoidal and Monod equation. The kinetic constants are the useful indexes to estimate the heavy metals inhibition on activated sludge system. Methods to measure the toxicity and effects on microorganism community were also reviewed.     

基于污泥制备特种陶瓷材料的可行性分析

以南昌市某污水处理厂污泥为对象,探讨污泥制备特种陶瓷(化学键合陶瓷)的可行性。特种陶瓷由胶凝材料、填充材料和活化材料等经过活化、复合和强化等过程制备而成。供试污泥含有大量的SiO2和Al2O3,具备制备特种陶瓷的凝胶特性。分别在600℃、700℃、800℃和900℃下活化污泥,与42.5级普通水泥混合,检验材料的安全性。结果表明,综合考虑能耗与活化效果,在700℃下污泥表现出较好的胶凝性,且污泥中Zn、Cu、Pb和Cd得到有效固化,TCLP浸出量低于固体废物浸出标准。     

我国污泥农用资源化的处置方法

目前，污泥的处置方法主要有填埋、焚烧和农用，前二者由于场地有限、费用昂贵等原因在应用上受到限制。污泥中富含N、P、K及有机质，是天然的有机肥料。因此，把污泥的处置与农用资源化相结合将成为最好的选择。我国污泥农用资源化的方法主要有：自然风干后直接施肥、干燥和造粒后施肥、污泥堆肥后施肥和污泥制复合微生物肥，前二种方法由于不能有效去除污泥中的有害物质，而在应用上受到限制，后二种方法通过众多学者田间试验，表明是一种很有前景的污泥资源化处置方法，但重金属离子易在土壤和植物体内积累是限制污泥大规模土地利用的最重要因素。本文结合实例阐述了我国污泥农用资源化处置现状及未来发展趋势。