茶皂素对污染土壤中重金属的修复作用

采用振荡离心的方法研究了生物表面活性剂茶皂素在不同浓度、pH值和离子强度下对污染土壤中重金属去除效果的影响;并采用BCR法研究了茶皂素处理前后土样中各形态的重金属含量变化。试验结果表明:随着茶皂素浓度的增加,重金属的去除率随之增加,在茶皂素浓度为7%时,对供试土样中重金属的去除率达到最大值,去除率分别为Cd 96.36%,Zn 71.73%,Pb 43.71%,Cu 20.56%;随着土壤环境pH值的增加,重金属的去除率随之减少,适宜的pH范围在5.0左右;离子强度对Pb,Cu的去除效率影响不大,Zn,Cd的去除率随着离子强度的增加而减少。比较茶皂素处理前后土样中重金属各形态含量的变化,发现酸溶态的重金属更易被茶皂素去除,其次为可还原态、可氧化态和残渣态的重金属很难被去除。     

基于CaO调节的太阳能辅助加热猪粪沼液氨吹脱工艺研究

氨吹脱工艺可在氨氮高效去除的同时实现氮素转化，是沼液养分回收的理想方案。在传统吹脱工艺中，碱剂添加，特别是NaOH和加热成本占总成本70%以上，导致运行成本较高。为降低猪粪沼液氨吹脱工艺能耗，该研究探讨使用低成本钙剂CaO替代NaOH调节沼液pH值，采用太阳能加热替代传统加热耦合氨吹脱工艺处理沼液。结果表明：CaO不仅能调节沼液pH值，还具有一定絮凝效果，且以石灰乳形态添加效果更好。当添加浓度为5 g/L时，沼液pH值不低于12.0，沼液浊度、COD、TP去除率分别为88.1%、50.1%、93.8%。不同吹脱组（氨氮去除率高于80%）运行成本结果表明，氨吹脱工艺在高pH值（12.0）驱动而不加热（25 ℃）时沼液处理成本最低，为2.46元/m³，与温度驱动相比，成本降低了52.1%～68.7%。而加热可进一步提升氨氮去除率，将太阳能加热与氨吹脱工艺耦合实现了氨氮去除率的显著提升，沼液经10%石灰乳形态CaO以添加浓度为5 g/L调节后，利用自制的太阳能辅助加热的氨吹脱装置在夏季可获得超过97.5 %的氨氮去除率，即使在冬季氨氮去除率也超过86%。该研究结果可为太阳能耦合氨吹脱低成本氨氮去除工艺实际应用提供可行性依据。     

沼液无害化处理和资源化利用研究进展及发展建议

沼液养分稀薄、体积巨大,还含有抗生素、重金属等污染物,是沼液无害化处理和资源化利用中需要解决的难题。该文综述了沼液的资源特性和使用中存在的问题,并重点从沼液浓缩工艺、沼液中抗生素和重金属去除的角度探讨其高值化处理与利用的研究进展。结果表明,以反渗透膜浓缩与太阳能负压浓缩同时联用的沼液高值化处理、包括Fenton试剂在内的高级氧化技术去除沼液中抗生素、以生物法或重金属捕集剂等去除沼液中重金属可能是沼液无害化处理和资源化利用研究的3个重要方向。该研究可为沼液的无害化处理和资源化利用的技术研发提供参考。     

茶皂素对潮土重金属污染的淋洗修复作用

为了探讨茶皂素淋洗修复土壤重金属污染的可行性,该文采用振荡提取和土柱淋洗的方法,研究了茶皂素对污染土壤中重金属的去除作用。结果表明,茶皂素溶液的浓度和土壤的pH值对重金属去除率有明显影响。土柱淋洗试验中,采用质量分数7%茶皂素溶液作淋洗液,pH 5.0±0.1、土液质量体积比1：4为最佳淋洗修复条件,此时,Pb、Cd、Zn、Cu的去除率分别为6.74%、42.38%、13.07%、8.75%,去除率的大小顺序为Cd＞Zn＞Cu＞Pb。茶皂素淋洗能有效去除酸溶态和可还原态的重金属,从而大大降低了重金属的环境风险,同时说明茶皂素用于土壤重金属污染淋洗修复有较大潜力。     

沼液一体化综合处理与循环利用工艺

沼液过滤膜浓缩作为沼液处理的一个新方向,得到了广泛关注。该文将可堆肥处理的生物质材料秸秆作为滤料引入沼液的预处理,并对沼液过滤、膜浓缩及秸秆滤料堆肥效果进行了整体研究。研究结果表明,经过秸秆、火山岩、石英砂依次过滤后,可以去除沼液中95%以上的悬浮物,过滤后的秸秆经过简单晾晒,在含水率为75%的情况下,可以正常升温堆肥,高温期可以持续10 d,经过28 d堆置后基本达到腐熟要求,堆肥产品总养分含量接近5%,但含水率下降不明显。经过预处理的沼液进行超滤和纳滤之后,营养物质含量得到不同程度的提升,和未处理的原液相比,氮磷钾含量分别提升了2.6倍、1.9倍和4.5倍,Mg和Fe的浓缩倍数均达到10以上,氨基酸浓度提高了8.8倍,而且纳滤产生的透过液基本可以达到农田灌溉水水质标准。该研究结果为沼液的处理利用提供了参考。     

DTC类重金属捕集剂对猪场废水中Cu、Zn的去除试验研究

通过黄原酸化反应将二硫代氨基甲酸(DTC)基团引入至壳聚糖,制备DTC类重金属捕集剂,用以去除猪场废水Cu、Zn。结果表明,DTC类重金属捕集剂对Cu、Zn的捕集性能受废水初始p H值和捕集剂投加量的影响,p H值有一个适宜范围,即p H 3.0~5.0;随着捕集剂投加量的增加,去除效果逐渐增加,但增加速率逐渐减缓。捕集剂性能受进水Cu、Zn浓度以及废水温度的干扰不很明显。在废水p H值5.0,捕集剂投加量2.0 g·L-1(废水),初始Cu、Zn浓度25~200 mg·L-1时,捕集剂对Cu、Zn的去除率可达到99%以上,且处理后Cu、Zn浓度低于污水综合排放标准(GB 8978—1996)一级标准限值规定。DTC类重金属捕集剂对Cu、Zn的等温吸附特征可用Langmuir方程进行拟合,其吸附平衡时间约为20 min左右。     

提高猪场沼液净化处理效果的氨吹脱控制参数

针对畜禽养殖场沼气工程沼液氨氮浓度高,碳氮比不足,直接采用传统生化污水处理法效果不佳的问题,该文对氨吹脱工艺降低猪场沼液氨氮浓度参数进行了试验研究,探索了不同初始氨氮浓度、pH值、气液比、温度等参数对氨氮去除的效果,并进一步研究了Ca(OH)2的混凝作用。结果表明:初始氨氮质量浓度分别为500和900mg/L时,氨氮去除率无显著差异。在初始氨氮质量浓度为900mg/L,pH值为10.5,气液比(流量比)2000,沼液温度30℃的运行条件下,氨氮去除率较高为81.84%。在Ca(OH)2投加量为5.0g/L条件下,混凝沉淀效果较好,化学需氧量(COD)、总磷(TP)和PO43-去除率分别为30.13%、97.44%和98.76%,但总硬度提高了106%。该文研究结果为开发沼液深度处理工艺提供了数据。     

重金属高污染农田土壤EDTA淋洗条件初探

通过室内振荡淋洗试验研究了乙二胺四乙酸二钠(EDTA)浓度、淋洗时间、液固比、淋洗次数对甘肃省白银市某高污染农田土壤中重金属去除效果的影响,并测定了EDTA淋洗前后土壤中重金属形态的变化。结果表明：淋洗剂浓度和液固比越高、淋洗时间越长、淋洗次数越多,对重金属的去除效果越好。在EDTA浓度为5 mmol/L、液固比为2.5、连续振荡淋洗3次、每次1 h时,对土壤中Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属的总去除率分别为 55.2%、21.9%、19.3% 和20.9%,其中Cd 淋洗效率最高。EDTA对土壤中交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态重金属的去除效果明显,但不能有效去除有机及硫化物态和残余态土壤重金属。     

酶强化茶皂素修复重金属污染土壤的研究

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了生物酶、茶皂素和两者组合等处理方式对重金属的去除效果。结果表明:酶和茶皂素对土壤中重金属有良好的去除效果,起到协同、互补作用。采用响应面法优化反应条件,得到p H值4.0、反应温度35℃、茶皂素溶液和酶溶液配比3∶1的最佳淋洗修复条件,此时Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为88.87%、81.64%、43.33%、47.16%、62.03%,去除率的大小顺序为CdCrZnNiCu。酶与茶皂素组合淋洗液能有效去除酸提取态、可还原态和可氧化态的重金属,表明组合液在重金属污染土壤修复方面具有较好的应用前景。     

酒石酸与表面活性剂联合作用对土壤重金属污染修复行为的影响

为寻找新型无污染的淋洗剂,采用复配法将酒石酸与提取的茶皂素进行复配,制得酒石酸-茶皂素复配溶液,比较了酒石酸和酒石酸-茶皂素复配溶液的表面性能与重金属去除能力。结果表明,(1)酒石酸—茶皂素复配溶液CCMC值为0.05%,HLB值为24.29,优于酒石酸的CCMC值(0.10%)和HLB值(23.08);(2)通过对不同淋洗剂浓度、振荡时间、pH、离子强度、水土比对重金属Pb2+、Cd2+去除率的影响,得出去除Pb2+、Cd2+的最佳工艺为:振荡时间12h,质量分数7%,pH 5.0,Ca(NO3)2浓度0.01mol/L,水土比20∶1,在此条件下,2种螯合剂对重金属Pb2+、Cd2+去除率均达最高值,且酒石酸复配溶液对重金属Pb2+、Cd2+去除率高于酒石酸单一处理。     

规模猪场污水多级处理系统中重金属总量及其形态变化特征

为探明畜禽养殖场污水处理过程中重金属总量及其形态变化特征,以苏南地区一规模猪场的污水处理工程为研究对象,系统分析了夏、冬两季各处理环节(厌氧消化、多级沉淀、水生植物处理)出水中Cu,Zn,As,Pb,Cr浓度变化。结果表明:夏季污水中Cu,Zn,As,Pb,Cr总体积浓度分别为4 024.9,6 656.0,22.9,193.8,319.6μg/L,冬季分别为6 490.3,1 1687.9,89.3,152.0,351.7μg/L。除夏季总As外,其他均高于国家农田灌溉水质标准。经多级沉淀和水生植物处理后,出水中各重金属总量显著降低(P0.05),均符合国家农田灌溉水质标准。夏季Cu,Zn,As,Pb,Cr的去除率分别达99.5%,99.2%,62.2%,88.7%,91.6%,冬季分别达99.8%,99.0%,91.0%,90.1%,87.9%。溶解态重金属含量变化复杂,总体上看,多级沉淀联合水生植物处理对污水中溶解态重金属有降低的作用,但夏季效果低于冬季。除夏季总As外,污水中其他重金属总量及其溶解态含量变化与p H值呈负相关,所有重金属总量与溶解态含量均与EC呈正相关。采用厌氧消化-多级沉淀-水生植物联合处理技术可有效降低猪场污水中重金属总量及其溶解态含量,提高养殖污水农田利用的安全性。     

温度及吹脱沼气中CO2比例对沼液氨吹脱效果的影响

氨吹脱是一种对养殖场沼液进行深度处理和氮回收的技术,利用沼气对沼液进行氨吹脱可通过沼气反复循环吹脱实现沼气提纯和沼液氨氮脱除耦合,是氨吹脱的新型研究方向,但目前缺乏相关工艺参数。基于此,该文利用CH_4和CO_2混合气体模拟沼气,研究了吹脱温度(70、80、90℃)和气体中CO_2比例(10%、20%、40%)对沼液氨氮脱除过程参数和氨氮脱除效果的影响。结果表明:在试验条件下,温度较高,CO_2比例较低时沼液氨氮脱除效果较好。在90℃、吹脱气体中CO_2比例为10%时,吹脱6 h后沼液的最终氨氮去除率达到99.28%,出水氨氮质量浓度低于60 mg/L,且在40min内沼液的氨氮去除率达到92.15%,反应动力学常数为1.034h-1,可依靠脱除沼液中的酸性物质使得沼液的pH值上升至9.92。对吹脱后沼液水质分析表明,利用模拟沼气对沼液进行氨吹脱,沼液中的化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)去除率达到23.53%～42.20%,总磷(total phosphorus, TP)去除率达到15.85%～32.97%,浊度去除率为20.79%～29.74%。研究结果为利用富CO_2气体对沼液进行氨吹脱工艺提供参考。     

皂角苷对几种生活污泥中和的去除

为探讨皂角苷对污泥中Cu和Zn去除的机制,采用化学淋洗的方法研究皂角苷浓度（0~7%）、pH（2~6）、振荡时间（0~48 h）、温度（10、25、40℃）和提取次数（1~4次）对四种生活污泥中Cu和Zn去除率的影响,分析去除前后重金属的形态,并监测去除过程中浸出液pH的变化。结果表明,单次淋洗条件下,皂角苷对Cu的去除率大于Zn;皂角苷溶液的pH对Cu的去除没有显著影响,而Zn的去除率在pH下降到2时明显增加;Cu经过6~12 h的振荡就能达到最大去除,Zn则需要经过较长时间的振荡（48 h）才能达到较好去除;提高振荡温度,Cu的去除率降低而Zn的增加;随着提取次数的增加,Cu和Zn的去除率均增加,Cu的去除以第1次提取为主,Zn的4次提取均有较好效果,用3%的皂角苷溶液连续4次提取后,Cu和Zn的累积去除率最大分别达到32.61%和39.32%;增加振荡时间、提高振荡温度、增加提取次数以及降低皂角苷溶液pH均能降低浸出液的pH。经过3%的皂角苷溶液的提取,污泥中各形态Cu的含量均减少,其中66%以上的酸溶态被去除;而Zn的酸溶态含量减少不明显,可还原态、可氧化态和残渣态均有所降低,但以残渣态的减少为主。     

沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb变化的影响

养分流失和重金属积累是沼液还田资源化利用过程中的主要问题。为探讨利用浮萍吸收氮磷、富集重金属的能力调控沼液施用中环境污染问题的可行性,在上海市金山区开展了水稻田间试验,研究沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb的影响。试验设置4个处理:常规化肥、常规化肥+浮萍、沼液全量替代化肥和沼液全量替代化肥+浮萍,测定并比较了不同处理下稻田田面水氮素浓度变化、径流水氮素流失负荷,土壤、水稻籽粒及秸秆中Cu和Pb含量差异。结果表明:不同处理田面水总氮、铵态氮(NH_4~+-N)浓度变化趋势基本一致,均在每次施肥后第1d达到峰值,此后逐日递减,在施肥后第5d降至峰值的30%以下;硝态氮(NO_3~–-N)浓度峰值滞后3～7 d。稻田中添加浮萍能够显著降低田面水TN含量,沼液全量替代化肥+浮萍处理的TN总径流流失负荷为3.67 kg·hm~(-2),比常规化肥处理显著降低37.2%。沼液全量替代化肥+浮萍处理土壤Cu和Pb含量为22.65mg·kg~(-1)和49.05mg·kg~(-1),与其他处理间无显著差异;但土壤有效态Cu和Pb含量较常规化肥处理显著提高18.6%和17.5%。不同处理水稻秸秆Cu和Pb、籽粒Pb含量无显著差异,但沼液全量替代化肥+浮萍处理水稻籽粒Cu含量较沼液全量替代化肥处理显著减少41.1%。综上,沼液施用条件下添加浮萍可以降低稻田氮素流失,在控制土壤、籽粒和秸秆中重金属Cu和Pb含量增加方面具有一定效果,在短期内可以作为沼液还田模式下水体和土壤污染有效的调控手段。     

农田土壤重金属淋洗剂筛选与效应分析

为分析不同淋洗剂在不同淋洗条件下对重金属淋洗效果的影响,采用振荡淋洗法对比研究4种淋洗剂(柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)和氨三乙酸三钠盐(NTA))不同浓度、淋洗时间、pH和固液比对重金属复合污染农田土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的淋洗效果及单因素最佳淋洗条件下土壤淋洗前后重金属不同形态含量的变化。结果表明,CA和TA的最佳淋洗浓度为0.3mol/L,EDTA和NTA为0.05mol/L;CA和NTA的最佳淋洗时间为480min,EDTA和TA为720min;4种淋洗剂的最佳淋洗pH均为3,最佳固液比均为1∶20。单因素最佳淋洗条件下,EDTA对土壤重金属去除效果最佳,对Pb、Cd、Zn和Cu的去除率分别为67.4%,61.0%,13.8%和76.0%;NTA效果次之,去除率分别为41.6%,42.4%,9.9%和54.3%。土壤重金属去除率随淋洗剂pH的降低而升高,随固液比的增加而增加,随淋洗剂CA与TA浓度增大而增大。淋洗剂对土壤重金属的解吸动力学曲线符合准二级动力学模型,解吸过程为化学解吸,且解吸反应速率受土壤重金属含量与淋洗剂浓度控制。土壤重金属在淋洗剂作用下的解吸速率为Cd>Pb≈Zn≈Cu。EDTA和NTA淋洗显著降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu铁锰氧化态和有机结合态的含量,CA和TA显著降低Pb、Cd、Zn和Cu铁锰氧化态的含量。淋洗剂对重金属的去除效率为EDTA>NTA>CA>TA。     

工业废弃地多金属污染土壤组合淋洗修复技术研究

采用批量淋洗实验方法,对比了采用人工螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-Na2)和天然有机酸草酸(oxalic acid,OX)对工业废弃地污染土壤中重金属的去除效果,并采用不同浓度草酸和EDTA组合的两步淋洗法研究多金属污染土壤的最佳淋洗方式。结果表明,EDTA淋洗剂对土壤中Zn、Pb、Cu、Ni去除效果较好,而对Cr去除效果较差,实验条件下,EDTA对金属的去除率并未随着浓度增加而增加;相反,草酸对Cr去除效果较好,且去除率随着淋洗剂浓度的增加而增加,而对Zn、Cu、Ni的去除效果随着淋洗剂浓度增加而降低,对Pb的去除率非常低;采用先以0.20 mol L-1草酸提取2 h,再以0.01 mol L-1EDTA提取2 h的两步淋洗法可以达到对多金属同时去除,且对Zn、Cu、Cr、Ni的去除率明显高于单用草酸和EDTA,总去除率分别为Zn 75.21%、Pb 21.30%、Cu 59.81%、Cr 60.72%和Ni 62.10%,更为有意义的是两步淋洗法对非残渣态金属去除效果分别高达Zn 91.93%、Pb 57.75%、Cu 75.33%、Cr 73.94%、Ni 77.99%。利用不同化学淋洗剂对金属去除能力的差异进行组合的多步淋洗法是一种较为高效的去除工业废弃地污染土壤中重金属的化学淋洗修复方法。     

木素磺酸钙与硝酸联合处理河涌底泥的试验研究

用不同浓度的木素磺酸钙和硝酸为提取剂,采用单一、复合、顺序提取的方法处理受重金属污染的河涌底泥,比较不同方法的处理效果.结果显示,木素磺酸钙单一处理底泥,重金属的去除率较低,而用硝酸单一处理则较高.在硝酸浓度为0.1 mol/L时,Cr,Cu,Ni,Zn的去除率分别为15.9%,60.8%,73.4%,75.8%.用木素磺酸钙和硝酸复合处理底泥,重金属去除率与硝酸单一处理时相近.顺序处理中,先用木素磺酸钙后用硝酸提取,木素磺酸钙对后一步硝酸提取重金属有阻碍作用,两步总去除率比硝酸单一处理低;若先用硝酸后用木素磺酸钙提取,硝酸对后一步木素磺酸钙提取重金属有促进作用,Cr,Cu,Ni,Zn的两步总去除率分别可达到29.8%,83.1%,98.5%,100%.     

沼液浸种对蒙古黄芪种子萌发及幼苗生理特性的影响

通过培养皿发芽试验,设计5个沼液浓度水平(0%,10%,25%,50%,75%)和3个浸种时间水平(4,5,6 h),探讨沼液浓度和浸种时间对蒙古黄芪种子发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、根重、叶绿素(Chl)含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(CAT、POD、SOD)及根系活力的影响,以寻求最佳沼液浸种浓度和时间组合,为黄芪产量和质量的提高提供理论依据。结果表明,25%沼液浸种5 h黄芪种子发芽势最高,显著高于清水浸种4、5 h处理(P0.05);25%沼液浸种5 h的发芽指数、活力指数、根长、根重,Chla、Chlb、Chla+Chlb含量,根系活力、POD活性、SOD活性均显著高于其他14个浸种处理(P0.05);25%沼液浸种4、6 h苗高均显著高于其余13个处理(P0.05);丙二醛含量与CAT活性测定结果一致,均以25%沼液浸种5 h最低(P0.05)。说明适宜的沼液浸种有利于黄芪种子萌发和幼苗生长。其中25%沼液浸种5 h对黄芪种子萌发和幼苗生长效果最佳。     

畜禽养殖废弃物沼液的浓缩及其成分

为利用沼液开发生物肥料和农药提供基础数据,该文先采用超滤膜将2类沼液浓缩,并对浓缩后沼液的成分做了较全面分析.试验中,沼液在常压下通过超滤膜,进行循环浓缩过滤,最终获得体积缩小20倍的浓缩液.再对浓缩液的理化特性、重金属含量、部分活性物质浓缩和挥发份成分进行了分析.测定结果显示,2类沼液浓缩液中均含有丰富的营养物质,浓缩液的常规营养成分浓度显著高于原沼液;而浓缩液中重金属含量低于国家的肥料标准限制;有机物主要由烷类构成,还有少量脂类.研究结果为沼液资源化、高值化利用提供依据.     

猪、奶牛粪厌氧发酵中Pb的形态转化及其分布特征

畜禽粪便经厌氧发酵后其中的铅（Pb）仍然保留在沼液和沼渣中,阐明此发酵过程中 Pb 的形态转化对沼液和沼渣的后续处理有重要的参考意义。该研究以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温（37℃±2℃）条件下,采用连续搅拌反应器进行了130 d中试试验,分析了Pb在固相和液相中的分配及其形态转化。研究结果发现：1）与进料相比,猪粪沼液和奶牛粪沼液中总Pb量降低了约70%和19%;2）猪粪沼液和奶牛粪沼液中Pb在液相中的比例为29%和17%,较发酵前降低约17%和58%;3）厌氧发酵后,猪粪沼液中各形态Pb所占比例的大小顺序为：残渣态（35%）>酸溶态/可交换态（34%）>可还原态（24%）>可氧化态（8%）;奶牛粪沼液中为：可还原态（33%）>酸溶态/可交换态（27%）>残渣态（26%）>可氧化态（15%）;4）厌氧发酵后,猪粪沼渣中残渣态和酸溶态/可交换态Pb的比例都极显著增加,奶牛粪沼渣中可氧化态Pb的比例极显著增加。猪粪和奶牛粪厌氧发酵后,适合通过沉淀池或氧化塘削减沼液中的Pb含量;但沼渣中Pb的浓度较大且化学形态发生显著变化,建议还田前进行重金属钝化处理。