生物沥滤法去除污泥中重金属的研究进展

介绍了污泥的处理方法，生物沥滤法去除污泥中重金属的机理及影响因素，并探讨了污泥农用的前景。     

不同接种量下生物沥滤去除污泥中重金属的研究

采用污泥的硫细菌混合菌液以2%、5%、10%和20%的接种量,序批试验研究了污泥中重金属的生物沥滤.结果表明,沥滤初期污泥pH的下降幅度和速率随混合菌液接种量增大而增大,而第4日后,4种接种量的污泥样品pH相差不大,最终稳定在1.4左右;污泥中硫细菌对硫的利用,使SO42-浓度迅速上升,同时也有少量的重金属硫化物被硫细菌利用.硫细菌接种液可明显促进污泥中Cu、Pb和Zn的沥滤,缩短沥滤周期;接种量越大,沥滤启动越快,Zn的沥滤启动快于Cu和Pb.达到最高沥滤效率后,Cu和Zn的沥滤效果均较为稳定,而Pb则有明显的持续降低趋势.选用2%硫细菌混合菌液接种量,沥滤时间控制在5～6 d,Cu、Pb和Zn的沥滤效果可达到最佳,沥出率分别为96.5%、41.4%和82.9%.     

城市污泥生物沥滤过程中抑制作用的研究

对好氧剩余污泥重金属生物沥滤过程中可能存在的抑制作用进行了系统研究.结果表明,丽华污泥(取自常州丽华污水处理厂)和城东污泥(苏州城东污水处理厂)及其上清液对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的生长及Fe2+氧化作用均具有强烈抑制作用,而乙酸和丙酸是引起上述抑制作用的主要因子.采用不同固体含量污泥悬液进行模拟培养试验,结果证明污泥中的乙酸和丙酸主要来源于浓缩池内污泥有机质的厌氧分解.在污泥生物沥滤过程中,乙酸和丙酸的存在对Zn的溶出效率没有不利影响,但污泥的酸化速率显著下降,丽华污泥和城东污泥中Cu的沥滤时间分别比对照延长6 d和2 d,严重影响生物沥滤工艺的总体效率.     

城市污泥生物沥滤过程中抑制作用的研究

对好氧剩余污泥重金属生物沥滤过程中可能存在的抑制作用进行了系统研究.结果表明,丽华污泥(取自常州丽华污水处理厂)和城东污泥(苏州城东污水处理厂)及其上清液对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的生长及Fe2 氧化作用均具有强烈抑制作用,而乙酸和丙酸是引起上述抑制作用的主要因子.采用不同固体含量污泥悬液进行模拟培养试验,结果证明污泥中的乙酸和丙酸主要来源于浓缩池内污泥有机质的厌氧分解.在污泥生物沥滤过程中,乙酸和丙酸的存在对Zn的溶出效率没有不利影响,但污泥的酸化速率显著下降,丽华污泥和城东污泥中Cu的沥滤时间分别比对照延长6 d和2 d,严重影响生物沥滤工艺的总体效率.     

不同pH条件对城市污泥中重金属生物有效性的影响

[目的]探索不同pH条件对城市污泥中重金属生物有效性的影响。[方法]通过对春、夏两季经稳定化处理后的城市污泥进行人工pH梯度模拟,研究不同pH条件下城市污泥中重金属元素的形态分布规律及不同pH条件对重金属生物有效性的影响。[结果]不同重金属元素在污泥样品中的含量差异比较明显,Zn最高,其次是Cu,Cd最低。城市污泥中重金属Cu、Zn、Pb、Cd的生物有效性与pH值有所关联,对于同种元素而言,pH值越低的污泥,其所含重金属的可交换态在总量中所占的比例越高。污泥的pH值大小顺序正好与污泥中重金属的生物有效性的强弱顺序相反。[结论]该研究为城市污泥的资源化利用提供了理论依据。     

不同浸提剂pH对工业污水污泥中重金属浸出的影响

在研究工业污水污泥中6种重金属（Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni）含量的基础上,应用固体废物浸出毒性的浸出方法（GB5086．2-1997）以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究。结果表明：污泥中Mn和Zn含量较高,其次为Cu和Ni,而毒性较大的Pb和Cr含量较低。浸提剂的pH对污泥中重金属的浸出具有重要的影响,其中污泥中的Zn、Mn、Ni、Cu最大浸出量在pH为7左右,而Fe则有较大的波动。不同pH值中金属的浸出量有很大的差异,这可能与浸提过程中的吸附一解吸过程、络合一解离过程和溶解一沉淀／共沉淀等因素有关。     

污泥生物沥浸处理技术及其工程应用

污泥高水分含量和存在重金属已成为影响我国污泥处置与资源化的重要"瓶颈"。生物沥浸技术被证实是一种即可以有效去除污泥重金属,同时显著提高污泥脱水性能的生物方法。本文较系统介绍了目前我国污泥深度脱水的几种方法及生物沥浸处理技术在污泥处理上的优势,生物沥浸法促进污泥深度脱水和重金属去除的基本原理、工艺流程及影响因素。以无锡芦村污水处理厂日处理200 t污泥的生物沥浸处理———高温发酵堆肥的实际工程为例,阐述该工艺的技术参数、污泥处理及其后续堆肥和土地利用的效果。连续2年多的生产性试验和工程实践表明,经生物沥浸处理的污泥可不加任何絮凝剂能一步机械脱水到含水率60%以下,呈土黄色无臭的半干化饼状。且污泥干基有机质、热值和氮磷养分含量几乎不变,利于后续资源化(如土地利用、焚烧等),处理成本低廉,同时压滤水水质较好,可就近排入污水处理厂处理。因此,污泥生物沥浸技术是一项有广泛应用前景和市场需求的新技术。     

不同调理剂对生物沥浸污泥堆肥氮素损失的影响

选取稻壳、麦糠和菇渣与稻壳混合物作为有机调理剂,进行生物沥浸污泥条垛式堆肥,研究不同调理剂对堆肥效果及氨气释放规律的影响。结果表明,在堆肥过程中,以麦糠作为调理剂能够提高堆肥温度,延长高温阶段(>50 ℃)持续时间,加快有机物和粗纤维的降解,堆肥产品种子发芽指数(GI)超过90%,麦糠促进了生物沥浸污泥堆肥快速腐熟。随着堆肥的进行,添加混合调理剂的处理减少了氨气挥发,累计氨气挥发量仅为麦糠处理的31%,是稻壳处理的54%;堆肥产品总氮含量较堆肥前增加23.6%,高于稻壳和麦糠处理。分析表明,菇渣较大的内部面积和疏松多孔的结构使其具有较强的氨气吸附能力,达到吸附饱和后,总氮含量可达干重的5.1%.菇渣是降低生物沥浸污泥堆肥氨气挥发、减少氮素损失的优良有机调理剂。     

利用土著硫杆菌生物沥浸去除猪粪中重金属的研究

为探讨利用土著硫杆菌去除猪粪中重金属的可行性,通过摇瓶实验探究了初始pH值、初始接种量和温度对生物沥浸去除猪粪中重金属效果的影响,并研究了采用气提式反应器生物沥浸处理猪粪的效果。摇瓶实验研究结果表明,接种土著氧化硫硫杆菌后,28℃下180 r·min^-1摇床培养6 d,锥形瓶中猪粪的pH值下降至2左右。生物沥浸10 d,猪粪中Cu、Zn、Mn的浸出率均可达到90%以上。采用气提式反应器进行生物沥浸,初始接种量5%,系统温度30℃±2℃,曝气量2 L·min^-1,Cu、Zn、Mn、Cd的最终浸出率分别为91.9%、94.8%、97.9%、92.5%。研究表明,利用土著硫杆菌可以在不进行预酸化的条件下有效去除猪粪中的重金属。     

污泥堆肥中重金属的生物有效性研究

通过高羊茅盆栽土培实验,研究了施加污泥堆肥对土壤中有效态重金属含量的影响以及重金属的生物有效性和土壤中有效态含量之间的关系。结果表明,土壤中有效态重金属的含量随污泥施入量的增加而升高,在相似的土壤成分和性质条件下,Zn、Cu的生物有效性较高,其次是Cr、Ni,Pb,Cd最低。Zn的生物有效性随其在土壤中的有效态含量增加而显著升高,当混配土中有效态Zn的浓度由14.5升高到61.2mg.kg-1时,Zn的生物有效性升高近6倍。     

重金属在污泥堆肥过程中的变化

在污泥混合堆肥过程中,通过采用不同的填充料配比对污泥进行处理,分析该过程中重金属总量和DTPA提取的重金属含量变化。结果表明,通过污泥混合堆肥,重金属总含量不会降低,但重金属的生物有效性可以降低。     

生物淋滤法对污泥中Zn Cu的去除效果及污泥养分损失研究

采用序批式摇床培养，在污泥中分别接种10％的氧化亚铁硫杆菌菌液与氧化硫硫杆菌菌液，研究了不同菌种对生物淋滤法去除城市污泥中重金属Zn和Cu效果的影响。结果表明，氧化亚铁硫杆菌能够较快速启动生物淋滤，使污泥系统中的Zn在第2d就有了97．8％的去除，并保持到结束；Cu在第4d有了37％的去除并持续升高。而氧化硫硫杆菌则在第6d才对Zn和Cu有了较好的去除。2种金属的溶出与pH值有一定的相关性，zn在pH值3．0～4，0时就有很高的去除率，而Cu在pH〈3．0时才有较好的去除。在去除重金属的同时，污泥中营养成分（TN、TP、TK、有机质）的损失也较高，特别是TP的损失量最高可达到70％。以氧化亚铁硫杆菌为优势的生物淋滤系统中污泥的营养损失大于氧化硫硫杆菌为优势的系统。     

污泥堆肥土地利用中重金属在几种观赏植物中富集作用的研究

采用小区试验的方法,研究了上海曲阳污水厂污泥堆肥土地利用过程中小叶黄杨、海桐、杜鹃、孔雀草、一串红等植物的根部对重金属的吸收及富集作用。结果表明:几种植物对Cu均表现出比Zn更强的富集能力,而对Cd、Pb的富集能力很弱,对Cu的富集尤以小叶黄杨须根的能力最强,最高可以达到种植土壤中Cu浓度的4倍左右;对小叶黄杨、海桐、杜鹃3种灌木而言,其须根对重金属的吸收能力显著高于主根;就不同重金属的绝对吸收量而言,几种植物对Zn的吸收总量都是最高的。几种灌木类植物的须根中的Zn含量,总体呈现随土壤中Zn含量增加而上升的趋势。     

几种污泥中重金属生物有效性及其影响因素的研究

采用小麦幼苗法对4种污泥中重金属的生物有效性进行了研究。对不同污泥中重金属的生物有效性进行测定的结果表明,污泥中不同重金属的生物有效性不同,Cd、Zn的生物有效性较高,其次为Cu、Ni,Pb则为最低。从重金属向地上部转移情况来看,Cd、Zn、Cu较易向地上部转移,而Pb、Ni则不易,从转移的量来看,重金属转移到地上部的比例远远高于土壤中。利用通径分析对CEC,pH、OM的3个主要污泥性质对5种重金属生物有效性的影响进行了分析,结果表明,CEC、pH为主要影响因素,OM影响较小,但对于不同的金属三者作用的大小及方向不同。     

贵州省典型城市污水处理厂污泥养分与重金属含量调查

分别采集贵州省8个典型地级城市污水处理厂冬季和夏季的脱水污泥样品,进行室内分析测试,研究其养分和重金属特性.结果表明,贵州省主要地级城市脱水污泥pH为6.5～7.4,盐分含量为O.4%～0.9%.城市污泥中有机质、全量N、P高于一般农家肥,但全K量较低.污泥中全量重金属Cu、Pb、Ni、Cr、Hg和As均远低于国家农用标准,但一个处理厂污泥Cd、Zn超标,另有一处理厂污泥Cd超标,有3个处理厂污泥存在Zn超标现象.形态分析表明,Cd在多数污泥中化学形态主要是以生物有效态的形式存在,而Zn主要以稳定的化学形态存在,说明Cd存在环境风险,而Zn相对安全,表明贵州地区脱水污泥多数可安全农用,冬季和夏季脱水污泥的养分和重金属浓度没有显著差异.     

污泥中几种重金属元素在砂土中的运移

通过土柱实验，研究了污泥中几种重金属元素Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｐｂ的运移特点和形态。实验表明，表层４ｃｍ土壤混入６％的污泥后，显著增加了Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ的淋出量，而Ｐｂ没有显著增加。淋出液中Ｃｕ，Ｎｉ几乎都是配位态重金属，Ｚｎ则有较高比例的非配位态离子。土壤对Ｃｕ＾２＋的吸附能力大于Ｚｎ＾２＋，Ｃｕ＾２＋与有机物的配位能力强于Ｚｎ＾２＋。水溶性有机物与重金属的配位反应对Ｃｕ，Ｎｉ运移影响较大。Ｚｎ的运     

Fe3+浸出污水污泥中重金属实验研究

在25 ℃,污泥浓度20 g/L条件下,以硫酸铁为萃取剂对两种污泥(W1＆W2)进行重金属浸出研究.结果表明,向污泥中投加硫酸铁能导致污泥酸化和污泥中重金属的溶出.投加量越大,污泥pH值降得越低,重金属的溶出率也越高.向W1中投加按Fe3 计算为1.5 g/L硫酸铁时,其pH值降至3.02,Cd,Cu,Zn溶出率分别可达到82.5%,70.9%和89.0%;向W2中投加4.5 g/L Fe3 ,其pH值降至3.19,Cd,Cu,Zn的溶出率分别可达到80.0%,88.2%和92.1%.在相同pH条件下,Fe3 比硫酸能更有效浸出污泥中重金属;用Fe3 浸提污泥中重金属能达到与生物淋滤法同等的溶出效果,并缩短了反应时间.用Fe3 浸出污泥中重金属具有一定可行性.     

污泥蚯蚓堆肥过程中蚯蚓对污泥的适应性及重金属消减的影响

通过研究污泥理化性质对蚯蚓生长的影响和不同比例的污泥和调理剂(牛粪)对堆肥产品中重金属含量的影响,以及蚯蚓对污泥中重金属的消减作用,为污泥的资源化利用提供参考依据。结果表明,新鲜污泥处理和混合污泥处理的蚯蚓数量显著高于久置污泥;70%含水量处理的蚯蚓数最多,显著高于90%和40%含水量处理,其中40%含水量处理的蚯蚓全部死亡;pH7.82时蚯蚓数最多,与pH5.43和pH9.24处理时的差异达显著水平。污泥与牛粪混合培养蚯蚓的试验中,各处理间蚯蚓数量差异不显著,但纯污泥处理的蚯蚓总重和平均单条重显著高于其他处理,且各重金属含量均高于其他各处理,其中Cd、Pb、B、Cu、Zn含量与其他各处理间差异均达显著水平。试验结束后,纯污泥处理的蚯蚓体内各重金属含量是未处理蚯蚓的2.84~116.80倍,重金属去除率为0.46%~2.64%,吸收系数为0.06~0.38。     

风干污泥修复后淋洗液对黑麦草初期生长与重金属富集的影响

采用不同浓度DTPA强化修复风干污泥中的重金属,之后对基质进行淋洗,以获得的淋洗液培植黑麦草,研究了淋洗液对黑麦草初期生长及重金属富集的影响。结果表明,淋洗液中含有丰富的无机矿质元素,能够满足植物的生长需要。与对照相比,修复过程中20 mmol.kg-1DTPA未种植物处理的淋洗液显著抑制黑麦草的萌发,推迟黑麦草萌发的高峰期,且降低了黑麦草的地上生物量,其余处理的萌发数与对照差异不显著。各处理淋洗液培养的黑麦草在叶绿素含量上较对照有不同程度的增加,其中10 mmol.kg-1DTPA+隔层处理的淋洗液较对照提高了91.2%。在对重金属的富集中,各处理淋洗液培植的黑麦草地上部和根部的Cd、Cr、Cu、Zn和Pb的浓度显著提高,尤其20 mmol.kg-1DTPA未种植物处理要显著高于对照和其他淋洗液处理。对于同一金属而言,同一处理下根部浓度要远远高于地上部。相同处理下,黑麦草地上部对不同重金属富集系数表现为Zn最大,Pb最小,根部则表现为Cd、Pb较大,Zn较小,且Zn从地下向地上的转运能力最强。和其他4种重金属相比,黑麦草对Zn具有较强的吸收潜力,可作为Zn污染土壤植物修复的备选植物。