城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征 (1)

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征 (1)
城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征 (1)

第23卷 第6期2010年6月

环 境 科 学 研 究

Research of Envir on mental Sciences

Vol.23,No.6

June,2010

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

姚金玲,王海燕,于云江3,王 琪,王兴润

中国环境科学研究院,北京 100012

摘要:研究了我国16家城市污水处理厂污泥中重金属(Cu,Cr,Pb,A s和Cd)污染状况及特征,并探讨了可行的污泥处置方法.结果显示:w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)(干基)分别为14148~239193,7186~200100,6110~121100,3115~11170和0131~6116mgΠkg;不同种类的重金属在污泥中的质量分数也不同,w(Cu)和w(Cr)高于w(Pb),w(A s)和w(Cd);污泥中重金属质量分数还随污水处理厂的不同而变化,这与污水来源和污水处理工艺有关.分析表明,除7号污水处理厂污泥中w(Cd)超出我国农用泥质(CJΠT309—2009)A级污泥、园林绿化用泥质(G BΠT23486—2009)和土地改良用泥质(CJΠT291—2008)中酸性土壤(pH<615)施用标准外,其他污水处理厂的污泥重金属质量分数均低于我国农用泥质(CJΠT309—2009)A级污泥标准以及美国、德国和欧盟农用污泥标准的重金属控制限值.达标的污泥可将混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污泥处置备选方案.

关键词:重金属;污泥;污水处理厂

中图分类号:X703 文献标志码:A 文章编号:1001-6929(2010)06-0696-07

Po ll u ti o n S ta tu s and C ha rac te ris ti c s o f Heavy M e ta ls i n S ew age S l udge fr om M un i c i p a lW a s tew a te r Trea t m en t P l an ts

Y AO J in2ling,WANG Hai2yan,Y U Yun2jiang,WANG Q i,WANG Xing2run

Chinese Research Acade my of Envir on mental Sciences,Beijing 100012,China

Abstract:The polluti on status and characteristics of heavy metals including Cu,Cr,Pb,A s and Cd in se wage sludge sa mp les fr om16 munici pal waste water treat m ent p lants in China were investigated,and the feasible dis posal methods of se wage sludge were discussed. The results showed that the contents of Cu,Cr,Pb,A s and Cd ranged fr om141482239193,71862200100,61102121100,3115211170 and013126116mgΠkg(dry basis),res pectively.It was found that the contents of the heavy metals varied with their s pecies.The contents of Cu and Cr were al w ays higher than those of Pb,A s and Cd.For different waste water treat m ent p lants,the contents of the sa me heavy metals turned out t o be different,which may be the result of different waste water res ources and treat m ent p r ocesses in the p lants.The contents of the heavy metals in all the sludge sa mp les excep t one were bel ow the per m itted li m its of sludge quality standards of China(CJΠT30922009),and the sludge quality standards f or agricultural use of America,Ger many and the Eur opean Uni on.The one excep ti on was the sludge sa mp le of the No.7waste water treat m ent p lant,for which Cr content exceeded the per m itted li m its of the A2class sludge quality standard of China f or agricultural use(CJΠT30922009),the acidic s oil(pH<615)of the sludge quality standards f or afforestati on in gardens or f orests(G BΠT2348622009).and f or land i m p r ove ment(CJΠT29122008).It was deduced that all the se wage sludge up t o the standards m ight be utilized not only f or co2landfilling,but als o for agriculture,aff orestati on in gardens or f orests,land i m p r ove ment,brick making and ce ment clinker p r oducti on.

Key words:heavy metals;se wage sludge;munici pal waste water treat m ent p lant

收稿日期:2009-09-14 修订日期:2010-01-25

基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务专项(GYK10901);国家“十一五”科技支撑计划重点项目

(2007BAC16B07);国家环保公益性行业科研专项

(200809046)

作者简介:姚金玲(1985-),女,黑龙江五大连池人, yaojl139@https://www.360docs.net/doc/a36511785.html,.

3责任作者,于云江(1964-),男,内蒙古乌拉特前旗人,研究员,博士,主要从事环境风险评价,yuyj@https://www.360docs.net/doc/a36511785.html,

城市污水处理厂污泥是污水处理的产物,富集了污水中大部分污染物质.由于我国工业污水和生活污水混合排放,因此城市污水处理厂进水和污泥中不可避免地含有重金属.我国污泥产生量大、处理处置率低.污泥长期暴露在环境中,重金属元素会逐渐释放进入环境介质,进而影响环境安全与人体健康.污泥的重金属含量是选择污泥处置方式尤其是土地利用和建材利用的重要影响因素.因此,污泥的重金属含量是国家管理部门、研究机构和普

第6期姚金玲等:城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

通百姓共同关注的焦点问题之一.目前,国内外关于污泥中重金属的研究报道很多.如G ARC1A2 DE LG ADO等[1]对西班牙Sala manca省7家污水处理厂污泥中的w(Cd),w(Cr),w(Cu),w(N i), w(Pb)和w(Zn)进行了研究,同时分析了重金属质量分数随取样季节和时间的不同而发生的变化,结果表明,采集于不同地点的污泥样品中w(Cr), w(Cu),w(N i),w(Pb)和w(Zn)差别很大,但w(Cd)具有统计学相似性;另外,采集于不同时间(2000,2001和2002年)以及不同季节(冬季和夏季)的污泥样品中w(Cr),w(Cu),w(N i)和w(Zn)均有较大差异.S OUZ A等[2]分析了巴西R i o de Janeir o州的2个污水处理厂污泥样品中的重金属质量分数发现,其污泥中存在w(Cd)

1 材料和方法

111 仪器和试剂

仪器:电感耦合等离子质谱仪(I CP-MS, 7500CS,美国安捷伦公司);微波消解仪(MARSXPRESS,美国CE M公司)消解罐;电子天平(精确至010001g);100mL容量瓶;玻璃漏斗;定量滤纸.

试剂:去离子水;浓硝酸(ρ=1142gΠmL,优级纯).

112 污泥样品的采集和预处理

为充分体现污泥样品的地域代表性,笔者分别在东北、华北、华东和西北地区选择2~3座城市作为采样地点;为保证污水处理厂的代表性,在每座城市选择数家污水处理厂进行样品采集,并且污水处理厂的选择以不同污水处理工艺、规模为原则,充分体现污水处理工艺和污水处理量的多样性和代表性.最终确定哈尔滨、沈阳、青岛、日照、天津、北京、上海、杭州、呼和浩特和太原作为污泥采样地点,各污水处理厂由代号表示.而样品采集点(采样点)选择在各污水处理厂污泥脱水车间连续稳定运行的脱水机出泥口,采集不同脱水机出泥口的样品并将其混合,混合样品的质量不少于1kg;或者根据多点采样的原则在污泥堆放场地进行采样,以确保每种污泥采集方法收集的污泥样品均具有代表性.样品使用聚乙烯封口袋收集,封口带回实验室备用.待测污泥经自然风干、研细后进行样品预处理.

样品的预处理采用微波辅助酸消解法.将0110 g样品和10mL浓硝酸加入密封消解罐中,置于微波消解炉中消解10m in.样品温度在5m in内升到175℃,在10m in的辐射时间内平衡到170~180℃.消解程序结束后,使消解罐在微波炉内至少冷却5m in后取出自然降温.待消解罐冷却至室温后,在通风橱中打开,释放其中的气体.将消解液过滤并转移至100mL容量瓶中,定容,取约5mL溶液进行分析测试.

113 污泥中重金属质量分数的测定

样品经预处理后,使用电感耦合等离子体质谱法(I CP-MS)测定其中的重金属质量分数.I CP-

796

环 境 科 学 研 究第23卷

MS 的精确度在2%以下,回收率为95%~105%,同时每批样品消解时添加2个标准土样〔G BW 07405(GSS -5)〕作为参考,测定偏差控制在±9%内.污泥中重金属质量分数的计算公式:

w (M )=n ×

v ×c

m

(1)

式中,w 为污泥中重金属的质量分数(干基),mg Πkg;

M 为所测定的某种重金属;c 为I CP -MS 测定预处

理样品得到的重金属质量浓度,mg ΠL;n 为I CP -MS 测定时预处理样品的稀释倍数;m 为污泥样品质量,kg;v 为定容体积,L.

2 结果与分析

211 污水处理厂污泥中重金属质量分数的特点

所调研的各污水处理厂污泥中的重金属质量分数测定结果见表11

表1 各污水处理厂污泥中重金属质量分数

Table 1 The contents of the heavy metals in the se wage sludge sa mp les fr om different wastewater treat m ent p lants 污水处理厂代号

w Π(mg Πkg )

Cu

Cr Pb A s Cd 合计

123919317719755163410021524801052135120200100121100718011004651003101110150150421708120110030315041821365511134164101671137284115581180149150271801117011202721006146109521895211616129019626813976112494139291545167611619710086818655179311274189110216118394218347139111954147017310713710251883619723106414001899112011331792212581083165013768114121715817197121277104016855154132513712116101914138015653138141913713169912631150140451871518172141676110415701314413716

14148

7186

7116

4160

0147

34157

注:各污水处理厂名称均以代号表示.

对表1数据进行分析发现,污水处理厂污泥中重金属质量分数具有以下特点:

a .各重金属在不同污水处理厂污泥中的质量

分数差别较大.一般地,w (Cu )和w (Cr )高于

w (Pb ),w (A s )和w (Cd ).其中,w (Pb ),w (A s )和

w (Cd )呈规律性变化,即在各污泥样品中w (A s ),w (Pb )和w (Cd )依次递减.但是,w (Cu )和w (Cr )无

规律性变化,部分污水处理厂污泥中w (Cu )>w (Cr ),如1号,11号和14号污水处理厂;而部分污水处理厂污泥中w (Cu )

在2006年对全国107

家污水处理厂污泥样品的检测结果,以及陈同斌

[8]

对我国1994—2001年污水处理厂污泥中重金属质量分数资料的统计分析可知,由于城市工业污水的控制排放和清洁技术的使用,污泥中重金属质

量分数呈逐年下降趋势.其中,2006年w (Cu ),

w (Cr ),w (Pb ),w (A s )和w (Cd )的平均值分别为

219100,93110,72130,20120和2101mg Πkg (干基).

由此可知,该研究得到的污泥重金属质量分数变化趋势与杨军等的研究结果基本一致.

b .同一重金属在不同污水处理厂污泥中的质

量分数并不相同.如2号污水处理厂污泥中的w (Cr )最高,达到200100mg Πkg;而16号污水处理厂污泥中的w (Cr )最低,为7186mg Πkg .

c .不同污水处理厂污泥中的w (Cu ),w (Cr ),

w (Pb ),w (A s )和w (Cd )总和差别较大.如1号污水

处理厂污泥中所测的重金属总量最高,达到480105mg Πkg;而16号污水处理厂污泥最低,为34157mg Πkg .

212 污水处理厂污泥中重金属质量分数的影响因素

污水处理厂污泥中重金属质量分数受污水处理厂进水水源及重金属形态、污水处理规模、污水处理工艺等因素的影响.表2给出了调研的各污水处理厂的处理规模(污水处理量)、生活污水与工业污水的比例(体积比)、主要工业污水类型和污水处理工艺.

8

96

第6期姚金玲等:城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

城市污水处理厂进水水源对污泥中重金属质量分数影响较大.一般地,我国城市污水处理厂进水由生活污水、工业污水和降水组成.重金属主要来自工业污水,其中含Cu,Cr,Pb,A s和Cd污水的主要来源见表31由表3可知,采矿、冶炼、电子、电镀、化工、制革和机械加工等行业易于排放含重金属的污水,而食品、塑料和制药等行业则排放重金属较少或者不排放.结合表2可知,1号~8号污水处理厂的进水中含有电子、化工、机械制造、电镀、皮革、毛纺和钢铁冶炼等工业污水,因此上述污水处理厂污泥中重金属质量分数相对较高.而9号~16号污水处理厂的工业污水来源主要是食品加工、餐饮、服装加工和制药污水等,其污泥中重金属质量分数相对较低.由表3可知,Cu的来源广泛,电镀、化工和机械加工等工业污水中均含有Cu,而且由于排水管道经常使用镀铜管也会增加进水中的Cu,因此,污泥中w(Cu)较高.Cr主要来源于皮革加工、电镀水和偶氮类染料等污水.由表1可知,1号~8号污水处理厂污泥的w(Cr)均超过了50mgΠkg,而它们的污水来源主要集中在制革、机械加工、钢铁加工、电子、电镀和纺织产业,因此w(Cr)较高.Pb主要来源于采矿、冶炼产业污水.由表1,2可知,1号~3号污水处理厂污泥中的w(Pb)较高,这与污水处理厂进水中含有化工、钢铁冶炼污水有关.A s主要来源于化工、冶金、炼焦等污水.由表1可知,污泥中的w(A s)较低,样品中w(A s)的最高值仅为16129 mgΠkg.Cd主要来源于矿业、冶金和电镀污水.由表1,2可知,7号污水处理厂因含有矿业、机械制造和电子污水,因此其污泥中的w(Cd)最高,达到6116 mgΠkg.此外,城市污水处理厂的进水须满足国家《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082—1999)[9]的水质要求,该标准对ρ(Cu),ρ(Cr),ρ(Pb),ρ(A s)和ρ(Cd)的最高允许限值分别为210,115,110,015和011mgΠL.这恰与该研究中得到的污泥中不同重金属质量分数由高至低的顺序基本一致,说明污泥中重金属质量分数与进水水质要求也有一定的关联.

污泥中重金属质量分数还与污水处理厂的处理规模、工业污水进水比例有关.工业污水进水比例越高,污泥中重金属质量分数一般也越高.如12号和15号污水处理厂的污水来源及处理规模大体相似,但12号污水处理厂进水中工业污水所占比例大于15号污水处理厂,因此,12号污水处理厂的重金属(除Cu外)质量分数均高于15号污水处理厂.

表2 污水处理厂处理规模、污水来源和污水处理工艺

Table2 The scales,waste water res ources and treat m ent p r ocesses of different waste water treat m ent p lants

污水处理厂代号污水处理量Π

(104tΠd)

污水类别及其比例

〔V(生活污水)∶V(工业污水)〕

主要工业污水类型污水处理工艺

1381∶1化工、制药、印染、电镀、

印制线路板等

UN I T ANK工艺

2215不确定钢铁冶炼、电镀、皮革等奥贝尔氧化沟3164∶1钢铁冶炼、造纸、纺织等传统活性污泥法

440少量污水电子产品制造、电镀等

倒置A2ΠO,A2ΠO工艺

(2种工艺的处理量之比为1∶1)

553∶2毛纺工业、制革业等传统活性污泥法675少量污水电子、机械制造等传统活性污泥法

73519∶1电子、机械制造、汽车配件、

矿业、塑料制品等

AΠO,A2ΠO1)和A2ΠO1)工艺

(3种工艺的处理量之比为4∶1∶2)

840不确定电子、生物医药、机械制造、

食品饮料等

A2ΠO工艺

9201∶2羽绒加工、汽车制造工业等传统活性污泥法、浮动填料法(2种工艺的处理量之比为1∶1)

1025不确定电子、针织、塑料、机械铸造业等AΠO工艺11121∶1制药、肉类食品加工等AΠO工艺124~51∶1酿酒厂、海鲜加工厂等氧化沟工艺1374∶1食品加工、啤酒制造业、餐饮业等A2ΠO工艺

14404∶1服装加工、家具制造等

传统活性污泥法,AΠO工艺(2种工艺的处理量之比为1∶1)

154~519∶1海鲜食品加工厂等改进S BR工艺

16302∶1制药、肉类食品加工等AΠO工艺

1)2种工艺分别建于不同时期,有独立的配水系统.

996

环 境 科 学 研 究第23卷

此外,其他学者[10212]对于污水处理厂污泥中重金属相关的试验和研究表明,不同污水处理厂污泥中的重金属质量分数还受到污水处理厂污水处理工艺及运行条件等因素的影响.杨启霞等[13]对A2ΠO 污水处理工艺处理过程中Zn,Hg,Cu,Cr,Cd和Pb 的去除率进行的研究发现,A2ΠO法工艺对Zn的去除率最大,对Pb的去除率最小.而卢吉文等[14]研究了传统活性污泥法污水处理过程中Zn,Hg,Cu, Cd,Pb和A s6种重金属含量的变化及其去除情况,结果表明,传统活性污泥法对Hg的去除率最大,对Pb的去除率最低.因此,污水处理工艺不同,对重金属的去除率效果存在差异.同时,活性污泥去除重金属主要是依靠吸附、表面络合、离子交换等机理进行,因此重金属的去除受到污水处理厂运行条件的影响,如污水处理厂进水水质,pH和温度等[15216].该研究调研的污水处理厂所涉及的污水处理工艺较多,其与污泥中重金属质量分数的关系还有待进一步研究.

表3 重金属污水的主要来源

Table3 The main res ources of the waste water

containing heavy metals

种类主要来源

含Cu污水

电镀、印制线路板、化工、机械加工、印染、冶炼、采矿、

电子材料漂洗、染料生产等

含Cr污水电镀、制革、采矿、冶炼、染料、催化剂等

含Pb污水采矿、冶炼、化学、蓄电池、染料工业等

含A s污水

化工、冶炼、炼焦、火力发电、造纸、皮革等,以化工和

冶金为主

含Cd污水采矿、冶炼、电镀、玻璃、陶瓷等

213 污水处理厂污泥中重金属质量分数与污泥标准中重金属控制限值的比较

为规范污泥处理处置工作,我国制定了一系列污泥相关标准,其中重金属质量分数作为控制项目受到广泛关注.表4给出了我国污泥相关标准及其对w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)的控制限值.由表4可知,《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)[17]中A级污泥标准规定的

表4 我国污泥标准及其重金属控制限值

Table4 The standards f or se wage sludge and the li m it values in China

标准

控制限值〔wΠ(mgΠkg)〕

Cu Cr Pb A s Cd

《城镇污水处理厂污染物排放标准》(G B18918—2002)[18]pH≥6151500100010007520 pH<615800600300755

《农用污泥中污染物控制标准》(G B4284—84)[19]pH≥615500100010007520 pH<615250600300755

《城镇污水处理厂污泥泥质》(G B24188—2009)[20]1500100010007520

《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(G BΠT23486—2009)[21]pH≥6151500100010007520 pH<615800600300755

《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》(G BΠT23485—2009)[22]1500100010007520《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》(CJΠT289—2008)[23]150010003007520

《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》(CJΠT291—2008)[24]pH≥6151500100010007520 pH<615800600300755

《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)[17]A级污泥500500300303 B级污泥1500100010007515

《城镇污水处理厂污泥处置 水泥熟料生产用泥质》(CJΠT314—2009)[25]1500100010007520 注:污泥为干基.

控制限值最为严格.

一般地,污泥农用时对泥质的要求最为严格.表5给出了美国《污泥处置或利用标准》(40CFR-Part503)[26]、德国《污水厂污泥条例》[27]和欧盟《关于保护环境,特别是当污泥农用时保护土壤的指令》(D irective86Π278ΠEEC)[28]对w(Cu),w(Cr), w(Pb),w(A s)和w(Cd)的控制限值.由表5可知,在美国、德国和欧盟农用污泥标准中,以德国对重金属质量分数的控制限值最为严格,其次是欧盟和美国.对比表4可发现,《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)中A级污泥标准规定的重金属质量分数控制限值不仅严于我国其他污泥标准,同时也严于德国、美国和欧盟.

由表1可以看出,w(Cu),w(Cr),w(Pb), w(A s)和w(Cd)范围分别为14148~239193,7186~200100,6110~121100,3115~11170和0131~6116 mgΠkg.将其与重金属控制限值最严格的《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)中A 级污泥标准进行比较可知,w(Cu),w(Cr),w(Pb), w(A s)和w(Cd)(除7号污水处理厂外)均低于该

007

第6期姚金玲等:城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

标准中重金属控制限值;而7号污水处理厂污泥中的w(Cd)为6116mgΠkg,超过了我国《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)中A级污泥标准的重金属控制限值,同时也超过了酸性土壤(pH<615)中我国《农用污泥中污染物控制标准》(G B4284—84)、园林绿化用泥质(G BΠT23486—2009)、土地改良用泥质(CJΠT2912008)重金属控制限值.与表5相对比,调研的污水处理厂污泥中w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)均满足美国、德国和欧盟的农用污泥标准要求.

表5 美国、德国和欧盟的农用污泥标准中重金属控制限值

Table5 The per m it li m its of heavy metals in the sludge quality standards f or agriculture use of America,

Ger many and Eur opean Uni on

项目

wΠ(mgΠkg)

Cu Cr Pb A s Cd

美国《污泥处置或利用标准》[26]430030008407585

德国《污水厂污泥条例》[27]800900900—10欧盟《关于保护环境,特别是当污泥农用时保护土壤的指令》[28]1000~1750—750~1200—20~40 注:污泥为干基.

214 污水处理厂污泥处理处置方式探讨

综上,7号污水处理厂污泥不能施加于酸性土壤进行污泥农用、园林绿化和土地改良,但可考虑用作碱性土壤的农田利用、园林绿化和土地改良,并可用于混合填埋、制砖和水泥熟料生产.除此之外,其他污水处理厂污泥中w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)均满足污泥混合填埋、污泥农用、污泥园林绿化、污泥土地改良、污泥制砖和水泥熟料生产用泥质标准的要求,可将混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污水处理厂污泥处置的备选方案.

污泥中的重金属质量分数是选择污泥处置工艺的硬性指标之一,但并不是唯一的限制因素,还有一些因素影响着污泥处置工艺的选择,如污泥农用标准中的粪大肠菌群值指标以及污泥堆肥要求的有机质质量分数等.由于该研究仅对污泥中w(Cu), w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)进行了测定和讨论,并在此基础上对污泥可选的处置工艺进行了探讨,因此在污水处理厂确定污泥处置方式时,还要进行标准规定的其他污染物控制项目的监测和分析,进一步确定污泥中其他污染物的种类和质量分数.根据检测结果和相应的污泥泥质标准的规定,选择最佳的污泥处置工艺.

3 结论

a.污水处理厂污泥中重金属质量分数随重金属种类的不同而不同,w(Cu)和w(Cr)高于w(Pb), w(A s)和w(Cd);同一重金属在不同污水处理厂污泥中的质量分数亦不同;各污水处理厂污泥中重金属总量差别显著.这与污水处理厂进水水源、工业污水比例和污水处理工艺等因素有关.

b.16家污水处理厂污泥中的w(Cu),w(Cr), w(Pb),w(A s)和w(Cd)(除7号污水处理厂外)均达到我国《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJΠT309—2009)A级污泥标准的重金属控制限值;仅7号污水处理厂污泥中的w(Cd)超过我国《农用污泥中污染物控制标准》(G B4284—84)、农用泥质(CJΠT309—2009)A级污泥、园林绿化用泥质(G BΠT23486—2009)和土地改良泥质(CJΠT291—2008)中酸性土壤(pH<615)施用标准的(CJΠT309—2009)A级污泥控制限值.同时,所有污水处理厂污泥中的w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(A s)和w(Cd)均低于美国、德国和欧盟农用污泥标准的重金属控制限值.

c.7号污水处理厂污泥中的w(Cd)超标,不能用作酸性土壤的农田利用、园林绿化和土地改良,但可以考虑用作碱性土壤的农田利用、园林绿化和土地改良,或者混合填埋、制砖和水泥熟料生产.其他污水处理厂的污泥均满足我国相关污泥标准中相应重金属控制限值的要求.在对其他控制项目进行监测和分析的基础上,可选择混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污水处理厂污泥处置的备选方案.

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(责任编辑:潘凤云)

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2011年数学建模A题 城市表层土壤重金属污染分析

A题城市表层土壤重金属污染分析 摘要 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。通过对城市土壤重金属的调查,应用数学方法对数据进行处理。得到城市环境质量的演变,已是人们日益关注的焦点。 对于问题一,用附件一中给出的数据,用matlab插值法建立三维模型,总共有9个图,一个是取样地点的地形图,另外八个是八种重金属元素的浓度分布图,通过模型图我们可以清楚的看到各种元素不同的空间分布。然后通过均值法,算出不同区域内各种重金属元素的污染程度。 对于问题二,通过对问题一结论的分析得出,生活区和工业区是污染比较厉害的地区。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。人类生活中各种用品都含有不同量的重金属元素,比如说废旧电池,含有较多的汞、铬、锰、铅、镍、锌等重金属。它们通过自然和生物降解,随着雨水进入到土壤和河流当中。 对于问题三,根据前两问的结论分析重金属的传播特征,主要有从高海拔到低海拔,从高浓度区向低浓度区扩散。我们建立扩散模型,求出函数的极值,从而确定污染源的位置。 对于问题四,我们仔细分析了模型的优缺点。为更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量,以及每年的生物降解量,降雨量对重金属元素扩散的影响,空气污染也应该考虑进去。有了这些数据以后建立因子分析法,回归分析,曲线拟合等模型解决问题。 关键词:插值法、均值法、扩散模型、因子分析、回归分析。 一、问题重述与分析 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证,以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价,研究人类活动影响下城市地质环境的演变模

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势 杨 军1 , 郭广慧1 , 陈同斌1 , 郑国砥1 , 高 定1 , 杨苏才1 , 宋 波1 ,  杜 伟 2 (1.中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心,北京100101;2.北京中科博联环境 工程有限公司,北京100080) 摘 要: 于2006年从全国范围内选取107个城市污泥样品,测定了其重金属含量。结果表明,污泥中A s 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、N i 、Pb 和Zn 的平均含量分别为20.2、2.01、93.1、219、2.13、48.7、72.3和1058mg/kg 。与2001年以前的调查结果相比,污泥中的重金属含量总体呈下降趋势,其中Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、N i 、Pb 和Zn 的含量分别降低了32.3%、49.7%、54.9%、25%、37.2%、44.8%和27%。与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(G B 18918—2002)相比,城市污泥中Cd 、Cu 、N i 和Zn 含量的超标率相对较高,其超标率分别为6.5%、6.5%、6.5%和11.2%。 关键词: 城市污泥; 重金属; 含量变化 中图分类号:X703 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2009)13-0122-03 Concen tra ti on s and Var i a ti on of Heavy M et a ls i n M un i c i pa l Sludge of Ch i n a Y ANG Jun 1 , G UO Guang 2hui 1 , CHEN Tong 2bin 1 , ZHENG Guo 2di 1 , G AO D ing 1 ,  Y ANG Su 2cai 1, S ONG Bo 1, DU W ei 2 (1.Cen ter for Environm ental R e m ediation,Institute of Geographic Sciences and N atural R esources R esea rch,Ch inese A cade m y of Sciences,B eijing 100101,China;2.B eijing GreenTech Environm ental Engineering Co m pany,B eijing 100080,China ) Abstract: T o identify the concentrati ons of heavy metals in munici pal sludge of China,sa mp les of munici pal sludge were collected fr om 107se wage treat m ent p lants in China in 2006.The results indicate that the average concentrati ons of A s,Cd,Cr,Cu,Hg,N i,Pb and Zn in the sludge are 20.2mg/kg,2.01mg/kg,93.1mg/kg,219mg/kg,2.13mg/kg,48.7mg/kg,72.3mg/kg and 1058mg/kg re 2s pectively .Compared with the results of heavy metals in munici pal sludge taken before 2001,there is a significant decrease in heavy metals in the sludge,and the average concentrati ons of Cd,Cr,Cu,Hg,N i,Pb and Zn are decreased by 32.3%,49.7%,54.9%,25%,37.2%,44.8%and 27%res pec 2tively .However,the concentrati ons of Cd,Cu,N i and Zn in the sa mp les exceed the heavy metal li m its of D ischarge S tandard of Pollutants forM unicipalW aste w ater Treat m ent P lant (G B 18918-2002),being 6.5%,6.5%,6.5%and 11.2%res pectively . Key words: munici pal sludge; heavy metal; variati on of concentrati on 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA06Z384); 国家科技支撑计划项目(2006BAD25B03、 2006BAJ10B04) 第25卷 第13期2009年7月 中国给水排水CH I N A WATER &WASTE WATER Vol .25No .13 Jul .2009

重金属底泥处置技术研究进展

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2018, 8(3), 180-185 Published Online June 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/a36511785.html,/journal/aep https://https://www.360docs.net/doc/a36511785.html,/10.12677/aep.2018.83022 Research Progress on the Disposal Technology of Heavy Metal Sediment Junshan Weng Chongqing Engineering Limited Liability Company, China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing Received: May 8th, 2018; accepted: May 29th, 2018; published: Jun. 5th, 2018 Abstract There are many rivers and lakes in our country, additionally sediment pollution is serious, and these pollution problems in the environment have aroused the concern of scholars from various countries. With the goal of ecological civilization construction and the continuous improvement of relevant laws and regulations in our country, the harmless treatment of heavy metal sediment contaminated of rivers and lakes is an inevitable choice in the future. In order to investigate the research progress on the disposal technology of heavy metal sediment, based on an overview of the pollution hazards of heavy metal sediment at home and abroad, focused on the systematic re-view of the disposal technology in heavy metal sediment. Mainly including, physical repair tech-nology (physical adsorption method, electric repair method), technology (curing and stabilization method, washing method), bioremediation technology (phytore mediation, microbial remedia-tion). Finally, the advantages and disadvantages of various methods for treating heavy metal se-diment are summarized, which can provide references for the research on disposal technology of heavy metal sediments later. Keywords Sediment, Heavy Metal, Pollution, Disposal Technology 重金属底泥处置技术研究进展 翁君山 中煤科工集团重庆设计研究院有限公司,重庆 收稿日期:2018年5月8日;录用日期:2018年5月29日;发布日期:2018年6月5日

重金属传播特性分析

重金属污染来源、分布、治理方法 点击次数:2540 发布时间:2011-2-16 摘要:文章阐明了重金属污染物来源与分布,同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述,提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法,利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。并提醒人们要提高土壤质量意识,保护生态环境。 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展,含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降,并可通过食物链危害人类的健康,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前,世界各国土壤存在不同程度的重金属污染,全世界平均每年排放Hg约1.5万 t、Cu为340万 t、Pb为500万 t、Mn为1500万 t、Ni为100万 t。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染,如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地;。 南方相对较轻,如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看,到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2,而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等,土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染,改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理 重金属,特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解,而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是:(1)除被悬浮物带走的外,会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中,成为长期的次生污染源;(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物,导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来;(3)重金属的价态不同,其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是:微量浓度即可产生毒性(一般为1~10毫克/升,汞、镉为0.01~0.001毫克/升);在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋-甲基汞);可被生物富集,通过食物链进入人体,造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力,能抑制酶的活性,亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积,抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂,可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶,导致高铁血红蛋白,可能致癌,过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手,提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境,提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布 土壤中重金属的来源是多途径的,首先是成土母质本身含有重金属,不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外,人类工农业生产活动,也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。 1.1 大气中重金属沉降

污泥重金属处理

污泥重金属处理 随着当今世界人口快速增长和经济的迅速发展,环境污染问题日益严重。各城市污水处理厂的大量兴建,有效缓解了城市生活污水和工业废水对环境的污染。但污水处理过程中产生的大量污泥很容易对环境造成二次污染,由于污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,其资源化农用已经成为当今研究的热点,但污泥中重金属元素已成为制约污泥资源化农用的关键因素。许多学者针对如何减少和降低城市污泥中重金属毒害作用展开了广泛的研究,但系统性、经济性和实用性还达不到要求。因此对城市污泥进行重金属去除方法和资源化农用的系统研究,就显得有十分重要的意义。 本文以桂林市污水处理厂的污水污泥作为试验对象,以有效去除和降低城市污泥中有毒有害重金属元素为目的,以污泥的资源化农用作为研究的最终手段,从生物、化学和电化学处理三个方面对污泥中重金属的去除进行了分析研究。 本文对桂林市城市污泥的成分和化学性质作了详细分析,得出桂林城市污泥完全符合污泥资源化农用的营养物质要求。同时对桂林城市污泥中各重金属元素的化学形态分布情况进行了详细测定,对重金属的生物毒性作了评述,为进一步采用不同方法去除污泥中重金属提供了基础。通过对污泥中重金属的化学形态分析得出,桂林市污泥中大多数元素以稳定性较好的硫化物及有机结合态、残渣态形式存在,通

过适当的处理后可以安全地加以资源化利用。 试验得出:微生物方法更能有效地去除污泥中的重金属离子。重金属元素的去除除与pH值有关外,微生物的代谢、吸附等特性也可以大大促进污泥中的重金属形态的转变和促使重金属元素的溶出。同时对硫和硫酸亚铁盐作基质时最佳的投配比进行了讨论,得出硫作基质时投配比分别为3g/l 最佳。在污泥接种时,去除污泥中重金属离子可以达到较好的效果,且有利于淋滤周期的缩短。试验首次证实,硫酸亚铁盐作基质时在曝气条件下可以不需预酸化,也可以达到较好的处理效果。论文系统地比较了不同的酸剂处理污泥中重金属的效果,得出不同酸剂对不同的重金属元素的去除效果存在一定差异。重金属元素不同,其最佳的处理环境也不同;pH值越低,重金属元素的去除效果越好,氧化剂可对污泥中部分重金属的去除有较好的促进作用。 通过试验,对桂林市的部分超标污泥采用2%H2O2和10%HCl处理后效果更好,完全能满足我国农用污泥中重金属含量标准的要求。 本文对电化学法去除污泥中重金属进行了探索,采用高电压和高电流更能有效去除金属离子。首次针对污泥处理设计了污泥区与重金属回收区分离的处理装WP=6 置,在极液与污泥交界面设置隔膜,避免重金属元素重新发生沉积的可能,在通电4h左右,对污泥中重金属有较好的去除效果。

《底泥重金属环境质量评价技术指南(征求意见稿)》编制说明

《底泥重金属环境质量评价技术指南(征求意见稿)》 编制说明 《底泥重金属环境质量评价技术》编制组 二O一九年六月

目录 1标准编制背景 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2工作过程 (1) 2标准制订的必要性和意义 (2) 3国内外相关标准概况 (3) 3.1常见评价方法及其优缺点 (3) 3.2评价标准参照值 (8) 3.3现有评价技术存在问题分析 (9) 4标准制订的基本原则和技术路线 (9) 4.1标准制订的基本原则 (9) 4.2标准制订的技术路线 (10) 5标准制定内容及说明 (11) 5.1标准适用范围 (11) 5.2规范性引用文件 (12) 5.3评价对象的选择 (12) 5.4评价标准的确定 (12) 5.5本标准与国内外相关标准对比 (13)

1标准编制背景 1.1任务来源 国内尚未有底泥重金属环境质量评价技术的统一标准,致使评价结论对比参考性差,无法满足治理及管理需求。受山东省生态环境厅委托,由山东省科学院新材料研究所牵头,山东建筑大学、山东省环境规划研究院协作开展《底泥重金属环境质量评价技术指南》标准的编制工作。 1.2工作过程 (1)2018年6月-7月,成立标准编制组,根据《国家环境保护标准制修订工作管理办法》《山东省环境保护标准制修订工作管理办法》等环保标准制修订有关文件的要求,对目前河流、湖泊及入海口滩涂底泥重金属环境质量评价技术进行了文献资料和实地调研,确定了标准的框架结构和技术路线。 (2)2018年8月,标准编制组组织召开开题论证会。通过与会专家讨论,确定本标准技术原则和技术路线及主要内容。 (3)2018年9月-12月,按照《国家环境保护标准制修订工作管理办法》(国家环境保护总局公告2006年第41号)的有关要求,对现有各种方法和监测工作需求开展广泛而深入的调查研究,对工作内容等进行研讨,形成标准的征求意见稿。组织召开专家审评会,对标准征求意见稿和编制说明进行专家审评,并进一步完善。

重金属污染物的迁移和分布规律

垃圾焚烧中重金属污染物的迁移和分布规律 摘要:城市生活垃圾成分复杂,并且焚烧过程中会产生重金属的二次污染,是城市垃圾处理中最难解决的问题。对此,从垃圾重金属的来源,重金属在垃圾焚烧过程中的迁移和转变特性,以及重金属在焚烧过程中迁移分布的影响因素等方面进行研究。研究认为,重金属在焚烧炉中的最终分布除了受本身特性(蒸发压力和沸点)影响外,还与原生垃圾组成以及焚烧环境有关。 关键词:垃圾焚烧;重金属;污染物迁移;污染物分布规律 随着经济发展和城市化进程的加快,城市生活垃圾对环境造成的污染已经成为全球瞩目的问题。与填埋、堆肥等其它垃圾处理方法相比较,焚烧法垃圾处理技术具有如下优点:(1)大幅减少垃圾体积和重量;(2)处理速度快、储存期短;(3)回收能量用于供热、发电;(4)就地燃烧无需长距离运输;(5)通过合理组织燃烧及尾气处理实现清洁燃烧等[1]。焚烧法垃圾处理技术已成为我国部分城市处理生活垃圾的首选技术。由于原生垃圾中含有不等量的各类金属废弃物如各种金属制品、电池等,其中所含的重金属(如汞、铅、镉、铬、铜、锌、锰等)在焚烧过程中将发生迁移和转化,富集于直径小于1μm的飞灰颗粒中。由于常规的颗粒捕集设备对小颗粒飞灰捕集效率很低,这些富集了有毒重金属的细小颗粒将被排放到大气中,最终被人类呼吸。焚烧炉底灰、除尘设备飞灰、炉壁残留灰以及洗涤塔所产生的污水中也都可能含有重金属,由于重金属的渗滤特性,其中的重金属也会进入环境而造成二次污染。 随着人民生活水平的提高,人们越来越重视生态环境的改善,从垃圾焚烧工业兴起至今,许多国家相继对焚烧炉烟气中重金属等的排放作了严格的限制,且要求越来越严格。表1为现今国内外垃圾焚烧烟气排放重金属控制标准。 表1各国生活垃圾焚烧重金属污染物排放标准[3~5]mg/m3(标准状态) Floyd Hasselriis[6,7]等人在对典型垃圾组分中重金属含量测定后指出,即便是去除了明显易生成重金属污染的垃圾源,焚烧后仍将有大量有毒重金属存在;另一方面,

重金属污染物的传播特征

重金属污染来源、分布、治理方法 摘要:文章阐明了重金属污染物来源与分布,同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述,提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法,利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。并提醒人们要提高土壤质量意识,保护生态环境。 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展,含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降,并可通过食物链危害人类的健康,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前,世界各国土壤存在不同程度的重金属污染,全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染,如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地;。 南方相对较轻,如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看,到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2,而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等,土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染,改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理 重金属,特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解,而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是:(1)除被悬浮物带走的外,会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中,成为长期的次生污染源;(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物,导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来;(3)重金属的价态不同,其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是:微量浓度即可产生毒性(一般为1~10毫克/升,汞、镉为0.01~0.001毫克/升);在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋-甲基汞);可被生物富集,通过食物链进入人体,造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力,能抑制酶的活性,亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积,抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂,可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶,导致高铁血红蛋白,可能致癌,过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手,提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境,提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布

电镀污泥重金属污染治理的方法

电镀污泥是电镀行业废水处理的“产生物”主要来源各种电镀非也和电解槽液通过液相化学处理后产生的固体废料,由于各电镀厂家的生产工艺及处理工艺不同,造成电镀污泥的化学成分相当复杂,主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类。实际上大多数电镀企业的废水经过处理后得到的大多是混合性重金属污染污泥。也是目前电镀污泥的治理和资源化利用的主要对象。 治理电镀污泥常见的几种方法有稳定固化法、填埋堆放、热化学处理技术、生物浸取法。 稳定固化法:稳定固化发是化学法的一种:是利用一种由自然界中的多种天然岩石中间体并添加助剂混合而制的,具有天然活性和吸附性的重金属稳化剂来治理。该治理技术的作用机理是模仿金属矿的形成过程,使重金属颗粒在天然岩石中间体的吸附、反应吸附、离子交换等作用下被稳固剂所固定,进一步通过硅酸、铝等含水性非晶物质及低结晶矿物的高度结晶化,使重金属成为矿物中的微量成分。产生的结晶物质可通过再结晶过程及粒子之间生成交错的晶体,形成强结构的固化网,将固化的重金属进一步封固在固化网内。此过程不仅达到了固化的作用,通过晶体交错、再结晶的不可逆反应过程,更使其达到了稳定化的效果。形成的固化物质在环境条件改变(如pH)的情况下,也可抑制污染物质的再次溶出、扩散。最终达到降低重金属污染的目的。 通过电镀污泥固化实验得出结论后进行治理:

处理工艺流程图

填埋堆放:填埋堆放曾经是电镀污泥等固体废物处置的一种途径,但是填埋与堆放处置对场地的建造技术要求很很高。填埋堆放需要占用大量的土地,而且也并不是一种非常保险的处理措施,由于选场不当或建造标准不高,使很多堆废厂出现了泄漏现象,严重污染了周围环境。 热化学处理技术:热化学处理技术(如焚烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分解,使其中的某些剧毒成分毒性降低,实现快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以利用。近年来,利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视。 目前,有关电镀污泥热化学处理技术的研究,以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出。对电镀污泥在炉内焚烧过程的热特性及其中重金属的迁移规律进行了研究,发现焚烧能有效富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上,而在焚烧过程中,绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形态散失,因此减容减重效果非常明显,减重可达34%。利用水泥回转窑对混合焚烧电镀污泥过程进行了研究,分析了添加氯化物

湖底泥重金属污染特征及生态风险

湖底泥重金属污染特征及生态风险 重金属具有毒性强、易累积、不可降解等特性,是当前环境污染防治工作的重点之一。国家“十二五”“十三五”规划纲要中,明确指出了我国水环境中重金属污染问题的严重性,并提出加大重点区域、重点行业重金属污染防治的力度,这从一个层面说明了水环境中重金属污染治理的迫切性。底泥对重金属具有极强的累积作用,湖泊中重金属多通过各种生物和物理化学作用富集于底泥中,底泥中重金属浓度往往远高于水体,但随着上覆水环境条件的改变,累积在底泥中的重金属会释放进入水体,造成二次污染。底泥污染状况是衡量湖泊水环境质量状况的重要因素之一,开展底泥中重金属污染特征及生态风险评价,对开展水环境中重金属内源污染释放研究具有重要的参考意义。 衡水湖位于河北省衡水市境内,是华北平原上第一个国家级湿地自然保护区,并被纳入联合国教科文组织中国人与生物圈保护区网络。衡水湖分为东、西2个湖,水面面积为75km2,最大蓄水量为1.88亿m3。衡水湖水源主要来自西南部汇水、引蓄卫运河和黄河水。衡水湖是南水北调调蓄工程的枢纽,是南水北调中线工程丹江口—北京的必经之路。经过近年来的治理,衡水湖水质已得到明显改善,但由于历史上污染较重,底泥中存在重金属富集风险。关于衡水湖底泥中重金属污染特征与生态风险方面的系统研究较为鲜见,难以良好支撑当前衡水湖的生态环境保护和风险管控要求。笔者对衡水湖底泥中重金属浓度进行分析,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价底泥中重金属污染状况,以期为衡水湖重金属污染的有效控制和科学管理提供依据,同时也为衡水湖生态环境保护及风险管控提供参考。 一、材料与方法 1.1 采样点设置及样品采集 根据衡水湖的地理位置特点,在衡水湖湖区设置了11个采样点(图1),分别为大赵闸(S1)、南李庄村(S2)、大湖心(S3)、顺民庄(S4)、王口闸(S5)、梅花岛(S6)、道安寺(S7)、前冢村(S8)、小湖王口闸(S9)、小湖心(S10)和小湖碧水湾酒店(S11)附近水域。用抓斗式采泥器采集表层(0~10cm)底泥,密封保存于聚乙烯塑料袋中,低温储存运回实验室。 1.2 样品处理及测试 将底泥样品冷冻并经真空冷冻干燥机处理,除去其中的沙石、动植物碎片等后混合均匀。

重金属污染物的传播特征

第39卷第4期2010年8月当代化工C ontem por ar y C hem ical Industr y Vo1.39,No.4August ,2010 土壤中主要重金属污染物 的迁移转化及治理* *收稿日期:2010-06-07 作者简介:房存金(1957-),男,河南商丘人,副教授,1982年毕业于河南师范大学化学系,现从事无机与分析化学教学及化学在农牧业 方面的应用研究,已公开发表论文19篇, 获商丘市科技进步一等奖两项,河南省科技进步三等奖一项,通过河南省科研项目成果鉴定两项。E-mail :fcjsqzy@https://www.360docs.net/doc/a36511785.html, 。 由于重金属一般不易随水淋滤,土壤微生物不 能分解,但能吸附于土壤胶体、被土壤微生物和植物所吸收,通过食物链或其它方式转化为毒性更强的物质,对人体健康的危害严重,所以土壤中重金属的污染问题比较突出。重金属在土壤中积累的初期,不容易被人们觉察和关注,属于潜在危害,但土壤一旦被重金属污染,就很难彻底消除。 重金属在土壤中的迁移转化受金属的化学特性、土壤的物理特性、生物特性和环境条件等因素影响。土壤环境中重金属的迁移转化过程分为物理迁移、化学迁移、物理化学迁移和生物迁移。其迁移转化形式复杂多样,是多种形式的错综结合[1-4]。 1土壤中主要重金属污染物的迁移转化 1.1汞的迁移转化 汞是一种对动植物及人体无生物学作用的有毒元素。土壤中汞的重要特点是能以零价(单质汞)形式存在,还有无机化合态汞和有机化合态汞。除甲基汞、HgCl 2、Hg (NO 3)2外, 大多数为难溶化合物。甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强[5-6]。土壤中汞的迁移转化比较复杂,主要有如下几种途径。1.1.1土壤中汞的氧化-还原 土壤中的汞有三种价态形式:Hg 、Hg 2+和Hg 2+2。汞的3种价态在一定的条件下可以相互转化。二价汞和有机汞在还原条件下的土壤中可以被还原为零价的金属汞。土壤中金属汞的含量甚微,但可从 土壤中挥发进入大气环境,而且会随着土壤温度的 升高,其挥发的速度加快。土壤中的金属汞可被植物的根系和叶片吸收。1.1.2土壤胶体对汞的吸附 土壤中的胶体对汞有强烈的表面吸附(物理吸附)和离子交换吸附作用。从而使汞及其他微量重金属从被污染的水体中转入土壤固相。土壤对汞的吸附还受土壤的pH 值及土壤中汞的浓度影响。当土壤pH 值在1~8的范围内时,其吸附量随着pH 值的增大而逐渐增大;当pH >8时,吸附的汞量基本不变。 1.1.3配位体对汞的配合-螯合作用 土壤中配位体与汞的配合-螯合作用对汞的 迁移转化有较大的影响。OH -、 C1-对汞的配合作用可大大提高汞化合物的溶解度。土壤中的腐殖质对汞离子有很强的螯合能力及吸附能力。通过生物小循环及土壤上层腐殖质的形成,并借助腐殖质对汞的螯合及吸附作用,将使土壤中的汞在土壤上层累积。 1.1.4汞的甲基化作用 在土壤中的嫌气细菌的作用下,无机汞化合物可转化为甲基汞(CH 3Hg +)和二甲基汞[(CH 3)2Hg]。当无机汞转化为甲基汞后,随水迁移的能力就会增大。由于二甲基汞[(CH 3)2Hg]的挥发性较强,而被土壤胶体吸附的能力相对较弱,因此二甲基汞较易进行气迁移和水迁移。 汞的甲基化作用还可在非生物的因素作用下进行,只要有甲基给予体,汞就可以被甲基化。 房存金 摘要:介绍了土壤中主要重金属污染物汞、镉、铅、铬、砷在土壤中的主要存在形式、来源、迁移及转化过程。对土壤中主要重金属污染物提出了治理方法。关 键 词:重金属;污染物;治理方法 中图分类号:S 159 文献标识码:A 文章编号:1671-0460(2010)04-0458-03 (商丘职业技术学院,河南商丘176000)

河流底泥的重金属污染现状及治理进展

重金属污染对水资源的影响 常图 09903008 国际商学院 国际经济法 摘要: 介绍了我国河流底泥重金属污染的现状。结合土壤、污泥的重金属污染修复技术, 综述了国内外河流底泥的重金属污染治理进展。分析了物理修复、化学修复、生物修复技术的优缺点。随着经济的快速发展和人口的逐年增长 , 工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重 , 城市河道污染也在逐步加剧。将物理、化学和生物修复技术有机集成 , 实现经济、有效生态清淤与处置 , 将是河流底泥污染异位修复的发展方向。通过列举王春凤对广州市河流的污染研究、刘伟对上海市小城镇河流污染的研究、杨卓对白洋淀湖区重金属污染的研究以及赵丽霞对汾河底泥污染的等研究,进一步说明了重金属对我国河流的污染之严重。 一、前言随着经济的快速发展和人口的逐年增长 , 工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重, 城市河道污染也在逐步加剧。 1999年流经城市的河段普遍受到污染 , 141 个国控城市河段中有63 . 8%为N至劣V类水质⑴。水体底泥的污染状况是全面衡量水环境质量状况的重要因素[2]。纳入水体的重金属大部分在物理沉淀、化学吸附等作用下迅速由水相转入固相 , 沉积于河涌底泥中 ,在环境条件发生改变时就可能被重新释放出来 , 使水体的重金属浓度增高 ,出现明显的二次污染。水体底泥中的重金属污染 ,已成为世界关注的环境问题。前国内外对河流底泥重金属污染的治理主要包括物理、化学、生物及其三者的联合治理。当前对河流底泥重金属污染的现状调查与评价较多 , 对河流底泥重金属污染治理技术进展的综述相对较少。本文在介绍我国河流底泥重金属污染现状的基础上 , 综述了国内外河流底泥的治理技术进展 ,以期为河流底泥的重金属污染治理提供理论参考。 二、我国河流底泥的重金属污染现状 在我国 ,许多河流或湖泊底泥都受到了不同程度的重金属污染。王春凤等[3]研究表明, 广州市河流已受到不同程度的重金属污染 , 工业活动是主要原因。刘伟等[4] 研究显示 ,上海市小城镇河流沉积物受到不同程度的重金属污染 , 沉积物 n、Pb 和 Cu 污染是上海市小城镇河流重金属污染的一大特征 , 小城镇生活污水的地面冲淋

土壤重金属污染来源

土壤重金属污染来源: <1>、随着大气沉降进入土壤的重金属 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外,重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气,经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道,煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属,石油中含有相当量的Hg(O.02~30mg/kg),这类燃料在燃烧时,部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气,其中1O%~30%沉降在距排放源十几公里的范围内,据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。运输,特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘,据有关材料报导,汽车排放的尾气中含Pb量多达20~50 μg/L,它们成条带状分布,因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。Вериня等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹,每月每平方米累积的易溶性污染物在4~40 g。进入环境的强度顺序为:Cu、Pb、Co、Fe和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染带,且沿公路延长方向分布,自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染,与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系,距城市越近污染的程度就越重,污染强弱顺序为:城市-郊区-农村。 <2>、随污水进入土壤的重金属 利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术,主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少,但是,由于我国工业迅速发展,工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。随着污水灌溉而进入土壤的重金属,以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附,一般累积在土壤表层,自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg,而土壤Hg含量O.194 mg/kg 就会造成重度污染。污水中的As多以3价或5价状态存在,进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附,也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附,水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降,因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱,污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高,距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态,一般以3价和6价为主,3价Cr 很快被土壤吸附固定,而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr,随之被吸附固定。因此,污灌区土壤Cr会逐年累积。 <3>、随固体废弃物进入土壤的重金属

重金属污染物的传播特征,以及产生污染的原因

重金属污染物在土壤中的传播特征 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。随着全球经济化的迅速发展,含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降,并可通过食物链危害人类的健康,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前,世界各国土壤存在不同程度的重金属污染,全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni 为100万t[1]。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染,如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地;。 南方相对较轻,如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看,到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2,而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等,土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染,改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手,提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境,提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布 土壤中重金属的来源是多途径的,首先是成土母质本身含有重金属,不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外,人类工农业生产活动,也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。 1.1 大气中重金属沉降 大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降[2]和雨淋沉降进入土壤的。如瑞典中部Falun市区的铅污染[3],它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和化学工业产生大量废物,由于风的输送,这些细微颗粒的铅,从工业废物堆扩散至周围地区。南京某生产铬的重工业厂[4]铬污染叠加已超过当地背景值4.4倍,污染以车间烟囱为中心,范围达1.5 km2,污染范围最大延伸下限1.38 km。俄罗斯的一个硫酸生产厂[5]也是由工厂烟囱排放造成S、V、As的污染。 公路、铁路两侧土壤中的重金属污染,主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成条带状分布,以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱;随着时间的推移,公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。在宁—杭公路南京段[6]两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染晕带,且沿公路延长方向分布,自公路向两侧污染强度减弱。在宁—连一级公路淮阴段[7]两侧的土壤铅含量增高,向两侧含量逐渐降低,且在地表0~30 cm铅的含量较高。在法国索洛涅地区A71号高速公路[8]沿途严重污染重金属Pb、Zn、Cd,其沉降粒子浓度超过当地土壤背景值

污泥中重金属去除方法浅析

国内去除污泥中重金属研究动态及分析 -生物淋滤法前景广阔 摘要: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,如何有效去除污泥中重金属是当前市政工程和环境工程研究的热点,本文收集了目前我国正在研究且与环保疏浚关联性较强的重金属去除方法,并简单分析、比较每种方法的优缺点,综合评价生物淋滤法发展前景广阔,可做进一步的研究,以便较早应用于环保疏浚生产中。 关键词:城市污泥重金属去除生物淋滤法 随着城市化进程的进一步加快,城市生活污水和工业废水对环境的污染越来越严重,为减轻水域污染指数,全国大中小城市大量上马增建了污水处理厂,伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥,一方面污泥的任意堆放不仅占地多,而且还可造成二次污染;另一方面污泥内含丰富的N、P、K及植物所需的微量元素,具有很好的肥效,综合营养物质含量高于普通农家肥,若不加以利用将是对资源的巨大浪费。但污泥中同时还含有对人畜产生危害的重金属,而重金属与其它污染物不同,不能被微生物所降解,一旦进入土壤,容易被作物吸收,而且会在植物体内累积,最终通过食物链对人畜产生危害,因而污泥中重金属成为限制其污泥进一步利用的主要因素。如何有效去除重金属是解决污泥处理处置和资源化利用的关键性问题。目前,很多学者在这方面进行了研究探讨,涌现出许多新的技术和方法,本文收集整理了国内正在研究或初见成效的去除污泥中重金属方式方法,并对每种方法的优缺点稍做分析,通过比对生物淋滤法去除污泥中重金属效果较好,且工艺简单,操作方便,成本费用较低,本文将重点做介绍。 1.重金属的危害及污泥中重金属的来源

1.1、何为重金属 从环境污染方面所说的重金属,是指密度大于5g/cm3具有明显的生物毒性的一类金属元素。重金属具有毒性大,生物富集性强,不可自然降解及来源复杂等特点。主要包括镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡、砷、铝等,按毒性来讲汞、镉、铅、铬、砷毒性较强,称?五毒?。 1.2重金属的危害 重金属的危害主要表现为: (1)抑制动植物生长。动植物饮用或浇灌受污染的水,轻者影响生长,重者动植物生病死亡,庄稼棵粒不收。 (2)通过饮水或食物危害人体健康。重金属可以经过生物链的生物放大作用,在较高级生物体内成千万倍富集起来,然后通过食物进入人体,在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒,危害人体健康。如日本著名公害事件?骨痛病?就是因为消费者长期食用了被矿山与冶炼厂镉污染了的稻米和大豆所引起的;还有国内每年以几何倍数增长的?血铅病?等都是重金属污染造成的。最近2011年10月14日经济参考报报道:《土壤重金属污染集中多发,多地出现‘癌症村’》,记者走访了多个癌症及怪病多发村,都是重金属污染造成的。癌症村最小死亡者仅9岁,有的村大人吃当地水,给孩子买矿泉水。很多原来被老白姓传得神乎其神的怪病村现在多数被证实是重金属污染造成的。 (3)重金属长期在土壤存留,造成土壤板结,地力下降。 1.3污泥中重金属的来源 污泥中重金属来源主要有工业排放、输水管道的腐蚀和城市地表径流三个方面。其中工业排放或矿山开采是形成癌症村的主要危险源。城市污水通过污水处理后,70%-90%的重金属元素会通过吸附或沉淀转

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