典型固废基烧结陶粒工艺、重金属转化行为及其应用现状分析

当前存在大量的固体废物得不到妥善处理,而利用固体废物来烧结陶粒符合可持续发展理念,是一种可行的资源化方式。本文首先阐述了三种典型固废烧结陶粒工艺过程的差异以及烧结过程中的一些关键工艺;其次,分析了产品陶粒中七种重金属Cr、Zn、Cu、Cd、Ni、Pb和As在上述烧结过程中的固定与挥发过程,并总结了可能影响这一过程的六种因素;最后,总结了陶粒产品在混凝土、水处理、吸声材料和陶粒支撑剂等四个主要领域以及其他新兴方向的研究和应用现状,并提出了当前陶粒重金属迁移固化以及陶粒研究应用存在的一些问题和展望,为固废烧结制备陶粒过程及后续陶粒产品使用中的重金属污染防控提供参考。

二次铝灰湿法除氟工艺及氟化物的转化行为研究

为了研究湿法除氟因素(液固比、时间、温度、溶液种类、溶液浓度)对二次铝灰湿法处理过程中氟化物浸出效率及底渣氟化物浸出的影响规律,分别采用单因素实验测定湿法浸出前后底渣及其浸出液氟化物含量,同时对二次铝灰原样及湿法处理后的底渣进行XRD、SEM-EDS表征。结果表明,两种浸出介质条件下,以上5种因素均对氟化物浸出效率产生影响,常温湿法浸出条件下,NaOH溶液碱浸去除氟化物效果优于去离子水。去离子水浸出氟化物的最佳工艺参数:液固比(体积质量比,mL/g,下同)为30、水解时间为4 h、水解温度为90℃,此时氟化物浸出率为12.98%。常温条件下NaOH溶液浸出氟化物的最佳工艺参数:液固比为10、NaOH溶液浓度为1.5 mol/L、水解时间为30 min,此时氟化物浸出率为65.85%。XRD表征结果反映出湿法处理后二次铝灰中AlN含量有不同程度的减少,SEM-EDS表征结果反映出湿法处理后底渣中氟化物含量均相应减少,上述研究结果为二次铝灰湿法处理过程中氟化物去除提供科学依据。

重金属污染土壤修复方法及资源化利用途径分析

面对土壤重金属污染问题,迫切需要采取措施来修复重金属污染土壤并将其资源化。通过文献调研,旨在阐明我国目前土壤重金属污染的状况,阐述了重金属污染土壤常见的修复方法,包括物理修复、化学修复、生物修复和联合修复等;并在此基础上,分析了目前重金属污染土壤资源化利用主要方向为土壤化利用、建材化处理及路基填筑,针对当前研究存在的问题提出建议,并对未来研究方向进行展望。

污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比.热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO.焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中Pb^(2+)的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡-加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中Pb2+的去除。考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除Pb2+的影响,并研究柚子皮吸附剂对Pb2+的吸附动力学及吸附特征。结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中Pb2+均有显著影响。适宜的吸附条件为pH 5.3～6.5,吸附时间1.5 h,吸附剂用量10 g·L-1,Pb2+初始质量浓度100 mg·L-1,温度30℃。在该条件下,废水中Pb2+去除率在90%以上。柚子皮吸附剂对废水中Pb2+的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。

金属化合物对工业污水污泥燃烧的催化作用及机制

用热重法研究了不同金属化合物对含工业污水污泥的助燃作用,计算了添加不同金属化合物前后污泥燃烧的特征指数和燃烧反应动力学参数,并以酸洗污泥作为对比,对不同金属化合物的助燃效果和催化机制进行了分析。结果表明,含工业污水污泥中挥发分的析出和燃烧制约着整个燃烧过程,并且污泥在低温段和高温段的燃烧特性不同。污泥添加不同金属化合物K2CO3、NaCl和Al2O3后,其着火点有一定的下降,对污泥的燃烧有促进作用;不同金属元素化合物的加入对污泥燃烧性能有一定的改善,并且在燃烧的不同阶段金属化合物表现出不同的催化能力,其中K2CO3的催化性能强于NaCl和Al2O3。污泥经过酸洗后,燃烧反应速率有明显的提高,活化能降低,综合燃烧性指数提高。不同金属化合物对污泥燃烧的催化机制不同,对污泥着火性能的催化主要表现在金属促进了污泥中挥发性有机物的释放。金属对污泥燃烧催化的机理是金属充当氧的载体,加快氧气扩散速度,促进了氧的转移。

广东某硫酸冶炼工业区土壤铊污染及评价

运用地累积指数法(Igeo)及富集指数法(EF)对广东某硫酸厂含铊黄铁矿冶炼废渣堆渣场周围土壤铊污染状况进行了调查和评价。结果表明,废渣周围土壤已受到了明显的土壤铊污染,铊污染物主要集中在土壤0～16.5cm范围,并且表现出沿垂直方向向下迅速降低的特点;土壤表层的铊吸附量未达到饱和状态,铊污染物将继续在土壤表层发生累积作用。Igeo与EF法对铊污染评价结果相似:废渣下伏土壤0～6cm范围铊污染达到中度污染水平,而在土壤约8.5～15cm以下为无至轻度污染水平;15cm以下没有受到土壤铊的污染;相对于下伏土壤剖面,废渣外围土壤污染更为严重,其中表层土壤0～1cm铊已经达到显著污染,土壤2～10.5cm范围内铊为中度污染,而在土壤约15cm以下铊为无至轻度污染。两种方法应用于工业区土壤铊污染水平分析是可行的,但是不能表明铊在土壤中存在状态、迁移能力以及生物有效性。

重金属铊污染及防治对策研究进展

铊(Tl)是典型的剧毒重金属元素,在自然环境介质中含量很低。随着含Tl矿床、煤、石油等资源的开发利用,区域性Tl污染和中毒事件时有发生,对公众健康已经构成了严重威胁。本文就Tl污染来源、Tl的分布和运移、Tl对生态环境的危害、水土Tl污染防治等研究的进展进行了介绍,并初步提出了环境Tl污染研究方向。

广东某含铊硫酸冶炼堆渣场土壤中重金属的污染特征

选取广东某硫酸厂工业堆渣周围土壤样品,重点研究了土壤剖面Tl、Cd、Pb、Zn四种重金属元素总量及形态分布特征。研究结果表明,该废渣在自然淋滤条件下已经对周围土壤产生了Tl、Cd、Pb、Zn污染,并且Tl、Pb、Cd较Zn污染严重。形态分析表明,堆渣场周围土壤中这些重金属主要是以残渣态和铁锰氧化物(氢氧化物)结合态存在。外围土壤受到的这些重金属污染及对环境的潜在危害大于废渣下伏土壤,其中在堆渣下伏土壤中主要以富集为主,而外围土壤中主要以迁移为主,且已经向土壤深处约30cm处进行了迁移。这些重金属污染物在表层土壤中未达到饱和状态,将继续在下伏土壤表层发生累积作用并且使横向土壤受污染的范围进一步扩大。

甘蔗渣对亚甲基蓝的吸附性能实验研究

为研究甘蔗渣在处理印染废水脱色中的实际效果,以亚甲基蓝模拟废水为研究对象,考察了甘蔗渣在不同的实验条件下如吸附剂投加量、pH、振荡时间、初始质量浓度、温度等,对亚甲基蓝的吸附效果和规律.结果显示:在温度为30℃,pH为6～7,震荡时间为15 min的条件下,3 g甘蔗渣可使100 mL质量浓度为100 mg/L的亚甲基蓝的去除率达95%以上,30℃下甘蔗渣理论饱和吸附量为12.71 mg/g.甘蔗渣对亚甲基蓝的吸附过程可以用Langmuir、Freundlich、Temkin等温吸附方程和二级吸附速率方程进行很好的描述,主要表现为物理吸附.

城市污泥焚烧过程中重金属形态与分布的热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据预测4种不同来源的污泥焚烧过程中重金属Pb、Ni、Mn、Cr、Zn和Cu的迁移和转化规律。结果表明:重金属Ni、Mn和Zn在低温条件下受矿物质Al2O3、CaO、SiO2和Fe2O3的影响较大,易形成稳定的固体而存在于炉渣中;Cr易形成氧化物而基本不受矿物质的影响,Pb的形态转化受多种因素的制约且易于挥发;随着焚烧温度的升高,重金属Pb、Cu和Zn从对应的金属固态盐类或氧化物逐渐转化为气态的金属氯化物、氧化物,再到气态单质进入灰飞或大气中;Mn、Ni和Cr易形成不易挥发的稳定固体而存在炉渣中;焚烧体系中S能与Ni、Cu和Pb结合形成硫酸盐,而对Mn、Cr和Zn的形态转化影响较小;焚烧体系中Cl对Pb的挥发影响最大,其次为Cu和Zn,影响较小或者不受影响的金属是Ni、Cr和Mn。

元素-铅同位素示踪在云浮硫铁矿区土壤铊污染研究中的应用

不同源区铅同位素的组成不同，因此可以利用铅同位素的这种“指纹”特征来示踪铅的不同源区。近年来铅同位素示踪在研究土壤中相关重金属来源及其运移途径起到独特的作用。由于铊和铅具有相似的地球化学性质，并且在云浮硫铁矿区污染土壤中其分布与铅有很好的相关性，笔者利用铅同位素作为示踪工具探讨了土壤中铊的污染特征，初步研究表明铊污染物主要累积在土壤深度0～16．5cm范围内，深度为16．5cm以下土壤受到废渣中铊污染的影响较小，但废渣周围土壤深度约44cm范围已经受到来自废渣中铊的影响。

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属（Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni）质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明：广州不同来源污水污泥中w（Cu）,w（Zn）,w（Mn）和w（Ni）较高,变幅较大,而w（Pb）和w（Cr）低.除一种污泥中w（Cu）超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918—2002）,但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn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.

广州市污泥处理处置技术路线及其经济性分析

详细介绍了广州市城市污泥的产生、危害及处理现状.结合我国污泥处理规范化路线,对5种处理工艺进行了重点讨论.根据降低成本、节能降耗的原则对广州市目前的组合技术及各路线的经济性进行比较,得出广州市污泥处理处置的组合技术路线为"浓缩+机械脱水+热干化→异地或就地处置",其中污泥干化单位投资总成本为190万元/t DS,运行总成本为19 660元.该技术路线有望成为缓解广州市污泥处理处置的规范化路线.

新时期下环境监测实验教学改革初探

介绍了环境监测实验教学内容和方式的改革情况,结合我校的现状,提出环境监测实验教学应加强基础训练、校园环境监测结合起来的思想,将验证性教学实验内容改革和创新为综合性设计性实验;将大型仪器和计算机引入到实验教学,激发了学生参加实验的积极性,从而提高实验教学效果。

微波消解-火焰原子吸收法测定广州市污水污泥中重金属的活性形态

以广州4个大型污水处理厂的压滤出厂污泥为实验材料,采用BCR三步浸提法对污泥中Cu、Zn、Pb、Cr、N、iMn的4种形态进行测定,以HNO3-HF进行微波全量消解,利用火焰原子吸收（FAAS）检测Cu、Zn、Pb、Cr、N、iMn的全量和各形态的含量.结果表明,广州4种不同城市污泥中重金属含量低于全国污泥均值,其中Cu、Zn、Mn、N i含量较高,变化幅度较大,而Pb、Cr含量较低.除1种污泥中Cu超标外,其它重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918—2002）,但所有污泥中重金属含量都超过珠江三角洲耕地土壤均值.不同重金属在不同污泥中的形态分布差异较大,其中,含工业污水污泥中Cu、Cr可氧化态占很大的比例,Pb主要以还原态和残渣态存在;生活污水污泥中重金属主要以可氧化态和残渣态存在,酸可交换态中Mn的比例较高,可氧化态中Zn的比例较高,4种污泥中Cu、Zn、Mn潜在迁移性最强.

污泥焚烧中铅的形态转化及脱除的热力学平衡研究

利用热力学平衡模型预测了污泥焚烧过程中铅的形态转化和迁移规律,并采用系统吉布斯自由能最小的原理对Al2O3,SiO2,TiO2和CaO4种吸附剂吸附污泥燃烧中铅的效果进行了模拟计算.探讨了痕量元素Pb与S,Cl的相互作用及S和Cl的存在对吸附剂与Pb反应的影响.研究结果表明,污泥焚烧中Pb的形态转化受到S,Cl及矿物质的影响较大.有S存在情况下,Pb在低温条件下主要以固态PbSO4存在,温度较高时以气态PbO存在;Cl较易和Pb结合形成低沸点的金属氯化物而导致Pb的挥发,并且Cl含量的增加会加速Pb的挥发.4种吸附剂对污泥焚烧中Pb都有一定的脱除能力,其中Al2O3可以在较宽温度范围对Pb进行捕集,而CaO对Pb的化学吸附能力较差.由于S,Cl与Pb有更强的反应性,因此S,Cl的存在对吸附剂与铅的反应有抑制作用,使有效吸附的温度范围变窄,吸附效率降低,甚至失去脱除Pb的能力,并且Cl的影响大于S.

固体添加剂对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发特性的影响

在研究垃圾与污泥掺烧后焚烧飞灰中重金属浸出特征的基础上,重点研究了飞灰在1 000℃条件下高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性及添加剂(CaO、Al2O3、SiO2、高岭土、粉煤灰)对重金属转化与挥发特性的影响。研究结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb、Mn含量较高,Ni的含量较低,而毒性较大的Cd达到29.4 mg/kg。浸出液中七种金属都满足危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996),并且重金属的浸出浓度受浸取时间及浸取液pH值影响较大。在同样的高温处置条件下,焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别。其中,Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率小于30%。综合来看,飞灰中重金属的挥发性大小依次为Pb>Cd>Zn>Cu。飞灰中添加Al2O3和高岭土可以抑制Cd的挥发,添加Al2O3后Pb的挥发率有所减少,添加SiO2、CaO、高岭土、粉煤灰均使Zn的挥发率降低,而对Cu的挥发率没有抑制作用,这与飞灰中高Cl含量及各痕量元素化合物对固体添加剂活性位选择性的竞争吸附有关。

Total concentrations and different fractions of heavy metals in sewage sludge from Guangzhou, China

Dewatered municipal sludge samples were collected from five municipal wastewater treatment plants （WWTPs） and one industrial WWTP in Guangzhou, China. A number of agricultural parameters and total metal concentrations in the sludge were determined. Metal speciation was also studied. The results showed that sewage sludge had high organic carbon, and was rich in such nutrients as N and P. The concentrations of Mn, Zn, and Cu were the highest, followed by Ni, Pb, and Cr, Cd had the lowest concentration. In addition, the concentrations of the aforementioned heavy metals in the sludge samples were higher than those recorded in the background data for crop soils. With the exception of Cu and Cd from site S1, and Ni from sites S1, $2, and $5, all other metal concentrations conformed to permissible levels prescribed by the national application standard of acid soil in China （GB 18918--2002）. The results of the BCR sequential extraction showed that the concentrations of Mn and Zn were predominant in acid-soluble/exchangeable and reducible fractions. Cu was principally distributed in oxidizable and residual fractions, whereas Cr was present in oxidizable and residual fractions, Pb was found in the state of residual fractions, and the distribution of Ni and Cd did not show significant characteristics.

硫铁矿资源开采利用过程中的环境污染问题及控制对策

我国硫铁矿资源丰富,几乎全部用来生产硫酸。硫铁矿资源在开发利用过程中,会引起酸性废水、固体废物和粉尘等污染。通过对这些环境问题的研究,可以为矿山的污染治理、环境污染评价和生态修复提供借鉴。