灌注重金属稳定剂对复合重金属污染河道底泥的修复效能与机理研究

为探索原位灌注重金属稳定剂修复重金属污染河道底泥的可行性,以电子拆解区重金属污染物河道底泥为对象,考察了灌注Na_(2)S、CaSx和FeSO_(4)对底泥中Cr、Cd、Pb、As和Sb五种高毒性重金属的稳定化效果。结果表明:对于Cd、Pb, 3种药剂在投加30%时能完全抑制底泥中二者的浸出,而对于Cr、As和Sb, FeSO_(4)的稳定化效果最好,其次为CaSx,Na_(2)S效果最差。在FeSO_(4)投加量为3%、5%、8%和10%(质量比)时,底泥中总Cr、Cr^(6+)、As和Sb的浸出质量浓度分别降低了90%、97%、100%和100%。3种药剂处理后第7 d底泥总Cr和Cr6+浸出均出现反弹,而对于As、Sb,仅Na_(2)S和CaSx出现反弹。还原剂稳定底泥重金属的机理主要通过促进重金属由弱酸可溶态向可氧化态和残渣态转变。在3%FeSO_(4)处理基础上进一步投加5%Ca(OH)_(2),7 d后底泥Cr(VI)浸出质量浓度低于地表水Ⅲ类标准值,14 d后浓度进一步降低,效果持久。Ca(OH)2强化FeSO_(4)稳定底泥Cr的机理主要是通过促进Cr由弱酸可溶态向残渣态转变。

添加剂对污泥炭重金属稳定性的影响

将添加剂Fe_(2)O_(3)、赤泥、CaO与市政污泥以1∶10(质量比)混合共热解,制备改性污泥炭BC-Fe、BC-RM和BC-Ca。研究添加剂对污泥炭特性及重金属(Pb、Zn、Cu、Cr、Mn)形态分布的影响,采用风险评价编码法(RAC)评价污泥炭的生态风险。结果表明,三种改性污泥炭的比表面积较未改性污泥炭(BC)分别增大58.08%,189.58%和122.99%,孔隙结构得到改善;Fe_(2)O_(3)可显著抑制Zn在热解过程中的逸散;BC-Ca中Zn、Pb、Cr、Mn和Cu处于残渣态(F4)的比例较未改性污泥炭(BC)分别增加11.76%,13.03%,26.96%,5.55%和2.11%,且均为RAC低风险。

堆存市政污泥深度脱水及其重金属稳定化效果研究

堆存污泥具有高含水率和潜在重金属污染特征,对堆存填埋场及周边环境可能产生潜在生态风险。以秸秆(SP)、粉煤灰(FA)、磷石膏(PG)3种固体废物材料搭配2种常用脱水剂氧化钙(CaO)、聚合氯化铝(PAC)组成联合调理剂,对堆存污泥进行脱水以及对其中重金属进行稳定化效果研究,并通过电镜-能谱探究加入调理剂后污泥的微观结构及物质构成。结果表明:添加固体废物材料的联合调理剂对污泥脱水及重金属稳定化效果显著,其中添加PG的组合最优。当CaO、PAC、PG添加量(干基比)分别为20%、25%、23%时,毛细吸水时间为42.1 s,泥饼含水率为49.00%;PG中丰富的孔隙结构及磷酸盐物质对重金属有很好的吸附和沉淀作用;微观结构分析显示,经过调理后CaSO_(4)或Al_(2)(SO_(4))_(3)构建了污泥的骨架结构。

氧化钙对污泥炭重金属稳定性及其吸附性能的影响

鉴于CaO对生物质的热解产气、焦油重整具有催化作用,并可显著提升生物炭的吸附性能,将CaO与市政污泥以1∶10的质量比混合共热解,制备改性污泥炭(BC-Ca)。研究了CaO对污泥炭特性及重金属(Pb、Zn、Cu、Cr、Mn)形态分布的影响,采用风险评价编码法(RAC)评价污泥炭的生态风险,并采用静态吸附实验考察改性污泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明:BC-Ca中Zn、Pb、Cr、Mn和Cu处于残渣态(F4)的比例较未改性污泥炭(BC)分别增加11.76%、13.03%、26.96%、5.55%和2.11%,且均为RAC低风险;BC-Ca的比表面积较BC增大122.99%,孔隙结构得到改善;BC-Ca对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,吸附容量随着温度的升高而增大,吸附速率主要由化学吸附机理控制;BC-Ca对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量较BC提高51.13%,去除率显著提高。

污泥厌氧消化过程中重金属稳定性研究进展

污水处理产生的剩余污泥含有大量有机质和营养元素,采用厌氧消化技术产沼气实现污泥的稳定化与资源化已成为这一领域的重要发展方向.与此同时,污泥厌氧消化产生的沼渣还可以用作土壤改性材料,但消化沼渣中所含的重金属因其潜在的生态环境毒性严重阻碍了其资源化利用.本文综述了污泥厌氧消化过程中重金属稳定性研究进展,重点对有机质中的腐殖质、反应条件中的温度和p H缓冲体系、促进剂中的纳米铁和表面活性剂等因素对消化过程中重金属稳定性的影响和作用机制进行了总结归纳.p H缓冲体系和表面活性剂通过促进污泥有机物的分解和重金属的释放,从而影响重金属在消化液中的浸出;腐殖质和纳米铁主要是通过物理化学作用,影响消化沼渣中重金属的形态分布;温度则通过改变絮体结构和增强金属离子的扩散运动,影响重金属在消化液中的浸出以及消化沼渣中的形态分布.最后对厌氧消化工艺中提高重金属稳定性的方法和技术进行了展望.

垃圾焚烧飞灰中重金属稳定性评价方法研究

通过用TCLP浸出方法和MEP多级浸出方法对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出稳定性分析,考察飞灰中重金属在不同浸出过程的浸出行为,探究影响浸出过程的因素,以期能够为含重金属危险废物的长期稳定性提供理论指导。研究结果表明,不控制p H的TCLP浸出方法在提取剂与飞灰混合的过程中p H迅速升高至6.0以上,较高的p H不能充分模拟在自然暴露酸性降水过程中重金属的浸出,从而低估飞灰中重金属的风险;MEP多级浸出方法通过在浸出的第1步使用醋酸缓冲溶液浸出液并动态调节浸出液p H为(5.0±0.2),使飞灰中碱性物质在第1步首先得到释放,然后在第2~9步提取过程能维持较低的p H,从而较好地模拟飞灰在自然条件下经过反复酸雨淋滤过程重金属的稳定性。

脱硫废水减温烟气对飞灰中重金属稳定性的影响研究

生活垃圾焚烧厂烟气脱硫过程产生的脱硫废水常被用作烟气急冷塔的减湿水和高温烟气的洗烟冷却水。然而,脱硫废水中含有的氯可能进入飞灰中,影响飞灰中重金属的稳定。通过分析飞灰与脱硫废水含氯量之间的相关性,并探究飞灰重金属形态变化,可以研究脱硫废水中氯对飞灰重金属的影响。研究结果证明脱硫废水用于烟气减温对飞灰中重金属稳定化处理效果无影响,脱硫废水用于烟气冷却可以有效地提高除尘效率,并同时实现废水循环利用。

施加污泥堆肥对铅锌尾矿中黑麦草长势及重金属稳定性影响

尾矿堆置不仅占用大量土地,而且会对矿区及周边土地生态环境构成威胁。铅锌尾矿中养分含量低,重金属含量高,不适宜植物生长。该研究采用盆栽实验,以黑麦草为修复植物,在铅锌尾矿表层4 cm施加污泥堆肥,污泥堆肥施加剂量分别为0%(CK)、5%、10%、20%、30%、40%、50%和100%(污泥堆肥/风干尾矿重),研究施加不同剂量的污泥堆肥对黑麦草长势以及对铅锌尾矿重金属稳定性的影响。结果表明,施加污泥堆肥可促进黑麦草生长,有效增加黑麦草生物量;显著增加尾矿中速效氮及速效磷含量。施加污泥堆肥可有利于降低铅锌尾矿中重金属有效性,施加剂量达到20%以后,尾矿中NH4NO3提取态Zn和Cu的含量即可显著降低。

四川某尾砂充填材料物理性能及其重金属稳定性研究

为查清四川某尾砂充填材料理化特性和重金属毒性,以尾矿和普通水泥为原料制备井下充填材料,采用全因子试验探究尾砂粒径及灰砂比对试样物理性能及重金属稳定性的影响,SPSS软件进行回归分析充填材料流动度和抗压强度,运用XRD、FTIR和SEM等分析方法,揭示充填材料水化反应过程及其重金属固化机理。试验结果表明:尾砂粒度越粗,灰砂比越大,尾矿充填料的抗压强越大,易满足井下充填材料的强度要求,但尾砂粒度过大时,片状或棱型等不规则形状颗粒导致充填料流动性能降低;粗粒级尾砂充填料水化反应充分,水化产物与重金属离子相互作用,通过沉淀、静电吸附、离子置换作用等,将重金属滞固在充填材料中,重金属浸出毒性至少满足地下水Ⅲ类水质要求。因此采用水泥为胶凝材料,制备尾砂井下充填材料的理化特性和重金属稳定性均满足要求。

过硫酸钠联合重金属稳定化技术实现土壤VOCs和重金属的同步去除

针对上海市某地块存在重金属(铅、锑)、挥发性有机物(苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽)超标情况,对污染土壤采用过硫酸钠联合重金属稳定化技术实现土壤中挥发性有机物和重金属的同步去除,以达到修复目标,探究了修复前超标样品与修复后样品检出浓度变化情况。结果表明:修复后土壤中苯并(a)芘浓度范围为0~0.2 mg/kg,远低于评估目标值0.4 mg/kg;修复后二苯并(a,h)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽浓度均未检出,达到评估要求;修复后土壤中重金属铅、锑的浓度分别为28.2~79.6 mg/kg和0~2.8 mg/kg,远低于评估目标值140 mg/kg和6.6 mg/kg;铅、锑的浸出分别为0~0.0281 mg/kg和0.0009~0.01 mg/kg,均达到评估标准1.0 mg/kg。本项目对VOCs和重金属污染土壤的工程化处理具有一定的参考意义。

土壤活性组分界面重金属同位素分馏行为研究进展

近年来,多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)及分离纯化技术的发展使得精确测量重金属稳定同位素组成成为可能,大大促进了其在重金属污染物来源识别、土壤-植物系统重金属迁移和纳米颗粒环境行为示踪等方面的应用。但是,许多表生环境地球化学过程会引起不同程度的同位素分馏,从而模糊不同重金属储库的同位素指纹特征,使得对环境样品同位素组成的理解变得复杂,被称为“同位素分馏黑箱”。揭示同位素分馏黑箱对于重金属非传统稳定同位素的应用具有重大意义。尽管重金属在各种土壤活性组分界面反应过程中的重金属同位素分馏已有一些研究,但有关矿物结构发生同晶替代过程中的分馏机制尚不清楚,且存在许多不一致或矛盾的地方。本综述系统总结了典型重金属污染物Cd、Zn、Ni在土壤活性组分界面,尤其是铁锰氧化物矿物界面的同位素分馏行为和机制,并指出未来应关注的方向。相关研究的深入将加深对重金属污染物环境地球化学行为的理解,推进对土壤同位素分馏黑箱的理解和非传统稳定同位素在土壤重金属污染物溯源、示踪等过程中的应用,为土壤重金属污染的治理、修复和安全利用等提供科学依据和理论支撑。

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。

稳定同位素示踪土壤中重金属环境行为的研究进展

随着以多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)为代表的高精度质谱分析技术的革命性突破,稳定同位素的研究取得了跨越式发展。重金属稳定同位素成为了示踪土壤环境介质中重金属地球化学循环的有效工具,在识别污染来源、解析关键过程、跟踪环境行为等方面展现出极大的应用潜力。从同位素基本概念出发,系统介绍了利用重金属稳定同位素示踪土壤环境重金属污染的来源与归趋、土壤-植物体系重金属元素的迁移转化以及金属纳米颗粒的环境过程等方面的研究进展,并进一步总结了氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合反应、生物作用等影响重金属稳定同位素分馏的相关机制,最后针对当前应用和研究现状,提出了拓展稳定同位素示踪重金属环境行为的潜在研究方向和研究内容,对土壤重金属污染防治及修复具有重要的指导意义。

热解吸工艺放置顺序对土壤重金属稳定化效果的影响

为了研究热解吸工艺放置顺序对土壤重金属稳定化效果的影响,通过小试模拟的方式,对不同种类的土壤样品进行实验,对比分析了土壤的关键指标在加热前后的变化。结果表明,当热解吸工艺放置在添加稳定化药剂前时,会提高土壤的pH,也会使土壤的重金属有效态质量分数和酸浸出质量浓度增加,但仅有较低的可能性使2者超标。并且,根据不同的土壤酸碱性质,热解吸工艺对重金属形态转化产生的影响不同。当热解吸工艺放置在添加稳定化药剂后,不影响土壤重金属有效态含量和浸出浓度,并对重金属的形态转化没有影响。2种技术联用时的顺序对重金属稳定化效果的影响较小。本研究可为工程项目实施时的工艺设计提供参考。

污染河流中固化处理后底泥重金属酸稳定性研究

重金属污染物进入水体后逐渐富集于底泥中,经疏浚处理后的底泥需对重金属进行固化处理,才能进一步填埋或资源化利用。经固化处理后的底泥(以下简称处理后底泥),其性质可能随着环境因素发生改变,使处理后底泥中的重金属等有害物质从固化体中释放到环境,再次给生态环境及人类健康带来巨大风险。以处理后底泥为研究对象,通过连续改变处理后底泥-浸提液的pH,研究重金属的溶出与浸提液pH之间的定量关系。当处理后底泥-浸提液pH较高时(大于5.5),处理后底泥-浸提液体系中各重金属元素的含量均较低;当处理后底泥-浸提液pH下降至5.5左右时,体系中的Cu、Zn、Ni等几种重金属元素大量溶出。处理后底泥对Cu、Zn、Cr和Cd有较强的固定能力,但是对Ni和Pb的固定能力有待加强。此种底泥的有效酸缓冲容量为0.999meq/g,对外来酸带来的pH变化有较强的缓冲能力。

不同粒径的零价铁粉对土壤重金属形态的影响

本文通过使用不同粒径的零价铁对土壤进行稳定化处理,分析土壤中重金属的形态变化。得出结论:(1)加入铁粉后,除Cd外,其余重金属的酸浸提态、可还原态、可氧化态均有明显降低,且均降低90%左右,残渣态明显升高,降低生态风险。(2)加入100μm、10μm、1μm和0.1μm的铁粉,各重金属残渣态都显著提高,修复效果好,加入不同粒径的铁粉重金属各形态均没有显著差异。

巯基改性岩屑土壤调理剂对重金属的稳定化研究

本文评估土壤调理剂在中性农田土壤中的应用效果,特别关注其对土壤理化性质和重金属稳定化能力的影响。土培实验进行了42d,分别在第0、14、28、35和42d取样,检测了土壤pH值、土壤容重、透水性、粘结性、总氮(TN)、总磷(TP)、全钾(K)含量以及Cd、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn的有效态含量。结果表明,添加巯基改性岩屑土壤调理剂后,土壤pH值、土壤容重、透水性和粘结性均无明显变化,表明该调理剂对土壤的酸碱度及物理结构影响较小。同时,土壤中TN、TP和K的含量也未出现显著变化,说明调理剂对这些营养元素的影响有限。然而,在重金属稳定化方面,调理剂显著降低了Cd、Pb、Cu和Zn的有效态含量,其中不同处理下Cd、Pb、Cu和Zn有效态含量下降幅度提升最高分别达到32.3%、29.3%、30.7%和21.0%,表明该调理剂对重金属具有较好的稳定化效果,有助于减轻重金属污染对环境的潜在风险。

复合固化剂固化淤泥的耐久性和稳定性研究

为解决水泥对含有机质和重金属污染物的淤泥固化效果不佳的问题,提出采用水泥、生石灰、高铁酸钾和高分子吸水树脂作为复合固化剂对淤泥进行固化处理的方法。通过干湿循环试验和渗出液试验,从固化淤泥平均累计相对质量损失率、无侧限抗压强度和固化淤泥渗出液中重金属离子浓度等指标的变化,探究了复合固化剂对固化淤泥耐久性和稳定性的影响。试验结果表明:增加水泥掺量在一定程度上能提高固化淤泥的强度、改善固化淤泥的耐久性和固化淤泥中重金属的稳定性,但仅掺入水泥难以达到理想的固化效果;而掺入复合固化剂的固化淤泥,在干湿循环作用下能保证整体的完整性,其平均累计相对质量损失率仅为3.89%,无侧限抗压强度相比28d养护的试样提高了4.1%;在渗流作用下,掺入复合固化剂的固化淤泥末次渗出液中未检出Pb离子,而Cu、Zn离子的浓度仅为初次渗出液中的15.24%和2.25%,表明复合固化剂克服了因化淤泥体系酸碱度变化的影响,通过包裹作用和络合作用稳定了淤泥中的重金属离子,有效地降低了固化淤泥渗出液中Cu、Zn、Pb离子的浓度。

ES稳定重金属污染底泥效果

就新型有机重金属稳定剂ES和常用稳定剂氧化钙、硫化钠、硫酸亚铁、磷酸氢二钠、壳聚糖对Cu、As、Cd、Hg单一重金属模拟底泥的稳定化效果进行了对比实验研究。结果表明,氧化钙对几种重金属均有一定稳定效果,但用量大,成本高;硫化钠也对4种重金属有一定效果,对Hg、Cu效果较佳,As、Cd效果一般;磷酸氢二钠则对Hg、As基本无稳定效果;硫酸亚铁虽对As有较高的稳定化率,对于其余3种重金属则基本无效;壳聚糖则对As有明显反作用。根据稳定模拟底泥实验结果对新型有机重金属稳定剂-ES的稳定现场原状污染底泥的工程应用和机理进行了研究。结果表明,投加量为5%,pH为8,液固比为1.2∶1时,ES对复合重金属底泥中的重金属稳定化率最高。经ES稳定后各重金属形态残渣态占较大比例,稳定性佳。

雄黄矿区含砷危险废物稳定化治理药剂研究及应用

以湖南某雄黄矿区采选含砷危险废物作为研究对象,通过小试试验药剂筛选、效果验证,确定航天凯天环保科技股份有限公司自主研发的复配重金属高效稳定剂(HK-As-4系列)稳定化效果最优,确定药剂适宜的添加范围。并通过药剂中试试验验证了5%复配重金属高效稳定剂能满足雄黄矿区含砷危险废物的稳定化要求,处理后样品p H在7~12间,砷浸出浓度低于2.5 mg/L,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)中要求的危险废物入场标准。