污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响

谢胜禹, 余广炜, 李杰, 尤甫天, 汪刚, 汪印, 马建立, 商晓甫. 污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(7): 2114-2122. doi: 10.12030/j.cjee.201712095
引用本文: 谢胜禹, 余广炜, 李杰, 尤甫天, 汪刚, 汪印, 马建立, 商晓甫. 污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(7): 2114-2122. doi: 10.12030/j.cjee.201712095
XIE Shengyu, YU Guangwei, LI Jie, YOU Futian, WANG Gang, WANG Yin, MA Jianli, SHANG Xiaofu. Effects of hydrothermal treatment coupled pyrolysis on heavy metals in solid products from sewage sludge[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(7): 2114-2122. doi: 10.12030/j.cjee.201712095
Citation: XIE Shengyu, YU Guangwei, LI Jie, YOU Futian, WANG Gang, WANG Yin, MA Jianli, SHANG Xiaofu. Effects of hydrothermal treatment coupled pyrolysis on heavy metals in solid products from sewage sludge[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(7): 2114-2122. doi: 10.12030/j.cjee.201712095

污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响

  • 基金项目:

    福建省工业引导性重点项目(2015H0044)

    中国科学院青年人才领域前沿重点项目(IUEZD201402)

    中日政府间国际科技创新合作重点项目(2016YFE0118000)

    天津市重点研发计划项目(16YFXTSF00420)

Effects of hydrothermal treatment coupled pyrolysis on heavy metals in solid products from sewage sludge

  • Fund Project:
  • 摘要: 对酸性重金属污泥(AS)、碱性重金属污泥(BS)及其混合物(MS)进行水热联合热解处理,探讨了固相产物中重金属(Cr、Mn、Ni、Cu和Zn)的BCR形态变化与TCLP浸出毒性特征,并开展潜在生态风险评价。结果表明:AS经水热联合热解处理后得到的固相产物(ASC)中重金属的稳定性得到改善,Ni和Zn的残渣态比例显著增加,分别从8.33%和28.08%升至27.04%和51.31%;BS经水热联合热解处理后得到的固相产物(BSC)中重金属的稳定性改善不明显,Cr和Cu的残渣态比例分别从69.25%和65.42%升至82.09%和66.69%,而其他重金属的残渣态比例有所下降。MS经过水热联合热解处理,固相产物(MSC)中重金属的固化效果进一步提高。与理论值相比,Cr、Mn、Ni、Cu和Zn的残渣态比例分别从89.03%、55.85%、47.33%、55.39%和73.19%提高至98.09%、66.72%、48.49%、89.07%和86.70%,其浸出毒性均在USEPA标准以下,潜在风险程度为轻微水平,这为水热联合热解工艺处置重金属污泥提供新的思路。
  • 加载中
  • [1] 彭成法,肖汀璇,李志建.热解温度对污泥基生物炭结构特性及对重金属吸附性能的影响[J].环境科学研究,2017,30(10):1637-1644
    [2] 张丽丽,李花粉,苏德纯.我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征及变化规律[J].环境科学研究,2013,26(3):313-319
    [3] 中华人民共和国环境保护部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.城镇污水处理厂污染物排放标准:GB 18918-2002[S].北京:中国标准出版社,2003
    [4] NASERI M,VAZIRZADEH A,KAZEMI R,et al.Concentration of some heavy metals in rice types available in Shiraz market and human health risk assessment[J].Food Chemistry,2015,175:243-248 10.1016/j.foodchem.2014.11.109
    [5] 陶祥运,李磊明,刘小红,等.白云石和硫酸亚铁复配对城市污泥中重金属形态分布及生物有效性的影响[J].环境工程学报,2018,12(2):654-662 10.12030/j.cjee.201707141
    [6] 李杰,潘兰佳,余广炜,等.污泥生物炭制备吸附陶粒[J].环境科学,2017,38(9):3970-3978 10.13227/j.hjkx.201702161
    [7] 吴继阳,郑凯琪,杨婷婷,等.污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响[J].环境工程学报, 2017,11(10):5757-5763 10.12030/j.cjee.201612044
    [8] YU G W,WANG Y,ZHANG X,et al.Influence of sludge and sludge biochar on the transfer of available heavy metals in soil[J].Journal of Solid Waste Technology & Management,2016,42(1):814-823
    [9] LI C X,WANG X D,ZHANG G Y,et al.Hydrothermal and alkaline hydrothermal pretreatments plus anaerobic digestion of sewage sludge for dewatering and biogas production:Bench-scale research and pilot-scale verification[J].Water Research,2017,117:49-57 10.1016/j.watres.2017.03.047
    [10] WANG X D,LI C X,ZHANG B,et al.Migration and risk assessment of heavy metals in sewage sludge during hydrothermal treatment combined with pyrolysis[J].Bioresource Technology, 2016,221:60-567 10.1016/j.biortech.2016.09.069
    [11] 王兴栋,林景江,李智伟,等.水热处理时间对污泥中氮磷钾及重金属迁移的影响[J].环境科学,2016,37(3):1048-1054
    [12] 刘亚纳,郭旭明,周鸣,等.洛阳城市污水处理厂污泥中重金属形态及潜在生态风险评估[J].环境工程学报,2017,11(2):1217-1222 10.12030/j.cjee.201509177
    [13] 赵晶晶,周少奇,陈安安,等.城市污泥与花生壳制活性炭的重金属形态分析及生态风险评价[J].农业环境科学学报,2012,31(11):2284-2289
    [14] 陈振金,陈春秀,刘用清,等.福建省土壤环境背景值研究[J].环境科学,1992,13(4):70-75
    [15] 徐争启,倪师军,庹先国,等.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算[J].环境科学与技术,2008,31(2):112-115
    [16] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质:GB/T 23485-2009[S].北京:中国标准出版社,2009
    [17] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质:GB/T 23486-2009[S].北京:中国标准出版社,2009
    [18] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.城镇污水处理厂污泥处置地改良用泥质:GB/T 24600-2009[S].北京:中国标准出版社,2010
    [19] 李智伟,王兴栋,林景江,等.污泥生物炭制备过程中氮磷钾及重金属的迁移行为[J].环境工程学报,2016,10(3):1392-1399
    [20] 郭子逸,邵敬爱,王贤华,等.污泥微波热解过程重金属转化特性与风险评估[J].环境工程学报,2017,11(3):1801-1806 10.12030/j.cjee.201512017
    [21] DOU X,CHEN D,HU Y,et al.Carbonization of heavy metal impregnated sewage sludge oriented towards potential co-disposal[J].Journal of Hazardous Materials,2017,321:132-145 10.1016/j.jhazmat.2016.09.010
    [22] DEVI P,SAROHA A K.Risk analysis of pyrolyzed biochar made from paper mill effluent treatment plant sludge for bioavailability and eco-toxicity of heavy metals[J].Bioresource Technology,2014,162:308-315 10.1016/j.biortech.2014.03.093
    [23] HU H Y,LIU H,SHEN W Q,et al.Comparison of CaO's effect on the fate of heavy metals during thermal treatment of two typical types of MSWI fly ashes in China[J].Chemosphere,2013,93(4):590-596 10.1016/j.chemosphere.2013.05.077
    [24] HIH K,WHITE T,LECKIE J O.Nickel stabilization efficiency of aluminate and ferrite spinels and their leaching behavior[J].Environmental Science & Technology,2006,40(17):5520-5226 10.1021/es0601033
    [25] BANERJEE A D.Heavy metal levels and solid phase speciation in street dusts of Delhi,India[J].Environmental Pollution,2003,123(1):95-105 10.1016/S0269-7491(02)00337-8
    [26] HE Y D,ZHAI Y B,LI C T,et al.The fate of Cu, Zn, Pb and Cd during the pyrolysis of sewag sludge at different temperatures[J].Environmental Technology,2010,31(5):567-574 10.1080/09593330903514466
    [27] ZHAI Y,LIU X,ZHU Y,et al.Hydrothermal carbonization of sewage sludge:The effect of feed-water pH on fate and risk of heavy metals in hydrochars[J].Bioresource Technology,2016,218:183-188 10.1016/j.biortech.2016.06.085
    [28] 栾兆坤,汤鸿霄. 硫酸铁氧化物的表征及其对重金属吸附作用的研究[J].环境科学学报,1994,14(2):129-136
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  2447
  • HTML全文浏览数:  2127
  • PDF下载数:  293
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2018-07-26

污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响

  • 1. 中国科学院城市环境研究所,中国科学院城市污染物转化重点实验室,厦门 361021
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
  • 3. 天津市环境保护科学研究院,天津 300191
基金项目:

福建省工业引导性重点项目(2015H0044)

中国科学院青年人才领域前沿重点项目(IUEZD201402)

中日政府间国际科技创新合作重点项目(2016YFE0118000)

天津市重点研发计划项目(16YFXTSF00420)

摘要: 对酸性重金属污泥(AS)、碱性重金属污泥(BS)及其混合物(MS)进行水热联合热解处理,探讨了固相产物中重金属(Cr、Mn、Ni、Cu和Zn)的BCR形态变化与TCLP浸出毒性特征,并开展潜在生态风险评价。结果表明:AS经水热联合热解处理后得到的固相产物(ASC)中重金属的稳定性得到改善,Ni和Zn的残渣态比例显著增加,分别从8.33%和28.08%升至27.04%和51.31%;BS经水热联合热解处理后得到的固相产物(BSC)中重金属的稳定性改善不明显,Cr和Cu的残渣态比例分别从69.25%和65.42%升至82.09%和66.69%,而其他重金属的残渣态比例有所下降。MS经过水热联合热解处理,固相产物(MSC)中重金属的固化效果进一步提高。与理论值相比,Cr、Mn、Ni、Cu和Zn的残渣态比例分别从89.03%、55.85%、47.33%、55.39%和73.19%提高至98.09%、66.72%、48.49%、89.07%和86.70%,其浸出毒性均在USEPA标准以下,潜在风险程度为轻微水平,这为水热联合热解工艺处置重金属污泥提供新的思路。

English Abstract

参考文献 (28)

目录

/

返回文章
返回