不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响

论文摘要

生活污泥是城市污水处理厂的必然产物,随着工业的发展和城市化进程的加快,污泥的产量急剧增加。生活污泥中含有丰富的有机质、氮、磷等营养元素,是一种高营养的有机肥,具有巨大的农用价值。污泥同时含有多种不等量的重金属、病原微生物和微量的有机污染物等有害物质,在农用前必须对其进行妥善处理。本文利用生石灰、粉煤灰等无机材料所特有的高碱性或吸附性能对生活污泥进行堆置稳定化处理,通过对生活污泥稳定过程中不同时间的含水率、pH、EC、养分、重金属的变化情况进行检测,研究各种材料使用后对污泥性质所造成的影响。研究主要分为两个方面,一是添加材料对污泥营养成分的影响；二是添加材料对重金属的钝化效果。本实验所得出的主要结论如下：1、生活污泥在生石灰、粉煤灰稳定期间,pH值逐渐降低,脱水性能得到改善,EC则因材料的不同呈现不同的变化。试验中磷素总量稳定但形态发生改变,有机质、氮素则发生降解。pH是影响养分含量的重要因素。添加18%生石灰时有机质、氮素的降解率分别达到最大的29%和26%。添加材料对污泥中重金属起到钝化作用,生石灰对Pb、粉煤灰对Pb、Ni的最大钝化量分别达到16%、22%、13%,且不同处理间效果差异显著,如Cr的有效性无明显改变。两种材料混合使用对Pb的钝化具有相互促进的作用。生石灰对Ni的钝化具有抑制作用,但这种作用随时间延长而减弱,因此适当延长堆放时间能够使Pb、Ni获得更好的钝化效果。2、添加凹土在试验初始阶段对重金属的钝化效果要好于后期,如在初始时对六种重金属均表现出较好的钝化效果,但结束时只有Cu、Cr还显示在一定程度上被钝化。凹土对不同重金属的钝化效果不同,试验结束时,凹土对Pb、Cd、Ni、Zn钝化量减小甚至被活化,而对Cu的钝化效果有所加强,Cr的有效性在整个试验过程中受到的影响最小。随着凹土使用量的增加,生活污泥中不同重金属的有效性表现出不同的变化特点,试验初始,Pb、Cu、Ni、Cr、Zn的有效性随凹土使用量的增加而增强,而Cd的有效性则随使用量的增加而减弱。总体来看,凹土对重金属的钝化效果不明显,本试验过程中出现的最大钝化量不足4%。3、综合考虑三种材料对生活污泥中养分降解率、金属钝化效果、原材料成本及废弃物利用最大化等方面的因素,添加6%生石灰或100%粉煤灰(Ⅺ处理)最具有实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献概述
• 1.1 生活污泥概述
• 1.1.1 生活污泥的组成与性质
• 1.1.2 生活污泥处理处置研究
• 1.1.2.1 污泥常规处理处置方法
• 1.1.2.2 我国污泥处理处置现状
• 1.1.3 生活污泥土地利用研究
• 1.1.3.1 对土壤环境的影响
• 1.1.3.2 对植株生长的影响
• 1.1.4 生活污泥中污染物控制
• 1.1.4.1 重金属控制
• 1.1.4.2 病原微生物控制
• 1.2 粉煤灰概述
• 1.2.1 粉煤灰的性质及环境危害
• 1.2.2 粉煤灰的应用研究
• 1.2.2.1 粉煤灰的农业应用
• 1.2.2.2 粉煤灰对污泥性质的影响
• 1.3 凹凸棒土概述
• 1.3.1 凹凸棒土的结构与性质
• 1.3.2 凹凸棒土的应用研究
• 1.4 本研究的目的和内容
• 2 添加材料对生活污泥营养成分的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 生石灰对养分的影响
• 2.2.1.1 水分、pH、EC的变化
• 2.2.1.2 有机质、氮、磷的变化
• 2.2.2 粉煤灰对养分的影响
• 2.2.2.1 水分、pH、EC的变化
• 2.2.2.2 有机质、氮、磷的变化
• 2.2.3 添加材料混合使用对养分的影响
• 2.2.3.1 水分、pH、EC的变化
• 2.2.3.2 有机质、氮、磷的变化
• 2.3 数据分析
• 2.4 本章小结
• 3 添加材料对生活污泥中重金属的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.2.1 试验方案
• 3.1.2.2 测定分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 生石灰钝化效果研究
• 3.2.1.1 金属全量的变化
• 3.2.1.2 生石灰钝化金属效果
• 3.2.2 粉煤灰钝化效果研究
• 3.2.2.1 金属全量的变化
• 3.2.2.2 粉煤灰钝化金属效果
• 3.2.3 生石灰、粉煤灰混合使用钝化效果研究
• 3.2.3.1 金属全量的变化
• 3.2.3.2 重金属钝化效果
• 3.2.4 凹土钝化重金属效果研究
• 3.2.4.1 金属全量的变化
• 3.2.4.2 凹土钝化污泥中重金属的效果研究
• 3.3 本章小结
• 4 结论与展望
• 参考文献
• 附表
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录