污泥堆肥过程中多环芳烃降解及转化的研究

论文摘要

青岛市李村河污水处理厂污泥中含有较高浓度的有毒有害物质多环芳烃,如果不经过处理直接农业利用会导致土壤和作物的污染。针对上述问题,本研究通过堆肥过程对该厂的消化污泥进行了减量化、无害化、资源化的研究,在分析堆肥过程中堆肥产品的物理化学特征和生物特征的情况下,系统地分析了堆肥产品中多环芳烃降解及转化规律,将为堆肥产品农业利用的环境效应的评估提供可靠的理论依据。本论文通过强制通风堆肥装置,采用消化污泥、木屑和回流污泥作为堆肥原料,进行了四组对比实验。每组实验都在3-5天左右达到55℃以上的高温期,并且高温期可以维持5天以上,在30天左右达到腐熟。在不同的堆肥时期,细菌、真菌和放线菌具有不同的演化规律,其中细菌和真菌是先升高后降低,而放线菌是逐渐降低。种子发芽指数（GI）在堆肥末期超过了80%,大肠杆菌数量降到约102个/g干重。实验结果表明,青岛市李村河污水处理厂消化污泥和木屑堆肥是可行的。本论文进行不同配比的污泥堆肥过程中多环芳烃（PAHs）的降解及转化的对比研究效果,发现污泥:木屑:回流污泥=1:1:1的降解效果要好于污泥:木屑:回流污泥=2:1:1的降解效果。堆肥过程中单个PAHs化合物的含量变化分析结果表明,污泥堆肥与原污泥中都是萘的含量明显的比其它PAHs化合物的含量高。除了萘以外,总体上来说,两者都是中等分子量的3个和4个苯环的化合物的含量较高,而低分子量的2个苯环和高分子量的5个苯环的含量不是很高。∑PAHs都是在高温期有显著的降低,而在冷却和后腐熟期趋于稳定。而对于∑（PAHs）carc,实验III的变化趋势与∑PAHs相似,但实验IV中∑（PAHs）carc降解趋势不明显,原因是原污泥中∑（PAHs）carc的含量低的原因。污泥堆肥产品中PAHs的含量、分布模式及其降解效果与原污泥中PAHs的特征密切相关。从实验结果可知,城市污泥与木屑进行堆肥处理以降低其中PAHs的含量达到农用的目的是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 城市污泥的来源及组成
• 1.1.1 来源
• 1.1.2 组成
• 1.2 污泥堆肥技术
• 1.2.1 好氧堆肥的原理
• 1.2.2 污泥堆肥的影响因素
• 1.3 污泥堆肥过程中腐熟度评价指标
• 1.4 堆肥技术的研究及应用进展
• 1.4.1 国外堆肥技术的研究及应用进展
• 1.4.2 国内堆肥技术的研究及应用进展
• 1.5 有机污染物在污泥中的种类及分布情况
• 1.6 堆肥过程中有机污染物生物降解的研究进展
• 1.6.1 国外的研究进展
• 1.6.2 国内的研究进展
• 1.7 问题的提出
• 1.8 研究内容
• 2 实验装置与材料
• 2.1 实验装置
• 2.2 堆肥原料的配比
• 2.3 堆肥样品取样与分析方法
• 3. 污泥堆肥过程中物理化学及生物学指标的变化特征
• 3.1 堆体温度的变化规律
• 3.2 堆肥过程中pH 值的变化规律
• 3.3 堆肥过程中电导率的变化规律
• 3.4 堆肥过程中含水率的变化规律
• 3.5 堆肥过程中有机质的变化规律
• 3.6 堆肥过程中总氮的变化规律
• 3.7 堆肥过程中氨态氮规律
• 3.8 堆肥过程中硝态氮的变化规律
• 3.9 堆肥过程中种子发芽指数的变化规律
• 3.10 污泥堆肥中微生物种群结构的变化情况
• 3.10.1 堆肥过程中细菌的变化规律
• 3.10.2 堆肥过程中真菌的变化规律
• 3.10.3 堆肥过程中放线菌的变化规律
• 3.10.4 堆肥过程中大肠杆菌的变化规律
• 4 污泥堆肥过程中多环芳烃的降解转化规律的研究
• 4.1 堆肥产品中多环芳烃分析方法的建立
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 标准液、实验药品及耗材
• 4.1.3 玻璃器皿及耗材的预处理
• 4.1.4 污泥样品的预处理
• 4.1.5 GC-MS 的色谱条件和质谱条件
• 4.1.6 多环芳烃的标准曲线及其质谱图
• 4.1.7 回收率和精密度
• 4.2 堆肥过程中多环芳烃的降解及转化规律
• 4.2.1 污泥堆肥中PAHs 总含量和（PAHs）carc 总含量
• 4.2.2 污泥堆肥中单个PAHs 化合物的含量
• 4.2.3 污泥堆肥中PAHs 的分布模式
• 4.2.4 不同堆肥方式对污泥中PAHs 的降解效果
• 4.2.5 不同堆肥方式∑PAHs 降解效果的动态分析
• 4.2.6 污泥堆肥中∑（PAHs）carc 降解效果的动态分析
• 4.2.7 影响李村河污泥堆肥中PAHs 含量和降解效果因素的初步分析
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢