【摘要】：隨著城市的發(fā)展,市政污泥的產(chǎn)量不斷增加,大量污泥的處理一直困擾著人們。同時,工業(yè)的快速發(fā)展使得大量重金屬污染物不斷進(jìn)入土壤環(huán)境,造成了土壤性質(zhì)的惡化,降低了土壤的使用功能。為了應(yīng)對以上問題,本課題以市政污泥為原材料,對污泥水熱碳的性質(zhì)以及水熱碳對土壤性質(zhì)及其中重金屬的作用展開了以下幾個方面的研究:首先利用能譜儀(EDS)、紅外光譜儀(FT-IR)、玻璃電極和馬弗爐對不同反應(yīng)溫度和停留時間水熱碳的產(chǎn)率、水分灰分揮發(fā)分固定碳百分比、pH和電導(dǎo)率以及官能團(tuán)特性進(jìn)行了表征。其次利用土壤調(diào)理實(shí)驗研究了水熱碳對土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的作用。接著通過土壤調(diào)理實(shí)驗,利用改進(jìn)的BCR三步提取法和DTPA提取法研究了水熱碳對土壤中Cd、Cr、Zn、Cu的形態(tài)及有效性的作用。最后通過盆栽實(shí)驗研究了在經(jīng)過水熱碳處理的土壤中白菜對Cd、Cr、Zn、Cu吸收及其在莖部和根部的分布情況。對水熱碳性質(zhì)的研究表明:水熱碳的產(chǎn)率隨著水熱反應(yīng)的溫度和停留時間的增加而降低,碳產(chǎn)率維持在65%-68%范圍內(nèi)。水熱碳化反應(yīng)使得污泥的灰分值由65.91%躍升到了86%以上,而揮發(fā)分則由污泥的33.69%下降到一半以下。元素分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)水熱碳的C含量增加了一倍,O含量則由于脫水作用而降低。同時水熱碳的pH也隨著反應(yīng)溫度的升高而增加,EC值則由污泥的1441us cm~(-1)降低到了122-266us cm~(-1)。此外,水熱碳化反應(yīng)并不會顯著的改變污泥中官能團(tuán)的種類,但是水熱碳中的羥基、羧基等含氧官能團(tuán)卻得到了顯著增加。對土壤性質(zhì)的研究表明:水熱碳對土壤pH的改變較溫和,使得其pH由7.31穩(wěn)定在7.19-7.29間。同時,水熱碳也不同程度的降低了土壤的電導(dǎo)率,使得土壤板結(jié)、養(yǎng)分流失風(fēng)險下降。隨著水熱碳溫度和停留時間的增加,水熱碳對土壤含水量的增加和土壤容重的降低效果越明顯,這表明水熱碳能夠顯著地提高土壤持水能力,增加土壤疏松性。而對土壤微生物的分析發(fā)現(xiàn),水熱碳可以通過提高土壤養(yǎng)分,改良土壤性質(zhì)而提高微生物量,增加微生物物種豐度。對土壤重金屬的研究表明:水熱碳的添加增強(qiáng)了Cd和Cr的穩(wěn)定性,中低溫條件下的水熱碳有利于Zn的穩(wěn)定,除了A13和A15,每組樣品中Cu的穩(wěn)定性都得到增強(qiáng)。水熱碳穩(wěn)定土壤中Cd、Cr、Zn、Cu的最佳條件及其穩(wěn)定性的增量分別為A25:27.51%;A35:6.79%;A25:0.65%;C25:10.27%。水熱碳的添加降低了Cd和Cr的植物有效性,部分條件下有利于Zn有效性的降低,但增強(qiáng)了Cu的植物有效性。水熱碳對土壤中Cd、Cr、Zn植物有效性降低的最佳條件及其穩(wěn)定率分別為A13:15.38%;B35:72.86%;A35:4.23%。對植物重金屬吸收的研究表明:水熱碳的添加降低了白菜對Cd和Zn的吸收增加了對Cr的吸收。部分條件下降低了白菜莖部Cu濃度降低,但對根部Cu濃度的增加較明顯。此外水熱碳的添加增強(qiáng)了Cd(除A35、B15、B25和C25)、Cr(除A15、A25和B25)、Zn(除A15和C35)由根部向莖部的轉(zhuǎn)移,抑制了Cu(除B35和C15)的轉(zhuǎn)移。其中Cd、Zn、Cu莖部濃度降低的最佳條件及其效率分別為A35:52.29%;C35:27.26%;A15:15.86%。對Cd、Zn根部濃度降低的最佳條件及其效率分別為C15:57.76%;C15:45%。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;X53
【圖文】：

圖 1.1 污泥焚燒裝置、填埋、土地利用及污泥制肥圖Fig1.1 Sludge incineration plant, sludge landfill, sludge land ues and sludge manure.污泥填埋由于其方法相對較簡單，也是人們最先開始采用的污泥處置技術(shù)之一。污的填埋分為直接填埋和衛(wèi)生填埋兩種。直接填埋是指將經(jīng)過簡單滅菌處理的污泥直接行填埋。而衛(wèi)生填埋又分為單獨(dú)填埋和混合填埋兩種。單獨(dú)填埋有溝填、平面填埋、

水熱碳化反應(yīng)裝置簡圖

圖 2.2 馬弗爐及其控制裝置圖Fig. 2.2 Muffle furnace and its control device diagram3.2.1 水分稱取 1g 樣品（m），標(biāo)準(zhǔn)至 0.0002g，并將樣品均勻撒布于稱量瓶中。將稱量瓶放入

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2762353