【摘要】：現(xiàn)今,我國污泥產(chǎn)量日漸增大,污泥的處理問題急需解決。污泥土地利用是最具前景的污泥處置技術(shù),但污泥中重金屬濃度不穩(wěn)定,將其施入農(nóng)田會(huì)為土壤帶來重金屬污染,農(nóng)田一旦被污染將很難恢復(fù)。鑒于我國各地廣泛分布的重金屬污染土壤,本文設(shè)計(jì)將污泥經(jīng)處理后應(yīng)用到已污染土壤中,污泥既可以提高污染土壤中植物營養(yǎng)基質(zhì),又可以對(duì)土壤污染起到一定的稀釋作用。選擇種植對(duì)重金屬污染抗逆性強(qiáng)的植物,甚至可以選擇對(duì)重金屬有一定提取作用且生物量較大的植物,在處理污泥的同時(shí)對(duì)污染土壤起到一定的修復(fù)作用。在我國紫花苜蓿(Medicago sativa L.)種植比較廣泛且生長周期短,一年可以收割多茬,間接導(dǎo)致其生物量增大,對(duì)提取重金屬有利。因此本文選用了紫花苜蓿(Medicago sativa L.)進(jìn)行土壤重金屬污染修復(fù)實(shí)驗(yàn)。本文將污泥應(yīng)用到土壤污染植物修復(fù),從污泥產(chǎn)生、污泥處理、最終利用的整個(gè)生命周期內(nèi)分析重金屬的變化,開發(fā)出一種對(duì)土壤Cd污染進(jìn)行植物修復(fù)的新技術(shù),并得到污泥產(chǎn)生源頭污水中重金屬濃度限值。具體結(jié)論如下:1.污水處理過程中活性污泥集聚重金屬,在實(shí)際生活污水pH為7-9,重金屬Cd、Pb、Ni、Cu、Zn溶液濃度在0.01~1、0.1~10、0.05~10、0.5~10、1~20mg/L范圍內(nèi),活性污泥對(duì)污水Pb吸附率能達(dá)到99%,對(duì)Zn和Cd吸附率達(dá)到96%和75%以上,對(duì)Ni吸附率達(dá)到61%以上,對(duì)Cu吸附率在88%以上。2.在污泥堆肥過程中,雖然污泥聚集重金屬的總量沒有發(fā)生顯著變化,但隨著污泥成分變化重金屬逐漸形成穩(wěn)定形態(tài),相對(duì)堆肥前重金屬生物活性降低。3.在輕度污染土壤中,施入污泥Cd濃度小于或等于土壤污染水平時(shí),污泥促進(jìn)土壤Cd生物活性,Cd濃度大于土壤污染水平的污泥則抑制了土壤Cd活性。施入中度污染土壤時(shí),污泥對(duì)土壤中Cd生物活性起到了一定的抑制作用,在重度污染土壤中,污泥的施入對(duì)土壤Cd生物活性有微弱的促進(jìn)作用。4.在土壤污染水平為2.3mg/kg時(shí),污泥添加比例為15%土壤中苜蓿對(duì)Cd的提取率能達(dá)到0.62%,土壤污染水平為4.5mg/kg時(shí),污泥添加比例為10%土壤中苜蓿對(duì)Cd的提取率能達(dá)到0.49%,土壤污染水平為9.9mg/kg時(shí),污泥添加比例為15%土壤中苜蓿對(duì)Cd的提取率能達(dá)到0.47%。5.通過修復(fù)前后污染土壤Cd濃度對(duì)比分析,如要達(dá)到添加污泥促進(jìn)污染土壤植物修復(fù)效果,對(duì)于重金屬輕度、中度污染土壤,需控制污泥中Cd濃度小于或等于對(duì)應(yīng)的土壤污染水平且污泥添加比例大于等于10%。對(duì)重金屬重度污染土壤,需控制污泥中Cd濃度小于或等于對(duì)應(yīng)的土壤污染水平,或者污泥Cd濃度大于土壤污染水平小于40mg/kg時(shí),需控制污泥添加比例小于10%。本文完成了污泥應(yīng)用于土壤污染植物修復(fù)的整個(gè)生命周期內(nèi)重金屬變化研究,得出污泥輔助苜蓿對(duì)土壤Cd污染起到較好的修復(fù)效果,開發(fā)一種土壤污染植物修復(fù)的新技術(shù),并為污泥處置提供新方向。以Cd濃度2.3、4.5、9.9mg/kg分別為土壤的輕度、中度、重度污染。要達(dá)到添加污泥促進(jìn)植物修復(fù)的目的,在土壤輕度、中度污染時(shí)需要控制污泥添加比例大于等于10%且污泥Cd濃度分別小于或等于2.3、4.5mg/kg,土壤重度污染時(shí)需要控制污泥Cd濃度小于或等于9.9mg/kg。因此,以污水廠活性污泥濃度為2500~4000mg/L,以本文得出的污泥吸附Cd最低效率為75%,對(duì)應(yīng)于土壤輕度、中度、重度重金屬Cd污染的植物修復(fù),則產(chǎn)生城市污泥的污水Cd濃度積累限值理論數(shù)值對(duì)應(yīng)為7.6~12.12mg/L、15.1~24.16mg/L和33.13~53.01mg/L。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 城市污泥生命周期內(nèi)重金屬變化及對(duì)土壤污染植物修復(fù)的影響研究對(duì) Cu 的吸附，表現(xiàn)出在高 pH 下不易吸附在 pH 值下易吸附�；钚晕勰鄬�(duì) N吸附在 pH7 和 9 也表現(xiàn)為易吸附，特別時(shí) pH 為 9 時(shí)�；钚晕勰鄬�(duì) Zn 的吸律性不好。以上說明了，活性污泥在 pH 為 7-9 之間易吸附重金屬。.2.3 pH 對(duì)污泥吸附重金屬的影響有研究表明活性污泥多聚物表面的吸附自由位點(diǎn)受 pH 控制，當(dāng) pH 較低時(shí)聚物表面自由電位將與水、氫離子（H3O+）結(jié)合，氫離子（H3O+）與重金子爭(zhēng)奪多聚物表面的吸附位點(diǎn)，從而降低了活性污泥對(duì)重金屬離子的吸附。當(dāng) pH 升高時(shí)，多聚物表面吸附點(diǎn)電負(fù)性升高，吸附位點(diǎn)對(duì)重金屬離子的力增強(qiáng)[214]，促進(jìn)了活性污泥對(duì)污水重金屬的去除。但當(dāng) pH 值升高時(shí)，水離子也會(huì)增多，，重金屬離子被陰離子包圍使重金屬外圍形成負(fù)電基團(tuán)，而多表面也具有電負(fù)性，使得多聚物表面的吸附點(diǎn)位對(duì)重金屬外圍負(fù)電基團(tuán)產(chǎn)生力，導(dǎo)致活性污泥吸附重金屬難度增大。且隨著 pH 升高，重金屬容易形成物、氫氧化物等不溶物而沉淀下來，進(jìn)一步降低了活性污泥對(duì)重金屬的吸附量
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703;X53

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