【摘要】：土地利用是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)友好理念的污水處理廠污泥處理方式,但污泥中含有一定量的重金屬,重金屬浸出釋放帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)成為制約我國污泥土地利用的主要障礙。本論文以蘇州、昆明兩地不同特性的土壤為代表,在對污泥堆肥與土壤中重金屬的賦存特性進(jìn)行比較分析基礎(chǔ)上,通過液-固平衡的靜態(tài)浸出試驗(yàn)、傳質(zhì)限制的動態(tài)浸出試驗(yàn)、種植作物的田間試驗(yàn)以及基于LeachXS平臺的地球化學(xué)模擬,系統(tǒng)分析土壤酸堿條件、氧化還原條件、有機(jī)物降解等地球化學(xué)條件對污泥堆肥中重金屬釋放的影響機(jī)制,揭示有機(jī)物組分含量變化對污泥堆肥中重金屬釋放的控制作用,闡明重金屬在堆肥-土壤-水分-植物構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化的共性規(guī)律,為我國污泥堆肥土地利用環(huán)境安全保障提供科學(xué)依據(jù)。污泥堆肥中各重金屬總量均高于空白土壤,但其賦存的化學(xué)形態(tài)基本一致。Cr、Cu和Cd主要吸附在固體有機(jī)物表面,Ni和Pb主要吸附在固體有機(jī)物和鐵鋁氧化物表面,As主要吸附在鐵鋁氧化物表面,同時(shí)易與鈣離子和磷酸根形成共沉淀。pH、有機(jī)物組成含量變化、氧化還原條件改變是影響污泥堆肥中重金屬釋放的主要因素。在污泥堆肥土地利用的土壤pH范圍內(nèi)(5pH9),重金屬As、Cd、Cu、Ni的最大浸出量低于總量的6%,Cr、Pb最大浸出量低于總量的1%。堿性條件下顆粒態(tài)有機(jī)物向溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化,重金屬與溶解性有機(jī)物絡(luò)合,釋放能力增強(qiáng)。旱田的氧化性條件促進(jìn)了溶解性有機(jī)碳的降解(180d內(nèi)降低了45~49%),強(qiáng)化了Cd和Cu在顆粒態(tài)有機(jī)碳上的吸附固定。水田的還原性條件下,Fe(III)被還原為Fe(II),鐵的水合氧化物含量降低,對As的吸附能力減弱。污泥堆肥的多次施用增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量,提升了微生物活性對土壤中氧氣的消耗能力,強(qiáng)化了還原性條件的形成。在還原性條件下,As的浸出濃度上升約1個數(shù)量級,累積釋放量可達(dá)到最大可釋放量的55.3%,因此在降雨豐富及連續(xù)灌溉等易形成還原性條件的土壤中,不宜施用富含As的污泥堆肥。對于有機(jī)質(zhì)含量低的土壤,污泥堆肥多次施用可增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)對重金屬Cd、Cu、Pb的吸附固定。污泥堆肥的3年田間施用顯著提升了污泥堆肥施用層(0~10 cm)土壤中溶解性有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、鐵水合氧化物含量,有機(jī)物含量的上升及其在堿性條件的溶解,導(dǎo)致重金屬在偏堿性環(huán)境中釋放能力顯著高于空白土壤。污泥堆肥的施用對小麥及水稻中重金屬含量無顯著影響。表層0~10 cm土壤對重金屬的阻滯固定能力強(qiáng),10~20 cm的土壤中重金屬含量及釋放特性未受到污泥堆肥施用的影響。
【圖文】：

1圖 1.1 中國工業(yè)廢水和生活污水排放總量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]目前我國的污泥處理技術(shù)體系如圖 1.2 所示。根據(jù)污泥性質(zhì)和含水率的不同，，污泥處理方式包括填埋、焚燒、堆肥+土地利用、厭氧消化、建材化等。不同的處

污泥處理技術(shù)體系表1.1污水污泥處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S141.4;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2609665