粉煤灰协同螯合剂对城市污泥重金属的钝化作用及其生物有效性的研究

发布时间：2020-03-23 07:30

【摘要】：城市污泥中的重金属是制约其土地利用的主要因素之一。本研究以济南西区污水处理厂脱水污泥为研究对象,采用粉煤灰和2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐(TMT)协同钝化污泥中的重金属,采用正交试验筛选其最佳钝化条件;评价了钝化污泥的肥效,并研究了其对黑麦草(Lolium perenne)生长的影响及其生物有效性;用改进BCR法、TCLP法和土柱淋洗试验对钝化处理下的城市污泥重金属进行风险评估;最后对钝化剂的钝化机理进行了分析,以期为城市污泥的重金属固定及其风险评价提供基础数据和科学依据,为城市污泥以及粉煤灰的土地利用提供参考。主要研究内容如下:(1)污泥中的有机质、氮、磷、钾含量丰富,污泥中的Cu、Ni、Pb、Zn含量均高于背景土壤,肥效指标和重金属含量均符合园林绿化用泥标准,可用作园林绿化肥料。污泥对不同植物生长的抑制作用不同,当污泥的添加量为10%~20%时,能有效促进黑麦草的生长,但会对灌木贴梗海棠(Chaenomeles speciosa)和乔木紫荆(Cercis chinensis)出现严重抑制作用。(2)粉煤灰和TMT对不同重金属的钝化作用不同,通过正交试验发现,粉煤灰的添加量对Ni的影响最大,而Zn受TMT的影响最大,钝化时间则对Cu的影响最大,二者具有协同作用,能有效降低污泥中重金属的有效性和生态毒性。(3)钝化污泥在土壤中的掺加量为20%,可有效改善施污土壤的理化性质,明显降低了对黑麦草生长的抑制作用。黑麦草的种植会影响基质中的重金属形态,其影响大小顺序为ZnNiPbCu。(4)污泥钝化后,减缓了N和P的淋出速度,但是增加了K的淋出速度。钝化污泥施加量在20%时,淋出液中TN的浓度达到38.78mg/L,超出《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)V类限值,具有污染地下水的风险,而重金属Cu、Ni、Pb、Zn的渗出浓度均未超出V类限值,不会对地下水产生污染风险。四种重金属元素的迁移潜力由大到小为ZnNiCuPb,与TCLP浸出试验得出的结论一致,表明Zn的污染风险最大。(5)钝化机理分析得到粉煤灰对污泥的钝化作用主要是离子交换和提高pH将重金属转化为不溶性盐类,TMT的加入可使粉煤灰和污泥粘结更紧密,更加有利于离子交换的进行。经钝化处理的污泥中生成了新的物质,增加了污泥的缓冲性能。
【图文】：

化学结构式,重金属,二硫代氨基甲酸盐,机理

atic diagram of the chelating agent relevant mol属的机理属的机理有钝化重金属和活化重金属两剂）主要以有机硫为主，，因为 S 作为，从而迁移活性较高的重金属转化为较碳酸钠（STC）、二硫代氨基甲酸盐（表 1.1 为三种常见重金属钝化剂的基本

23图 2.1 淋溶柱简图Fig 2.1 The diagram of leaching column2.6.2 淋溶方法用去离子水模拟自然降水，考虑到背景土壤粘性比较大，本实验定量添加去离子水。每次添加 400ml 去离子水，到淋溶结束记为 1 次，共淋洗 6 次，共计 2.4L去离子水，约为山东省年平均降水量的一半。一次淋溶结束后放置 12h 再开始第二次淋溶。每次淋溶结束时，测定其淋溶液的 pH、EC 和 TN，并量取 100ml 淋溶液加入 5ml（1+1）硝酸固定，测定其 TK、TP 和重金属（Cu、Ni、Pb、Zn）含量，
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】