山西省部分地区城市污泥的特性及其安全农业利用

发布时间：2017-05-14 16:12

  本文关键词：山西省部分地区城市污泥的特性及其安全农业利用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以山西省部分地区城市污泥为供试材料,通过室内试验与盆栽试验研究了其泥质特性、重金属生物去除以及在山西省石灰性土壤上的安全利用。结论如下：(1)城市污泥泥质分析结果表明,山西省13个市县的城市污泥pH为6.76～7.78、有机质含量为18.5～68.8%、N+P2O5+K2O含量为3.03～21.39%、重金属Cu、Zn、As、Hg、Pb、Cd和Cr含量分别为61.1～225.4、76.2～1557.1、11.5～29.1、0.2～1.7、13.5～89、0.5～17.3和108.9～328.1 mg/kg,除了长治市污水厂污泥重金属Zn、Cd的含量超过农用泥质标准中A级污泥的限值,和太谷县污水厂重金属Cd的含量超过农用泥质标准中B级污泥的限值,其余供试污泥重金属均符合农用泥质标准(CJ/T309-2009)中A级污泥的限值。依据山西省不同地区农田土壤重金属含量以及土壤环境质量二级标准,山西省不同地区土壤重金属环境容量大小顺序依次均为PbZnCrCuAsHgCd。以年施入污泥量7500 kg/(hm2·a)计算,山西省晋北地区污泥连续施用年限为大同市106～131 a,朔州市160～248 a,忻州市88～187 a,太谷县6 a,晋城市105～282 a,长治市17～100 a。(2)从13个市县的城市污泥中依据有机质含量(小于40%,40%-60%,大于60%)选出8个同时进行4水平(0、6、12、18 g/kg土)盆栽试验。结果表明：第一茬作物玉米苗期株高、根长、地上部/地下部干重随着污泥施用量的增加均呈先增加后降低的趋势,且多数供试污泥施用量为12g/kg土时,以上指标均为最大。而第二茬作物油菜苗期株高、根长、地上部和地下部干重随着施用量的增加多数呈增加趋势。随着供试污泥施用量的增加,2茬作物苗期土壤有机质、氮、磷、钾含量均呈现增加趋势,且有机质和养分含量高的污泥对土壤有机质和养分的增加作用较大。施用污泥均不同程度提高了作物氮、磷、钾养分含量,且第一茬作物玉米苗期养分含量大于第二茬作物油菜。随着供试污泥施用量的增加,土壤全Cu、全Zn、全Pb、全Cd、全Cr、全As含量均呈增加趋势,所有污泥处理的土壤重金属含量均未超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中农业用地二级标准。且施用污泥后土壤中重金属除了Cd以铁锰氧化物结合态为主外,其余重金属Cu、Zn、Pb和Cr均以残渣态为主。施用污泥对第一茬作物玉米和第二茬作物油菜苗期全Cu、全Zn、全Pb、全Cd、全Cr、全As含量表现为：玉米重金属含量地下部大于地上部,而油菜重金属含量地上部大于地下部。所有重金属含量均未超过我国《食品中污染物限量》(GB2762-2012)标准最大限定值。(3)室内污泥重金属生物淋浸试验结果表明,自然干化污泥中Cu、Zn、As、Cd和Cr的去除率分别达到23.69%～77.62%、89.67%～97.80%、30.24%～84.31%、18.18%～97.05%和28.55%～67.11%,而污泥有机质、全氮、全磷和全钾的损失率分别为3%、1%、44%和8%。
【关键词】：城市污泥 养分 重金属 安全施用 氧化硫硫杆菌 生物淋滤
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.6
【目录】：

• 摘要6-8
• 1 前言8-13
• 1.1 城市污泥的组成及处置方式8-9
• 1.1.1 城市污泥的概念及来源8
• 1.1.2 城市污泥的处置方式8
• 1.1.3 山西省城市污泥的处置方式8-9
• 1.2 城市污泥农用中存在的问题9
• 1.3 城市污泥农用减轻重金属危害的应对措施9
• 1.3.1 控制城市污泥施用量和施用年限9
• 1.3.2 城市污泥重金属去除9
• 1.3.3 城市污泥重金属稳定化9
• 1.4 城市污泥农用对土壤的影响9-11
• 1.4.1 城市污泥农用对土壤理化性质的影响9-10
• 1.4.2 城市污泥农用对土壤重金属含量及其形态转化的影响10
• 1.4.3 城市污泥中重金属形态与生物有效性的关系10-11
• 1.5 城市污泥农用对作物的影响11-13
• 1.5.1 城市污泥农用对作物生长的影响11-12
• 1.5.2 城市污泥农用对作物重金属含量的影响12-13
• 2 论文研究意义、内容和技术路线13-15
• 2.1 研究目的及意义13
• 2.2 研究内容13-14
• 2.3 技术路线14-15
• 3 材料与方法15-19
• 3.1 山西省部分城市污泥农用潜力与安全施用15-16
• 3.1.1 污泥样品的采集与处理15
• 3.1.2 测定项目与方法15
• 3.1.3 污泥可利用年限计算方法15
• 3.1.4 数据统计与处理15-16
• 3.2 山西省城市污泥农用对土壤和作物的影响16-17
• 3.2.1 供试作物及盆钵16
• 3.2.2 供试土壤16
• 3.2.3 供试污泥16
• 3.2.4 试验设计16
• 3.2.5 试验实施16-17
• 3.2.6 测定项目与方法17
• 3.2.7 数据处理17
• 3.3 生物沥浸对自然干化污泥重金属去除效果初探17-19
• 3.3.1 生物沥浸供试污泥的采集与处理17-18
• 3.3.2 菌株与培养基18
• 3.3.3 污泥生物沥浸试验18
• 3.3.4 分析项目与方法18
• 3.3.5 数据分析18-19
• 4 结果与分析19-42
• 4.1 山西省部分城市污泥农用潜力与安全施用19-23
• 4.1.1 山西省部分地区城市污泥泥质分析19-21
• 4.1.2 山西省部分地区土壤重金属含量及其环境容量21-22
• 4.1.3 山西省部分地区城市污泥安全农用年限估算22-23
• 4.2 山西省城市污泥农用对土壤和作物的影响23-36
• 4.2.1 不同城市污泥对2茬作物苗期生长的影响23-24
• 4.2.2 不同城市污泥对2茬作物苗期土壤有机质和养分状况的影响24-26
• 4.2.3 不同城市污泥对2茬作物苗期养分状况的影响26-27
• 4.2.4 不同城市污泥对2茬作物苗期土壤重金属含量的影响27-29
• 4.2.5 不同城市污泥对2茬作物苗期重金属含量的影响29-31
• 4.2.6 不同城市污泥对2茬作物苗期土壤中不同形态重金属的影响31-36
• 4.3 生物沥浸对自然干化污泥重金属去除效果初探36-42
• 4.3.1 干化污泥生物沥浸过程中pH的变化36-37
• 4.3.2 干化污泥沥浸过程中S~0氧化率的变化37-38
• 4.3.3 污泥重金属Cu、Zn、As、Cd、Cr的去除率38-40
• 4.3.4 生物沥浸过程中供试污泥有机质和各养分成分的变化40-41
• 4.3.5 有机质、S~0的氧化率与Cu、Zn、As、Cd、Cr去除率的相关性41-42
• 5 结论42-44
• 参考文献44-48
• Abstract48-50
• 硕士期间发表论文50-52
• 致谢52

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本文编号：365632