污泥生物炭修复重金属污染土壤及其老化对修复效果的影响研究

发布时间：2020-12-03 06:47

　　利用慢速热解技术将城市污水处理厂剩余污泥转化为性质稳定的生物炭材料,用于污染土壤的修复,为污泥的安全利用和处置提供一个新思路。本文选用污泥（S）和污泥生物炭（SBC）作为修复材料,通过盆栽实验,对比研究了S和SBC施入污染土壤,对土壤理化性质,重金属形态及生物有效性的影响,并考察生物炭老化对修复效果的影响。论文研究的主要结论如下:（1）在两年的栽培实验中,S和SBC的施入提高土壤pH、有机质（SOM）和阳离子交换量（CEC）的含量,降低土壤可交换性酸的含量,10%的施加量效果优于5%的施加量。SBC提升CEC的效果优于污泥,而土壤pH、SOM和可交换性酸,则是S效果略好。（2）与对照组相比,S和SBC的施入均降低了Cr、Cu、Zn的酸可提取态。SBC降低重金属有效态含量的效果要优于污泥。10%SBC的施入,Cr、Cu、Zn的有效态含量降低到2.4%、3.6%、6.3%,重金属的酸可提取态转化为了残渣态。模拟酸雨淋滤实验结果表明SBC可以抑制重金属在土壤中的迁移。（3）2年的盆栽实验表明,SBC的施入,萝卜对Cr、Cu、Zn的富集量持续降低。10%的施入量优于5%。与对照组相比,10%S... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

BCR提取形态步骤流程图

第四章污泥生物炭对土壤重金属元素形态和生物有效性理化性质的影响30图4.5模拟酸雨淋溶对土壤中重金属形态的影响4.3污泥和污泥生物炭对土壤中重金属生物有效性的影响重金属在环境中的存在形态，决定其环境行为和生物效应。生物炭理化性质多样，输入土壤中能够改变土壤的理化性质及微环境，并且与重金属发生作用，从而影响重金属的形态、生物有效性和生物毒性。许多研究[83,107,108]采用重金属的形态来作为评价其生物有效性的依据。影响植物对土壤重金属的吸收和富集的因素是较为复杂的过程，现有研究[109-112]表明生物炭可以促进植物生长和降低植物对重金属元素的富集，降低了重金属的生物有效性。同时也有研究[113]发现生物炭在复合污染土壤中对不同重金属的生物有效性产生的效果存在差异性。两年的栽培实验，污泥和污泥生物炭对白萝卜吸收富集Cr、Cu、Zn的影响见图4.6-4.8。栽培实验表明萝卜地下部分Cr、Cu、Zn的累积量均远高于地上部分。与CK相比，S和SBC的添加降低了萝卜对Cr、Cu、Zn的吸收，其中SBC的修复比S更为有效。施用量为10%时，萝卜对Cr、Cu、Zn的吸收要比5%更低。第一季（2017-秋）实验结束时，CK地上部分的Cr、Cu、Zn的累积量分别达到346.26、94.26和278.57mg·kg-1，地下部分分别为2696.58、734.16和1156.40mg·kg-1。5%S的添加，萝卜地上部分的Cr、Cu、Zn的累积量分别达到297.63、167.65和263.24mg·kg-1，地下部分分别为782.36、492.67和904.23mg·kg-1。10%S的添加，萝卜地上部分的Cr、Cu、Zn的累积量分别达到381.26、298.76和413.06mg·kg-1，地下部分分别为989.20、583.24和1149.26mg·kg-1。SBC施加量为5％时，地上部分中Cr、Cu、Zn的浓度分别为227.65、80.57和349.26mg·kg-1，而根部中的含量降低分别为486.53、

第六章主要研究结论及展望36图5.1污泥生物炭老化前后的红外光谱图18SBC和19SBC的SEM图像和EDS谱图分别如图5.2、5.3所示。在0.5KeV和5.4KeV存在两个明显峰，证实18SBC表面存在Cr，在1KeV和8KeV存在两个明显峰，证实18SBC表面存在Cu，在1.1KeV和8.6KeV存在两个明显峰，证实18SBC表面存在Zn。18SBC和19SBC表面Cr、Cu、Zn含量上基本无变化，说明生物炭的老化依旧保持对重金属的固定稳定化，未观察到有所释放。可以观察到19SBC表面C和O的含量要高于18SBC，说明在生物炭老化过程中，生物炭表面发生了氧化作用，随着老化程度的增加，含氧官能团有所增加，此与红外结果相符合。图5.218SBC的能谱分析图图5.319SBC的能谱分析图24681012141618keV0123456789cps/eVCu-KAZn-KACr-KAAl-KSi-KAC-KAO-KACuCuZnZnCrCrAlSiCO24681012141618keV0123456789cps/eVCu-KAZn-KACr-KAAl-KSi-KAC-KAO-KACuCuZnZnCrCrAlSiCO


本文编号：2896152