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《华中科技大学》 2013年
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污泥生物净化与土壤化利用技术研究

王布匀  
【摘要】:市政污泥含有丰富的营养物质,有较强的土地利用价值,但是其中的重金属会严重污染土壤与地下水。生物沥滤法能够有效去除污泥中的重金属,被认为是最有前途的污泥重金属处置方式,但是同时也会产生大量的酸性废水和酸化污泥,需要进一步的处理,这严重限制了生物沥滤的应用。赤泥是氧化铝工业的固体废物,由于有很强的碱性,处置或利用过程中都会对环境造成严重的污染。 本文利用生物沥滤法去除了污泥中的重金属。生物沥滤产生的酸化污泥经赤泥中和后可用于能源植物的种植。生物沥滤产生的酸性废水中的重金属被生物质吸附去除后可回用于生物沥滤,既可保证污泥重金属的有效沥滤,还可显著缩短生物沥滤的时间。纤维素降解微生物可吸收并富集吸附到生物质上的重金属。经上述过程,最终达到了污泥的净化并有效利用了污泥的肥料价值。主要研究内容及成果如下: (1)实验用污泥为武汉本地市政污泥,其生产方法为我国常见的好氧消化。实验污泥中含有较高的有机质和其他各种营养元素,是很好的土壤肥料,但是其中含有较高的铜(358mg/kg)和锌(409mg/kg),具体应用中有一定的重金属污染风险。 (2)在实验室中利用好氧射流装置进行了污泥的生物沥滤实验。经生物沥滤后,污泥中绝大部分的重金属都被转移到水中,污泥的土壤利用中的重金属污染风险显著降低了。酸性废水中的重金属被生物质吸附去除后回用于生物沥滤,将整体沥滤周期从6天缩短为36小时,各种重金属的沥滤效率也可维持在较高水平。 (3)麻骨对酸性废水中的铜等重金属具有很好的吸附效果。麻骨对铜的吸附过程符合伪一级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程。酸化废水回用时的重金属的沥滤效率可以根据其在酸化废水和酸性污泥中的分布利用吸附等温线进行计算。 (4)吸附到生物质上的重金属可以利用梭状芽孢杆菌或者绿色木霉进一步富集,有利于重金属的回收。微生物的纤维素分解能力对其去除生物质上吸附的重金属是必须的,而微生物对重金属的富集则大部分是通过细胞表面的物理吸附实现的。这种处理还能显著的降低生物质含氮量,有效避免生物质能源利用中的氮污染。热解产物中基本没有含氮空气污染物,燃气和焦油产量都有所增加。梭状芽孢杆菌具有较强的脱氮能力,而绿色木霉具有较高的重金属耐受和富集能力。 (5)生物沥滤产生的酸化污泥与赤泥中和后可作为能源植物种植基质。基质中的重金属总量和生物有效性都很低,其物理性质介于壤土和粘土之间,而其中的有机质和营养成分含量大大高于壤土,用于皇竹草种植时可获得更高的生物质产量。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:X703

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