污泥微生物蛋白提取工艺中污泥残渣改良盐碱土的研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaaaLLLLL
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污泥微生物蛋白提取工艺(即污泥热碱水解提取蛋白工艺)是一种有效的活性污泥处理方式,在碱性和加热的共同作用下,活性污泥中有机物被分解。碱性能够溶解脂类物质,促使活性污泥细胞壁破裂,从细胞中释放出大量的蛋白质。释放出的蛋白质溶解于水中,形成蛋白溶液,蛋白溶液根据需求能够制成蛋白泡沫灭火剂;作为液态肥料的原料,营养丰富;还可以作为生物发泡剂进行泡沫混凝土等建材的制作。活性污泥经过水解会有较大程度的减量,但是由于活性污泥产量基数大,仍然存在大量的残渣。如不妥善处理,仍会对环境造成一定污染。因此污泥微生物蛋白提取工艺产生的污泥残渣是必须处理的固体废物。   按照常规填埋、焚烧等方式处理污泥残渣既受场地限制,浪费资源,污染环境,又需消耗大量的处置费用。污泥残渣中含有丰富的N、P和微量元素,可以促进植物的生长。残渣相对于污泥而言,对于土地利用有较大的优势。污泥残渣含水率较低,为50%左右,不含病原微生物,施用后不会产生二次发酵,蛋白裂解后为小分子,易于植物吸收。且污泥残渣中含有丰富的Ca2+,污泥残渣施入盐渍化土壤中,残渣中的Ca2+可被土壤胶体吸附,并通过离子交换作用,置换出土壤胶体中吸附的Na+,经过雨淋和田间灌溉,土壤中Na+随水分流出,从而使得土壤中的盐分减少,土壤形成团粒结构,增强土壤透水透气性能。因此,残渣作为盐碱地土壤改良剂费用少、收益高,有望成为污泥残渣资源化的良好途径。   本研究主要是解决污泥微生物蛋白提取工艺中剩余污泥残渣的利用问题,实现固体废物的资源化并完善污泥微生物蛋白提取工艺,为污泥残渣应用于盐碱土改良提供参考和依据。首先,分析污泥微生物蛋白提取工艺中污泥残渣产生的过程及其理化特性;其次,对比污泥残渣可能的资源化途径,找出污泥残渣资源化利用最佳的途径;最后,以污泥微生物蛋白提取工艺中的固体废物污泥残渣为改良剂,对天津滨海新区的盐碱土进行改良,通过植物种植试验,分析植株的生长情况,植株中营养元素的含量,植株重金属富集情况和土壤中重金属变化情况。得出污泥残渣的改良效果,从而研究污泥残渣作为盐碱土改良剂的可行性。   污泥残渣作为盐碱土壤改良剂的种植试验,是将污泥残渣与天津滨海新区的盐碱土进行不同比例的混合,残渣添加量分别为0%、15%、30%、45%和60%,并分析污泥残渣改良后盐碱土壤的理化性质、营养元素含量和重金属含量,与国家土壤环境质量标准进行比较,分析其用途;然后选择黑麦草、生菜、袖珍椰子三种植物,通过种植试验,测定种子发芽率、植株成活率、植株生物量、植物营养元素含量、植株重金属含量等指标,分析污泥残渣改良后盐碱土对植物生长的影响,研究污泥残渣作为盐碱土改良剂的可行性。   得出主要结论如下:   (1)土地利用是污泥残渣比较合理的资源化利用途径,而当污泥残渣作为土壤改良剂使用时,效果更佳。污泥残渣不仅能够改良土壤,而且起到肥料的作用,很大程度提高改良后土壤的肥效,为改良后土壤的利用提供了广阔的前景。且污泥残渣作为土壤改良剂,可以直接施用,无需后续处理。污泥残渣园林绿化用时,需进行晾晒至含水率低于40%,且应加入适量的植物秸秆、人畜粪便等有机质含量较高的物质,以满足园林绿化标准。   (2)污泥残渣含有丰富的N、P、有机质和微量元素,另外污泥微生物蛋白提取工艺是以生石灰为催化剂,残渣中含有大量的Ca2+,这种含Ca、N、P等营养元素的物质有利于改良盐碱土。   (3)污泥残渣用于盐碱土改良是可行的,污泥残渣的施入能够降低盐碱土pH、容重和电导率,增大土壤总孔隙度,增大土壤透水透气性能,有利于植物根系生长。污泥残渣中的营养成分较高,污泥残渣改良盐碱土,能够明显提高土壤中的有机质、N、P和微量元素的含量,改善营养元素结构,为植物生长提供大量的速效养分。污泥残渣改良盐碱土,增加了土壤中重金属的含量,Pb和Ni的增加幅度不大;Cu和Zn的含量有较大幅度的提高,但远低于土壤环境质量标准,且Cu和Zn是植物生长的必需元素,适量的Cu和Zn有利于植物生长。   (4)污泥残渣对盐碱土的改良效果明显,改良后土壤能够提高黑麦草、生菜种子发芽率和袖珍椰子花苗移栽的成活率,植物的株高、叶长和生物量也得到较大提高。上述生物指标随着污泥残渣添加量的增加而增加,在污泥残渣添加量为45%左右最为明显。   (5)污泥残渣改良盐碱土,能够促进植物对营养元素的吸收,增大植株叶片中N、P的含量,K的含量没有明显变化。污泥残渣中的重金属对植物的生长无明显影响。污泥残渣中的重金属含量符合土地改良用泥质标准,对植物生长无明显影响,因此,污泥残渣是一种经济、安全、实用的盐碱化土壤改良剂。污泥残渣用于改良盐碱土,添加比例以45%为宜。
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