【摘 要】
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随着污水处理率的提高,剩余污泥产量迅速增加,由于缺乏合理有利的处置技术,大量污泥堆积造成二次污染。污泥中氮、磷、钾等含量丰富,农用是最有效的资源化利用方式,但是污泥
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随着污水处理率的提高,剩余污泥产量迅速增加,由于缺乏合理有利的处置技术,大量污泥堆积造成二次污染。污泥中氮、磷、钾等含量丰富,农用是最有效的资源化利用方式,但是污泥中的重金属等有毒有害物质限制了其在土地中的利用。污泥生产堆肥和制备活性炭是比较理想的资源化利用方式,本论文以剩余污泥为原料制备生物质炭,考察了其对重金属Cr(VD和Cu(Ⅱ)的吸附效果,在此基础上,利用制备的生物质炭和高温固体菌剂进行污泥堆肥,探讨其对堆肥中氮素损失、腐熟时间及重金属钝化的影响,主要研究结果如下：(1)以Cr(Ⅵ)吸附容量为衡量指标,优化出生物质炭的最佳制备工艺条件为：炭化温度500℃、活化剂H28O4浓度40%、浸渍比例1：1、浸渍时间8h、炭化时间30min。红外光谱分析表明制备的生物质炭表面具有羟基、羧基、内酯基等基团及Si-O-C结构。(2)通过单因素实验优化了生物质炭对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附条件。在25℃、pH1.0、生物质炭投加量1.4gL-1的条件下,生物质炭对Cr (Ⅵ)的最大吸附容量为61.3mgg-1；吸附容量随着pH的降低而增加；热力学分析⊿HH0>0、⊿G0>0,说明生物质炭对Cr(Ⅵ)的吸附是吸热过程,吸附不能自发进行；在35℃、pH5.6、生物质炭投加量0.4g L-1条件下,生物质炭对Cu(Ⅱ)的最大吸附容量为136.5mgg-1。生物质炭对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附动力学均可以用二级动力学方程拟合,说明吸附以化学吸附为主,Langmuir等温线拟合说明生物质炭表面较为均匀,吸附为单分子层吸附。(3)添加不同含量的污泥基生物质炭进行污泥好氧静置堆肥,结果表明,添加生物质炭可以减少堆肥中氮素的损失,生物质炭保氮效果与添加量成正比,添加8%生物质炭处理中氮素损失率为25%,相对于对照处理的44.3%,保氮效果显著。生物质炭和高温腐熟菌剂均可以加快堆肥升温速率,提高堆肥温度,加快堆肥腐熟。生物质炭的添加可以降低堆肥中重金属的生物有效性,添加量为8%时,不稳定态铬和铜所占的比例分别下降了10%和1.3%,对照处理中不稳定态铬比例下降了4%,不稳定态铜反而升高了2%,重金属生物有效性的降低可能与生物质炭表面的羟基、羧基等基团有关,这些基团之间以氢键构成网络,与重金属离子或者重金属氧化物相互作用,达到吸附钝化重金属的效果。
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