污水处理厂污泥堆肥及其农业应用的基础研究

【摘要】：随着我国污水处理量的逐年增加，污水处理过程中产生的污泥量也急剧增大，因此，污泥的处理处置成为亟需解决的环境问题之一。本文从污泥农用的角度着眼，试图为污水处理厂污泥寻求一条可行的资源化处理处置途径。首先对某污水处理厂污泥进行堆肥试验，然后研究施用污泥堆肥种植玉米时，其对玉米生长及土壤的影响，最后采用生物法淋滤污泥重金属。主要研究结果如下： （1）堆肥过程中，混合物的含水率从开始的45%下降为23%；成熟堆肥总养分含量（总氮（以N计）+总磷（以P2O5计）+总钾（以K2O计））为56.15g/kg，蠕虫卵死亡率达到100%，粪大肠菌群值为0.043，符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》（GJ/T309-2009）中对总养分含量、蠕虫卵死亡率和粪大肠菌群值的要求；堆肥结束后种子发芽指数为54.9%，堆肥已全部达到腐熟；而且堆肥中重金属含量全部低于我国农用污泥中污染物管理标准中的规定。 （2）施用污泥堆肥种植玉米后，可以明显改善土壤的理化性状，并在一定程度上提高了土壤的养分含量，其中施用相同肥份堆肥的土壤（处理4）在试验结束时的碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为施用化肥对照的3.07、1.91和6.36倍。此外，施用堆肥后土壤生物学指标明显改善，且对玉米的株高和径粗都有一定的促进作用。然而施用过量污泥堆肥后，玉米的生物量受到影响，其原因可能在于堆肥中的重金属干扰了玉米植物组织正常的生理代谢。 （3）氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌对Cu、Zn、Cr、Pb的浸出能力均高于对照组，但前者对浓缩污泥中Cu、Zn、Cr、Pb的浸出效果优于后者；且接种10%的氧化亚铁硫杆菌的处理对污泥重金属的去除效果最佳。两种硫杆菌对四种重金属的去除率高低顺序均为ZnCuCrPb，采用氧化亚铁硫杆菌淋滤结束后Zn、Cu、Cr和Pb的去除率分别为82.5%，82.3%，46.9%和23.2%。 【关键词】：剩余污泥 处理处置 污泥堆肥 重金属 农业生物淋滤
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703;S141.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 水污染及污水处理现状10-11
• 1.2 国内外污泥处理和处置现状11-14
• 1.3 国内外污泥堆肥现状14-16
• 1.3.1 污泥堆肥化的原理和过程14-15
• 1.3.2 国内外污泥堆肥技术现状15-16
• 1.4 污泥堆肥应用的现状及存在问题16-18
• 1.4.1 污泥堆肥应用的现状16-18
• 1.4.1.1 污泥堆肥农田应用的现状16-17
• 1.4.1.2 污泥堆肥园林绿化应用的现状17
• 1.4.1.3 污泥堆肥在土地修复和重建上应用的现状17-18
• 1.4.2 污泥堆肥存在的问题18
• 1.5 污泥重金属淋滤研究现状18-19
• 1.6 本研究的目的和内容19-20
• 1.6.1 研究目的19
• 1.6.2 研究内容19-20
• 1.7 技术方案20-22
• 2 城镇污水处理厂污泥堆肥减量工业废弃物的研究22-30
• 2.1 材料与方法22-23
• 2.1.1 堆肥材料及堆肥条件22-23
• 2.1.2 堆肥采样与测定方法23
• 2.2 结果与讨论23-27
• 2.2.1 堆肥过程中温度及卫生学指标的历时变化23-24
• 2.2.2 堆肥过程中含水率和种子发芽指数的历时变化24-25
• 2.2.3 污泥堆肥过程营养学指标的历时变化25-27
• 2.2.4 重金属含量变化27
• 2.3 结论与建议27-30
• 3 城镇污泥堆肥对玉米生长和土壤环境的影响研究30-44
• 3.1 材料与方法30-32
• 3.1.1 供试材料与实验设计30-31
• 3.1.2 采样与测定方法31-32
• 3.2 结果与讨论32-43
• 3.2.1 施用污泥堆肥对玉米生长的影响32-34
• 3.2.1.1 施用污泥堆肥对玉米株高和径粗的影响32-33
• 3.2.1.2 施用污泥堆肥对玉米生物量的影响33-34
• 3.2.2 施用污泥堆肥对土壤物理性状的影响34
• 3.2.3 施用污泥堆肥对土壤养分的影响34-40
• 3.2.3.1 施用污泥堆肥对土壤pH和CEC的影响35-36
• 3.2.3.2 施用污泥堆肥对土壤有机质和 TN 的影响36-38
• 3.2.3.3 施用污泥堆肥对土壤速效养分的影响38-40
• 3.2.4 施用污泥堆肥对土壤生物学性质的影响40-43
• 3.3 结论与建议43-44
• 4 生物法淋滤城市污水处理厂浓缩污泥重金属的研究44-54
• 4.1 材料与方法44-46
• 4.1.1 供试材料与试验设计44-45
• 4.1.2 两种硫杆菌的驯化和接种培养45
• 4.1.3 采样与测定方法45-46
• 4.2 结果与讨论46-52
• 4.2.1 淋滤过程中pH历时变化46
• 4.2.2 淋滤过程中氧化还原电位历时变化46-47
• 4.2.3 淋滤过程中 SO_4~(2-)浓度历时变化47-48
• 4.2.4 两种硫杆菌对4种重金属的淋滤48-51
• 4.2.5 生物淋滤后污泥有机质、TN和TP的变化51-52
• 4.3 结论与建议52-54
• 5 结论与建议54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 建议55-56
• 致谢56-58
• 参考文献58-65
• 硕士研究生阶段发表论文及成果65

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