凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果及生态毒性的影响

中国分类号：UDC：X7IlllllIlllflIllJIIflY3443418密级：本校编号：公开街州交通戈挚博士学位论文论文题目：凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果丛生查壶睦的量!鱼研究生姓名：塾壳学号：0111007博士生指导教师姓名：堡噩职称：熬撞学科门类：工学学科专业：环境工程论文提交日期：!!!!±!!旦!!旦论文答辩日期：20l7年l2月17日答辩委员会主席：赵保卫万方数据博士学位论文凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果及生态毒性的影响Influencesofattapulgiteonimmobilizationandecotoxicityofheavymetalsinsewagesludge作者姓名：戴亮学科、专业：巫埴王猩研究方向：洹鎏控生』王猩学号：0111007指导教师：任瑁完成日期：2017年10月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特另JJ；H以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰趔童通太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。⋯一签名酃黼酬舢刚日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰趔銮逼太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰趔童通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)⋯一签名蕉琵签字日期：西1]年p月谚日翩躲钐形签字日期：2口f7年『2月估日万方数据兰州交通大学博士学位论文摘要污泥的土地利用是目前最有前景的处置方式，不仅能使污泥重新进入自然环境的物质和能量循环中，而且能改善土壤质量，促进植物生长，但污泥中重金属污染物是限制其大规模土地利用的主要因素之一。凹凸棒为链层状水合镁铝硅酸盐矿物，具有特定的纳米级晶体结构和特殊的纤维构造发育的孔道，内外比表面积大，同时具有特殊的表面电荷分布，对重金属离子具有很强的吸附性能。凹凸棒加入污泥后，通过其特殊的结构和高吸附性能可改变污泥的物理化学性质，改变污泥中重金属的化学形态，吸附一固定污泥中的重金属，从而降低污泥中的重金属的迁移性、生物有效性及生态毒性，使钝化处理后污泥在资源化土地利用时具有低环境风险。本研究利用甘肃临泽凹凸棒对兰州市七里河一安宁污水处理厂污泥中重金属进行钝化实验。通过在污泥中添加凹凸棒进行钝化培育实验，研究不同凹凸棒添加量和不同钝化培育时间对污泥的理化性质、重金属化学形态变化及生物有效性的影响，探讨污泥中重金属的钝化效果、钝化影响因素及钝化时效性；利用生物受体的毒性实验研究钝化污泥的生态毒性效应，最后通过盆栽实验考察钝化污泥土壤施用对玉米体内重金属富集的影响。研究结果可以为污泥中重金属的钝化修复提供科学依据和技术指导。主要研究结果如下：1．凹凸棒的添加对污泥的理化性质有显著的影响。凹凸棒的添加提升了污泥中钾的含量，使得污泥养分更加均衡，有利于提升城市污泥作为有机肥使用的潜质。随着凹凸棒添加剂量的增加，污泥pH值显著升高，在最大添加量处理(30％)时达到了8．02。随着污泥钝化时间的增加，各污泥处理的pH值有小幅的下降，钝化污泥有机质降解速率减缓，有机质中的富里酸(FA)的含量有显著降低，而胡敏酸(HA)含量有较大幅度的提升。2．凹凸棒的添加对污泥中重金属的化学形态变化有显著的影响。纯污泥处理中Cu、Cr、Ni和Zn有较高的活性。凹凸棒添加后，各污泥处理中的Cr、Cu、Ni和Zn均呈现由酸溶态、可还原态和可氧化态转变成残渣态，而且随着凹凸棒添加量的加大，转化比例增大。各污泥处理中Cr和Ni的酸溶态含量降幅最大，Cu和Zn的可氧化形态含量的降幅最大，而4种金属的残渣形态含量都有大幅增加。pH值和腐植酸含量对污泥中重金属的形态变化有显著影响，pH值和HA含量的增加以及有机质的矿化速度的减缓都有助污泥中重金属的钝化。添加凹凸棒可提高污泥中4种金属的稳定性。随着钝化时间的增加，重金属Cr的各形态在不同时间段均处于稳定状态，Zn、Cu和Ni的活性形态或者潜在活性形态含量尚有小幅降低。万方数据凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果及生态毒性的影响3．凹凸棒的施加能有效降低污泥中重金属的生物有效性。随着凹凸棒施加量的增加，水溶性金属、植物有效形态金属(DTPA萃取态)以及浸出毒性浸出方法浸出的金属含量均显著下降。不同提取方式对不同类型的金属的提取能力有显著差异。各污泥处理中水溶态Cu和Ni的降幅最大，在凹凸棒添加量为30％时(SA6)与纯污泥处理(SS