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污泥调理对好氧堆肥过程中多环芳烃降解的影响研究

2021-07-03 23:36编辑: www.51jrft.com51今日论文网
利用化学调理剂聚丙烯酰胺调理法、生物沥浸法和三氯化铁/石灰调理法对含多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)的污泥进行调理,调理污泥经脱水后在反应器内进行好氧堆肥,探究几种调理污泥在堆肥堆制后的生态毒性和产品性质的差异。结果表明,生物沥浸调理污泥(S-3)堆肥后的腐熟度最高,种子发芽指数(GI)为85.3%,高于其他堆体,且S-3堆体在堆肥后,氮素损失最小,具有良好肥效。S-3堆体中总PAHs的去除率可达82.7%,高于其他3组堆体中PAHs的去除率。生物沥浸污泥的堆肥处理具有节约成本、改善堆肥环境、提高堆肥产品质量和降低生物毒性等优点。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言(或绪论)1
1 材料与方法2
1.1供试材料 2
1.2 堆肥参数设计 3
1.3取样及各指标测定方法3
2 结果与分析4
2.1堆肥物料的理化性质变化4
2.1.1 堆肥过程中温度、PH和含水率的变化4
2.1.2 堆肥过程中的碳素变化6
2.1.3 堆肥过程中的氮素变化7
2.1.4 堆肥过程中的种子发芽指数变化8
2.2 PAHs的含量变化 9
3 讨论 10
致谢10
参考文献11 污泥调理对好氧堆肥过程中多环芳烃降解的影响研究
引言
引言 城市污泥是城市污水处理厂处理净化污水工艺过程中的沉积物,主要是由有机残片、微生物菌体、胶体和无机颗粒等组成,富含有机质、氮(N)、磷(P)、钾(K)和各种生物所必须的微量元素[1~2],是良好的有机肥料,具有广阔的资源化利用前景。城市污泥的处置方式主要有焚烧、填埋和土地农业利用[3],焚烧和填埋由于费用昂贵、场地限制和易造成二次污染等因素而难以投入实际工程应用,因而在欧美许多国家,污泥的农业利用率可以达到70%以上,而我国城市污泥的农业利用率还很低[3]。这是因为在污水处理工艺过程中,污水中的污染物质(如重金属、难降解有机污染物、病原菌等)最终会大量富集在污泥絮体 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072
和颗粒上,制约了污泥的进一步农业利用[4]。
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)是一类典型的有机污染物,是由两个及以上苯环以簇状、角状或线状排列而成的碳氢化合物,产生于自然界或人为干预下有机物的不完全燃烧,并广泛分布于环境中[5],美国国家环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency, EPA)将其列入优先控制有机污染物名单。PAHs已经成为污泥中最主要的有机污染物[6~7],主要来源于化学工业生产活动所排放的污水,如纺织业、印染业、造纸业、木材加工业、化工业等。在污水处理工艺过程中,只有较少部分的PAHs会被降解,而大量的PAHs会高度富集在污泥颗粒上[8],富集系数可高达几个数量级[9]。据研究表明,我国城市污泥中PAHs的浓度可达33 mg/kg干重污泥(DS)[10]。在欧洲国家的城市污泥中,PAHs的浓度最高可达50 mg/kg DS[4]。因此,污泥中的PAHs污染问题应引起高度重视。多环芳烃(PAHs)在环境中难于被降解,容易在生物体内蓄积并通过生物链逐步富集在高级生物体内[11]。PAHs具有致癌、致畸和致突变性,对微生物、动植物和整个生态环境都存在极大的危害,且随着苯环数的增加,PAHs的致癌性也更强[12]。
城市污泥堆肥法因其促进污泥的减量化和无害化、高效杀灭病原菌、除臭、处理成本低廉和彻底稳定化等优点而备受关注,并以成为污泥土地农用的重要途径之一[13]。污泥的好氧堆肥处理是污泥无害化和农肥化的有效途径之一,堆肥法通过微生物(真菌、细菌、放线菌和原生动物等)的生长代谢活动,将有机污染物降解或转化。在堆肥过程中,控制堆肥反应条件,提高微生物的生长活性,微生物在分解有机物的同时产生大量的热,促使堆体温度升高,又促进了微生物的生长代谢,从而提高有机污染物(如PAHs)的去除效果[14]。
因此,本论文旨在通过污泥的好氧堆肥,探究污泥的不同调理对污泥好氧堆肥的影响,并探究PAHs在堆肥过程的降解变化规律。本研究对于富含PAHs污泥的资源化利用具有重要指导意义。
1 材料与方法
1.1 供试材料
堆肥供试污泥取自江苏省无锡市芦村污水处理厂浓缩污泥(调节含固率2.74%)和南京市扬子石化净一水厂厌氧消化污泥(调节含固率2.97%),并按9:1(v:v)的比例进行混合,混合均匀后的污泥含固率约为2.89%。污泥采用生物沥浸(Bioleaching)、三氯化铁/石灰(Fe[Ⅲ]/CaO)和聚丙烯酰胺(PAM)化学调理剂三种调理方式进行调理。污泥的生物沥浸处理:在反应器内按10%的比例接种A. ferrooxidans LX5菌液,以10 g/L添加FeSO47H2O作为能源物质。反应器内含叶轮搅拌,并设置曝气装置以提供足够氧气。以Fe[Ⅲ]/CaO为调理剂的化学调理法取自DeneuxMustin等人[15],按照0.3 g/g dried sludge (DS)进行添加CaO,使用搅拌机快速搅拌30 min,再按0.08 g/g DS进行添加FeCl36H2O,再用快速搅拌机搅拌30 min。以PAM为调理剂的化学调理法来自Fu等人[16],按2.3 mg/g的比例进行添加,污泥混合物使用搅拌机进行搅拌30 min。并以原始污泥作为空白对照。
调理后的污泥(含对照)采用板框压滤机进行压缩脱水得到4种污泥饼(原始污泥:S1;PAM调理污泥:S2;生物沥浸调理污泥:S3;Fe[Ⅲ]/CaO调理污泥:S4),泥饼与菇渣稻壳等辅料以一定比例混合。各堆肥物料的基本性如表1、表2所示。
表1 堆肥物料的基本理化性质

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