熱解及添加生物質輔料對污泥中重金屬的固定效應及生態(tài)風險評價
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作者：金俊偉
摘要：為了評估熱解及外源物料添加對制備的污泥基生物炭中重金屬的固定效應及其潛在的生態(tài)環(huán)境風險,本文研究了熱解溫度及添加竹屑、稻殼對污泥炭性質、結構和重金屬含量及形態(tài)的影響。筆者通過自行研制的熱解炭化爐,對干化污泥、污泥與等質量比竹屑和稻殼混合之后在400-600oC的范圍內進行熱解,制備得到不同熱解溫度污泥基生物炭。應用傅里葉變換紅外線光譜(FTIR)和掃描電鏡等技術,對熱解前后母料和生物炭的元素組成、主要官能團及其表面結構和形態(tài)變化進行了對比研究；同時,采用BCR順序提取分析其所含重金屬賦存形態(tài)的改變,藉此評估熱解溫度及外源物料的添加對污泥炭中重金屬的固定效應及其潛在生態(tài)環(huán)境風險,為污泥炭的實際應用的可行性提供理論基礎。研究結果表明,隨著熱解溫度逐漸升高,污泥基生物炭的H/C比顯著降低,而其pH值、灰分含量以及比表面積都顯著增加；FTIR分析也證實了其元素H和N的含量隨著熱解溫度的升高而顯著降低,而生物炭芳香化程度則明顯提高(炭穩(wěn)定性增強)；同時,其所含重金屬存于生物有效態(tài)的濃度百分比顯著降低,而其存于可氧化態(tài)和殘渣態(tài)的濃度百分比明顯增加,這說明熱解溫度的升高可有效降低污泥中重金屬潛在的生態(tài)風險水平。與以純污泥為母料相比,添加竹屑和稻殼與污泥共熱解,使得污泥炭的產率、H/C比和灰分含量百分比進一步降低。由于外源物料的稀釋作用,其所含重金屬總量濃度呈現明顯下降趨勢。更為重要的是,添加竹屑和稻殼與污泥共熱解所得污泥基生物炭中重金屬存于生物有效態(tài)的濃度百分比比純污泥基生物炭又有顯著下降,而其所含重金屬存于可氧化態(tài)和殘渣態(tài)濃度百分比進一步上升,這說明使用混合物料(污泥+農林生物質)生物炭的潛在生態(tài)風險更低。此外,添加稻殼與污泥共熱解對污泥炭中重金屬的固定作用要優(yōu)于添加竹屑。展開
關鍵詞：城市污泥；熱解；生物質炭；農林廢棄物；重金屬；BCR；生態(tài)風險
學位級別：碩士
DOI：CNKI:CDMD:2.1017.273814
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