（环境科学专业论文）不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响.pdf

用量的增加而增强，而c d 的有效性则随使用量的增加而减弱。总体来看，凹土对 重金属的钝化效果不明显，本试验过程中出现的最大钝化量不足4 。 3 、综合考虑三种材料对生活污泥中养分降解率、金属钝化效果、原材料成本 及废弃物利用最大化等方面的因素，添加6 生石灰或1 0 0 粉煤灰( x i 处理) 最 具有实际应用价值。 关键词：生活污泥；重金属钝化；养分变化 n e f f e c to fn u t r i e n t sa n dh e a v ym e t a l s b y a d d in gd i f f e r e n tm a t e r i a l si ns e w a g es l u d g e a b s r j w r s e w a g es l u d g ei s a ni n e v i t a b l eo u t c o m ef r o mw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s w i t h t h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r y , j i lc o n j u n c t i o nt h er a p i dp r o c e s so fu r b a n i z a t i o n , t h e r ei sa d r a m a t i ci n c r e a s ei nt h es e w a g es l u d g e i ti sav a l u a b l eo r g a n i cf e r t i l i z e ri nt h e a g r i c u l t u r e ，f o rb t so fn u t r i e n t ss u c ha sn i t r og e n , p h o s p h o r u sa n do r g a n i ci m t t e r c o n t a i n e x ii ns e w a g es l u d g e h o w e v e r , t h e r ea r ea l s oh a z a r d o u ss u b s t a n c e ：h e a v ym e t a l s ， p a t h o g e n i cb a c t e r i aa n do r g a n i cp o l l u t a n t si ns l u d g e ，c t c s os e w a g es l u d g es h o u l db e t r e a t e dp r o p e r l yb e f o r ea g r i c u l t u r eu s i n g t h ea i mo ft h i sp a p e rw a st oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t so nt h em o i s t u r ec o m e m p n , e c ，n u t r i e m sa n dh e a v ym e t a l so fs e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yi n o r g a n i cm a t e r i a l s ，s u c h a sq u i c k l i m e 、f l ya s ht w op a r t i e sw e r e 幻d i s c u s s ，o n ew a sc h a n g e so nn u l r i e n t s ，t h e o t h e rw a sd e a c t i v a t i n ge f t i e i l c i e n c yi nm e t a l s m a n yc o n c l u s i o n sa l ea sf a l l o w s ： 1 d u r i n gt h e s t a b i l i z a t i o nt i m e ，t h ep hd e c r e a s e d g r a d m l l y , d e w a t e r i n g p e r f o r m a n c ei m p r o v e da n de cs h o w e dd i f f e r e n tc h a n g e sb e c a u s eo ft h ed i f f e r e n t a d d i t i v e s ；o r g a n i ct r o t t e ra n dn i t r o g e nw e r ed e g r a d e dw h i l ep h o s p h o r u sw a ss t e a d y , t h i s m i g h tb ed u et oc h a n g e di np h t h em a x i m u md e g r a d a t i o nm t eo fo r g a n i cm a t t e ra n d n i t r o g e nw a s2 9 a n d2 6 r e s p e c t i v e l yw h e nu s i n gq u i c k l i m ew i t hd o s e so f18 i n s e w a g es l u d g e h e a v ym e t a l si nt h es l u d g ew e r ep a s s i v a t e da n ds e l e c t e d t h em a x i m u m p a s s i v a t i o nr a t eo f p bi ns l u d g et r e a t e db yq u i c k l i m ea n dp b ，c di ns l u d g et r e a t e db yf l y a s hw a g16 ，2 2 ，l3 ，a n dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nd i f f e r e n tt r e a t m e n t sw e r e s i g n i f i c a n t l y , a n dc h a n c e so na v a i l a b l i t yo fc rw a sn e g l i g i b l e t w om a t e r i a l su s e d s i m u l t a n e o u s l y , m u t u a lp r o m o t i o ni nd e a c t i v a t i n gp b b u tt h en iw a sr e s t r a i nb yt h e a d d i t i o no f q u i c k l i m ea n dr e s t r a i n i n gr o l eg o e sw e a k e ni nal o n g e rp r o c e s s ，s 0t h ee f f e c t o f d e a c t i v a t i n gp b ，n iw o u l db eb e t t e ri fs t a b i l i z a t i o nt i m ee x t e n d e da p p r o p r i a t e l y 2 a t t a p u l g i t ew a su s e dt od e a c t i v a t eh e a v ym e t a l si nsl u d g e ，i th a dah 砷 e f f i e m i e n c y a ti n i t i a lp e r i o dt h a nt h a to fh t e rp e r i o d a l lm e t a l sw e r ed e a c t i v a t i e da tt h e b e g i n n i n go fs t a b i l i z a t i o n , b u ti nt h ee n d ，t h e r ew e r ec u , c rs t i l li nd e a c t i v a t i n gs t a g e n i d i f f e r e n td e a c t i v a t i n ge f f i e n c i e n c i e sr e f l e c t e di nd i f f e r e n tr m t a l s ，d e a c t i v a t e ds t a t eo f p b ， c d ，n i ，z nb e c a m ek ) w e r , t h ea m o u n to fd e a c t i v a t e dc us h o w e da ni m p r o v e m e n ta n dc r h a st h ef e e b l ee f f e c ti nt h ew h o l ep r o c e s s t h em e t a l sh a dd i f f e r e n tp e r f o r m a n c ew i t ht h e i n c r e a s i n go f p e r c e n t a g ea t t a p u l g i t eu s e di ns l u d g e ，t h ea c t i v i t e da m o u n to fp b ，c u , ni , c r , z nr a i s e dw h e na t t a p u l g i t ei i ig o e s 叩，b u tc dd e c l i n e d t h ee f f i e n c i e n c yo f d e a c t i v a t i n gs h g eo fa t t a p u l g i t ew a sn o ti d e a l a sw ee x p e c t e d ，t h em a x i m u mo f d e a c t i v a t i n go c c u r r e di nt h ee x p e r i m e n tw a sl e s st h a n4 3 c o n s i d e r i n gd e g r a d a t i o nr a t eo f n u t r i e n t s ，e f f i e n c i e n c yo f d e a c t i v a t i n gr m t a l , t h e c o s to f r a wm a t e r i a l sa n dm a x i m i z eu s eo f w a s t e ，x i ( a d d e d6 q la n d1 0 0 f a ) w a s t h eb e s tt r e a t m e n ta n dr m d et h em o s tp r a c t i c a la p pl i ca t i o n s k e yw o r d s ：s e w a g esh d g e ；h e a v ym e t a l sd e a c t i v a t e ；n u t r i e n t st a r r 的v e r , 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 1 文献概述 1 1 生活污泥概述 伴随我国经济和社会的发展，城市人口迅速增加，生活污水的排放量也日益 增多，生活污泥排放量持续上升并且仍以每年1 0 以上的速度增长。污泥的堆置 占用大量土地，而且污泥中丰富的有机物、氮、磷等营养物质流入水体将会大量 消耗水体中的氧，导致水体水质恶化，严重影响水生生物的生存；同时污泥中的 营养物质又会使水体富营养化，藻类大量繁殖，导致渔业产量下降：除此之外， 污泥中还有多种重金属和病原菌等有毒有害物质，处理不当会传播疾病，污染作 物和土壤，并通过生物链转移至人类。所以，污泥不经妥善处理而任意排放和堆 置，必将对周围环境造成严重的污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。 1 1 1 生活污泥的组成与性质 生活污泥( s e w a g es l u d g e ) 是污水处理过程中形成的副产物，是由有机残片、 细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体阴。简单的讲，污泥是污 水中的固体部分，在成分上是一种界于无机与有机之间的半固体废弃物。世界水 环境组织( w w o ) 按其资源化特性将污泥更名为“生物固体”( b i o s o l i d s ) ，其确 切含义为：一种能够有效利用的富含有机质的城市污染产物【3 1 。 污泥产生量一般与污水处理量、污水处理深度、进水水质和污水处理工艺有 关【4 1 ，与污水处理量成正比，而且一般随着污水处理深度的提高而增加【5 】。目前， 因为世界各国污水的处理率和处理水平相差很大，对于污泥的产生量很难给出一 个准确的数值。一般都是根据污水处理量来大体估算其产生量。我国城市污水处 理厂大多采用二级处理工艺，产生的污泥量约占总处理污水体积的0 3 加5 或 为污水处理质量的1 0 o - 2 ，如果进行深度处理，污泥量会增加o 5 1 0 倍。污水 处理效率的提高，必然导致污泥数量的增加。在其污泥产生量中，初沉污泥约占 6 0 0 o - - 7 0 ，剩余污泥为3 0 - - 4 0 t 6 1 。 从外观上看，生活污泥是一种高含水率的黑色或黑褐色的流体或半固体状物 质。m a c n i o c l 和b e c k e t t t7 】将污泥区分为颗粒态、生物絮凝态、胶体及水溶态4 个 2 扬州大学硕士学位论文 组分。污泥颗粒态组分主要由粒径 4 0 p r o 的污泥矿物颗粒、动植物和塑料等分解 碎片组成：生物絮凝体组分主要由絮凝的污泥细菌构成；胶体组分主要由呈胶体 状态的有机物和未絮凝的细菌分解残片组成；可溶性组分则主要包括可溶性的有 机物质( 大多数分子量 d 0 5 ) ，而i 、i i 、处理的有机质 含量逐渐降低，到试验结束时( 第3 0 天) 分别降低至4 7 0 9 、4 0 0 0 、3 2 5 0 ， 各处理的有机质降解率分别达到3 、1 4 、2 1 、2 9 。 污泥在生石灰稳定千化的过程中同时进行厌氧消化和碱性水解两个反应【1 1 们。 c k 处理中主要进行厌氧消化，此时微生物代谢活动消耗少量的有机质，导致有机 质含量试验期间小幅下降。污泥与生石灰混合后体系p h 升高，微生物活动被破坏， 厌氧消化减弱，水解反应随之增强，有机质被大量消耗。水解反应的强弱与碱剂 的使用量间呈线性关系，随着生石灰用量增加，有机质降解率亦增大。 莲 峰 嚣 虹 堆放时l 司，d 图2 - 4 生石灰稳定生活污泥有机质的变化 f i g 2 - 4c h a n g e so f t h eo r g a n i cm a t t e ri ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yq u i c k l i m e 氮素作为植物生长所必需的养分，其变化如图2 5 。c k 处理的生活污泥的全 氮、硝态氮、铵态氮含量在试验期间差异不显著( p n 叮) 。i 、处理的生 活污泥的全氮含量随着生石灰使用量的增加而降低，试验初始时分别为4 7 7 4 、 4 5 0 8 、4 2 7 4g k g 1 ，到试验结束时分别降至3 5 8 6 、3 3 1 4 、3 0 9 6g k g 1 ，氮素的损 扬州大学硕士学位论文 失率依次为2 3 6 4 2 5 4 3 ，2 6 6 2 。生石灰稳定干化对生活污泥硝态氮含量的 影响与对全氮含量的影响趋势一致。添加6 、1 2 、1 8 生石灰的生活污泥的初 始铵态氮含量分别升高到0 3 8 、0 5 3 、0 7 3 9 k g - 1 ，随着试验时间的推进，l 、i i 处 理的生活污泥的铵态氮含量逐渐升高并且分别在混合5 、1 5 天时达到最大值，而 后逐渐下降；处理的生活污泥的铵态氮含量在试验期间始终保持上升的趋势。 铵态氮含量在混合初始时，1 1 i i i i c k ：混合5 - - , 2 0 天，i i i i c k ：试验结 束时 i i i c k 。 试验过程中所使用的生活污泥显弱酸性，在此p h 值情况下铵态氮可以稳定存 在于污泥中。生石灰的加入使污泥p h 升高，污泥中的有机氮转化为铵态氮，导致 铵氮含量的迅速上升，但由于体系较高的碱性环境，固定于其中的n h 4 + 转化为气 态的n h 3 从污泥挥发到空气中 ，从而导致试验后期污泥铵态氮含量的下降【】1 2 1 。 与此同时，由于混合物较高的碱性致使硝化菌与反硝化菌的代谢活动终止，而生 石灰在稳定干化污泥的过程引发的大量化学反应则导致污泥中硝态氮进行脱氮， n 0 3 转变为氮气或氮氧化物形态，致使硝态氮含量下降f l l3 1 。铵态氮、硝态氮含量 的损失是污泥中全氮含量的下降的原因。 6 0 5 0 4 0 锄 _ 皂3 0 骚 争2 0 1 0 0 堆放时间d 。 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 2 1 1 善 钿 基 嵫 怕 疑 乙 ? 詈 、 繇 始 鼍 堆放时间d 一c k 小i 十i l + 堆放时间d 图2 5 生石灰稳定生活污泥氮素的变化 f 遮2 5c h a a g e so f n i t r o g e ni ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yq u i c k l i m e 生石灰稳定干化生活污泥过程中不同时期的全磷、速效磷含量变化情况见图 2 - 6 。污泥与生石灰混合物的初始全磷、速效磷含量均随生石灰使用量的增加而降 低，随着试验时间的推进，各处理的全磷含量及c k 、i 处理的速效磷含量在试验 期间差异不显著p o 0 s ) ；而i i 、处理的生活污泥的速效磷含量则略有升高。研 究发现，当p h 大于8 时，p 0 4 3 。将会转化为磷酸盐的沉淀【i l4 1 。生石灰的使用在升 高污泥p h 的同时也提供了大量的钙离子，使p 0 4 孓发生沉淀，进而降低了磷素的 有效性：随试验时间的推进，污泥的p h 逐渐降低，导致磷素的有效性也随之升高。 隘。m 扬州大学硕士学位论文 虽然生石灰的加入未影响污泥中磷素的总量，但却改变了磷素的形态和有效性。 舶 誉 崩 _ 钿 餐 餐 艘 工丁 t l - l： hl|l l - 工 工 工 工 tttf 工tt -王 051 01 52 02 53 0 堆放时间d 5 4 l o ：二三= 蓼 一- r # 二 - c k 小1 卜 + - 一c k 扣1 卜 - , - a l l , - - - i i i o51 01 52 02 53 0 堆放时间d 图2 - 6 生石灰稳定生活污泥磷素的变化 f i g 2 - 6c h a n g e so fp h o s p h o m si ns 6 - w a g es l u d g es t a b i l i z e db yq u i c k l i m e 总的来看，污泥与生石灰混合物的初始含水率随生石灰使用量的增加而略有 下降，试验结束时i 、i i 、i 处理的含水率显著低于c k ，p h 、e c 随生石灰使用 量的增加而升高。随着试验时间的推进，混合物的含水率、p h 、e c 在试验期间均 呈现逐渐降低的趋势。到试验结束时，c k 、i 、i i 、i 处理的含水率均降到6 0 以下，p h 分别降至6 2 1 、6 9 8 、7 5 4 、7 9 1 ，e c 值最终趋于c k 的。污泥与生石 灰混合物的初始有机质、全氮、硝态氮、全磷、速效磷含量随着生石灰使用比例 丝加悸m m 屹m 8 6 4 2 o 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 的增加而降低，而铵态氮含量随生石灰使用量的增加而升高。随着试验时间的推 进，各处理的全磷含量及i 处理的速效磷含量均未发生较大变化，i i 、n i 处理的 速效磷含量逐渐升高，有机质、全氮、硝态氮含量逐渐下降。 2 2 2 粉煤灰对养分的影响 2 2 2 1 水分、p h 、e c 的变化 粉煤灰稳定生活污泥期间含水率和失水量的变化情况如图2 7 。由于加入了大 量干燥的粉煤灰，试验初始时各处理的含水率迅速降低，分别为8 0 8 2 、7 6 6 6 、 7 2 4 9 、6 6 2 9 ，至试验结束时各处理的含水率己分别降至5 8 3 7 、5 2 7 7 、 4 6 6 9 、3 9 3 5 。生活污泥中加入粉煤灰，在第l 天的失水量依次为3 4 、4 0 、3 3 、 4 2 9 ，在第3 0 天则达到5 6 3 、5 6 9 、5 8 4 、6 0 1 9 ，水分的去除率分别达到了6 8 6 6 、 6 9 3 9 、7 1 2 2 、7 3 2 9 。 粉煤灰干燥无水且用量较大( 最小2 5 ) ，它的加入对污泥固体可以产生显著 的稀释作用，因此初始含水率下降较快；粉煤灰在一定程度上又增大了固体问的 空隙，从而利于水分的蒸发。 要 镣 妥 缸 堆放时间，d 2 4 扬州大学硕士学位论文 辈 繇 * 永 堆放时何，d 一 图2 ，7 粉煤灰稳定生活污泥含水率和失水量的变化 f i g 2 - 7c h a n g e so f m o i s t u r ec o n t e n ta n dl o s sw a t e ri ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yf l ya s h 粉煤灰稳定生活污泥的p h 、e c 值的变化分别如图2 8 、图2 - 9 所示。粉煤灰 与生活污泥混合物的初始p h 值随粉煤灰用量的增大而升高。添加0 、2 5 、5 0 、 1 0 0 粉煤灰的生活污泥初始值分别为6 7 3 、7 9 9 、8 3 1 、8 7 8 ，而后逐渐下降，至 第3 0 天时已降低至6 4 l 、6 5 9 、6 8 3 、7 0 8 ，降低的幅度依次为0 3 2 、1 4 0 、1 4 8 、 1 7 0 。e c 初始值随粉煤灰使用量的增加而降低( 0 4 7 、o 4 5 、0 4 1 、o 3 6m s - c m - 1 ) 。 伴随试验的推进，c k 处理e c 值稳定，、v 、处理e c 值表现出先降后升的 趋势，分别在第1 5 、l o 、5 天时到达最低点且在第10 天时三处理e c 值相近，而 后逐渐升高，至试验结束已分别升高至0 6 5 、o 7 9 、1 0 9i i 】s c m l 。 试验中使用的粉煤灰p h 值为1 1 2 9 ，生活污泥p h 值为6 7 3 ，粉煤灰与生活污 泥混合进行稳定的过程，需部分粉煤灰参与中和污泥的酸性，因此在粉煤灰用量 为2 5 时，混合物的p h 只达到7 9 9 ，而后在粉煤灰最大用量1 0 0 时p h 升至8 7 8 。 由于粉煤灰中c a o 等碱性物质含量较低，在空气中c 0 2 的作用下，混合物的碱性 在试验进行至第1 5 天时就己明显降低并且趋向稳定。粉煤灰的e c 略高于生活污 泥，两者混合后电导率应略有升高，但是因为粉煤灰造成的碱性环境使得金属离 子转变成难溶性盐类，而且随粉煤灰用量的增大此过程进行得越快，处理在1 5 天时达到最低点，而处理在5 天时就降至最低点。然后由于混合物体系p h 值降 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 低，难溶性盐类溶解，并且粉煤灰带入了大量的金属离子，导致各处理的电导率 随粉煤灰用量的增加而上升且均大于c k 处理。 堆放时间，d 图2 8 粉煤灰稳定生活污泥p h 的变化 f i g 2 8c h a n g e so f p h 缸s e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yf l ya s h 1 2 1 0 _-_ ：2 。慕一。 o 5l ui ，z uz ，j u 堆放时间，d 图2 - 9 粉煤灰稳定生活污泥e c 的变化 f i g 2 - 9c h a n g e so fe ci ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yf l ya s h 2 2 2 2 有机质、氦、磷的变化 粉煤灰稳定生活污泥有机质的变化情况见图2 1 0 。混合物的初始有机质含量 随粉煤灰用量的增大而迅速降低，c k 、i v 、v 、v i 处理分别为5 6 4 6 、4 6 4 2 、 8 6 4 2 o n 0 0 o o 1-若o暑之譬 2 6 扬州大学硕士学位论文 3 9 8 2 、3 0 2 1 ，试验结束时各处理的有机质含量分别为5 4 5 5 、4 3 5 4 、3 6 6 8 、 2 6 6 7 ，有机质降解率依次为6 2 2 、7 8 8 、1 1 7 3 。 粉煤灰的稀释作用是致使有机质含量初始值迅速下降的主要原因。伴随污泥 稳定化过程的进行，混合物中同时发生着厌氧消化和碱性水解两个反应，有机质 被消耗。但由于粉煤灰碱性较弱，在最大用量l ：1 混合时体系p h 也只有8 7 8 ， 限制了水解反应的程度，而且粉煤灰中少量有机质的存在又能在一定程度补充有 机质的损耗，因而有机质在试验期间的损失量较小。 7 0 6 0 5 0 薹4 0 藿3 0 2 0 1 0 o 05l ul ，z uz ，3 0 堆放时n d 图2 1 0 粉煤灰稳定生活污泥有机质的变化 f i g 2 1 0c h a n g e so f o r g a n i cm a t t e ri ns g - n a g es l u d g es t a b i l i z e db y 嘶a s h 图2 1 l 表示了粉煤灰稳定生活污泥试验中全氮、铵态氮及硝态氮含量的变化 情况。可以看到，c k 处理的全氮、铵态氮、硝态氮含量在试验期间差异不显著 ( p o 0 5 ) 。全氮含量随粉煤灰使用量的增加而降低，添加0 、2 5 、5 0 、1 0 0 粉煤灰的生活污泥全氮含量初始值依次为4 9 7 8 、4 1 3 0 、3 7 0 3 、3 0 8 6g k g - 1 ，而后 各值逐渐降低，至结束时已分别降至3 6 6 2 、3 1 4 5 、2 3 5 6g k g 1 ，氮素的降解率分 别达到了1 1 3 3 、1 5 0 7 、2 3 6 5 。铵态氮含量初始值随粉煤灰使用量的增加而 降低( 6 7 1 5 4 、4 4 0 2 0 、2 6 0 0 0m g k 9 1 ) 且高于c k ( 1 9 6 4 6r n g k 9 1 ) ，随试验进行 各值急剧下降，至第5 天时已分别降至1 2 4 3 0 、1 0 7 4 9 、5 6 6 2m g - k 9 1 低于处理c k ， 而后各铵氮值处于波动但相对稳定的状态。硝态氮含量初始值因粉煤灰的加入而 v 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 降低( 3 4 5 3 6 、3 0 9 3 2 、1 6 1 8 2m g - k 9 1 ) ，而后各处理硝氮值逐渐升高，第l o 天达 到试验的第一个高点，、v 、处理分别为5 8 0 2 4 、4 4 7 3 4 、3 8 1 4 0m g - k 9 1 ：此 后处理缓慢下降，结束时已降至3 0 7 1 9m g k 9 1 ；v 、v i 处理在1 5 日下降至最低 点后逐渐升高，3 0 日分别升至2 4 0 7 0 、5 7 9 7 7r a g k g - l 。 p h 对污泥混合物铵态氮和硝态氮都有着重要的影响5 】【1 16 1 。碱性环境可以使 部分有机氮转化为铵氮，因此试验初始各处理铵氮含量丹高，与此同时，碱性环 境又使铵态氮变为氨气逸出。随着试验进行混合物碱性逐渐降低，有机氮转化能 力因此减弱，造成铵氮的供给不足，进而含量下降。一般认为硝化反应需要在偏 碱环境中进行，即p h 值最好在7 5 8 5 之间，试验前期添加粉煤灰后混合物p h 维持在7 。0 8 8 ，利于硝化反应的进行，因此硝态氮含量升高，而后逐渐降低。 乙 耳 如 鼠 h o _ 6 0 g 磁 怕 辎 堆放时间d 堆放时间d 加 加 o 8 7 6 5 4 3 2 l 扬州大学硕士学位论文 7 0 0 6 0 0 皇5 0 0 4 0 0 庶 錾3 0 0 2 0 0 1 0 0 。? 入tk 户 ! 051 01 52 0z 53 0 堆放时间d 图2 1 l 粉煤灰稳定生活污泥氮素的变化 f i g 2 1 1c h a n g e so f n i t r o g e n 缸s e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yf l ya s h 试验过程中磷素含鼋变化如图2 1 2 所示。可以看出，粉煤灰稳定生活污泥全 磷、速效磷含量的变化趋势一致。、v 、处理磷素初始值随粉煤灰使用量的 增加而降低，试验期间全磷含量趋于稳定，速效磷含量略有波动但差异不显著 ( p d 0 5 ) 。 在生活污泥中添加不含磷素的粉煤灰，对混合物全磷含量只具有稀释作用， 因而试验期间全磷含量稳定。伴随粉煤灰使用而进入到生活污泥的钙离子与p 0 4 3 结合为磷酸盐的沉淀，但由于粉煤灰的碱性偏弱，体系p h 未能长期保持大于8 的 状态，因而速效磷向无效磷转化较小，各处理含量差异不大。 一 6 0 蹩 锄 丁tfzfz 工 1 工工 玉 工 。z丁t i 士z 工 1 工 l i工 工 士 工z! 一 工工 工 工 工 一 一 上f f f o5l o1 52 02 53 0 堆放时间d 一c k 扣 卜v - _ - 一v i 丝加n撕他加0 6 4 2 o 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 s 4 _ 3 笸 餐2 瑙 l 0 1 1 工 工 上 工 卜壁7 叠互 囊 l 一、k 一_ 。矗一 矗 j u5 l u1 52 0z 53 0 堆放时间d 图2 1 2 粉煤灰稳定生活污泥磷素的变化 f i g 2 - 1 2c h a n g e so f p h o s p h t m i sbs e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yf l ya s h 粉煤灰作为碱性稳定剂，与生活污泥混合后对污泥理化性质的影响与生石灰 相似。粉煤灰使用量较大，混合物水分的自然蒸发较c k 要快。粉煤灰对污泥p h 的改变不明显，伴随试验的进行碱性逐渐下降。各处理e c 值表现出先降后升的趋 j 势，这主要是由粉煤灰用量对体系酸碱度及金属离子活性改变的共同作用造成的。 有机质在试验期间发生了降解，但粉煤灰中有机碳的存在对有机质起到了补充作 用。氮素在试验期间的损失率达至l j - j 1 0 0 0 2 0 ，可归因于试验前期铵态氮的大量 逸出。粉煤灰的使用对磷素全量及有效量的影响较小。 2 2 3 添加材料混合使用对养分的影响 2 2 3 1 水分、p h 、e c 的变化 ： 生石灰的强碱性破坏污泥菌体的细胞壁，加快胞内物质的溶出，粉煤灰则增 大了固体间的孔隙，加快水分的蒸发。添加材料共同稳定生活污泥的含水率和失 水量的变化如图2 1 3 所示。试验初始，因试验材料的加入，m 处理含水率依次 降为7 5 6 4 、7 3 5 8 、7 1 0 7 、7 1 5 0 、6 4 5 6 ，试验过程中伴随水分的蒸发， 结束时各含水率值己降至5 0 5 2 、4 7 0 7 、4 2 5 3 、4 4 0 6 、3 6 6 8 。与此同时， 各处理水分的蒸发量分别由初始时3 4 、3 l 、4 0 、4 4 、3 7 、3 9 9 增加至5 6 3 、5 6 0 、 6 0 0 、6 2 0 、5 8 9 、6 0 8 9 。 。 v 扬州大学硕士学位论文 述 糌 * 细 掌 血i 若 求 堆放时间d 堆放时间d 图2 13 添加材料混合使用时含水率和失水量的变化 f i g 2 - 1 3c h a n g e so f m o i s t u r ec o n t e n ta n dl o s sw a t e r i ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e d b yq u i c k l i m ea n df l ya s h 图2 1 4 显示，试验材料加入到生活污泥后，各混合物的p h 均有不同程度的 升高，一依次为8 2 7 、1 1 5 4 、1 2 8 7 、9 8 l 、9 7 7 ，稳定3 0 天后又分别逐渐降 低至6 8 6 、7 3 7 、7 7 7 、7 6 4 、7 9 3 。、处理粉煤灰使用量一定的情况下， 混合物p h 随生石灰用量的增加而升高且差异显著( p 姐) 。在生石灰使用量一 定时，粉煤灰使用量由2 5 增加到5 0 时，混合物p h 明显升高。当使用量继续增 加至1 0 0 时，x 、处理p h 并无显著差异( p n ) ，说明添加适量粉煤灰有助 于提高体系的碱性，但用量过高时粉煤灰的稀释作用削弱了体系的碱性。 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 3 1 e c 值的变化情况如图2 1 5 。各处理的初始值依次为o 9 7 、2 9 1 、3 5 3 、o 7 8 、 0 7 2 ，而后随试验进行逐渐降低至o 7 5 、0 6 9 、o 6 8 、0 6 5 、0 5 3 。可以看出，、 处理的e c 显著高于、x 、处理，主要是因为生石灰的电导率远高于生活污 泥和粉煤灰，使用量越大e c 值越大。对比、v 、与、x 、处理可以发现， 粉煤灰用量相同的情况下添加6 的生石灰后，、x 、处理结束时的e c 值略 低于、v 、，因为少量生石灰添加到生活污泥中，与水分反应产生大量的o h 将污泥和粉煤灰中的金属离子转化为氢氧化物，进而与c 0 2 作用变为难溶盐导致 混合物e c 值降低。 1 4 1 2 l o 8 王 厶 6 4 2 0 ：墨釜! 一 b i 习 051 01 52 02 53 0 堆放时间d 图2 1 4 添加材料混合使用时p h 的变化 f i g 2 1 4c h a n g e so f p hi ns e w a g es l u d g es t a b f l i z e db yq u i c k l i m ea n df l ya s h 垤x 3 2 扬州大学硕士学位论文 ； ： 舌 口 堆放时n d 图2 1 5 添加材料混合使用时e c 的变化 f i g 2 1 5c h a n g e so f e c i ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yq u i c k i i m ea n d 嘶a s h 2 2 3 2 有机质、氮、磷的变化 从图2 1 6 看出，c k 处理的有机质含量试验期间稳定，其余各处理值在试验 结束比初始时均有不同程度的降低，、x 、处理有机质的损失量依 次为1 2 3 8 、1 7 8 0 、2 5 4 5 、1 3 6 1 、1 3 6 7 。v i i 、i x 处理随着生石灰用 量的增加，有机质降解率明显增大。、x 、处理有机质的降解率差距不大， 这主要是因为三处理稳定期间的p h 较相近，而p h 是影响有机质降解的重要因素， 同时粉煤灰中少量有机质的存在补充了消耗。 7 0 6 0 s 0 莲4 0 罨3 0 2 0 1 0 0 蔓一 - - 歪一i 莲鞫曼! 口 由k 一 一 一咱 一c k - - o - - - 十 + 卜x 十 05 1 01 52 02 53 0 堆放时间d 图2 1 6 添加材料混合使用时有机质的变化 f i g 2 - 16c h a n g e so fo r g a n i cm a t t e ri ns e w a g es h d g cs t a b i l i z e db yq u i c l d i m ea n df l ya s h 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 3 3 生石灰、粉煤灰共同作用于生活污泥后，受添加材料总量的影响，各处理全 氮含量初始值分别为3 9 3 2 、3 8 6 8 、3 7 4 8 、3 2 7 9 、2 7 9 3g - k g - 1 ，全氮含量在稳定 化过程中逐渐减少，至试验结束时各处理全氮的损失率已达到3 2 4 2 、3 7 5 7 、 4 3 6 0 、4 3 3 8 、5 5 3 5 。从图可以看到，在试验材料的共同作用下，各处理铵 态氮的初始含量在3 5 0m g k g 1 上下波动( 2 9 2 3 6 、3 0 7 2 6 、4 3 9 6 8 、2 8 1 6 2 、2 4 8 3 5 ) a 随着稳定化的进行，、处理与、x 、处理的变化又有不同，、处理 在第5 天降到最低值，然后逐渐升高并在第1 5 天到达最大值，3 0 天分别降至 6 1 7 9 9 、6 0 7 9 9m g - k 9 1 ：v l i 、x 、x l 三处理铵态氮值在试验开始后先升至最高而后 逐渐降至7 5 4 4 7 、7 0 2 0 5 、6 1 3 7 1m g k 9 1 ，各处理铵氮最大值表现为v l t x 。试验期间各处理硝态氮含量的变化趋于一致，各处理的结束值均高于初始 值，、x 、处理硝氮含量在试验结束时达到了最大值；而、处理在稳定 前期( 5 t 0 天) 即上升到最大值，各处理最大值出现的顺序依次为5 、1 5 、1 5 、5 、 1 0 d 。 先前试验的结果表明，p h 高时混合物中有机态氮可以大量转化为铵氮同时强 碱性环境又会加剧铵氮向n h 3 的转化逸出，不利于铵氮的固定。p h 低时有机氮转 化能力较弱，铵态氮转化量供应不足，含量降低。因此混合稳定初期各处理铵态 氮含量并不高，随着试验过程中p h 的不断降低，铵态氮出现最大值而后逐渐降低。 6 0 5 0 4 0 锄 l 芝3 0 聪 如2 0 1 0 o! o5l o1 52 02 53 0 堆放时间d x 扬州大学硕士学位论文 3 0 0 0 2 5 0 0 暨2 0 0 0 曲 1 5 0 0 腻 粕 岱1 0 0 0 5 0 0 o = _ 曲 宣 聪 伯 翟 o5l o1 52 02 53 0 堆放时间d ：歹_ n 一 051 01 52 02 53 0 堆放时间d 图2 1 7 添加材料混合使用时氮素的变化 f i g 2 1 7c h a n g e so f n i t r o g e ni ns e w a g es l u d g es t a b i l i z e db yq u i c k l i m ea n dn y a s h 由于试验材料生石灰、粉煤灰均不含有磷素，而且它们的加入也不会造成磷 素的流失，因此两种材料混合使用稳定生活污泥期间，全磷的含量并没有发生显 著的变化( p o 0 5 ) ，而速效磷的含量因受粉煤灰使用量的不同及酸碱度变化的共 同影响，在试验期间上下波动且初始值( 1 9 8 、2 2 8 、2 1 1 、1 4 4 、1 3 2g k g - 1 ) 与 结束值( 2 0 1 、2 1 7 、1 9 9 、1 9 9 、1 4 7g k g - 1 ) 趋近，结果如图2 1 8 所示。 o o 0 0 o 0 o 0 0 o o 鲫鲫鲫加加鲫柏 i i 庄明明不同添加材料对生活污泥中营养成分及重金属的影响 3 5 工 士zz-z 1 工 工上 工 工 t工it jx 垂 圣 耋 垂主童 l!量 i王 口受a 丑 o51 0 1 5 2 0 2 53 0 堆放时间d ：庐 o5l ol ，z uz 5j u 堆放时间d 图2 1 8 添加材料混合使用时磷素的变化 l ：i g 2 18c h a n g e so fp h o s p h 饼u s i ns e l v a g es l u d g es t a b i l i z e db y q u i c l d h n ca n df l ya s