1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
镉污染土壤修复的一个重要修复技术是植物修复,而植物修复后富含镉的植物残体如何进行合理处置也是需要解决的关键问题。含镉植物残体的处置方式可以参照含镉等重金属的有机质处置方式。
城市污泥是城市生活污水处理过程中产生的固体废弃物,由有机质残片、无机颗粒、胶体、细菌菌体等组成的非常复杂的非均质体,其内部存在多种天然配位体,能强烈地吸附各种分子和离子[1-2]。因此,在污水处理过程中,污水中50%-80%以上的重金属通过细菌吸收、表面吸附以及与无机盐共沉淀等多种途径浓缩在剩余污泥中[3]。而传统的污泥的处置方式主要有污泥投海、卫生填埋、污泥焚烧和污泥土地利用等[4-9]。前3种方法的处置费用高,且存在二次污染,已被越来越多的国家禁用。目前对污泥中重金属主要采取两种处理方式:其一,采用淋滤、浸提、电动修复、植物提取等手段将重金属从污泥中去除;其二,将污泥中的重金属通过物理、化学等方法固定或稳定化。前者通过减少污泥中重金属的总量,使污泥无害化。后者通过改变污泥中重金属的化学形态(从不稳定态到稳定态),降低重金属的活性达到污泥无害化。
在去除污泥重金属的研究过程,早在20世纪80年代就有动电修复(electrokinetic remediation)技术诞生并成功在实验室和中试规模应用中去除土壤中重金属污染物。周立祥等[10]通过生物淋滤法,采用序批式实验,研究了氧化亚铁硫杆菌对污泥中重金属生物淋滤的效果,结果表明,经过8d的时间,污泥中zn和cu的去除率分别达到85%和93%。而通过植物修复技术也可以对污泥中的重金属进行吸附富集,从而将重金属转移到植物体内再回收[11]。而目前污泥中重金属的稳定化处理应用较为普遍的一种技术就是堆肥法,潘玉[12]等添加木屑调节城市污泥的c/n比,对脱水污泥进行了堆肥化处理后,cd、ni的形态分布明显改变,cd的生物有效性和ni的不稳定态含量显著的降低。也可以通过加入化学试剂来改变重金属的溶解性、毒性,起到降低重金属污染的目的,但是这样处理的重金属稳定性不强[13]。而固化/稳定技术指的是将水泥、石灰等固化剂掺入到污泥中,减小有害物质在其中的运移特性,从而阻止其暴露或释放到环境中。与其他化学处理、生物修复技术相比,固化技术有着相对成本较低、施工方便等优点[14]。
2. 研究的基本内容和问题
1 研究目标
随着植物修复研究的深入,修复植物的产后处置已成为人们所关注的焦点。本课题在厌氧发酵处置镉污染植物的基础上,探索发酵后富含镉的发酵残渣的处置途径,完善镉污染土壤修复植物后处置的技术体系,为富镉沼渣的合理化处置提供理论依据。
2 研究内容
3. 研究的方法与方案
1 研究方法
发酵残渣中cd总量检测:取发酵后一定量的发酵残渣,加入混酸,在消解仪上消解完全;定容后取消解液,aas测定cd含量。
发酵残渣中cd分布检测:取一定量发酵后的残渣,8000 rpm离心10 min,分别留取上清液与沉淀,检测上清液与沉淀中cd含量;发酵残渣阴凉通风处晾干,bcr方法检测沼渣中cd形态分布。
4. 研究创新点
本研究阐明固化处置含Cd沼渣过程中Cd的迁移转化,进行安全性分析,为Cd污染土壤修复植物后处置提供理论依据。
5. 研究计划与进展
2016.9-2016.11:沼渣中cd含量、分布,安全性分析;
2016.12-2017.1:沼渣的灰化、固化;
2017.2-2017.4:固化后的cd浸出实验;
