利用污泥、粉煤灰和铁尾矿配制人工土壤的实验研究

论文摘要

污泥、粉煤灰和铁尾矿是三种主要固体废弃物。这三种固体废弃物的存在不仅侵占了大量土地,而且造成了水、土壤和大气污染。本研究在对污泥、粉煤灰和铁尾矿特性及其环境危害分析基础上,将粉煤灰和污泥分别按3：1（Ⅰ）,2：1（Ⅱ）,1：1（Ⅲ）和1：2（Ⅳ）的比例混合配制四种人工土壤,将粉煤灰、污泥和铁尾矿按2：1：1（Ⅴ）的比例混合配制另一种人工土壤,进行了基本性质研究和污染元素活动性研究。对人工土壤进行基本性质研究发现：随着粉煤灰添加比例的提高,人工土壤pH值和阳离子交换量随之提高,电导率下降；随着污泥配施比例的增加,人工土壤的蓄水能力和持水能力都在增强,但当污泥与粉煤灰的配比达到2：1（Ⅳ）时,人工土壤的持水能力却出现下降趋势；人工土壤中有机质和养分含量都极其丰富,处于高肥力水平；人工土壤除处理Ⅲ中Ni含量较高,接近国家标准外,其他重金属含量都显著低于国家农用标准。对人工土壤进行恒湿培养发现：人工土壤溶液pH值、EC值波动较小,不会对可溶性重金属和盐溶离子产生影响；总有机碳在恒湿培养中始终保持在较高水平,能够满足植物生长对有机质的要求,同时能够吸附部分有毒有害元素；随着恒湿培养的进行,Ca2+、Mg2+、NO3-浓度逐渐升高,SO42-、Cl-的浓度逐渐降低；人工土壤中可溶性NiCu,Cr,Cd,Pb在达到恒定状态后,低于国家地下水质量分类Ⅱ标准；除Ni外,人工土壤中其它元素的含量也均低于欧共体的饮用水控制标准（98/83/EC）。基于上述研究,人工土壤处理Ⅲ（粉煤灰：污泥=1：1）和处理Ⅳ（粉煤灰：污泥=1：2）,养分含量合乎植物生长的要求,所含重金属低于国家农用标准,持水性能较好,人工土壤产生的渗滤液不会对地下水造成影响。建议在本研究基础上,用处理Ⅲ和处理Ⅳ作为基质,进行室内盆栽实验和小区实验,进一步确定人工土壤的最佳配比。污泥、粉煤灰、铁尾矿配制人工土壤,原料丰富,可就地取材,运输方便、经济,具有环保和生态重建的双重功效,不仅解决了固体废物堆置造成的环境问题,同时还可以解决土壤短缺的问题,对建设和谐社会和实现可持续发展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国固体废弃物资源化利用现状
• 1.1.1 固体废弃物的定义、分类
• 1.1.2 固体废弃物造成的环境问题
• 1.1.3 工业固体废弃物的产生和利用现状
• 1.1.4 污泥、粉煤灰、铁尾矿的特征及处理现状
• 1.2 污泥、粉煤灰、铁尾矿及配合施用的农用现状
• 1.2.1 污泥的农用现状
• 1.2.2 粉煤灰的农用现状
• 1.2.3 铁尾矿的农用现状
• 1.2.4 三种废弃物配合互施的土地利用研究现状
• 1.3 本研究的目的和意义
• 1.4 本研究的主要内容
• 第2章 实验材料、仪器与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 人工土壤的配制
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 人工土壤基本性能测定
• 2.3.2 人工土壤持水性能测定
• 2.3.3 人工土壤污染元素活动性实验
• 2.4 实验仪器设备
• 2.5 数据处理与分析
• 第3章 人工土壤基本性能研究
• 3.1 人工土壤pH值变化
• 3.2 人工土壤EC值变化
• 3.3 人工土壤CEC值变化
• 3.4 人工土壤养分含量变化
• 3.4.1 人工土壤有机质含量变化
• 3.4.2 人工土壤中速效钾含量变化
• 3.4.3 人工土壤中速效磷含量变化
• 3.4.4 人工土壤中碱解氮含量变化
• 3.5 人工土壤的重金属含量
• 3.6 人工土壤持水性能研究
• 3.6.1 不同配比人工土壤的蓄水性能
• 3.6.2 不同配比人工土壤水分的蒸发
• 3.6.3 不同配比人工土壤持水时间
• 3.7 本章小结
• 第4章 人工土壤中污染元素的活动性研究
• 4.1 人工土壤溶液基本性质变化
• 4.1.1 人工土壤溶液pH值的变化
• 4.1.2 人工土壤溶液EC值的变化
• 4.1.3 人工土壤溶液有机碳的变化
• 4.2 人工土壤溶液可溶性重金属的活动性
• 4.2.1 人工土壤恒湿培养过程中可溶性Ni的变化
• 4.2.2 人工土壤恒湿培养过程中可溶性Cu的变化
• 4.2.3 人工土壤恒湿培养过程中可溶性Cr的变化
• 4.2.4 人工土壤恒湿培养过程中可溶性Cd的变化
• 4.2.5 人工土壤恒湿培养过程中可溶性Pb的变化
• 4.3 人工土壤溶液中盐溶离子的变化
• 4.3.1 人工土壤溶液阳离子的变化
• 4.3.2 人工土壤溶液阴离子的变化
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论和建议
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间参与的科研项目和发表论文情况