印染污泥的生態(tài)治理--草坪草治理印染污泥的研究.pdf

1、紡織行業(yè)是國民經(jīng)濟重要支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生大量的印染污泥。印染污泥不僅組分復雜，難降解物質多，難以用常規(guī)方法進行完全處理，而且再生利用低，開發(fā)印染污泥的有效利用，研究其相關基礎理論，不但解決印染污泥排放對環(huán)境造成的污染，而且具有重要的理論意義與應用價值。本文以印染污泥為研究對象，以植物修復的理念對印染污泥進行植物治理。
　　 植物治理是環(huán)境治理的熱點和前沿領域，它利用超積累植物能從印染污泥中超量吸收重金屬和降解有機物的特性，達到減印染

2、污泥中重金屬和有機物含量之目的。目前植物修復的研究還很不完善，因此本文以印染污泥為試驗對象，通過盆栽試驗，研究了禾本科：黑麥草屬草坪植物多年生黑麥草(Lolium perenn L.)，羊茅屬草坪植物多年生叢生型高羊茅(Festucaarundinacea)、狗牙根屬多年生草本植物狗牙根(Cynodon dactylon)、狼尾草屬多年生草本植物狼尾草(Pennisetum calndestinum)、翦股穎屬多年生草本植物匍匐翦股穎(

3、Agrostispalustris)、畫眉草屬一年生草本植物畫眉草(Eragrostis pilosa)；旋花科：馬蹄金屬多年生草本植物馬蹄金(Dichondra repens)；豆科：車軸草屬多年生草坪植物白三葉(Trifoliumrepens)。八種草坪草對印染污泥的治理情況及機理；
　　 并對印染污泥填埋場附近的植物進行了篩選，為植物治理印染污泥提供了科學依據(jù)和理論基礎。主要研究結果如下：
　　 研究8種草坪草在不

4、同印染污泥和土壤的配比下的生長響應、印染污泥的理化性質的變化以及重金屬對環(huán)境的影響。試驗結果表明通過草坪草的栽培能明顯改善印染生化污泥的理化性質，同時印染污泥對草坪草的生長有明顯的促進作用，葉色加深，生長速度加快，為印染廢水生物處理方法產(chǎn)生的剩余污泥處置提供了一種新途徑。
　　 合適植物選擇是治理印染污泥的最重要的一個環(huán)節(jié)，很多研究報道黑麥草和高羊茅多用于重金屬的積累，氮素的積累研究則很少，生物量高；高羊茅是廣泛應用的經(jīng)濟價值很

5、高的冷季型草坪，白三葉多用于固氮作用功能的研究，但很少見于重金屬的積累研究。并且這些研究大多集中在城市污泥、城市垃圾以及河道底泥的修復治理研究應用上，沒有用于印染污泥的研究，因此在本研究中選取這三種草坪草用于印染污泥的生態(tài)治理，同時可以對比禾本科和豆科對印染污泥的治理差別，選取合適的植物種類。
　　 適于治理印染污泥的草坪草種類為黑麥草、高羊茅、白三葉；黑麥草和白三葉輪作對重金屬積累效果和對印染污泥中有機物尤其是對氯苯的降解效果

6、比黑麥草和高羊茅輪作、黑麥草連茬、黑麥草和高羊茅互作、黑麥草和白三葉互作治理效果好。
　　 通過對10種來源不同的印染污泥樣品分析其含水率、干基揮發(fā)份、灰分、pH值。利用電感耦合等離子體質譜法(ICP-AES)印染污泥中Fe、Al、Cr，Cu，Zn，Ni，Pb的總含量進行了分析研究，重金屬含量等基本理化特性的基礎上研究。研究結果表明，印染污泥屬于高水分、高灰份含量的偏堿性物質，pH在7.06～8.77之間。總量分析表明印染污泥中

7、Fe、Al、Zn、Ni、Cu的含量較高，Cr、及Pb的含量較低，平均值分別為45.99 mg·g-1、60.89 mg·g-1、0.610 mg·g-1、0.230 mg·g-1、0.3199 mg·g-1、0.040 mg·g-1及0.0246 mg·g-1，但就農(nóng)業(yè)利用來看，印染污泥中重金屬等有害組成的濃度均遠遠低于國家標準值，說明在選取樣品范圍內(nèi)的印染污泥屬于非危險廢物。
　　 采用手工破碎的方法，利用國家統(tǒng)一標準篩對預處

8、理后的印染污泥樣品進行粒度分析。用碾缽將印染污泥的干樣碾碎，然后使其通過一系列數(shù)目的尼龍篩進行機械篩分。目的在于研究通過草坪草栽培后印染污泥的粒度變化是否接近土壤的粒度尺度，試驗結果表明栽培后，印染污泥的粒度接近土壤團粒結構的粒度尺度?？梢杂脠@林植物栽培，避免填埋浪費土地資源。
　　 為了研究草坪草根系對重金屬的生物有效性達到降低資源化利用的風險，對幾種重金屬Cr，Cu，Zn，Ni，Pb進行進一步的形態(tài)分析。運用Tessier

9、A連續(xù)提取法研究修復后黑麥草根際和非根際印染污泥中鉛、銅、鎳、鋅、鎘5種重金屬形態(tài)的變化，以及重金屬的生物有效性與植物中有效態(tài)含量之間的關系。結果表明，栽培后根際與非根際環(huán)境中各重金屬元素具有典型的形態(tài)分布特征：鉛主要以離子交換態(tài)和殘渣態(tài)存在；銅主要以碳酸鹽結合態(tài)和殘渣態(tài)存在；鎳由緊結合態(tài)(鐵錳氧化物態(tài)+有機態(tài))向離子交換態(tài)轉移；鋅的有機態(tài)、離子交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)有所增加；鎘主要以離子交換態(tài)和鐵錳氧化物結合態(tài)為主，說明鎘元素較活潑，具

10、有潛在的環(huán)境影響能力，應該給予更多的關注。印染污泥中重金屬的生物有效性與重金屬元素的性質有關，銅、鋅的生物有效性較高，其次是鉛，最低是鎳、鎘。
　　 印染污泥是印染廢水的處理剩余物，黑麥草在印染污泥基質上生長過程中通過根系的生理生化活動分泌酶類進入污泥，印染污泥在黑麥草根系的生理生化作用下合成了一系列的土壤酶，使得印染污泥的理化性質向土壤轉化。在盆栽條件下研究了選擇脲酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、脫氫酶四種酶的活性進行研究。結果表

11、明，4種酶活性在根際土壤中的分布均大于在非根際中的分布。
　　 脲酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、脫氫酶的活性在黑麥草的根系作用下，酶活性的整體變化也是呈上升趨勢。在種植黑麥草的過程中，前60天酶的活性恢復得較快，主要是由于黑麥草的根系吸收了印染污泥中的重金屬元素，重金屬總量和離子交換態(tài)重金屬的數(shù)量均呈現(xiàn)下降趨勢；而在60d～80d，脲酶的活性反而呈現(xiàn)下降趨勢，這是因為黑麥草生物量的增長速率開始變慢，因此對重金屬的吸收速率也開始減小

12、，分析其原因，種植60天后雖然根際的重金屬總量降低了，而生物有效性高的離子交換態(tài)的重金屬總量上升了，這種高生物有效性的形態(tài)對酶有較大的毒性，使脲酶活性降低。
　　 通過對8種來源不同的印染污泥樣品的浸出毒性測試表明：浸出的重金屬含量均低于國家標準(GB-5085.3-2007，危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別)，因此，在所選取的樣品的范圍內(nèi)，以重金屬而言，印染污泥不屬于危險廢棄物。單作、輪作和互作栽培以后的浸出毒性濃度得到進一步的

13、降低，三種草坪草的單作、互作、輪作對印染污泥的重金屬的浸出毒性的降低也有不同，對每種重金屬的浸出毒性都表現(xiàn)出輪作≥互作≥單作。
　　 采用氣相色譜/質譜聯(lián)用(GC/MS)栽培前后的印染污泥中有機污染物進行檢測和類型分布分析，研究結果表明：栽培前印染污泥中檢測到屬于我國優(yōu)先控制污染物的有苯、甲苯、硝基苯、苯酚四種，檢測到印染污泥中有機物的種類很少，這主要是因為在印染的過程中染料的利用率達到90％以上，再者經(jīng)過印染廢水的生化處理后有

14、機污染物得到降解的結果。黑麥草栽培后的印染污泥中檢測不到這四種有機污染物，所以草坪草栽培治理后印染污泥不屬于危險廢棄物。目前我國還沒有制訂出較科學完善的污泥有機污染物限量控制標準，建議我國污泥農(nóng)用控制標準今后應在重金屬控制標準基礎上相應補充有機污染物控制標準。
　　 采用紅外光譜(FTIR)分析技術，研究了黑麥草治理印染過程中有機物的組成與結構特征變化。紅外拉曼光譜顯示：印染污泥的紅外光譜主要由吸收的水份以及Si-O，F(xiàn)e-O或

15、Al-O的振動引起。黑麥草治理過程中有機物中的NH4+含量和纖維素類物質含量逐漸減少同時，而羧基和含苯環(huán)的物質含量也明顯減少。黑麥草和白三葉互作對縮醛和縮酮分子中兩個C-O-C鍵有很好的講解和吸收功能，也就是這個互作試驗隨印染污泥中的有機物官能團有很好的治理效果。因此在印染污泥的植物治理上應該廣泛采用。
　　 用X衍射粉末衍射(XRD)對栽培前后印染污泥進行了表征。XRD分析表明印染污泥主要由硅、鐵、鋁、氧及鈣等元素組成。