【摘 要】
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良好的生态环境是人类社会生存发展的基础保障。随着对水质要求的日趋严格,以聚丙烯酰胺（PAM）为主的化学合成絮凝剂的毒性、二次污染、难降解等问题受到广泛的关注。天然高分子絮凝剂因其原料无毒无害、资源丰富多样化、易快速降解等优点具有极大的发展潜力。本文使用阳离子淀粉与PAM发生接枝共聚反应,以无机化合物为引发剂合成新型可降解絮凝剂（NDF）,并设计实验对其絮凝性能、生物降解性以及絮凝污泥资源化处置、污
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良好的生态环境是人类社会生存发展的基础保障。随着对水质要求的日趋严格,以聚丙烯酰胺（PAM）为主的化学合成絮凝剂的毒性、二次污染、难降解等问题受到广泛的关注。天然高分子絮凝剂因其原料无毒无害、资源丰富多样化、易快速降解等优点具有极大的发展潜力。本文使用阳离子淀粉与PAM发生接枝共聚反应,以无机化合物为引发剂合成新型可降解絮凝剂（NDF）,并设计实验对其絮凝性能、生物降解性以及絮凝污泥资源化处置、污泥基生物炭制备及其应用于土壤修复等进行评价分析。研究结果:1、通过FTIR、激光粒度仪表征以及物理性质测定,确定NDF制备成功,通过对市政污泥的絮凝实验:COD、TOC、SS去除率分别为:98.9%、85.2%、98.6%,透光率10.4%、浊度234 NTU、OD600值0.305,结果均优于对照组PAM;通过絮凝体系自然放置实验、BOD5/CODCr值测定,得出NDF比PAM拥有更好的可生化性,易于快速生物降解;通过不同比例NDF与PAC复配正交实验表明:污泥沉淀时间对上清液透光率影响最为显著,PAC投加量次之,NDF投加量影响最小,本实验最佳条件为27 m L 2‰的NDF工作液、6 m L 4%PAC工作液、污泥沉淀时间5 min,上清液透光率达到75%-80%。2、NDF絮凝污泥经抽滤处理,污泥含水率降到约82.2%,低于爱森PAM的83.6%和国产某PAM的83.5%,结果与污泥加热脱水实验一致,证明NDF污泥锁水能力适中,易于污泥减量化脱水处理;对冻干污泥切片处理,经SEM表征可见NDF污泥表面拥有更多而明显的孔隙结构,污泥具有更好的透气性,可实现污泥快速脱水及内部结合水的挥发,利于微生物好氧发酵处置;采用Py-GC/MS、TG-FTIR和SPME-GC/MS对污泥进行热解产物及恶臭气味组分分析,结果为:高温气化的气体产物主要有CO2、CO和少量CH4、NH3,并且NDF污泥热解产物含量远大于PAM污泥,NDF絮凝污泥热解释放更多的气体组分,有利于后续制备生物炭的孔隙结构生成;NDF絮凝污泥能有效去除污泥臭气成分,其主要反应是将含恶臭官能团的化合物转化为无毒无味酯类化合物。3、NDF污泥通过管氏炉高温绝氧干馏制得生物炭;对其重金属浸出实验分析,Cr、Cd、Pb均为未检出,该结果表明其不向环境中释放重金属离子;采用FTIR、SEM、XRD表征发现,NDF生物炭因其使用絮凝剂的特殊材料,使它具备更好的重金属吸附性能;通过种植实验表明,对重金属污染土壤添加一定比例NDF生物炭后,植株叶长提高24.2%,土壤含水率提高约1.2%,土壤对Cd、Cr、Pb的富集增幅为6.72%、5.93%、2.71%,能够增强土壤的保水保肥能力以及对重金属的吸附固定作用,降低重金属生态活性,促进植物的生长,具有一定的土壤修复功能。
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