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针对污泥厌氧消化速率缓慢及污泥处理处置中重金属的安全性等问题，本文研究了利用γ-射线辐照处理加速污泥厌氧消化的可行性，以及辐照和厌氧消化过程中重金属的迁移转化规律。主要结论如下：
考察了γ-射线辐照处理对污泥理化性质的影响效果。γ-射线对污泥的作用机制主要为“直接”和“间接”共同作用。辐照处理后，污泥的理化性质变化明显，主要表现为：污泥中的微生物被有效杀灭，生物细胞内核酸等物质的溶出，增加了污泥中可溶性有机物的含量；污泥絮体结构被破坏，平均粒径减小，粒径分布向0～40μm范围内偏移。
通过污泥水解实验，证实了γ-射线辐照处理对污泥水解过程的促进作用。γ-射线对水解过程的加速机制为：γ-射线作用下，污泥中溶解性有机物的溶出及絮体颗粒的减小，增加了水解酶与基质的接触几率，促进了微生物的代谢速度。污泥静态水解实验表明，水解过程的加速效果与吸收剂量呈明显的正相关；初始污泥浓度的提高辐照后污泥的水解过程具有加速作用。
以Cr(Ⅵ)、Cd<2+>、Cu<2+>、Pb<2+>为例，研究了γ-射线对重金属离子的还原作用。水体中重金属离子的辐照还原机制主要为自由基对重金属离子的还原作用；重金属离子的还原去除规律符合一级动力学模型。水体的pH值及水中有机物、溶解氧、碳酸盐的浓度等均影响重金属离子的辐照还原效果。考察了污泥及其组分中重金属的分配行为。不同重金属在污泥中赋存的化学形态差异显著，其稳定性顺序为：As/Ni胶体和可溶组分>颗粒组分。
结合“稀释、沉降”法和化学试剂分步提取法，研究了γ-射线辐照处理对污泥重金属稳定性的影响。pH值对污泥中重金属的浸出行为影响显著，酸性条件有利于重金属的浸出。提取结果表明，经γ-射线辐照处理后，污泥中活性最强的游离As和Ni因还原作用而生物有效性降低；但由于生物絮体组分中的重金属向胶体和可溶组中转移，污泥中重金属的毒性略有增加，对厌氧消化过程表现出轻微的抑制。厌氧消化过程中，生物有效性较强的As、Ni和Zn等因形成稳定的硫化物，导致其生物稳定性增强，在实验条件下，As、Ni、Zn的稳定性增加的比例分别为10.04％、34.24％、42.61％。
通过污泥厌氧消化实验，证实了γ-射线辐照处理对污泥厌氧消化过程的加速效果，并给出了最佳的工艺和操作参数。从节约能源的角度出发，结合静态实验结论，确定11.24 kGy左右的吸收剂量作为适宜的污泥辐照预处理剂量。动态厌氧消化实验确定的最佳工艺条件和操作参数为：辐照预处理剂量10kGy，厌氧消化停留时间SRT为8d，反应温度35±1℃，初始pH值为7左右，中速搅拌。