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随着城市化进程的加快,城市污水的处理率和处理量不断增加。伴随着污水处理的进行会产生大量的城市污泥,如何安全、有效的处理处置这些污泥成为迫切需要解决的问题。污泥合理的土地利用不仅能够解决污泥处置面临的难题,还能有效利用污泥中的有机物质和N、P等营养元素,污泥中重金属的存在成为制约城市污泥土地利用的一个重要因素。本文对市售的伊利石和蒙脱石进行改性处理制得污泥重金属钝化剂,以济南市西区污水处理厂脱水污泥为研究对象,首先研究了改性伊利石和蒙脱石对污泥中Cu、Pb、Zn、Cr四种重金属形态的影响,通过正交实验确定了最佳钝化条件,通过黑麦草盆栽实验研究了钝化污泥对黑麦草生长的影响及四种重金属的生物有效性。利用土柱淋溶实验模拟了添加污泥的土壤中营养元素和重金属累计释放特征,并利用不同动力学模型对其释放过程进行了释放动力学研究。用TCLP法评价钝化污泥土地利用的重金属迁移的风险,最后分析了改性含硅材料对重金属的钝化机理。取得的主要实验结论概括如下:1. 将伊利石和蒙脱石两种铝硅酸盐矿物经过500℃高温灼烧和在1:10的比例下用1.0 mol/L的Na2CO3溶液进行改性处理后,其表面积分别增加了34.3%和36.5%,EC分别增加了18%和27.3%,CEC分别增加了27.4%和14.2%。2. 济南市西区污水处理厂脱水污泥含有丰富有机质、N、P,肥效完全符合园林绿化相关用泥质标准;Cu、Zn、Cr和Pb的含量远远高于背景土壤中的重金属含量,但低于园林绿化用泥标准,可用于中碱性土壤的园林绿化。3. 伊利石和蒙脱石对四种重金属有不同的钝化效果,单因素实验结果表明,经过改性处理可提高伊利石和蒙脱石的钝化作用效果,添加10%～20%的伊利石对于重金属钝化效果最好。当添加10%改性伊利石时,Zn、Cr、Pb、Cu四种重金属的残渣态较未改性伊利石分别增加了9%、5.9%、9%、5.3%。添加5%～20%蒙脱石可取得最佳钝化效果,四种重金属的残渣态比例增加。4. 以伊利石添加量、蒙脱石添加量和钝化时间作为三因素,设计了三因素三水平正交试验。结果表明,对Cu的钝化影响最大的因素是伊利石粉添加量,蒙脱石粉添加量对Cr的钝化效果影响最大,而钝化时间对于Zn的钝化钝化效果影响最大。根据钝化结果,确定最佳钝化条件为伊利石粉添加量10%、蒙脱石粉添加量5%、钝化时间15 d。5. 钝化污泥经改性伊利石和蒙脱石处理后其肥效降低,仍符合园林绿化用泥的相关标准。可以提高背景土壤的保水保肥力和缓冲能力。在黑麦草盆栽实验中,钝化组的黑麦草的株高、分蘖数、叶绿素含量和叶片干湿重均高于未钝化组和对照组。黑麦草地下部分的重金属含量高于地上部分的重金属含量。6. 淋溶实验结果表明,钝化处理能显著降低污泥重金属的淋出率,其大小顺序为:Zn>Cu>Cr>Pb,钝化组、未钝化组和对照组淋出液中的重金属含量都低于新地下水质量标准IV类限值。通过利用一级动力学方程、修正的Elovich方程、双常数速率方程和抛物线扩散方程四种动力学方程研究淋溶液中重金属和营养元素的累积淋出量,发现淋溶条件下的重金属释放不是一个简单的单因素控制反应过程,而是一个多因素控制的过程。7. 根据检测土中的相关指标（pH、EC、BET）结果显示,含硅矿物材料对重金属的钝化作用主要是由于大比表面积产生的吸附作用和pH升高生成氢氧化物沉淀。