生活廢棄物生物質(zhì)炭的特性研究.pdf

1、隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市和村鎮(zhèn)生活廢棄物產(chǎn)生量的不斷增加，生活廢棄物造成的圍城現(xiàn)象和環(huán)境污染日益突出。生活廢棄物的處理已成為我國和世界各國面臨的重大環(huán)境問題。生活廢棄物焚燒曾作為廢棄物資源化、減量化、無害化處理的一種較好模式廣泛應用，但因其焚燒過程造成的二次污染給環(huán)境帶來了巨大的壓力，迫切需要探索一種高效安全的廢棄物焚燒處理技術。生物質(zhì)裂解氣化技術作為生活廢棄物處理的新技術，近來備受關注和研究。但對于生活廢棄物裂解后產(chǎn)物—生物質(zhì)炭特性

2、的研究還未見報道。本研究比較了生活廢棄物生物質(zhì)炭與農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)炭的物理化學性質(zhì)，研究了生活廢棄物生物質(zhì)炭的重金屬吸附特性，以及其重金屬含量和形態(tài)分布。研究結果為生活廢棄物資源化利用提供了重要的科學理論依據(jù)。研究取得的主要結果有:
　　 1.采集四個批次（BC1、BC2、BC3和BC4分別代表第一、第二、第三和第四個批次的生物質(zhì)炭）的人居生活廢棄物來源的生物質(zhì)炭樣品，分析生物質(zhì)炭的各項理化指標范圍和差異性。結果表明，生物質(zhì)炭中

3、粒徑小于2mm的部分占到95％以上，填充密度在0.55-0.65 g·cm-3之間; pH均在8.23-8.30之間呈堿性;電導率在5.70-5.84mS·cm-1之間;CEC在293.33-299.20 cmol·kg-1之間。不同批次含氧官能團總量之間無顯著差異，總含量在4.27-4.43 mmol·g-1之間，其中堿性含氧官能團數(shù)量顯著大于酸性含氧官能。生物質(zhì)炭的有機碳含量在204.2-222.7 g·kg-1之間，不同批次NPK

4、三種養(yǎng)分元素均無顯著變化和明顯差異，水溶性物質(zhì)含量為16.56-23.06 g·kg-1。不同批次間的生物質(zhì)炭速效P、K、NH4+-N、NO3--N都存在著不同程度的差異。不同批次的生物質(zhì)炭理化特性變異系數(shù)都在15％以內(nèi)，養(yǎng)分特性變異系數(shù)都大于15％。
　　 2.前40 min內(nèi)生物質(zhì)炭對Cd2+/Pb2+的吸附速度很快，隨后變慢，約在1h后Cd2+/Pb2+吸附達到平衡。準二級動力學方程能更好的擬合生物質(zhì)炭對Cd2+和Pb2+

5、的吸附過程。等溫吸附實驗表明，Langmuir和Freundlich模型均能較好地擬合生物質(zhì)炭對Cd2+的溫吸附過程，但Pb2+的等溫吸附過程比較符合Freundlich模型。在25℃和投4g·L-1的生物質(zhì)炭投料比下，Langmuir模型擬合的Cd2+的最大吸附量達6.22 mg·g-1。吸附劑投加量研究結果表明，隨著生物質(zhì)炭吸附劑投加量的增大，Cd2+和Pb2+的去除率增加。pH對吸附影響結果表明，添加生物質(zhì)炭能提高溶液的pH值，且

6、對低pH的溶液提高的幅度較大。溫度、pH和粒徑都能影響生物質(zhì)炭對Cd2+和Pb2+吸附量。
　　 3.人居生活廢棄物來源的生物質(zhì)炭重金屬總量分析結果是:BC4的Cd最高為11.03 mg·kg-1，顯著大于BC2，BC2顯著大于BC1和BC3;而Pb、Cu、Zn和Mn的含量都是BC1最高，值分別為242.76 mg·kg-1、307.79 mg·kg-1、586.14 mg·kg-1、505.79mg·kg-1，顯著大于其余三個

7、批次的含量;Ni和Cr的含量是BC3最高，而As和Hg的含量是BC2含量最高。生物質(zhì)炭各元素總含量（Hg除外）在不同批次間存在顯著差異。不同批次重金屬含量變異最大的是Pb，變異系數(shù)為31.52％，Cr、Cu和Ni的變異系數(shù)都在25-30％之間，其余重金屬變異系數(shù)在10％左右。
　　 DTPA浸提態(tài)的重金屬元素只測出了Cd、Pb、Cu、Zn、Mn和Ni。DTPA浸提態(tài)Cd占總量12％左右，Pb占20％左右。采用連續(xù)多級化學提取方法