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随着我国污水处理要求的更加严格,污水处理厂的快速增多,合理处置其附属产物污泥已成为非常紧迫的任务。污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机质等营养物质,是一种公认的资源,农林业资源化利用也成为欧美发达国家主要采用的污泥处置方法。但我国城市污泥含有的重金属等污染物制约了其资源化利用。因此控制污泥中重金属而又实现资源化利用是亟待解决的问题。东莞市作为城市化进程较快的区域,目前城市污水厂的建设也产生了大量的城市污泥,研究东莞市城市污泥的资源化处理处置技术与方法,对解决我国城市化进程越来越快的中小型城市污水处理厂污泥的资源化利用问题,具有重要的借鉴意义。 本课题组前期研究将植物修复技术与污泥农林资源化利用相结合形成污泥的植物处理技术,同时采用一种新的方式-环保施肥器间接利用污泥养分来降低污泥施用时的重金属污染风险,盆栽模拟试验取得了预期的初步成果。本论文将采用中试规模的田间试验,首先探讨低累积作物玉米(Zea mays var.yunshi-4)与重金属超富集植物东南景天(Sedum alfredii H,)套种来处理利用污泥的可行性,测定玉米产品的安全性、处理后污泥的理化性状和腐熟度情况;其次,试图筛选出可以代替进口水堇(Lepidiumsativum.L)种子的中国本土植物种子,检测与评价污泥有机肥腐熟度,保证污泥堆肥后或植物处理后的产品质量;第三是采用环保施肥器间接施污泥用于地方特色植物“莞香”(Aquilaria sinensis(L.)G.)和水果作物“台湾青枣”(Ziziphus mauritiana L.),以生产上常用的化肥、有机肥作对比,探讨农产品的安全性,以及对土壤重金属、地表径流污染物的影响,为城市污泥在农林业合理利用提供科学依据。 本论文的主要研究结果如下: (1)第一季和第二季玉米单种处理和玉米+东南景天套种处理在玉米总生物量和籽粒产量上无显著差异,且处理第二季玉米籽粒和总生物量均最大。在污泥上种植玉米可生产出符合饲料标准的玉米籽粒。玉米+东南景天处理的污泥Zn含量降低效果要优于单种玉米处理和单种东南景天处理。污泥种植植物后,植物自然入侵污泥率明显提高,其中玉米+东南景天及单种玉米处理植物入侵种数显著高于不种植物处理,表明玉米在污泥腐熟上有明显作用。水堇种子发芽检测结果也表明,种植植物120d后的污泥尚未腐熟,种植植物360d后的污泥腐熟,且以套种处理效果最好,种子发芽系数大于0.9。 (2)用未腐熟的污泥堆肥初步筛选我国常见5个科的17种蔬菜种子得出,油青四九菜心(Brassica parachinensis B.)、青江白菜(Brassica campestris ssp.Pekinensis)、京丰一号甘蓝(Brassica oleracea L.)种子对污泥植物毒性较敏感,其种子发芽系数与水堇种子较相近。用前述植物处理后的污泥进一步的试验表明,油青四九菜心对城市污泥腐熟度的响应与进口水堇种子最类似,对应于水堇种子发芽系数0.5的该菜心种子发芽系数为0.53,可代替目前广泛用于检测有机堆肥腐熟度的进口水堇种子。 (3)该地区莞香的林地栽培宜用覆草的方式,且追施肥料没有明显的增产效果。采用施肥器间接利用污泥,能显著阻止重金属向土壤和地表径流的迁移。肥料和污泥的施用并没有对莞香叶Cd和Cu的含量造成显著的影响,收获的莞香叶片符合茶叶标准(NY659-2003、NY/T288-2002)。 (4)东莞城市污泥Zn、Cu含量高,直接施用污泥显著提高台湾青枣的Zn、Cu含量。采用施肥器间接利用污泥收获的台湾青枣果实Zn、Cu含量明显低于直接施用污泥,而与施化肥或鸡粪有机肥相当。而且通过施肥器间接施用污泥在作物产量上不差于污泥直接施用。污泥表施种植东南景天处理的土壤Cu含量超过农业土壤标准,采用环保施肥器间接施用污泥可以解决土壤Cu污染问题。因此,用施肥器间接施用污泥,可代替化肥或有机肥,在台湾青枣栽培中推广应用。