CN103270867B - 采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法。所述的防污泥基质重金属渗漏的粉煤灰与生物炭隔层由40-70污泥；5-10生物炭；25-50粉煤灰组成。本发明利用粉煤灰生物炭污泥配成的人工土壤，能够满足黑麦草生长所需，且能够较好地改善污泥的理化环境使得黑麦草生长良好，其养分具有缓慢释放的效果。粉煤灰的比例对黑麦草及渗漏液中重金属含量影响较大，且50%的粉煤灰10%的生物炭配置成的人工土壤黑麦草长势最好，其体内Pb、Cr、Cd、Zn和Cu含量最低，对减少重金属的贡献较好。

Description

采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及络合剂强化植物修复污染土壤的研究，特别是一种采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快、城市人口的增加，城市生活污水排放量日益增多，污泥的产出量也相应迅速增加。据统计，我国目前建成运转的污水处理厂420 多个，年处理能力113.6亿t，年产干污泥量达130多万t，而且以每年10% 的速度增加。目前，国内外污泥的主要处置方式有卫生填埋、焚烧处理、填海处理、土地利用等。其中焚烧、填埋和投海为耗竭性处理处置方法。

农用资源化是城市污泥最有发展前景的处置方法，利于城市和农业的可持续发展。污泥的土地利用主要包括污泥农用、污泥园林利用、污泥林地施用、污泥修复受损土壤利用等内容它不仅可以有效地利用污泥所含有的营养物质，而且费用低，消纳量大，被认为污泥最有发展潜力的处置方式。污泥中含有很高的N、P、K和有机质，并且含有许多植物所必需的微量营养元素，是一种经济有效的肥料来源，因此，污泥是可被植物利用的养分资源，是很好的土壤的改良剂和肥料。增加土壤有机质和N、P水平，并增加土壤生物活性。施用污泥处理的作物产量较高，且可满足后茬作物生长的营养需求。但污泥中的重金属以及病原菌含量仍是不可小觑的问题。污泥土地利用包括直接施用和间接施用两种。直接施用是将未经处理的污水污泥直接施用在土地上，如农业用地，林业用地；间接施用包括污泥消化后或堆肥化后的农用或制成复合肥料使用，这种方法一方面可以对污泥中的养分资源回用，另一方面可以减少污泥中的部分有害细菌，增加污泥的稳定性。据有关研究我国许多农田缺乏有机质，直接施用污泥或者堆肥后施用都会显著提高农产品的产量和质量。在我国，污泥的农业利用开始较早，如1961年北京高碑店污水处理厂的污泥被当地农民用于土地。但对污泥及污泥农用的研究起步较晚。

污泥堆肥化利用，会增加利用成本；因此，风干污泥直接利用，应具有重要的价值。但无论如何，污泥中的重金属是其安全利用的限制因素。

近些年来，尽管无土栽培技术在农业栽培各个领域发展很快，但在草皮生产中的应用仍处于研究阶段。此外，现有无土栽培营养液不但制备具有一定难度，而且价格较高。在前期实验中，在草坪建植体系下，通过施加不同浓度的DTPA以及设置隔层对风干污泥重金属进行修复，取得良好的实验预期效果，10 mmol·kg^-1 DTPA协同由沸石、蛭石和玉米芯组成隔层对污泥中重金属的修复效果最好，黑麦草中重金属的富集最多。考虑到利用DTPA强化植物修复的同时会造成重金属的淋溶，实验中设置了隔层，在植物收获后模拟降水条件来对污泥进行淋洗，通过对淋洗液中重金属进行分析，表明隔层的存在阻碍了重金属向下迁移，在此淋洗过程中产生了大量的淋洗液。由于淋洗液中含有重金属及其它有害成分，不能直接排放到环境中，因此有必要对淋洗液进行处理及循环利用，且淋洗液中也含有植物所需的多种营养物质，若能将其回收作为无土栽培营养液，进行草皮培植，则无疑是一条利用途径。

粉煤灰（电厂飞灰）是以煤为燃料，从烟道气体中收捕下来的细灰，其含量约占燃煤总量的5%~20%，为燃煤电厂排出的主要固体废弃物。目前，世界上粉煤灰年排放量约5×108 t，我国年排放量1×107 t 以上。粉煤灰可以改善土壤结构，降低容重，增加孔隙度，提高地温，缩小膨胀率，特别是对粘质土壤有很好的效果。粉煤灰是由很多具有不同结构和形态的微粒组成的，它的化学成分主要是SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等，因此具有吸附作用、凝聚作用、助凝作用和沉淀作用，其作为碱性物质加入到污泥中会影响有机物质的腐殖化过程，而且由于本身不含有机质，因此重金属的有机结合态含量有所下降。高pH值的粉煤灰与污泥混合后，可使污泥中的重金属活性降低，并且作为碱性稳定剂，可以消除或显著降低污泥中的病原体含量。在污泥改良的土壤中添加粉煤灰作为改良剂可实现小白菜的质量明显提升，从而使之成为一种土地利用资源。生物炭具有多孔以及比表面积较大的特性， 使其对空气中的氮、二氧化炭和水蒸气有一定吸附性， 起到固氮、保水、保肥、调整土壤酸碱平衡作用， 同时对土壤水中的有机物质、氯、氨氮、苯酚以及重金属铜、汞、镍、铬等都有一定的吸附作用。因此，本技术可为粉煤灰修复污泥重金属的应用提供科学依据。

发明内容

本发明公开了一种防污泥基质重金属渗漏的粉煤灰与生物炭隔层，其特征在于它是由下述重量分数的原料组成：

40-70 污泥；

5-10 生物炭；

25-50 粉煤灰。

本发明进一步公开了采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）先将污泥、生物炭、粉煤灰按上述重量比混合并搅拌均匀，然后，该混合基质均匀装入PVC管，每个管高24 cm直径7.5 cm，每个PVC管装入基质总量850 g，上层8 cm为污泥生物炭粉煤灰的混合基质350 g，下层16 cm为园土500 g；

（2）每PVC种植0.6 g黑麦草种籽，种籽下种前经浸泡崔芽，栽种期间定期等量浇水，保持其整体田间持水量为60%，种植期间室内的温度和相对湿度分别为16-25°C和36-57%，光照强度为450-700 μmolžm^-2žs^-1；

（3）待草坪草生长一个月后，测量黑麦草的株高，刈割，留1 cm茬，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第一次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，测量黑麦草和淋溶液的重金属含量；

（4）待植物二茬草生长30 d后，刈割，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第二次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次淋下450 mL，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，待淋洗结束后，挖出地下部分，用蒸馏水洗净、烘干，分别测量地上部分、地下部分的生物量、重金属含量以及淋溶液重金属含量。

所述的人工雨水淋洗指的是：用(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂、H₂SO₄配制出SO₄ ^2-、NO^3-、Cl^-、NH⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺浓度分别为14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg·L^-1的雨水，并用HCl调配pH为5.59-5.61。

本发明同时也公开了采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏方法在制备促进黑麦草生长中的应用。其中所述促进黑麦草生长指的是50%的粉煤灰、10%的生物炭配置成的人工土壤。

本发明在前期实验的基础上，探讨不同比例污泥、生物炭、粉煤灰混合基质对草坪草生长的影响以及重金属淋溶风险，目的是采用粉煤灰、生物炭对污泥重金属进行钝化，为城市污泥的安全利用提供一有价值的途径。

本发明更加详细的方法与结果如下：

1 研制材料与方法

1.1　材料

本试验选用我国北方比较常见的多年生黑麦草（Lolium perenne）。试验用粉煤灰（fly ash，简称FA），取自天津杨柳青发电厂，污泥（sewage sludge，简称SS）取自天津纪庄子污水处理厂，其理化性质为含水率为6.2%，pH 6.8，总氮为3.65%，总磷为1.64%，总炭为29.33%，钾、钙、镁营养金属元素含量分别为17235.5 mg/kg、22614 mg/kg和2440 mg/kg，重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量分别为3.23μg·g^-1、8.75μg·g^-1、180μg·g^-1、246μg·g^-1、1189μg·g^-1。粉煤灰理化性质见表１。

表1粉煤灰背景值

1.2研究方法

根据所用材料的理化特性（表1），并通过理论拟合以及固体废弃物改良经验，三种基质的比例设置：生物炭设置两个比例，其添加的干重分别为混合基质的5%和10%；粉煤灰也设置两个比例，其干重分别占混合基质的25%，50%，对照组为纯污泥。实验组为四组，分别为污泥生物炭和粉煤灰不同比例的混合，其处理方式分别为：处理Ⅰ为45%污泥+5%生物炭+50%粉煤灰、处理Ⅱ70%污泥+ 5%生物炭+ 25%粉煤灰、处理Ⅲ40%污泥+ 10%生物炭+ 50%粉煤灰、处理Ⅳ65%污泥+10%生物炭+ 25%粉煤灰。

先将污泥生物炭粉煤灰按上述重量比混合并搅拌均匀，然后，该混合基质均匀装入PVC管，每个管高24 cm直径7.5 cm，每个PVC管装入基质总量850 g，上层8 cm为污泥生物炭粉煤灰的混合基质350g，下层16 cm为园土500 g，以纯污泥（下层也为500 g园土）为对照，下层也是16 cm的园土，每处理3次重复。每PVC种植0.6 g黑麦草种籽（种籽下种前经浸泡崔芽）。栽种期间定期等量浇水，保持其整体田间持水量为60%。种植期间室内的温度和相对湿度分别为16-25℃和36-57%，光照强度为450-700 μmolžm-2žs-1。待草坪草生长一个月后，测量黑麦草的株高，刈割，留1 cm茬。将刈割下的草坪草置于80°C的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量。刈割第二天用150 mL人工雨水（相当于34.0 mm的降水量）进行第一次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次。三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，测量黑麦草和淋溶液的重金属含量。待植物二茬草生长30 d后，刈割，将刈割下的草坪草置于80°C的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量。刈割第二天用150 mL人工雨水（进行第二次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次淋下450 mL。三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，待淋洗结束后，挖出地下部分，用蒸馏水洗净、烘干，分别测量地上部分、地下部分的生物量、重金属含量以及淋溶液重金属含量。人工土壤重金属含量的测定步骤为准确称取0.2 g左右过100目筛的土壤样品于150 mL三角瓶中，加数滴水湿润，加王水10 mL，在电热板上加热微沸至有机物剧烈反应后，再加高氯酸2 mL，提高温度强火加热至冒白烟，土壤呈灰白色或淡黄色。冷却，加适量去离子水，再用1%硝酸温热溶解，溶解盐类后，仍然用1%硝酸定容至100 mL容量瓶，摇匀。

2　结果与分析

2.1人工土壤的重金属含量

表2人工土壤重金属含量（μg/g）

注：处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

从表2可以看出，污泥中添加一定比例的粉煤灰和生物炭后，各处理中全Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量都显著低于国家农用标准。其中人工土壤中全Cd受粉煤灰添加比例的影响不大，处理Ⅱ最高为2.03 μg/g；全Pb受粉煤灰影响较大，随着粉煤灰和生物炭加入量增多，全Pb含量呈下降趋势，处理Ⅱ中全Pb含量最高达到了145 μg/g；人工土壤中全Cu含量随着污泥加入量增多而增多，粉煤灰和生物炭的加入减少了人工土壤中Cu的含量；人工土壤中全Zn含量也表现出一定的规律性，未加入钝化剂前污泥中Zn的含量超过了国家农用标准，虽然粉煤灰中也含有较多的Zn，但人工土壤各处理中全Zn含量均低于国家农用标准值1000 μg/g；污泥和粉煤灰中Cr含量都不高，随着粉煤灰和生物炭的比例增加人工土壤中的Cr含量也不同程度的降低，最高仅为7.5 μg/g，远低于国家农用标准。

2.2不同比例的污泥生物炭和粉煤灰的人工土壤对黑麦草的株高及生物量的影响

黑麦草的株高和生物量测量和株高动态分析结果见表3。一茬草刈割前，与对照相比各处理黑麦草的株高和生物量差异显著。对照污泥含有的有害物质较多，对黑麦草生长的影响较大。而施用粉煤灰和生物炭的所有处理，特别在处理Ⅰ条件下，养分供应充足，能够显著促进黑麦草的生长，而且二茬草的长势好于一茬草，不管从株高还是生物量上，这也从侧面反映了粉煤灰污泥混合物中的养分具有缓慢释放的效果。加入不同比例生物炭的人工土壤在一定程度上也促进黑麦草的生长但是差异不显著，总体来说，在25%粉煤灰条件下10%生物炭的人工土壤黑麦草的生长状况略微好于添加5%生物炭，而在50%粉煤灰条件下5%生物炭的人工土壤黑麦草的生长状况略微好于添加10%生物炭。

表3不同处理的黑麦草株高及地上生物量

注：同行数据中不同字母表示差异显著P<0.05。CK为纯污泥；处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

2.3不同比例的污泥生物炭和粉煤灰的人工土壤培养黑麦草地上部和根的重金属富集状况

由于粉煤灰和生物炭中也含有重金属（表1），所以将不同比例的污泥生物炭和粉煤灰的人工土壤与纯污泥培养基质进行比较，从表4不同比例的污泥生物炭和粉煤灰混合的人工土壤培养黑麦草地上部重金属含量可以看出，黑麦草体内重金属含量的规律为：所有施用粉煤灰钝化污泥的处理均低于对照。一茬草中处理Ⅰ和处理Ⅲ中黑麦草Cd含量显著低于处理Ⅱ和处理Ⅳ且二茬草中也是如此，二茬草与一茬草相比，对照组、处理Ⅱ和处理Ⅳ的Cd含量明显低于一茬草，处理Ⅰ和处理Ⅲ却高于一茬草。一茬黑麦草对Cr表明处理Ⅲ显著低于其余处理组且其余组之间无显著差异，但二茬草中Cr的含量处理Ⅰ和处理Ⅲ显著低于处理Ⅱ处理Ⅳ且各个处理Cr含量均低于一茬草。不同粉煤灰和生物炭配成的人工土壤对黑麦草地上部Cu的浓度影响不明显，且所有处理一茬黑麦草地上部Cu的浓度均低于Cu 的毒害浓度20 mg.kg^-1 ，但二茬草中Cu的富集量要高于一茬草并且除处理Ⅲ外其地上部Cu 的浓度均低于Cu的毒害浓度。随着粉煤灰和生物炭的比例增加Pb和Zn在黑麦草地上部分富集量显著降低，处理Ⅰ处理Ⅲ之间无显著差异但显著低于处理Ⅱ和处理Ⅳ，处理Ⅱ要好于处理Ⅳ即高比例的粉煤灰中生物炭对于黑麦草地上部Pb、Zn的含量影响不显著，25%粉煤灰下10%的生物炭对于Pb、Zn的钝化效果明显优于5%的生物炭。从表5可见，一茬黑麦草的重金属富集量上对Cd、Cr和Zn的富集规律一致，分别是随着粉煤灰和生物炭比例的增加地上部的Cd、Cr和Zn富集量显著减少，并且粉煤灰的比例对富集量的影响更为显著，对Cu的富集量上可以看出随着粉煤灰和生物炭比例的增加地上部富集量略有减少但差异并不显著，唯有处理Ⅲ显著小于其余处理组，但是对Pb的富集规律则表现为随着粉煤灰的添加增加了地上部对Pb富集量，而生物炭的增加却一定程度上降低了对Pb的富集，在50%的粉煤灰下差异显著，但在25%粉煤灰差异不显著。二茬草对Cr、Cd和Pb富集量普遍低于一茬草的富集量除对Cu和Zn的富集量高于一茬草，且Cr、Cd和Zn得富集规律与一茬草相似，也是随着粉煤灰和生物炭比例的增加地上部的Cd、Cr和Zn富集量显著减少，Cu和Pb的富集规律与一茬草的富集规律明显不同，二茬草地上部对Pb的富集随着粉煤灰和生物炭比例的增加集量显著减少粉煤灰的比例对Pb的富集量影响较为显著，黑麦草在相同比例的粉煤灰下不同比例的生物炭对Pb的富集量影响并不显著，而Cu得富集规律也表现为粉煤灰和生物炭比例的增加集量显著减少，但是生物炭的比例对Cu的富集量的影响较为显著。

由表6可以看出，各添加粉煤灰生物炭的处理黑麦草根部Cd、Cu、Pb和Zn的含量明显低于对照组，但都远远高于黑麦草一茬、二茬草地上部。Cr的含量处理Ⅱ也低于对照组但差异不显著。各处理组之间Cr、Cu含量差异不显著，Cd含量处理Ⅰ和处理Ⅲ显著小于处理Ⅱ处理Ⅳ，Pb、Zn的含量均是处理Ⅲ最低，其余各处理组中处理Ⅰ根中Pb含量低于处理Ⅱ、处理Ⅳ，这与二茬草地上部重金属富集特征一致。根中Zn的含量处理Ⅰ、处理Ⅱ无显著差异，处理Ⅱ显著高于处理Ⅳ。说明合适比例的粉煤灰生物炭污泥混合基质能减少重金属对植物的毒害和重金属在体内的累积。

表4不同处理下黑麦草地上部重金属的含量(μg·g^-1)

注：同行数据中不同字母表示差异显著P<0.05。ck为纯污泥；处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

表5不同处理下黑麦草地上部重金属的富集量(μg·PVC-1)

注：同行数据中不同字母表示差异显著P<0.05。。ck为纯污泥；处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

表6不同处理下黑麦草根部重金属的含量(μg·g^-1)

注：同行数据中不同字母表示差异显著P<0.05。。ck为纯污泥；处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

2.4不同处理淋洗液的重金属含量情况分析

表7列出了各PVC管渗滤液中重金属的含量。结果表明，添加粉煤灰和生物炭显著降低了重金属的溶解性和移动性。同时，实验数据也表明了粉煤灰和生物炭施用后显著降低重金属的淋溶迁移作用。当粉煤灰比例为50%生物炭比例为10%时，渗滤液中重金属的浓度较其他处理组最小，与对照的渗滤液相比，Cd少84.7%；Cr少73.9%；Cu少88.6%；Pb少74.6%；Zn少62.7%。另一方面，均为50%粉煤灰时，生物炭的不同比例对抑制Cd、Cr、Cu和Zn的迁移有一定程度上的作用但不同比例之间差异不显著，且显著显抑制Pb的迁移。均为25%粉煤灰处理下，生物炭的不同比例对抑制Cd、Cr、和Zn的迁移有一定程度上的作用但不同比例之间差异不显，对Cu和Pb的抑制添加10%的生物炭显著优于5%。一茬草淋洗液中Cu浓度值分别为：1.41、4.30、1.02、3.03 μg·ml^-1，低于地下水质量分类Ⅱ标准（≤0.05 mg/L）；Cr浓度值分别为：1.01、1.63、0.81、1.23 μg·ml^-1，低于地下水质量分类Ⅱ标准（≤0.01 mg/L）；Cd浓度值分别为：0.19、0.66、0.17、0.46 μg·ml^-1，低于地下水质量分类Ⅱ标准（≤0.001 mg/L）；Pb浓度值分别为：6.36、12.05、4.40、9.28 μg·ml^-1，低于地下水质量分类Ⅱ标准（≤0.01 mg/L）；Zn浓度值分别为：16.13、23.08、13.05、20.11 μg·ml^-1低于地下水质量分类Ⅱ标准（≤0.5 mg/L）。

二茬草渗滤液中的Cd 、Cr、Pb和Zn浓度与一茬草渗滤液浓度相比都有不同程度的减少，但各处理也均低于地下水质量分类Ⅱ标准。Cu的浓度却较一茬草的浓度有所提高，处理Ⅲ与对照相比Cd少62.69%；Cr少77.03%；Cu少73.5%；Pb少78.6%；Zn少62.1%，二茬草渗滤液中各处理间Cd的浓度差异不显著，Zn、Pb的浓度均是处理Ⅰ、处理Ⅲ低于处理Ⅱ、处理Ⅳ且处理Ⅰ、处理Ⅲ之间无显著差异处理Ⅱ、处理Ⅳ之间也无显著差异，渗漏液中Cr、Cu的浓度处理Ⅰ、处理Ⅱ分别高于处理Ⅲ、处理Ⅳ，即相同的比例粉煤灰条件下10%的生物炭抑制Cr、Cu的向下迁移的效果明显优于5%的生物炭。

表 7各处理淋洗液中重金属含量(μg·mL¹)

注：同行数据中不同字母表示差异显著P<0.05。ck为纯污泥；处理Ⅰ为45%的污泥5%的生物炭50%的粉煤灰；处理Ⅱ为70%的污泥5%的生物炭和25%的粉煤灰；处理Ⅲ为40%的污泥10%的生物炭和50%的粉煤灰；处理Ⅳ为65%的污泥10%的生物炭和25%的粉煤灰。

3研制结论

利用粉煤灰生物炭污泥配成的人工土壤，能够满足黑麦草生长所需，且能够较好地改善污泥的理化环境使得黑麦草生长良好，其养分具有缓慢释放的效果。以不同配比添加粉煤灰生物炭污泥混合物后，所有重金属含量均降低，均低于国家污泥农用标准，尤其Pb和Zn。所有人工土壤培养的黑麦草重金属含量均低于对照组，试验过程中未出现植物毒害现象。粉煤灰的比例对黑麦草及渗漏液中重金属含量影响较大，且50%的粉煤灰10%的生物炭配置成的人工土壤黑麦草长势最好，其体内Pb、Cr、Cd 、Zn和Cu含量最低，对减少重金属的贡献较好。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。其中本试验选用我国北方比较常见的多年生黑麦草（Lolium perenne）。

试验用粉煤灰（fly ash，简称FA），取自天津杨柳青发电厂，污泥（sewage sludge，简称SS）取自天津纪庄子污水处理厂，其理化性质为含水率为6.2%，pH 6.8，总氮为3.65%，总磷为1.64%，总炭为29.33%，钾、钙、镁营养金属元素含量分别为17235.5 mg/kg、22614 mg/kg和2440 mg/kg，重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量分别为3.23μg·g^-1、8.75μg·g^-1、180μg·g^-1、246μg·g^-1、1189μg·g^-1。

土壤的理化性质为：pH 8.30，有机质含量4.68%，全氮0.21%，全磷22.03 mg·kg^-1，饱和含水量0.58 ml·g^-1，其重金属Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的背景值分别为0.18、2.13、9.33、5.75和35.57 μg·g^-1。

生物炭来源于农田废弃物（秸秆）和锯削制成的成品，粒径为0.01-0.1 mm，其Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量分别为0.31 μg·g^-1、0.875 μg·g^-1、40 μg·g^-1、33.25 μg·g^-1、375.62 μg·g^-1。粉煤灰背景值如下：

实施例1

防污泥基质重金属渗漏的粉煤灰与生物炭隔层组成：40污泥；10生物炭；50粉煤灰。

采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法：

（1）先将污泥、生物炭、粉煤灰按上述重量比混合并搅拌均匀，然后，该混合基质均匀装入PVC管，每个管高24 cm直径7.5 cm，每个PVC管装入基质总量850 g，上层8 cm为污泥生物炭粉煤灰的混合基质350 g，下层16 cm为园土500 g；

（2）每PVC种植0.6 g黑麦草种籽，种籽下种前经浸泡崔芽，栽种期间定期等量浇水，保持其整体田间持水量为60%，种植期间室内的温度和相对湿度分别为25℃和36-%，光照强度为450 μmolžm^-2žs^-1；

（3）待草坪草生长一个月后，测量黑麦草的株高，刈割，留1 cm茬，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第一次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，测量黑麦草和淋溶液的重金属含量；

（4）待植物二茬草生长30 d后，刈割，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第二次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次淋下450 mL，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，待淋洗结束后，挖出地下部分，用蒸馏水洗净、烘干，分别测量地上部分、地下部分的生物量、重金属含量以及淋溶液重金属含量。

所述的人工雨水淋洗指的是：用(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂、H₂SO₄配制出SO₄ ^2-、NO^3-、Cl^-、NH⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺浓度分别为14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg·L^-1的雨水，并用HCl调配pH为5.59。

实施例2

一种防污泥基质重金属渗漏的粉煤灰与生物炭隔层，其特征在于它是由下述重量分数的原料组成：

40污泥；10生物炭；50粉煤灰。

采用粉煤灰与生物炭隔层防污泥基质重金属渗漏的方法：

（1）先将污泥、生物炭、粉煤灰按上述重量比混合并搅拌均匀，然后，该混合基质均匀装入PVC管，每个管高24 cm直径7.5 cm，每个PVC管装入基质总量850 g，上层8 cm为污泥生物炭粉煤灰的混合基质350 g，下层16 cm为园土500 g；

（2）每PVC种植0.6 g黑麦草种籽，种籽下种前经浸泡崔芽，栽种期间定期等量浇水，保持其整体田间持水量为60%，种植期间室内的温度和相对湿度分别为22℃和50%，光照强度为600 μmolžm^-2žs^-1；

（3）待草坪草生长一个月后，测量黑麦草的株高，刈割，留1 cm茬，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第一次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，测量黑麦草和淋溶液的重金属含量；

（4）待植物二茬草生长30 d后，刈割，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第二次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次淋下450 mL，三次分别称重，并收集同在一个锥形瓶中，混合均匀，待淋洗结束后，挖出地下部分，用蒸馏水洗净、烘干，分别测量地上部分、地下部分的生物量、重金属含量以及淋溶液重金属含量。

所述的人工雨水淋洗指的是：用(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂、H₂SO₄配制出SO₄ ^2-、NO^3-、Cl^-、NH⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺浓度分别为14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg·L^-1的雨水，并用HCl调配pH为5.61。

Claims (1)

1.一种防污泥基质重金属渗漏的粉煤灰与生物炭隔层在促进黑麦草生长中的应用方法，其特征在于它是由下述重量分数的原料组成：

40-70 污泥；

5-10 生物炭；

25-50 粉煤灰

并按如下的步骤进行：

（1）先将污泥、生物炭、粉煤灰按上述重量比混合并搅拌均匀，然后将该混合基质均匀装入PVC管，每个管高24 cm直径7.5 cm，每个PVC管装入基质总量850 g，上层8 cm为污泥生物炭粉煤灰的混合基质350 g，下层16 cm为园土500 g；

（2）每PVC管种植0.6 g黑麦草种籽，种籽下种前经浸泡催芽，栽种期间定期等量浇水，保持其整体田间持水量为60%，种植期间室内的温度和相对湿度分别为16-25°C和36-57%，光照强度为450-700 μmol.m^-2.s^-1；

（3）待草坪草生长一个月后，测量黑麦草的株高，刈割，留1 cm茬，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第一次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次，三次分别称重，并收集在同一个锥形瓶中，混合均匀，测量黑麦草和淋溶液的重金属含量；

（4）待植物二茬草生长30 d后，刈割，将刈割下的草坪草置于80℃的烘箱中烘干至衡重，记地上生物量，刈割第二天用150 mL人工雨水进行第二次淋洗，之后每7 d淋洗一次，每次150 mL，共三次淋下450 mL，三次分别称重，并收集在同一个锥形瓶中，混合均匀，待淋洗结束后，挖出地下部分，用蒸馏水洗净、烘干，分别测量地上部分、地下部分的生物量、重金属含量以及淋溶液重金属含量；

所述的人工雨水淋洗指的是：用(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂、H₂SO₄配制出SO₄ ^2-、NO^3-、Cl^-、NH⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺浓度分别为14.96、6.54、1.68、3.71、0.82、1.38、0.64和0.78 mg·L^-1的雨水，并用HCl调配pH为5.59-5.61。