城市污泥与稻草混合堆肥的最佳通风量优化研究

以城市污泥+稻草秸秆混合物料为研究对象,运用好氧堆肥方法,研究不同通风量对污泥堆肥过程的影响,测定了堆肥过程中温度、含水率、有机质含量和种子发芽指数的变化规律,分析了堆肥过程中通风与未通风之间的差异性。结果表明:(1)通风能够有效保证堆料升温和维持高温期,温度高达74.20℃,高温持续时间达到6 d,温度上升速率达到24.03℃/d。(2)通风条件下,含水率呈现先升高,后降低,然后趋于稳定的变化规律。(3)堆肥结束后,各处理有机质含量均达到国家标准。(4)通风能够显著影响种子发芽系数,各处理GI值的大小顺序为3号箱2号箱1号箱4号箱5号箱。当通风量为1.00 m~3/h,高温维持时间最长(6 d),种子发芽指数最高(84.25%),堆肥效果最理想。     

城市污泥与稻草混合堆肥氧气消耗的通风量优化研究

对城市污泥和稻草秸秆混合物料进行好氧堆肥试验,研究不同通风量堆肥过程氧气浓度的变化特征和差异性,分析了耗氧速率与温度和含水率之间的相关性。结果表明:(1)温度的变化经历4个时期:升温期、高温期、降温期和稳定期,最高温度达到74.20℃;含水率先升高,后降低,然后趋于稳定;(2)不同时期氧气浓度逐渐下降,高温期下降最明显;(3)氧气浓度在高温期与稳定期之间差异性达到极显著水平(P0.01);(4)各处理耗氧速率最大值的大小顺序为:3号箱2号箱1号箱4号箱,耗氧速率下降为0.11%/min,可以作为堆肥的腐熟评价指标,3号箱耗氧速率和温度与含水率的相关性达到极显著水平(P0.01)。当通风量为1.00 m~3/h时,堆肥历时共16 d,高温期最长(6 d),氧气浓度超过17%,耗氧速率最大(0.75%/min),最适合污泥好氧堆肥发酵。     

不同通风量下城市污泥堆肥过程中硫素的转化特征

  【目的】  研究通风量对城市污泥堆肥过程中硫素转化和挥发性硫化物释放的影响,为有效控制挥发性含硫恶臭物质,保留污泥堆肥产品中的硫素营养提供理论依据和方法。  【方法】  城市污泥和调理剂 (锯末) 以3∶1 (湿重) 的比例混合后,采用自动好氧堆肥控制装置进行15天的堆肥试验,通过改变鼓风机频率实现不同堆体的通风量调节。设置鼓风机工作频率10、13、16 Hz 3个处理,相应的通风量为2.5、3.0和3.5 L/min。在堆肥的第0、1、2、3、5、7、9、11、13、15天进行堆体内部多点混合采样,进行挥发性硫化物的浓度测定,研究城市污泥不同堆肥阶段硫素的转化特征。  【结果】  相较于低通风量 (10 Hz),高通风量 (16 Hz) 下H₂S的峰值浓度下降了约50%,但其累积释放量增加了45.4%;甲硫醚的累积释放量提高了398%,峰值浓度增加了490.8%;CS₂的累积释放量下降了57.8%,其峰值浓度下降了77%。堆肥产品中有效硫浓度在低、中、高通风量条件下相较于堆肥前分别上升了19.5%、19.1%、36.1%。  【结论】  城市污泥堆肥过程中,提高通风量可以降低H₂S的浓度峰值,但增加了H₂S的累积释放量,甲硫醚的峰值浓度和累积释放量均显著增加;提高通风量可以抑制城市污泥堆肥过程中CS₂的释放。在低、中、高3种通风量条件下,堆肥产品的有效硫浓度相较于堆肥前都明显升高。高通风处理虽然全量硫的损失最大,但更有利于提高堆肥产品中可直接被植物吸收的有效硫含量。     

绿化植物废弃物和污泥的堆肥特性研究

绿化植物废弃物和污泥不同比例的堆肥实验显示其质量比为5∶4时堆肥升温快,高温持续时间最长;全碳和全氮含量在堆肥14 d后都有明显的降低;NO3--N的含量变化不大;NH4+-N的含量降低;堆肥的富里酸(FA)快速降低,胡敏酸(HA)先略有降低,然后快速增加;而种子发芽指数在14 d后均超过了0.8;最终腐殖质化参数(HI)为2.71,腐殖化速率(HR)为14.87%,CFA/CO=10.8;重金属的含量符合相关堆肥标准要求。绿化植物废弃物的高木质素含量决定了C/N、T值(终点C/N)/(初始C/N)、NH4+-N/NO3--N不宜作为其腐熟评价指标,但温度、NO3--N和NH4+-N、腐殖化参数、种子发芽指数可作为绿化植物废弃物和污泥混合堆肥的腐熟评价指标。绿化植物废弃物和污泥混合堆肥效果取决于污泥的添加量,含水量高的污泥用量过多会影响堆肥效果。绿化植物废弃物和污泥综合利用对控制堆肥质量,提高废弃物综合利用,促进城市节能减排有重要意义。     

城市污泥中氯苯类化合物(CBs)的堆肥处理研究

将城市污泥与稻草、木屑、玉米秸秆进行不同方式的堆肥处理，应用气相色谱-质谱仪(GC/MS)对堆肥中的5种氯苯类化合物(CBs)进行分析，为城市污泥的农业利用提供依据。结果表明，不同方式污泥堆肥中CBs的总含量(ΣCBs)在0.035～5.608 mg/kg之间，依次为广州污泥稻草-翻堆＞广州污泥稻草+菌种-翻堆＞广州污泥稻草-连续通气＞佛山污泥稻草-翻堆＞广州污泥稻草-间隙通气＞佛山污泥木屑-间歇通气＞西安污泥玉米秸秆-自然通风＞佛山污泥木屑-翻堆。各污泥堆肥中主要以个别化合物为主，其种类有所不同。ΣCBs的降解率为30.39%～92.34%，以佛山污泥木屑堆肥降解效果最好。适当的堆肥处理可以有效地降低污泥中的CBs。     

污泥堆肥施用对土壤单位有机碳矿化及温度敏感性的影响

[目的]揭示污泥堆肥施用后土壤单位有机碳矿化及温度敏感性(Q₁₀)对于市政污泥资源化利用和土壤碳库稳定性的主控因素,并进而为市政污泥处理及土壤有机碳固持提供理论支撑。[方法]以黄土丘陵区退化草地土壤为研究对象,测定了不同污泥堆肥添加比例(0,2.0%,5.0%,10.0%,15.0%,20.0%)和培养温度(15℃,25℃和35℃)下土壤有机碳矿化速率,探讨了污泥堆肥添加对土壤有机碳矿化特征和Q₁₀的影响。[结果](1)与CK相比,不同污泥堆肥添加在培养初期土壤单位有机碳矿化速率显著增加(p<0.01),之后迅速下降直至趋于稳定;而施用污泥处理组的土壤单位累积矿化量是CK的1.6～4.2倍,在施用比例达到10.0%～20.0%时其有机碳矿化速率与累积矿化量均差异不显著。(2)运用一级动力学方程,拟合不同温度不同污泥添加土壤单位有机碳矿化动态均达到较好效果(R²>0.95),潜在矿化势(C₀)值在6.92～39.60 mg C/g差异显著(p<0.05),土壤有机碳矿化速率常数(k)...     

生物强化技术在污泥堆肥处理中的效果

为了探究生物强化技术在污泥堆肥处理中的优势,以接种量分别为0.2%和0.4%的复合生物菌剂研究对污泥堆肥的作用效果,分析了温度、有机质含量、铵态氮、硝态氮、重金属含量、蛔虫卵死亡率和种子发芽指数(GI)的动态变化,结果表明:接种复合生物菌剂处理较对照组(CK)对堆肥指标有一定的影响,能够提高堆体升温速率及延长高温持续时间、加速有机质的降解、促进铵态氮与硝态氮的转化、降低重金属含量、提高蛔虫卵死亡率、提高种子发芽指数,其中复合生物菌剂接种量为0.4%时作用效果较为明显,有利于污泥堆肥。     

沸石添加剂对污泥堆肥过程中的氨挥发及相关因素的影响

以污泥和秸秆为基本堆肥原料,向其中添加不同比例的沸石(5%和10%),采用密闭室动态吸收法,分析了污泥堆肥过程中的氨挥发速率以及氨挥发的相关影响因素。结果表明:堆肥中添加5%和10%的沸石,与对照相比显著降低了氨挥发累积速率27.9%和48.7%,并且延迟1 d出现氨挥发峰值。沸石添加剂对氨挥发影响因素温度、p H值、EC和NH4+-N均有显著影响,添加沸石缩短堆肥高温期3 d,降低堆肥中后期堆体温度(降幅为0.17~13.5℃),增加堆体0.09~0.22个p H单位,维持堆肥更低电导率(1 876.7~2 636.7μS·cm-1),降低堆体NH4+-N 9.07%~22.2%。污泥堆肥中添加沸石降低了氨挥发累积速率,保留了堆体中的有效氮,在堆肥工程中具有较为广阔的应用前景。     

城市污泥与调理剂混合堆肥过程中有机质组分的变化

【目的】研究城市污泥堆肥过程中各项有机质组分及碳、 氮在堆肥过程中的形成与转化,以期改善堆肥的生物有效性,促进其土地利用。【方法】在工厂规模化下,以城市污泥、 蘑菇渣锯末以及返混料按照6∶3∶1的质量比混合形成堆肥物料,辅以强制通风措施和翻抛,进行为期18 d的高温堆肥试验。堆肥期间定期采样,测定指标包括温度、 C/N值、 pH、 含水率、 有机质降解率、 水溶性组分、 半纤维素、 纤维素和木质素,研究堆肥期间不同阶段堆肥物料中有机质组分的动态变化。【结果】堆体温度随着发酵时间的延长呈现先升高后降低的趋势,最高温度达到71.3℃; 含水率由60.7%降低到51.4%,pH呈现先升高后降低的趋势,总体处于6.0~7.5之间; 总有机碳含量持续下降,氮素含量表现为高温期持续下降随后呈上升的趋势; 初始阶段,堆肥物料中四种成分含量分布为: 水溶性组分纤维素半纤维素木质素,至堆肥结束变化为: 纤维素水溶性组分木质素半纤维素,经过堆肥之后水溶性组分及半纤维素含量分别由39.5%和20.1%下降为27.9%和14.4%,纤维素含量由初始的21.8%上升至29.5%,木质素含量相对稳定不变。物料经过堆肥化处理后达到腐熟标准,水溶性组分和半纤维素含量分别降低了38.6%和38.8%,纤维素和木质素含量在高温期分别降解了11.7%和18.5%; 物料总量降低了9.8%。水溶性组分的主要降解阶段为高温期,期间降解部分占总降解量的65.5%; 半纤维素的主要降解阶段为稳定期,稳定期降解部分占总降解量的69.1%,且有继续降解的趋势; 纤维素和木质素仅在高温期有少量降解; 氮素则表现为高温期铵态氮的损失及稳定期硝态氮的积累。【结论】堆肥化处理在实现污泥减量化基础上,污泥中有机质得到了稳定化,有利于城市污泥的土地利用。     

城市污泥堆肥与氮肥配施对稻田CH4和N2O排放及水稻重金属含量的影响

随着城市污泥量的日益增大,污泥农用备受关注。本研究通过田间原位试验,以水稻为研究对象,观测氮肥与污泥堆肥以不同比例(1︰0、0.75︰0.25、0.5︰0.5、0︰1)配合施用对稻田CH_4和N_2O排放以及植物重金属累积的影响。结果表明:随着污泥堆肥施用比例的增加,稻田CH_4排放呈线性增加(P0.05,r=0.967)。与施全量氮肥处理相比,施全量污泥堆肥处理显著增加CH_4排放118%(P0.05),而配施处理的CH_4排放仅增加30%～34%(P0.05)。与CH_4相反,稻田N_2O排放随着污泥堆肥施用比例的增加而逐渐减少,与施全量氮肥处理相比,施全量污泥堆肥处理减少N_2O排放39%(P0.05),配施处理N_2O排放减少29%～38%(P0.05)。施全量污泥堆肥处理的温室气体排放强度(GHGI)与施全量氮肥处理相当,而配施处理的GHGI比施用全量污泥堆肥处理减少18%～24%(P0.05)。各处理水稻产量无显著差异(P0.05),各处理稻米中重金属含量均在国家食品安全标准限值范围内。与施全量氮肥处理相比,施全量污泥堆肥处理稻米中Zn、Cr、Cu含量分别增加42%(P0.05)、103%(P0.05)和12%(P0.05),而配施处理稻米中的Zn、Cr、Cu含量分别增加19%～27%(P0.05)、14%～33%(P0.05)和4%～7%(P0.05);Ni在稻米中未检出;施全量污泥堆肥处理与配施处理稻米中的Cd含量相当,相对于施全量氮肥处理均增加了33%(P0.05)。但各处理上述重金属含量均未超过食品安全标准。综合以上研究结果,污泥堆肥与氮肥配施可作为稻田污泥堆肥推荐施用方式,但需要监测土壤重金属积累动态。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

GIS支持下的土壤侵蚀强度景观空间结构研究

从土壤侵蚀角度看,自然生态系统景观由微度土壤侵蚀和其它等级土壤侵蚀强度的地域组成 ,其景观基本元素有斑、廊、基.在GIS支持下研究了宜昌地区土壤侵蚀强度景观的面积对比、多样性指数、优势度指数和多度等参数.通过RS-GIS一体化的土壤侵蚀遥感调查,认为宜昌地区中观尺度的土壤侵蚀强度景观结构类型有散置斑块景观、指状交错景观、网络景观.     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。