污泥-秸秆混合基生物炭对土壤性质和植物生长的影响

随着不合理的人类活动,土壤退化问题日益严重。使用污泥制备的生物炭虽然能减少污泥直接农用带来的环境风险,但其有机碳含量低,改良效果欠佳。本研究以污泥和秸秆为原料制备了污泥秸秆混合基生物炭,并采用黑麦草盆栽试验(120 d)研究了其对土壤性质和黑麦草生长的影响。结果表明秸秆的添加增加了生物炭中的有机碳含量、比表面积和孔径数量。添加30%秸秆的生物炭具有最大的吸附潜力;混合基生物炭促进了黑麦草的生长。施加了3%的SCBC30的黑麦草七日发芽率提高了23.53%,生物量提高66.67%;混合基生物炭提高了土壤的阳离子交换量、微生物量碳、碱解氮和速效磷的含量,在施加量为3%或者4%时效果最好。研究成果证实,污泥秸秆混合基生物炭能有效改善土壤环境,实现剩余污泥的合理回收利用,添加了30%的秸秆制备的生物炭在施加量为3%时,土壤改良效果最好。     

污泥—生物炭耦合还田技术研究进展

从生物炭和污泥的基本理化性质出发,介绍了生物炭和污泥对农作物增产、改良土壤等方面的作用机制,概述了生物炭和污泥耦合肥料的制备、国内外还田技术的研究现状以及污泥—生物炭耦合农用的效用情况。通过对污泥—生物炭肥料品质的全面分析,针对性评价了其安全性、稳定性及增产效果,认为该技术拥有较强的推广可行性。我国农村秸秆资源大量剩余,城市污泥过剩引发环境问题,而污泥—生物炭耦合生态农用技术为秸秆和污泥的资源化、无害化处理利用提供了解决方案。     

凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米苗期生长特性和重金属富集效应的影响

利用凹凸棒石和污泥制备7种不同比例(0、5%、10%、15%、20%、25%、30%)的凹凸棒石-污泥共热解生物炭。通过盆栽试验调查凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米生长和土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Ni、Cd)富集的影响。结果表明:凹凸棒石添加量为15%的凹凸棒石-污泥共热解生物炭显著促进了玉米的出苗率和株高,分别增加了55.87%和24.35%,凹凸棒石添加量为20%时,根长、鲜质量和干质量分别增加了65.57%、79.85%和76.84%。凹凸棒石-污泥共热解生物炭对重金属的富集有显著抑制作用,凹凸棒石添加量为15%时,显著抑制了玉米对Cu、Zn、Ni、Cd的富集,分别减少了55.01%、49.27%、54.87%、41.99%,凹凸棒石添加量为20%时,使重金属Pb的富集量减少了34.01%。凹凸棒石的添加增强了污泥生物炭的钝化功能,为污泥安全利用提供了一种新方法。     

黑曲霉对生物炭中磷释放及形态转化的影响

为了解解磷真菌对生物炭中磷的释放及形态转化的影响,以污泥和水稻秸秆为原料,分别在400℃和700℃下制备得到两种生物炭,然后从土壤中筛选得到一株有解磷能力的黑曲霉,并以生物炭为唯一磷源进行培养,研究黑曲霉存在下生物炭中磷的释放和形态转化。结果表明:黑曲霉的存在使污泥生物炭中磷的释放量从0.73 mg·g~(-1)提高到78.55 mg·g~(-1),使秸秆生物炭中磷的释放量提高了50%以上。热解温度对污泥生物炭中磷的释放具有重要影响,700℃下制备的污泥生物炭释放的磷比400℃下高出46%,但对秸秆生物炭的影响不显著。生物炭直接释放出的磷主要为焦磷酸盐,在黑曲霉的作用下,磷的主要形态由焦磷酸盐转为正磷酸盐。研究表明,黑曲霉能促进生物炭中磷的释放与形态转化,有利于增大生物炭中有效态磷的含量,进而提高生物炭在土壤领域的应用价值。     

农业废弃物制备生物炭方法及应用现状

农业废弃物是指在农产品生产、再生产过程中,由于资源的投入和产出的差异,导致资源利用中物质和能源的流失。农业废弃物产量日益增多,但没有得到合理利用,对环境造成污染。利用农业废弃物制备生物炭是一种有效的资源化利用方式,已成为国内外研究热点。本文主要归纳总结了农业废弃物制备生物炭的4种方法及其优缺点,并对生物炭在土壤改良、环境修复和气候变化的应用进行了分析,以期为生物炭在农业领域的应用开发提供依据。     

热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu2+的影响

[目的]探讨热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu~(2+)的影响。[方法]以玉米、水稻、芝麻3类秸秆为原料于400~700℃热解炭化制备生物炭,探讨热解温度对秸秆生物炭的结构官能团、比表面积、孔径分布等结构及理化性质的影响,并评价生物炭对Cu~(2+)的吸附性能。[结果]生物炭的pH和比表面积随热解温度的升高而逐渐增大,而产率却逐渐稳定,其中热解温度的变化对水稻和芝麻秸秆生物炭的影响更为明显;此外,生物炭对Cu~(2+)的吸附效率与生物炭的种类和热解温度有关,升高热解温度有利于提高生物炭对Cu~(2+)的吸附去除率,且水稻和芝麻秸秆生物炭的吸附效率明显高于玉米秸秆生物炭,其中700℃下热解所制备的水稻和芝麻秸秆生物炭对Cu~(2+)的去除率可达100%。[结论]该研究可为控制农业环境污染提供科学依据。     

高温秸秆生物炭对苯酚的吸附特性研究

为使农作物秸秆得到资源化利用,研究采用慢速热解技术于650℃条件下制备茄子秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭吸附剂,以去除废水中的苯酚。吸附实验结果表明,废水中苯酚的初始浓度、吸附温度和时间等因素均能影响生物炭对苯酚的吸附效果。两种秸秆生物炭对苯酚的吸附能力表现为玉米秸秆生物炭茄子秸秆生物炭。两种生物炭对苯酚的等温吸附线符合Langmuir模式和Freundlich模式。     

东北地区秸秆生物炭利用潜力、产业模式及发展战略研究

东北地区耕地广袤、秸秆资源量巨大,作为战略性新兴产业,生物炭技术及其产业化有助于系统综合解决东北地区存在的秸秆焚烧、利用及土壤退化等突出问题,是当今研究领域热点。本文在系统分析近20年东北秸秆资源动态变化、可利用资源量及发展趋势基础上,探讨了东北地区秸秆生物炭利用的资源基础、技术途径及发展潜力,从产业化视角综合分析评述了东北秸秆生物炭产业发展的基础、条件与优势、市场及开发潜力等,认为东北地区秸秆生物炭利用的资源丰富,产业化条件成熟,发展潜力与空间巨大,对促进东北秸秆资源化高效利用、耕地质量提升及农业可持续发展具有重要意义和价值,并结合农业、经济和社会发展实际,构建了基于全产业链的东北秸秆生物炭产业模式,提出了东北生物炭产业发展建议,旨在为解决东北地区秸秆处理和农业生产现实问题,促进生物炭产业健康、稳定发展提供参考。     

生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用

随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类显著增加,农林废弃物的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。生物质炭化技术是近年来新兴的农林废弃物资源化利用新技术。该技术主要通过将农林废弃物生物质炭化并以稳定的碳形式固定形成新型的生物炭产品。生物炭不仅在固碳减排、改良土壤与肥料增效方面具有良好作用,而且在土壤修复与水污染处理等一系列环境资源领域中也具有广阔的应用前景。本文阐述了我国农林废弃物资源化利用的现状以及生物质炭化及生物炭物理化学性质特征,重点探讨生物炭产品在农业及环境资源领域的应用现状与发展前景,并对生物炭技术领域及其在未来农业及环境中的应用进行展望,旨在为农林固体废弃物高效资源化提供新的思路,为农林废弃物的高效循环处理利用提供新的模式。     

污泥生物炭在土壤改良中的应用研究

污泥作为污水处理的副产物，随着工业化、城镇化的快速发展其产量在不断地增加，污泥内的有机污染物和重金属给污泥的无害化、资源化带来一定的难度。污泥热解制备生物炭作为近年来新型的污泥处理方式，具有稳定、减量、可循环利用等优势。污泥生物炭是性能良好的土壤改良材料，能够对土壤容重、酸碱度、阳离子交换量、重金属含量等理化性质进行改善，提高土壤肥力，促进植物生长。总结了污泥的成分来源和污泥生物炭热解的生产方式及表征，讨论了施用污泥生物炭对土壤理化性质和重金属含量的影响机制，并分析了目前单一及共热污泥生物炭的研究应用进展，提出污泥生物炭在土壤改良中面临的主要问题及未来的发展方向。     

秸秆生物黑炭农业应用的固碳减排计量方法学探讨

秸秆或生活垃圾热裂解转化生物黑炭的产业化技术已经成熟,生物黑炭固碳减排方法学是进行自主碳交易的必备技术依据。基于河南三利新能源有限公司生物黑炭的生产工艺,对秸秆燃烧(基线)和转化生物黑炭以及农业应用(项目)整个系统全生命周期的温室气体的排放量和碳汇清除量进行了评价。采用该方法学,对已经进行的秸秆生物质黑炭的生产和稻田施用的总效应初步估计为秸秆产生净碳汇249~398kgCO2-e·t-1。可以看出秸秆生物黑炭具有显著的固碳减排效果。     

生物质热解液化技术的生命周期评价

为探究生物质热解液化技术能源转化过程的效率、经济性及温室气体排放,依据全生命周期评价分析原理,建立废弃秸秆热解制备液体燃料技术全生命周期模型,对该过程进行全生命周期分析,评价范围包括秸秆的收集和运输、干燥和粉碎、生物质热解、木炭加工和余热利用。结果表明：生物质热解液化技术的能量产出投入比为20.43;处理湿秸秆的纯利润约为289.38元/t,销售利润率达52.11%;CO₂当量排放为34.10 g/MJ。生物质热解液化是一种兼具能量效益、经济效益和环境效益等极具潜力的生物质利用技术。     

Study of Straw-Biochar on Utilization Potential,Industry Model and Developing Strategy in Northeast China

As a strategic emerging industry, straw-biochar technology and its industrialization are beneficial to systematically and comprehensively solve the prominent problems of straw burning, straw utilization and soil degradation in Northeast China, which has large cultivated land and crop straws resource, thus become a hot research topic. Based on the systematic analysis of nearly 20 years in the Northeast China of straw resources dynamic change, availability utilization resource and development trend, this paper discussed the resource base, technic approach and development potential of straw-biochar utilization, and from an industrialization perspective to comprehensive analyze the resources, technology, conditions, advantages, markets and development potentials of the biochar-industrialization development in Northeast China. Our research results showed that the straw-biochar industrialization had rich available utilization biomass resources, mature industrialization conditions, and huge development potential and space in Northeast China, which had great significance and value on promoting the straws resource utilization, the cultivated land quality improvement and agricultural sustainable development in Northeast China. Finally, based on the actual situation of agricultural, economic and social development, we constructed the straw-biochar industry model including the whole industrial chain, and put forward the development strategy suggestions to the biochar industrialization in Northeast China, aiming at providing reference for solving the practical problems of straws processing and agricultural production, and promoting the healthy and stable development of biochar industrialization.     

炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用及其效益分析

通过对贵州山区农业废弃物利用现状、存在问题进行分析,探讨该区农业废弃物资源化发展的方向及炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用前景。在利用传统堆肥和沼气发酵技术生产有机肥及其应用的基础上,施用生物质炭与肥料配制的炭基肥可以明显地促进耕地有机培肥及作物生长。在贵州发展山地特色高效农业,要全面推广高效的堆肥发酵及沼气发酵技术,利用作物秸秆和畜禽粪便生产有机肥及土壤改良剂,实现农业废弃物的高效化、高值化利用。同时,要大力推广生物质炭化技术,利用农业废弃物生产以生物质炭为载体的多元化产品,通过生产炭基土壤改良剂、炭基有机肥、炭基复合肥,以及蔬菜、花卉、苗木等育苗基质,全面地提高农业废弃物利用的经济效益、生态效益及社会效益。     

大豆秸秆资源的开发利用现状、存在问题及对策

大豆秸秆是农业生产的副产物之一，长期未得到合理利用，大部分被焚烧掉，造成环境污染和资源浪费。大豆秸秆作为一种重要的可再生生物质资源，具有较高的开发利用价值，近年来已经开发了许多利用大豆秸秆的技术，可以应用在较多领域，能够实现较高的经济效益和生态效益。综述大豆秸秆的营养价值、综合利用技术、应用现状、存在问题，提出对策，为提高大豆秸秆资源综合利用率提供参考。     

欠发达地区农业废弃物资源化利用问题与对策——以江苏省淮安市为例

以淮安市为例,对欠发达地区以秸秆和粪便为主的农业废弃物资源化利用工作面临的问题和表现进行分析,结合淮安市实际,从利用体系建设、产品市场化、商品化、监管制度化等方面对破解农业废弃物资源化利用难题提出了思路与对策,以期为欠发达地区农业废弃物资源化利用研究提供借鉴。     

生物质炭对小白菜吸收多环芳烃的影响

选取小麦秸秆、污泥、猪粪三种原料制备的生物质炭为研究材料,通过盆栽试验,探究不同原料生物质炭对PAHs污染土壤中小白菜生长情况及对PAHs吸收积累的影响。结果表明:三种生物质炭对小白菜吸收PAHs均有一定的抑制作用,与对照相比,施用生物质炭小白菜对PAHs的吸收量降低14.53%~49.41%,三种生物质炭的抑制能力依次为麦秸炭猪粪炭污泥炭;相对于1%的施用量,施用2%的麦秸炭与猪粪炭小白菜中PAHs含量分别显著降低32.02%和21.40%,而污泥炭不同施用量对小白菜中PAHs总含量的影响无明显差异;生物质炭对小白菜吸收2~3环的低分子量PAHs的降低率为0~30.81%,对4~6环的高分子量PAHs吸收的降低率为30.72%~68.07%;施用2%的麦秸炭和猪粪炭,使小白菜的生物量显著提高20.03%和22.28%。因此,施用生物质炭可作为一种降低污染土壤中作物吸收PAHs,同时保障作物产量的有效技术途径。