蚯蚓辅助堆肥处理蔬菜废弃物及其温室气体减排效果

蚯蚓辅助堆肥是近年兴起的处理有机废物的有效方法,为探明蚯蚓辅助堆肥法处理蔬菜废弃物的效果及其温室气体排放规律,该文以牛粪和新鲜番茄秧作为原料,在蚯蚓养殖场分别设置蚯蚓辅助堆肥和常规堆肥处理,对比研究了腐熟度指标变化和温室气体排放规律。结果表明:蚯蚓辅助堆肥堆垛温度较低,达不到无害化温度标准(50～55℃以上持续5～7d),但可满足蚯蚓生存需求,蚯蚓生物量在堆肥前期(0～10d)较低,为14.6×103～20.8×103条/m3,其后随着堆体温度的降低逐渐增长,至堆肥结束时达到90.2×103条/m3。综合pH值、电导率(EC)、碳氮比(C/N)、发芽率指数(GI)等腐熟度指标分析,蚯蚓辅助堆肥处理的腐熟度优于常规堆肥处理,并提前达到腐熟,堆肥周期缩短;蚯蚓辅助堆肥氮素损失较常规堆肥减少30.8%,CH4、NH3和N2O排放比常规堆肥分别减少12.8%、17.4%和46.1%,温室气体总量减排35.9%,因此蚯蚓辅助堆肥可有效降低堆肥过程中的氮素损失和温室气体排放量。研究结果可为有机固体废弃物循环利用和温室气体减排控制提供参考。     

园林废弃物不同处理方式的环境影响及其产物还田效应

针对城市园林废弃物数量日趋增多及资源化利用程度低的问题,该研究比较了园林废弃物在直接焚烧、好氧堆肥、热解碳化3种处理方式下的养分与碳素与氮磷钾损失、温室气体排放,以及相应产物还田对土壤物理化学性质的影响。结果表明,焚烧处理的有机碳损失率高达98.62%,分别比好氧堆肥、碳化处理高39.77%和41.64%;全氮损失率高达95.51%,显著高于好氧堆肥（22.72%）及碳化（36.65%）处理;3种处理全磷及全钾损失率的差异相对较小。焚烧处理的CO2排放量高达1271.62 g/kg,远高于好氧堆肥的210.71 g/kg,但两者CH4、N2O的排放量都相对很小。园林废弃物堆肥及碳化后还田均可促进土壤中小团聚体向大团聚体转化,提高土壤中毛管孔隙度和饱和导水率,并显著提高N、P、K含量;其中生物炭还田可显著提高土壤有机碳含量,好氧堆肥还田能降低土壤pH值。焚烧后的灰分还田除提高土壤P、K养分含量及大粒径团聚体外,其他效果不明显。综上所述,好氧堆肥和碳化是适用于城市园林废弃物处理的2种技术,研究结果可为城市园林废弃物资源优化处理利用提供参考。     

城市污水人工土快滤处理系统的进水水质条件研究

利用人工土柱和中试工程开展了人工土快滤处理系统的进水水质试验。试验结果表明,人工土滤床对进水SS浓度要求较严,其允许值为60—80mg·L-1,中试工程前处理构筑物对SS去除率高达75%,处理系统进水SS浓度可达220—390mg·L-1。人工土滤床冬季进水BOD5浓度要求在180mg·L-1以下,处理系统进水BOD5浓度可达250—500mg·L-1。人工土滤床最佳进水COD浓度为200—300mg·L-1,处理系统进水COD浓度为400—700mg·L-1。     

寒冷地区多级垂直流人工湿地系统设计及氮磷去除效率

为了解决北方寒冷地区人工湿地冬季效率低、运行不稳定的问题,设计建设了两个多级垂直流人工湿地系统(multistage vertical-flow constructed wetlands,MVCWs),处理北京房山区居民生活污水,通过工程设计以及添加碳源强化系统脱氮效果,增加磷吸附基质等措施,提高系统稳定性和污染物的去除效率。研究结果表明,湿地系统Ⅰ化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的平均去除率为87.3%;总磷(total phosphorus,TP)的平均去除率为91.9%;总氮(total nitrogen,TN)的平均去除率为68.9%,能够全年稳定运行。湿地系统Ⅱ采取半间歇式运行方式,在0.5 m3/(m2·d)的水力负荷条件下,对COD、TN、TP的平均去除率分别为92.5%、53.8%、77.2%。湿地系统Ⅱ厌氧单元添加62 kg木块后,COD/TN从0.93上升到1.85,比添加31 kg木块单元对TN的去除率提高15.6%。木块作为厌氧阶段的外加碳源,有效促进了垂直流人工湿地系统对氮的去除。通过垂直流人工湿地多级合理的单元设计,在厌氧阶段添加碳源有利于反硝化脱氮以及添加吸附磷的基质,提高冬季没有植物参与时高效除氮、磷,有效地保证对各种污染物的去除效率。使该研究中的人工湿地系统能够全年稳定运行,该研究结果可为人工湿地在中国北方的推广应用提供参考。     

基于磷去除效果的人工湿地中含活性氧化铝复合基质配比优化

为探究北方寒冷地区人工湿地中含活性氧化铝基质的除磷效果,研究选用活性氧化铝与常用的钢渣、石灰石和沸石作为基质材料,在同等条件下通过等温吸附和吸附动力学试验选择吸附能力最强的活性氧化铝。考虑基质的孔隙度及对水力停留时间的影响,将活性氧化铝与砂和石灰石按不同粒径及不同体积比例混合构建9种组合基质,以生活污水(平均磷质量浓度为2.89 mg/L)为处理对象,模拟单级垂直流人工湿地系统进行小试试验,并选取除磷效果较好的同粒径且含活性氧化铝组合基质以探索其在高质量浓度磷(15.96、38.13和68.22 mg/L)下出水水质达标情况。最后筛选出磷吸附效果最优的含活性氧化铝的组合基质,在多级垂直流人工湿地系统进行中试试验以评价其对污水中高浓度磷(20 mg/L)的去除效果。研究结果表明:1)活性氧化铝对磷的吸附能力最佳,依次为钢渣、石灰石、沸石;2)9种组合基质中75%的活性氧化铝和25%的石灰石组合基质对磷的去除率最高,达93.48%,粒径为3～5 mm且含不同比例活性氧化铝的4种组合基质对磷去除效果较好,将其应用于高浓度磷的污水处理后,出水磷浓度可以达到《北京市水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)中总磷A标准排放限值(0.2 mg/L);3)以75%的活性氧化铝和25%的石灰石构建的组合基质在多级垂直流人工湿地中出水磷浓度均达到A标准排放限值,去除率在94%以上。因此,研究建议以75%的活性氧化铝和25%的石灰石构建组合基质,该含活性氧化铝的基质组合在人工湿地中具有良好的除磷效果和应用价值。     

利用标准类别指数评价法评价北京主要水系河流水质

2003年春季对北京市五大水系的12条河流共49个监测断面的主要水质指标进行了取样监测，并采用标准类别指数法进行了水质现状评价，同时对污染原因作了分析。结果表明，潮白河除牛栏山环岛桥下游水体为超V类外，大部分河段满足相应水体功能要求；永定河从官厅水库到珍珠湖以及永引入水口和妫水河中游大路以下水质较差，为超河均不满足相应水体功能要求，水质为V类或者超V类；大清河水系除小清河以及大石河下游营村和拒马河中游张妨镇以下河段被严重污染，其余河段均满足水质功能要求。     

农业面源污染时空分布及污染源解析——以安徽怀远县为例

为明确农业面源污染的来源与总量,制定相应控制措施,基于输出系数模型,以总氮和总磷的排放作为评价对象,研究安徽怀远县2014—2018年农业面源污染情况并分析面源污染来源及其时空分布特征。结果表明:2014—2018年该区域的总氮排放量分别为309.8、293.6、300.6、305.2、310.5t,呈现先减少后增加的趋势;总磷排放量分别为21.7、21.9、22.4、23.0、22.8t,整体呈现增加趋势;农业面源污染主要来自耕地源、人口源和畜禽源。各污染源对总氮排放量的贡献率为耕地源人口源畜禽源,对总磷排放量的贡献率为:人口源畜禽源耕地源;综合单位面积面源污染排放强度,将区域分为4等级,时空分布具有明显变化。单位面积总氮排放强度多分布在2、3等级,单位面积总磷排放强度分布多分布在1、2等级;大部分村总氮、总磷排放强度分布一致,西北部余夏、找母和东部联合村排放强度较高,南部刘楼和镇南等村排放强度较低。因此,安徽怀远县主要面源污染物为总氮,可通过调整所施肥料的氮磷比,控制总氮排放量,同时根据各区域内各村不同的污染源构成,提出适宜对策。     

胶基有机复混颗粒肥养分缓释特性的研究

采用颗粒肥的静态水浸法和动态淋溶法,研究了自行开发研制的PVA改性淀粉粘结剂和DPS-2改性淀粉粘结剂生产的有机复混颗粒肥(A、B)及传统无机粘结剂硅酸钠作为对照生产的有机复混颗粒肥(C)的养分缓释特性。试验结果表明:在静态水浸条件下,3种颗粒肥均具有缓释效果,颗粒肥A和B的缓释效果均优于颗粒肥C,以颗粒肥A的缓释效果最为显著,7d内全氮、全磷及全钾的累积溶出率分别为36.3%、4.5%及31.4%。动态的养分淋溶试验结果显示颗粒肥的养分释放速率快于静态条件下养分释放,当淋溶液为500 ml时,颗粒肥B的全氮、全磷及全钾的累积溶出率为72.3%、18.5%和69.9%,其缓释效果最优,其次是颗粒肥A和C。3种颗粒肥的养分初级溶出率和微分溶出率分别在3.2%~24.7%和0.2%d-1~4.5%d-1之间。由此可以看出,改性淀粉粘结剂生产的颗粒肥具有缓释效果,用它代替传统的无机粘结剂生产高浓度的胶基有机复混颗粒肥是可行的。     

人工湿地外加碳源碳溶出及反硝化效果研究

为了解人工湿地中固体外加碳源的碳溶出规律及添加量对反硝化效果的影响,本研究选择竹子、木块和木本泥炭作为外加C源材料,在厌氧下测定3种材料的碳溶出量,同时应用于人工湿地中试试验,为人工湿地外加碳源的应用提供依据。结果表明:单位质量的试验材料C的溶出量是竹子木块木本泥炭,竹子、木块和木本泥炭的C溶出量均值分别达577、266和59mg/(kg·d);材料C溶出量随时间变化的回归曲线拟合度较高,溶出稳定。人工湿地中试试验中,添加62kg木块为外加碳源时的湿地系统对总氮和铵氮的去除率明显高于添加31kg木块的湿地系统。溶出试验中木块作为人工湿地反硝化脱氮的外加碳源材料促进了人工湿地对氮的去除。