污泥生物炭基堆肥对锰污染土壤性质及其修复的影响

城镇化快速发展迫切要求对日益增加的城市污泥进行有效处理,为此尝试将其通过热解工艺制成生物炭,作为有机肥料添加剂来改善有机肥品质,通过考察污泥生物炭对猪粪堆肥的影响,并在锰污染土中施加肥料栽培白菜,重点探究500℃热解污泥生物炭肥料对土壤物理化学和微生物性质以及白菜产量的影响。结果表明,热解能增加污泥生物炭的比表面积和提高p H;生物炭的添加能加快堆肥速度,提高堆肥品质;生物炭肥料在盆栽过程中能有效改善土壤性质(如提高p H和电导率,增加细菌和真菌群落总数,使脱氢酶和脲酶活性增强,提高氨氧化古菌和氨氧化细菌的浓度),增加白菜产量,同时降低重金属锰的有效性,将部分酸溶态锰转化为残渣态。     

鸡粪生物炭施用影响聚乳酸微塑料污染的酸性土壤质量

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响,以聚乳酸微塑料（PLA-MPs）为研究对象,开展半年的土壤培养实验,分析施用鸡粪生物炭对PLAMPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明：PLA-MPs污染导致土壤pH升高,造成氮、磷、钾等养分流失,影响土壤碳周转;施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性,脲酶和转化酶活性有不同程度的上调,培养结束时,土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍,无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下,土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明,生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失,生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。     

蘑菇培养土生物炭堆肥化利用及其对水稻生长的影响

为尝试将蘑菇培养土制成生物炭来改善生物肥料的品质,重点考察了添加蘑菇培养土生物炭对猪粪堆肥的物化特性影响。结果表明:在500℃下热解制备的蘑菇培养土生物炭分别以0%、5%、10%、15%(W/W)的比例与猪粪混合堆肥后,显著降低了堆肥的电导率、初始含水率和有机物的损失量;堆肥中Ca与K的含量与添加生物炭没有太大的相关性,N的含量与生物炭添加比例具有很好的正相关性,P与Mg的改变量则随着生物炭添加比例的增加呈现下降趋势。水稻栽培实验结果表明施用生物炭能有效促进水稻生长,稻穗(干重)最多可增产49%。     

鸡粪与农林废弃物共热解对生物炭中残留重金属和抗生素的影响

为了消减畜禽粪污资源化利用过程中面临的重金属和抗生素污染风险,利用不同农林废弃物(竹屑、木屑、米糠和稻壳)在600℃下共热解的方式对鸡粪进行安全处置。结果表明:鸡粪与农林废弃物共热解所得生物炭的产率、灰分和挥发分降低,N和S的含量减少,固定碳、C和H的含量增加;随着农林废弃物添加比例的升高,共热解所得生物炭的pH、电导率和阳离子交换量降低。鸡粪与竹屑、木屑、米糠和稻壳共热解可以显著降低生物炭中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb(除鸡粪木屑炭中的As和Pb之外)的含量,其中Cu和Zn的下降最为显著;鸡粪与竹屑共热解可以促进As向残渣态转化,鸡粪木屑炭中Ni和Cd的生物可利用态比例降低,鸡粪米糠炭中Cu和鸡粪稻壳炭中Zn的残渣态比例升高;共热解所得的生物炭中所有重金属的浸出浓度都远低于标准USEPA 1993的浓度限值,不会产生浸出毒性;鸡粪与农林废弃物共热解的中试试验结果与实验室结果相似。中试共热解所得的生物炭中4种典型抗生素泰乐菌素(TYL)、四环素(TC)、磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺甲恶唑(SMX)的去除率均达到了100%。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响

在猪粪好氧堆肥过程中添加污泥生物炭或猪粪生物炭,研究生物炭对堆肥温度、pH、电导率(EC)、营养成分和重金属的影响。结果表明,添加污泥生物炭组的堆体温度在第10 d达到50℃,快于对照组的12 d,但由于高温期停留时间较短,未达到粪便无害化卫生要求(GB 7959—2012);添加猪粪生物炭组的堆体温度在第4 d达到50℃,最高温度达到66.2℃,高于对照组的63.4℃,且能够满足GB 7959—2012。污泥生物炭和猪粪生物炭的加入可以降低堆体可溶性盐的浓度;添加猪粪生物炭可以降低堆体铵态氮的损失,促进速效钾的增加,而污泥生物炭则呈现相反的作用。堆肥后与对照组相比,添加污泥生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别从93.82%和36.78%增至94.44%和41.94%,添加猪粪生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别增至94.27%和60.26%,这说明添加污泥生物炭和猪粪生物炭有利于堆肥产物Cr和Cu的固化。此外,猪粪生物炭的加入还可以降低产物的潜在风险指数。综合分析,与添加污泥生物炭相比,添加猪粪生物炭的堆肥效果更好,可以作为一种良好的堆肥添加剂。