城市污泥与玉米秸秆堆肥中多环芳烃(PAHs)的研究

将城市污泥与玉米秸秆进行自然通风堆肥处理，应用GC/MS检测方法对污泥堆肥中的多环芳烃化合物(PAHs)进行了分析。污泥堆肥中PAHs的含量较低，ΣPAHs和ΣPAHs_carc分别为0.561 mg/kg和0.107 mg/kg，绝大部分PAHs化合物的含量低于0.050 mg/kg，含量较高的主要是中、低分子量的化合物。PAHs的降解效果显著，ΣPAHs和ΣPAHs_carc的降解率在80%左右，绝大部分化合物的降解率在50%以上，中等分子量的3个和4个苯环的化合物的降解效果相对较好。污泥堆肥中PAHs的含量、分布模式及其降解效果与原污泥中PAHs的特征密切相关。     

城市污泥堆肥过程中有机污染物的变化

根据国内外研究资料，综述了城市污染在堆肥处理过程中氯代酚（CPs)、PCDD/Fs、多环芳烃（PAHs)类、氯苯类（PCBs、CBs)等有机污染物的变化，提出将城市污泥进行堆肥处理，可以不同程度降解其中各种有机污染物，达到农用的目的。有机污染物降解的效果与其种类和性质、污泥的性质、环境因素（包括微生物类型和数量、C／N比、水分含量、温度、通气状况）等有关。     

城市污泥堆肥商品化应用问题的探讨

讨论了国内外城市污泥的各种处理方法的利弊 ,城市污泥土地利用的可能性和有效性 ;论证了城市污泥堆肥商品化的可行性和必要性 ,并对污泥堆肥商品化应用中的安全性及质量控制等问题进行了探讨。     

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。     

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。     

堆肥法处理含油污泥的研究

通过添加稻草和有机肥对含油污泥进行了115 d的堆肥处理,动态监测了堆制过程中总石油烃含量、温度、C/N/P比例及功能微生物数量变化,测定了堆制前后石油组分和生物毒性,探讨了堆肥法处理降解油泥的效果。结果表明,堆肥处理后油泥中的总石油烃含量从123±1 g kg-1降低至71.7±0.7 g kg-1,降解率达42%,是未堆肥对照处理的2.5倍;堆体在第21天达到最高温度50℃;堆肥处理的C/N/P比例变化呈现下降趋势;堆肥过程中油泥中烃降解菌和芳烃降解菌与堆制前比较增加了近2个数量级。此外,含油污泥经堆肥法处理后生物毒性降低,EC50从1.77±0.28 mg m l-1提高至2.76±0.38 mg m l-1。     

未消化城市污泥与稻草堆肥过程中的养分变化研究

采用静态强制通气堆和人工机械翻堆两种试验方式对城市污泥进行堆肥处理，对堆肥过程中养分的变化规律进行了研究。结果表明，堆肥过程中全量P和全量P和全量K含量呈线性上升，氮由于以氨气形式挥发损失，全氮含量的上升幅度较小，有效磷含量在堆肥前期上升，后期则下降；速效钾含量呈不断上升趋势；水溶性全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮和水溶性全磷、正磷酸盐形态磷、水溶性有机磷的含量在堆肥初期上升，但后期下降。污泥稻草堆肥的时间以50d左右为宜。     

城市污泥和污泥与垃圾堆肥的农田施用对土壤性质的影响

本利用太原市污泥和污泥堆肥分别作肥源进行了二年的盆栽试验和田间试验，结果表明：每公顷施污泥７５ｔ和污泥堆肥２４０ｔ时，土壤中的Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｎｉ等有害金属含量未超过土壤的安全控制标准，随着污泥及污泥堆肥用量的增加，土壤中可供植物吸附的氮，磷，有机质等营养成分相应递增。污泥和污泥堆肥的施用不同程度的提高了土壤水分含量，田间持水量和阳离子代换量等，从而改善了土壤的物理性质     

长江三角洲地区城市污泥对蚯蚓的急性毒性效应

应用滤纸法和自然土壤法测定了长江三角洲地区城市污泥及其与青紫泥混合后对蚯蚓的急性致死效应及慢性毒性效应。结果表明:滤纸法测定的污泥对蚯蚓的毒性症状出现快且严重,不同污泥对蚯蚓的毒性大小差别较大,致死中浓度(LC50)相对应的污泥与水比值(Rsw-LC50)范围在0.0010～0.0242之间。在供试的城市污泥中,上海贮泥池污泥对蚯蚓的毒性最大,上海脱水污泥5对蚯蚓的毒性最小。自然土壤法测定的污泥与土壤作用后对蚯蚓的毒性结果为:所有处理蚯蚓死亡率均为0,各污泥处理对蚯蚓体重增长率的影响差别不大,个别污泥处理蚯蚓体重增长率比对照处理低,即对蚯蚓的体重有负增长影响。与滤纸法各处理相比,中毒症状较轻微,仅极个别中毒症状较明显。与污泥的水浸液相比,污泥与土壤作用后对蚯蚓的毒性大大降低。     

生活垃圾堆肥过程中有机态氮形态的动态变化

利用接种不同外源微生物进行城市生活垃圾的堆肥试验,研究在堆肥过程中不同形态有机态氮组分的变化规律。结果表明,随着堆肥的进行,全氮与酸水解性氮含量均呈下降的趋势,其中外源微生物处理能加速全氮与酸水解性氮含量的降低,但至堆肥结束时,与不加外源微生物处理相比,并没有引起氮素的损失。氨基酸态氮含量则呈现先降低后增加的趋势,堆肥结束时,外源微生物处理氨基酸态氮含量明显高于不加微生物处理,表明外源微生物处理可促进氨基酸态的形成;酰胺态氮与氨基糖态氮含量有相同的变化趋势,各处理都是在堆肥的升温期、高温期增加,随着堆肥温度的下降而降低,在堆肥的腐熟阶段,则呈现较为平稳的走势。但相对于堆肥的不同时期,由于处理不同,酰胺态氮与氨基糖态氮含量有明显的差异,其中外源微生物处理酰胺态氮含量明显低于不加微生物处理,而氨基糖态氮则相反。     

Formation of mineral N (NH4+, NO3—) during mineralization of organic matter from coal refuse material and municipal sludge

In 1994, the 14 hectare plateau of a coal refuse bank in Landsweiler‐Reden (Southwest‐Germany) was covered with a mixture consisting of 80% (v/v) refuse materials, 10% (v/v) composted wood and 10% (v/v) of sewage sludge as part of a reclamation project. The amount of sludge dry matter applied was approximately 450 Mg ha⁻¹ to a depth of 2 m. The approximate amount of nitrogen (N) applied with the substrate was 20 Mg ha⁻¹ (total N). From April 1996 until November 1997, contents of mineral nitrogen and nitrogen mineralization were monitored down to a depth of 2 m. Nitrogen mineralization was monitored by means of a modified buried bag procedure using a retrievable cylindrical receptacle. The contents of NH₄⁺‐ and NO₃⁻‐N were largest at the beginning of the observation period, reaching a peak value of 650 kg ha⁻¹ in May 1996. Then, mineral N stabilized in 1997 at a level of 200 kg N ha⁻¹, with the soil profile below 150 cm contributing about 75% to this amount. Net nitrogen mineralization was characterized by the same depth distribution. Other than in surface horizons, mineralization activity at the bottom of the profile continued into 1997 with the same intensity as in 1996. Variability among replicate buried bag incubations was high (CV > 100% on several occasions). Nitrogen loss through leaching was estimated at 630 kg N ha⁻¹ over the observation period, averaging at 360 kg N ha⁻¹ a⁻¹. The reclamation procedure used in this study may have the potential to contaminate ground water in hydrologically sensitive areas.     

啤酒厂污泥与鸡粪接种菌剂堆肥除臭效果及其作用机制

通过探讨功能性菌剂对堆肥化进程的影响,为减少啤酒厂污泥与鸡粪堆肥臭气产生提供理论依据,将自制具有去除臭味能力的微生物菌剂DF-1接种至啤酒厂污泥与鸡粪的堆体中,测定堆肥化过程中各参数的变化和微生物群落及菌剂DF-1中优势微生物变化情况,以不接种堆体为参照。结果显示,菌剂DF-1中优势菌种为乳酸乳球菌、热带假丝酵母及绿色木霉。相对于不接种菌剂的堆体而言,接种菌剂DF-1的啤酒厂污泥与鸡粪堆体在升温期和高温期仅感觉到微弱的臭味,降温期勉强感觉到臭味,堆肥达到稳定状态后则感觉不到臭味。堆肥的升温期,菌剂中优势菌种乳酸乳球菌,热带假丝酵母和绿色木霉均可检测到;堆肥的高温期,菌剂中优势菌种仅检测到乳酸乳球菌;堆肥的降温期和腐熟期,菌剂中优势菌种仅检测到绿色木霉;菌剂DF-1中优势微生物在堆肥过程中存在一个交替演变的过程。     

含油污泥的堆肥处理对微生物群落结构的影响

采用堆肥方法处理含油污泥,评价堆肥处理对含油污泥中石油烃的去除效果,并采用Biolog方法和构建16SrRNA基因克隆文库的方法对处理过程中微生物碳源利用特征和微生物群落结构进行了研究。结果表明,含油污泥经过90d的堆肥处理,石油烃降解率达53.3%±9.5%,显著高于对照处理。堆肥处理可以显著促进石油烃降解,是一种处理含油污泥的有效措施。Biolog分析结果表明,堆肥处理的孔的平均颜色变化率（AWCD）显著高于对照处理,堆肥处理提高了土壤微生物代谢活性。主成分分析结果表明,对照处理和堆肥处理的微生物碳源利用特征明显不同,堆肥处理改变了含油污泥中微生物的代谢功能特征。对照处理和堆肥处理的16SrRNA基因克隆文库之间存在显著差异,对照处理的优势类群是γ-Proteobacteria,堆肥处理的优势类群是Bacteroidetes,堆肥处理显著改变了含油污泥中的微生物群落结构。Marinobacter和Alcanivorax是对照处理中的优势菌,可能与石油烃的自然降解过程有关,而Pusillimonas和Agrobacterium可能对堆肥处理中石油烃的降解起一定作用。     

生活垃圾堆肥过程中恶臭物质分析

恶臭污染已成为生活垃圾堆肥过程中的主要环境问题.以15~80 mm粒径段的生活垃圾作为研究对象,利用嗅觉测定法和GC-MS分析了不同阶段堆肥尾气的臭气浓度和恶臭化合物的种类及其排放浓度,并对不同堆肥阶段臭气浓度和恶臭物质排放浓度的相关性进行分析.结果表明,垃圾堆肥过程中共检测到50种挥发性有机物,其中含硫恶臭物质5种,烃类化合物25种,芳香烃类化合物14种,其他物质6种.通过相关性分析,发现硫化氢、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫、1,3二甲基苯和邻二甲苯均与臭气浓度呈极显著相关(p<0.01),结合各恶臭物质的嗅阈值,15~80 mm粒径段垃圾堆肥过程中恶臭物质优先控制的顺序为硫化氢>甲硫醚>二甲二硫>二硫化碳>1,3二甲基苯>邻二甲苯.甲硫醇的嗅阈值非常低,即使其排放浓度很低,也会带来严重的臭气污染;NH3虽然对臭气浓度的贡献相对较小,但是其排放量很大,因此也应该对这2种恶臭物质进行重点监测和控制.该研究结果为生活垃圾堆肥过程中恶臭物质的监测、制定控制策略提供参考.     

Leaching of heavy metals and nutrients from calcareous sandy‐loam soil receiving municipal solid sewage sludge

Leaching column experiments were conducted to determine the degree of mobility of heavy metals (HMs) and nutrients after the addition of municipal solid sewage sludge (MSS) in a sandy‐loam soil. Treatments were (1) soil application of low metal content MSS, (2) soil application of metal‐enriched municipal solid sewage sludge (EMSS), and (3) control. The MSS application represented a dose of 200 Mg dry weight (dw) ha^–1. Soil columns were incubated at room temperature for 15 d and were irrigated daily with distilled water to make a total of 557 mm. Leachates were collected and analyzed for HMs and nutrients. The Ni and Pb added to soil via MSS and EMSS were found to be leached through the 20 cm columns of calcareous sandy soil although Ni and Pb concentrations in the percolate were small relative to the total amounts of metals applied. Losses of K⁺ from the EMSS, MSS, and control were 92.5, 82.0, and 52.5 kg ha^–1, respectively. Losses of Mg²⁺ were in the range from 104.4 (control treatment) to 295.2 kg ha^–1 (EMSS), while the loss of Ca²⁺ was in the range from 265.0 (control treatment) to 568.2 kg ha^–1 (EMSS). The results showed that the amounts of P leached from EMSS (3.02 kg ha^–1) and MSS (2.97 kg^–1 ha^–1) were significantly larger than those from the control treatment (1.54 kg ha^–1). The geochemical code Visual MINTEQ was used to calculate saturation indices. Leaching of P in different treatments was controlled by rate‐limited dissolution of hydroxyapatite, β‐tri‐Ca phosphate, and octa‐Ca phosphate. The results indicate that application of MSS to a sandy soil, at the loading rate used in this study, may pose a risk in terms of groundwater contamination with Ni, Pb, and the studied nutrients.     

垃圾堆肥对难溶性磷转化及土壤磷素吸附特性影响

在城市生活垃圾进行工厂化堆肥过程中,加入难溶性磷矿粉,探讨堆肥对难溶性磷的转化能力及堆肥产品培肥后对土壤磷素吸附特性的影响。结果表明,加入磷矿粉可使堆肥中活性有机磷、中等活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷及速效磷含量均有不同程度的提高,与对照相比分别增加212.69%、80.36%、61.21%、62.74%、157.89%。通过电镜观察表明,堆肥后磷矿粉典型的矿物特征消失,表面呈蜂窝状。将堆肥后的产品进行培肥试验表明,富磷垃圾肥处理可明显改善土壤磷素的吸附特性,与施化肥相比,最大吸附量(Q_m)下降8.76%,最大缓冲容量(Q_m·K)下降13.58%,而磷素的吸附饱和度(DPS)、零净吸附浓度磷(EPC₀)则呈不同程度的增加,幅度依次为98.52%、7.13%。试验结果显示,通过堆肥生产富磷垃圾肥可为解决中国磷素资源缺乏、化学磷肥利用率低等问题提供一条生物学途径。     

污泥添加粉煤灰堆肥化对Cu、Zn、Pb形态的影响

污泥中重金属的危害是影响污泥土地利用的重要因素;污泥重金属危害不仅取决于总量,其形态分布更能反映重金属的迁移性以及生物有效性。实验以木屑为调节剂,粉煤灰作为钝化剂,研究污泥堆肥前后重金属Cu、Zn与Pb的形态分布变化。结果表明,堆肥对Cu有活化作用,而添加粉煤灰堆肥化能有效抑制这种活化,起到钝化作用,堆肥化使Pb向更稳定形态转化,添加粉煤灰堆肥化对Zn的钝化效果较好,当粉煤灰添加量为35%时,对Cu、Zn、Pb 3种重金属的易迁移态均具明显的钝化效果。