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。     

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。     

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。     

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。     

通风量对蔬菜和花卉废弃物混合堆肥的影响

试验在2 m³的静态好氧堆肥中试装置中进行,以蔬菜和花卉废弃物为原料,采用0.005,0.0075和0.01 m³/(kgVS·h) 3个水平的通风量,分析了不同通风量对堆肥过程中堆体温度、有机质含量、含水率、pH值、体积等指标随时间的变化特征。通风量为0.01 m³/(kgVS·h)条件下,堆肥降解蔬菜和花卉废弃物的效果最好,其中又以堆温80℃以上的“超高温”条件下为最佳;堆体含水率均呈下降趋势,堆肥后期堆体温度和水分下降较快,不利于有机质的降解;堆体体积在堆肥初期快速下降,5 d后基本保持稳定。3个水平的通风条件下,堆体pH值、含水率变化的趋势一致,相互之间的差别不明显。     

城市垃圾和污泥混合堆肥对作物产量和品质的影响

对污泥与城市垃圾混合的堆肥，应用到作物，蔬菜上的增产效应及对土壤的影响，进行了盆栽及小区试验，结果表明，混合堆肥对作物，蔬菜均有明显的增产效果，通过两年的研究，提出了在不同肥力的土壤中，合理的施肥量。     

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     

添加不同辅料对污泥堆肥腐熟度及气体排放的影响

选择玉米秸秆和木本泥炭两种辅料添加至脱水污泥中进行联合好氧堆肥,研究了秸秆和木本泥炭作为添加剂对污泥堆肥腐熟度和堆肥过程中气体排放(NH_3、CH_4和N_2O)的影响。两种辅料添加量均为初始物料的15%,堆肥在60 L的密闭反应器中共持续35 d。研究结果表明,秸秆作为添加剂与污泥联合堆肥,堆肥产品可以达到卫生标准和腐熟标准。添加秸秆处理整个堆肥过程中累积NH_3、CH_4和N_2O排放量分别为2.2、0.14和0.09 g/kg,NH_3和CH_4排放主要发生在堆肥的升温期和高温期,N_2O排放主要发生在堆肥的后腐熟阶段。添加木本泥炭作为添加剂不能成功启动堆肥,整个堆置过程中未检测到NH_3和CH_4排放,但是在堆肥前期有大量N_2O产生。对于添加秸秆的处理,CH_4、N_2O和NH_3对总温室气体排放的贡献率分别为45%,36%和19%,CH_4所占比重最高。     

农村户用厕污堆肥反应器设计与试验

针对农村户用厕所环境条件差、厕污处理困难等问题,该研究研制了一种具有负压抽吸进料-螺旋盘管曝气-膜辅助加热功能的110 L农村户用厕污堆肥反应器。根据工程热力学和生物学原理,设计了厕污负压抽吸进料机构、螺旋盘管曝气系统和膜辅助加热机构等关键部件,集成反应器控制单元,并开展反应器性能试验。试验结果表明：堆肥高温期（50 ℃）维持5 d,连续发酵15 d后,蛔虫卵死亡率达到100%,大肠菌值检测为46个/g（≤100个/g）,种子发芽指数为88.4%,满足《粪便无害化卫生标准》要求。该研究可为农村户用厕污无害化处理及肥料化利用提供装备支撑。     

Heavy metals in mine soils amended with sewage sludge

In order to reclaim a clay quarry, a topsoil material was mixed with gravelly spoil at different ratios and with various rates of sewage sludge. The influence of three spoil/topsoil ratios (1:1, 2:1 and 3:1) and three sludge rates (40, 80 and 120 t ha⁻¹) on chemical properties of the resulting material was investigated, with emphasis on heavy metal (Fe, Cu, Mn, Ni and Zn) contents. The mixtures topsoil/spoil/sludge were water saturated and incubated for 15 or 30 days in a chamber under controlled conditions. The incubated samples were analysed for pH, total carbon and nitrogen, and total, available, exchangeable and soluble heavy metals. The addition of spoil to the topsoil increased the volume of material available, by utilizing an inert material unsuitable by itself to grow plants. The addition of sewage sludge repaired the disadvantages of the spoil, increasing the pH and the organic matter contents. The total heavy metal contents in the mixtures followed the sequence Fe>>Mn>>Zn, Cu>Ni. All except Cu were within the ranges allowed for agricultural lands. The available heavy metals constituted a small fraction of total contents and decrease with time due to complexation and immobilization processes. The exchangeable and soluble fractions were almost negligible; only small amounts of Mn, Zn and Cu were detected. Therefore, the risk of contamination by heavy metals is insignificant in the conditions investigated. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

聚环氧琥珀酸对污泥中镉的萃取作用

Polyepoxysuccinic acid (PESA), as an environmental benign biodegradable chelant, was used to remove heavy metals from the sewage sludge of Shanghai Taopu Wastewater Treatment Plant. The extraction of cadmium (Cd) from sewage sludge using aqueous solution of PESA was studied. It was found that PESA was capable of extracting Cd from the sludge, and the extraction efficiency was dependent on both pH and the concentration of the chelating reagent. The extraction efficiency decreased gradually with increasing of pH, whereas the dependency on pH decreased as the concentration of PESA increased. In the case of the high PESA to total metal ratio, e.g., 10:1, the extraction efficiency reached above 70% within the pH range from 1 to 7. The highest extraction efficiency obtained in the experiment was 78％. By comparing the contents of the heavy metals in sewage sludge before and after the extraction, it was found that the extracted Cd came mainly from the four fractions: acid-soluble, reducible, oxidizable, and water-soluble fractions.     

Runoff and losses by erosion in soils amended with sewage sludge

In order to promote the transformation of a burnt Mediterranean forest area into a dehesa system, 10 t ha⁻¹ of dry matter of the same sewage sludge in three different forms: fresh, composted and thermally‐dried, were added superficially to field plots of loam and sandy soils located on a 16 per cent slope. This application is equivalent to 13ċ8 t ha⁻¹ of composted sludge, 50 t ha⁻¹ of fresh sludge and 11ċ3 t ha⁻¹ of thermally‐dried sludge. The surface addition of a single application of thermally‐dried sludge resulted in a decrease in runoff and erosion in both kinds of soil. Runoff in thermally‐dried sludge plots was lower than in the control treatment (32 per cent for the loam soil and 26 per cent for the sandy soil). The addition of any type of sludge to both soil types also reduces sediment production. Significant differences between the control and sludge treatments indicate that the rapid development of plant cover and the direct protective effect of sludge on the soil are the main agents that influence soil erosion rates. Results suggest that the surface application of thermally‐dried sludge is the most efficient way to enhance soil infiltration. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥产物对土壤氮矿化的影响

为揭示不同作物秸秆与污泥堆肥产物对土壤氮素矿化特征的影响,为科学施用城市污泥堆肥提供参考依据,通过室内培养试验研究了城市污泥与4种秸秆（小麦、水稻、玉米和油菜）高温好氧堆肥产物施入酸性紫色土、黄壤、石灰性紫色土后土壤氮矿化的差异。结果表明,4秸秆污泥堆肥均可显著提高3种土壤氮的潜在矿化势（N0）和矿化速度（k）,促进土壤氮的矿化,提高土壤NH4+-N、NO3--N质量分数,其中石灰性紫色土以油菜秸秆污泥堆肥和小麦秸秆污泥堆肥处理、黄壤以油菜秸秆污泥堆肥处理、酸性紫色土以小麦秸秆污泥堆肥处理提高幅度最大。作物秸秆与污泥堆肥施入土壤后,黄壤、酸性紫色土在培养60 d和30 d后趋于稳定,石灰性紫色土在培养60 d后仍有增高的趋势,但不同秸秆污泥堆肥对土壤氮矿化速度的影响无明显规律。结果说明秸秆污泥堆肥对土壤氮矿化的效应因土壤及秸秆类型的不同而异,根据研究结果提出了4种作物秸秆与城市污泥堆肥施用的建议。