城市污泥堆肥过程中腐殖酸及重金属形态的变化

堆肥是有机物质腐殖化的过程,堆肥过程中形成的腐殖质可以有效地降低重金属的有效性和迁移性。本研究以H2O、Na4P2O7+Na OH连续浸提污泥堆肥过程中堆体的腐殖酸以及与其结合的重金属,分析腐殖酸及其结合的重金属随时间变化的规律。结果表明:堆肥过程形成的腐殖质中主要以胡敏酸(HA)为主,HA的含量在堆肥过程中先降低后升高,堆肥结束时其含量与堆肥初始差异不显著,而富里酸(FA)的含量有所降低,堆肥结束时,胡敏酸与富里酸比值(H/F)由堆肥初始的3.1增至4.2;与堆肥前相比,堆肥结束时HA结合态Cr、Pb、Zn、Ni、Cu占各重金属的比例增加14.1个百分点、20.0个百分点、1.2个百分点、23.3个百分点和2.3个百分点,重金属的迁移性与有效性较低。     

生物质炭对城市污泥堆肥过程中碳素转化的影响

为促进城市污泥土地化利用,将生物质炭与城市污泥分别以0、3%、5%、10%的比例添加在城市污泥的好氧静态堆肥试验中,研究不同配比下堆肥反应过程中含水率、总有机碳、腐殖质酸、胡敏酸、富里酸含量的动态变化。结果表明:与对照相比,添加生物质炭可有效增加堆肥产品中水分含量,促进堆肥进程。各处理在堆肥末期含水率、总有机碳含量均呈下降趋势,但处理2(生物质炭添加量为5%,稻壳/城市污泥(4∶1)添加量为95%)的含水率较对照高5.8百分点,总有机碳含量较对照高40g·kg~(-1);各处理在堆肥结束期其腐殖质炭含量及胡敏酸炭含量明显增多,增加量由大至小依次为处理2处理3处理1对照。综合各项指标,与其它处理相比,处理2即当生物质炭添加量为5%时,更能促进整个堆肥过程中微生物的活性,更能保证堆肥产品质量。     

外源添加磷石膏对堆肥碳组分及腐殖质品质的影响

为探究磷石膏的高效资源化利用方式,本文以鸡粪和玉米秸秆为原料,按照有机物料质量(以干物质计),添加磷石膏0%(对照)、磷石膏10%(PG10%)和磷石膏20%(PG20%)3个处理,研究外源添加磷石膏对堆肥碳组分及腐殖质品质的影响。结果表明:至堆肥结束时,CK、PG10%和PG20%处理均可腐熟,均可达到堆肥无害化标准。PG10%处理可延长堆肥高温持续时间(2 d)。与对照相比,PG10%和PG20%处理均显著降低了堆肥总有机碳、水溶性有机碳、腐殖质碳含量、胡敏酸碳含量和富里酸碳含量。PG10%处理的堆肥总有机碳、水溶性有机碳、腐殖质碳含量、胡敏酸碳含量和富里酸碳含量均显著高于PG20%处理,增幅分别为4.50%、51.79%、14.52%、16.99%和8.22%。与对照相比,PG10%处理的堆肥腐殖化指数、腐殖化率、胡敏酸百分含量和胡富比分别增加了3.44%、1.08%、2.36%和8.70%。因此,适量磷石膏添加(10%)可促进堆肥腐殖化进程,提高腐殖质品质。     

脱水污泥和小麦秸秆共堆肥过程中有机质转化研究

研究城市脱水污泥堆肥过程中各有机物的变化特征,对评价堆肥腐熟程度和堆肥产品质量等具有重要应用的价值,为城市污泥堆肥产品的安全生产提供保障。本研究利用河南省洛阳市涧西区污水处理厂脱水污泥为堆肥原料,以小麦秸秆为调节剂,根据污泥和小麦秸秆配比的质量不同设置其C/N为6∶1、10∶1、12∶1、25∶1这4个对照处理组,分析不同阶段堆体的温度、有机质含量、腐殖酸总量、胡敏酸(HA)含量、富里酸(FA)含量以及水溶性有机质(DOM)含量的变化对污泥堆肥腐熟程度的影响。结果表明,随着堆肥时间的延长,4个处理的堆体温度呈现先升高后降低的变化趋势。温度较高时则有利于微生物降解有机质,增加堆肥化腐熟程度;直至堆肥结束时,前3个处理有机质含量均呈下降趋势,处理4有少量的增加;腐殖酸总量含量整体呈下降趋势;HA含量呈现上升趋势;FA含量整体呈逐渐下降趋势;HA含量与FA含量的比值(H/F)呈上升趋势,H/F的增加说明腐熟堆肥腐殖化程度的提高;DOM含量整体呈现下降趋势。通过对污泥堆肥过程中各有机物的变化特征的研究发现,在C/N为10∶1条件下堆肥腐熟程度较好,为污泥小麦秸秆共堆肥进行科学配比提供参考依据。     

城市污泥及其堆肥对草甸灰化壤的影响

研究了城市污泥堆肥对草甸灰化壤性质的影响.第一组试验中,在作用时效方面,施入城市污泥及其堆肥的土壤,耕层中水解性酸分别降低了5.4%和8.5%,可吸收阳离子总量增加8.5%和7.5%,速效磷含量增加2.93和3.82倍.在作用后效方面,有机堆肥与对照相比,速效磷含量增加了4.46倍.对于城市污泥处理的土壤,速效磷含量只增加2.5倍.第二组试验中,有机堆肥处理,钾含量分别增加39%和50%,土壤石灰处理导致土壤中交换性钾含量分别下降2%和3%.在作用后效方面,与石灰配合施用的处理,土壤交换性钾含量增加52%-86%.对于两组实验,城市污泥和堆肥处理,导致土壤耕层中的重金属总量和有效态含量与对照相比有明显增加.施用城市污泥及其堆肥的不同处理土壤表现为轻度污染.     

生物炭对污泥-菌渣堆肥腐殖化与重金属钝化的影响

为探讨生物炭对市政污泥堆肥腐殖化和重金属钝化的影响,将市政污泥和菌渣按照湿质量比1:0.7进行混合,设置3个堆体进行好氧堆肥:处理组堆体分别添加混料干质量5%和10%的生物炭(记为BC5、BC10);对照组(CK)堆体不添加生物炭。结果表明:添加生物炭可延长高温时间,促进堆肥中富里酸向大分子胡敏酸转变,降低水溶性有机物含量,促进堆体腐熟。添加生物炭的堆体对重金属的钝化效果均优于CK组,BC5对可交换态Cu、Pb钝化效果较好,钝化率分别为78.12%、97.82%,BC10对可交换态Cr、Ni、Zn钝化效果较好,钝化率分别为66.64%、5.88%、19.76%;堆肥后Cu、Pb、Cr残渣态分配率增加量大小顺序为BC10>BC5>CK,Ni、Zn残渣态分配率增加量大小顺序为BC5>BC10>CK。Cu、Cr、Pb、Zn可交换态分配率均与水溶性有机物和富里酸呈极显著正相关(P<0.01),与胡敏酸呈极显著负相关(P<0.01)。研究表明,添加生物炭有利于堆体腐殖化和重金属钝化,且两者存在相关性。     

落叶堆肥过程中有机物的动态变化

为研究落叶堆肥过程中有机物的动态变化特征,进行了50 d的高温好氧堆肥试验.结果表明:堆肥中有机质、挥发性固体、腐殖质、游离腐植酸以及富里酸(FA)呈下降趋势;腐殖质碳/有机碳[w(GHM)/w(TOC)]先减小后增加,最后稳定在47.3%～47.6%;胡敏酸[w(HA)]呈上升趋势;胡敏酸/富里酸[w(HA)/w(FA)]在堆肥过程中迅速增加,从堆肥初始的0.43增加到堆肥结束时的1.02,表明堆肥有机物向腐殖化和稳定化方向转化;E4/E6先增加后缓慢降低.表明w(GHM)/w(TOC)可作为评价落叶堆肥腐熟和稳定的参考指标,而腐殖质含量、w(HA)/w(FA)以及E4/E6作为评价落叶堆肥腐熟的指标不太合适.     

城市生活污泥堆肥过程中重金属钝化规律及影响因素的研究

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素之一,研究污泥堆肥过程中重金属形态及其生物迁移规律具有重要意义。用BCR顺序提取法浸提堆体中各种形态重金属,研究堆肥过程中不同形态重金属的变化规律以及主要影响因素。结果表明:除Zn、Cd外,城市污泥中Cu、Ni、Cr、Pb主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低;堆肥处理改变了重金属的形态分布,使污泥中的酸溶态及可还原态的重金属向更稳定的可氧化态及残渣态转变,显著降低了重金属的生物有效性;堆肥结束时Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、Pb六种重金属残渣态含量比堆肥初始均有所增加,增幅分别达6.3%、6.7%、22.0%、15.2%、11.0%、40.5%;不同形态重金属含量与DOC含量相关性显著,而与OM相关性不强;pH主要影响可还原态及生物有效态重金属的分布,与其他形态相关性不强。     

城市污泥及其堆肥对土壤重金属的影响

对比城市污泥和堆肥处理,两组试验导致土壤耕层中的重金属总量和有效态含量与对照相比均有明显增加。比较重金属总量的浓度系数(K)c和有效态重金属浓度系数可看出,堆肥及配合石灰处理的土壤,以及配合化学肥料处理的土壤影响有效态重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的Kc较对重金属总量Kc影响大。施用城市污泥及其堆肥的不同处理土壤表现为轻度污染(Zc<10.0)。     

中药渣堆肥化过程中腐殖酸的动态变化研究

以中药渣、鸡粪为原材料,采用长槽式发酵,研究接种微生物复合菌剂和未接种菌剂的堆肥过程中腐殖酸的变化。研究结果表明:总腐殖酸含量、游离腐殖酸含量、水溶性腐殖酸含量和胡敏酸含量均呈先下降后上升的趋势,而富里酸含量呈先升后降趋势。堆肥结束(45d)时接种菌剂的总腐殖酸、游离腐殖酸含量、水溶性腐殖酸含量、富里酸含量和胡敏酸含量均比未接种菌剂的高,分别高2.9%、6.5%、0.17%、0.42%和0.2%。接种微生物复合菌剂堆肥的腐殖酸含量优于未接种菌剂堆肥。     

牛粪接种复合发酵剂堆肥对腐植酸变化特征的影响

在室外温度低于0 ℃时,进行牛粪接种复合发酵剂堆肥试验,探讨复合发酵剂对腐植酸变化特征的影响.结果表明,接种复合发酵剂的全碳、总腐植酸含量在堆肥周期内呈下降趋势;总腐植酸与全碳比率逐渐增加且增加的比率明显高于未接种复合发酵剂.在堆肥前期,接种复合发酵剂的胡敏酸含量先下降;随着发酵进程的推移,又逐渐升高;至堆肥结束时,接种复合发酵剂胡敏酸含量高于未接种复合发酵剂.富里酸含量在整个发酵周期内呈明显的下降趋势,接种复合发酵剂富里酸含量在发酵不同阶段均低于未接种复合发酵剂.在堆肥过程中,接种复合发酵剂与未接种复合发酵剂胡富比(HA/FA)逐渐增加;至堆肥结束时,二者胡富比分别为1.26、1.08,表明接种复合发酵剂的牛粪堆肥腐植酸的腐殖化程度增加,发酵后腐殖质品质得到改善.     

腐熟堆肥回流对中药渣好氧堆肥进程及堆肥品质的影响

为明确腐熟堆肥回用对中药渣好氧堆肥腐熟效率及堆肥产品品质的影响,探讨堆肥过程中养分转化规律及腐殖质形态、组分、品质的动态变化,在工厂化条件下比较了中药渣自然堆肥与添加腐熟中药渣堆肥(质量分数10%)堆肥过程中碳氮磷硫和腐植酸类物质的动态变化特征。结果表明,添加腐熟堆肥比自然堆肥提前20 d进入高温期,且高温期平均温度高于自然堆肥5℃左右。较之自然堆肥,添加腐熟堆肥可以强化有机物降解,堆肥产品的总碳含量与C/N显著下降(P0.05),而全氮、全磷、全钾和全硫分别增加17.5%、17.8%、14.7%和9.4%;两个处理堆肥前后总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸含量变化不大,但添加腐熟堆肥处理可提高腐植酸的活性,增加游离腐植酸(7.8%)及水溶性腐植酸含量(30.1%);堆肥过程胡敏酸组分不断增加,富里酸组分逐渐降低,添加腐熟堆肥处理可强化堆肥腐殖化进程,增加胡敏酸组分(15.2%),胡富比显著升高,堆肥产品的分子量、缩合度及芳构化程度提高。研究表明,腐熟堆肥回流能够显著促进中药渣堆肥腐熟效率,提高堆肥产品品质。     

非腐解有机物培肥对苏打草甸水稻土腐殖质结合形态的影响

几种非腐解有机物为施于苏打草甸水稻土后,对土壤中不同结合形态的腐殖质的动态变化进行了研究。结果表明,非腐解有机物料施入供试水田土壤后,土壤中的公结态腐殖质和联结态腐殖质均较对照大幅度增加,而穗结态和紧结是显著差异,从所测得的胡敏酸和富里酸含量的动态变化看,土壤松结态和联结态腐殖质的胡敏酸,富里酸的含量也都有所提高,但松结态腐殖质中以胡敏酸增加的度明显,而联结态腐殖质中以富里酸增加的幅度明显。     

生活垃圾接种微生物堆肥对腐殖组分的影响

利用外源微生物(美商复合菌,MS;东农发酵菌,DN)进行城市生活垃圾堆肥。在堆肥过程中,系统地分析了腐殖酸组分的动态变化。结果表明,在生活垃圾堆肥过程中,腐殖质、胡敏酸含量在堆肥前期呈明显的降低趋势,但至堆肥腐熟期,又逐渐升高。堆肥结束后,外源微生物处理胡敏酸的含量明显高于不接种外源微生物处理。富里酸的含量在整个堆肥周期内呈较为明显的下降趋势,外源微生物处理富里酸的含量在堆肥的不同时期均低于不接种外源微生物处理。在城市生活垃圾堆肥过程中,腐殖化指数(HI)、胡敏酸的百分含量(HP)在堆肥周期内则呈明显的上升趋势,表明在堆肥过程中腐殖酸的腐殖化程度增加。在堆肥后期,外源微生物处理HI,HP值明显高于不接种外源微生物处理,其中DN处理效果强于MS复合菌处理。     

蚯蚓堆肥前后对污泥肥力和小白菜种子发芽情况的影响

[目的]主要研究蚯蚓堆肥前后对污泥肥力和小白菜种子发芽情况的影响。[方法]利用蚯蚓堆肥处理污泥,通过测定堆肥前后污泥全氮、有效氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾的变化,研究蚯蚓堆肥对污泥肥力的影响;利用堆肥处理后的污泥培养小白菜种子,通过测定发芽势、发芽指数和发芽率,研究堆肥后污泥肥力变化对其发芽率的影响。[结果]A1～A5(A2除外)试验组全氮下降幅度分别为27%、26%、21%和18%;A2组中全磷增加最大,为实验前的1.6倍;A2组中有效钾含量上升了20%;A5组中发芽率最低。[结论]蚯蚓堆肥提高了污泥中有效氮含量和全氮含量,而全磷含量、有效磷含量出现不同程度的增加,全磷增量大于有效磷,全钾和有效钾含量变化小;土壤中加入辅料对小白菜发芽势和发芽率均有不同程度的改善,发芽指数的变化趋势与发芽率一致。     

生物炭对好氧发酵水溶性有机物及重金属形态的影响

为探究生物炭对发酵过程理化特性、水溶性有机物（DOM）组分以及重金属形态变化的影响机制,以猪粪和秸秆为原料,添加不同比例生物炭作为钝化材料开展好氧发酵试验。结果表明：发酵结束后生物炭添加量为0、5%、15%和25%处理的腐殖质类物质分别增加了22.69%、24.49%、25.32%和25.45%;各处理对重金属Cu、Zn、Pb、Cd的钝化效率分别为25.80%~47.00%、16.73%~31.34%、31.81%~57.68%和20.00%~71.47%,均使活性相对较高的吸附态向较为稳定的络合态和沉淀态转化;DOM组分、温度、pH、EC和含水率变化对重金属形态均有较大影响,其中富里酸和胡敏酸对可交换态Cu、Zn、Cd和Pb的影响显著,胡敏酸对重金属的络合起主要作用,pH对促进生物炭与重金属离子交换、共沉淀及重金属配合物的稳定性等具有较大的影响。研究表明,在猪粪好氧发酵过程中添加生物炭可促进DOM组分中的富里酸向胡敏酸转化,进而提高了腐殖质的稳定性和重金属的钝化效率。     

城市污泥及其堆肥对土壤重金属的影响

对比城市污泥和堆肥处理,两组试验导致土壤耕层中的重金属总量和有效态含量与对照相比均有明显增加。比较重金属总量的浓度系数（Kc）和有效态重金属浓度系数可看出,堆肥及配合石灰处理的土壤,以及配合化学肥料处理的土壤影响有效态重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的Kc较对重金属总量Kc影响大。施用城市污泥及其堆肥的不同处理土壤表现为轻度污染（Zc〈10．0）。     

原料含水率对筒仓式反应器堆肥氮素转化的影响

为研究原料含水率对工程规模筒仓式反应器堆肥过程中氮素转化的影响,提高堆肥产品中有效氮养分含量,以污泥和稻糠为主要原料,设置堆肥起始物料含水率(质量比)为57%、60%、63%和66%,分析堆肥过程中温度与种子发芽指数等基础指标和不同形态的氮素指标变化。结果表明:原料含水率为60%~63%时,堆肥物料在反应器内升温较快,堆体温度可达60 ℃以上且在不同物料深度分布较均匀,种子发芽指数达到80%以上。随着原料含水率的增加,总氮和硝态氮含量先增加后减少,铵态氮含量逐渐下降,有机态氮和酰胺及氰氨态氮含量逐渐增加。原料含水率为63%时总氮养分含量最高(14.20 g/kg),原料含水率为60%时有效态氮养分含量最高(9.53 g/kg)。综上,筒仓式反应器堆肥过程中原料含水率为60%~63%时有利于提高堆肥物料中氮养分含量。     

农业废弃物堆肥过程中腐殖质组成变化

在好氧堆肥条件下,研究了鸡粪和玉米秸秆等农业废弃物中腐殖物质的变化规律.结果表明:堆肥过程中有机碳、水溶性物质均表现出下降的趋势,并且堆肥初期的分解速度均高于中后期,二者相关性达到极显著水平.各种腐殖物质的质量分数变化表现为:富里酸、胡敏素分别降低了64.5%、15.5%,胡敏酸增加了27.0%,可提取腐殖物质表现为下降趋势,下降为34.6%;QP值(胡敏酸/可提取腐殖物质)呈现出上升的规律,上升比例达到94.1%;相对质量分数变化规律为:胡敏酸、胡敏素分别增加了68.0%、11.6%,富里酸降低了53.2%,可提取腐殖物质降低13.4%.可提取腐殖物质、胡敏酸、富里酸的相对质量分数和质量分数变化规律一致,胡敏素的相对质量分数和质量分数变化规律却相反,是由于胡敏素的分解速度小于有机碳的分解速度.表明堆肥处理有利于有机物料腐殖化程度增加.     

化肥作为补充N源对堆肥碳素转化和污染物去除的影响

在绿色食品基地北京巨山农场和南口农场分别利用农牧业废弃物(鸡粪、牛粪、稻秆和麦秸)作为原料,根据不同作物营养特性和堆料中营养成分以及堆肥过程中微生物对C/N比的需要进行了高温堆肥,对添加尿素和不添加尿素的高温堆肥在碳素物质转化和腐殖质组成及污染物去除方面进行了研究。结果表明,堆肥时添加尿素和不添加尿素对有机质降低和C/N比下降影响不大,但初始C/N比愈低,腐熟时有机质和C/N比下降的幅度愈大。添加尿素和不添加尿素堆肥均有利于腐殖质的形成,随着堆制时间的延长,腐植酸占有机质的百分率、胡敏酸的含量和胡敏酸/富里酸之比等均呈增加趋势。而富里酸含量则相反,胡敏酸/富里酸之比值由堆肥初期的1.0左右,增至腐熟时的2～5之间。堆肥时添加尿素的堆肥和不添加尿素的堆肥均有杀灭致病菌的同样功效。添加尿素和不添加尿素对堆腐前后六六六和DDT含量的影响不明显,各处理堆腐前后六六六和DDT含量均呈下降趋势,下降幅度均在60%以上,最高可达89.6%。