粪渣污泥好氧堆肥过程中主要理化性质的动态变化

进行了粪渣污泥的强制通风静态垛堆肥试验,分析了温度、氧气、含水率和挥发性有机物在堆肥不同阶段的变化特征。粪渣与木屑质量1∶1.5的比例下,能够实现快速高温好氧堆肥,堆体温度在高温期持续9d,达到无害化的卫生学要求。堆体耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值,此后持续降低,到堆肥后期趋于稳定。据此提出了相应的通风策略。在堆肥过程中,物料的含水率和挥发性有机物含量持续降低,但到堆肥后期趋于稳定,堆肥结束时分别减小17个百分点和10.4个百分点。     

造纸污泥工厂化堆肥过程中理化性质的动态变化

工厂化强制通风静态垛好氧堆肥试验结果表明,造纸污泥与木屑按10∶1比例混合后,2~3 d即可达到60℃,高温期维持时间超过10 d,完全符合我国标准CJJ/T52-93规定,达到无害化要求;堆肥过程中堆体上层温度大于下层;高温堆肥后物料含水率降低20.2%,脱水效果明显;造纸污泥堆肥过程中物料的挥发性固体持续降低;堆体耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值,此后持续降低,到堆肥后期趋于稳定。     

不同类型外加碳源对制药污泥堆肥过程中青霉素降解的影响

以制药污泥为研究对象,采用葡萄糖、蔗糖、玉米秸秆粉及其混合物作为外加碳源,研究不同类型的外加碳源对堆肥系统一次发酵周期内温度、有机质等理化参数变化及青霉素的降解情况的影响.结果表明,堆体中有机质含量与外加碳源的量呈正比,堆体中有机质的质量分数随堆肥时间不断下降且趋于稳定.温度是青霉素降解的主要影响因素.外加碳源增加了堆体溶解性有机质质量分数,生物可利用碳源的增加促进了堆肥过程中微生物的转化作用,并有助于提高堆肥过程温度.在堆肥周期内外加碳源可以提高青霉素的降解速率(15 d内对照组青霉素降解率为94.44%,其他组均大于95%),且外加蔗糖与玉米秸秆粉的混合碳源处理组青霉素降解速率最快(15 d内降解率可达到99.08%).堆肥过程中升温阶段(中温阶段和高温阶段)青霉素含量与温度呈负相关(P0.01),与溶解性有机碳呈正相关(P0.01).15 d内所有处理组青霉素降解率均可以达到90%以上.     

堆肥调理剂研究进展

调理剂是堆肥过程中的重要辅料。通过添加调理剂，可以改善堆肥物料的理化条件，达到好氧微生物对生长环境的要求。文章综述了堆肥调理剂的分类，讨论了它在堆肥工程中的作用，并对研究方向进行了探讨。大量研究表明，调理剂在堆肥过程中起到调节物料w（C）／w（N）比、含水率、堆体自由空域、减少堆体臭气、改善堆肥养分和调控重金属等作用。目前，调理剂的研究重点在于其在堆肥过程的作用，而对复合型调理剂的开发、调理剂的作用机理及其在工程中的应用等问题关注较少。     

磷酸盐添加对快速好氧堆肥过程pH及腐熟效果的影响

随着我国环保政策的日趋严格,具有堆肥周期短、产品质量好、二次污染小等优点的反应器快速好氧堆肥工艺受到人们的广泛关注.然而,由于堆肥原料的有机物含量高,导致快速堆肥初期的有机酸累积,堆体pH偏低,影响堆肥效果.本研究拟通过添加磷酸盐,解决剩余污泥反应器快速堆肥过程出现的pH偏低问题.结果表明,添加磷酸盐可有效控制堆体pH,堆肥初期,HPO_4~-通过与有机酸解离产生的H~+反应生成H_2PO~-_4,提高堆体pH,堆肥后期,蛋白质降解产生较多NH~+_4,导致pH升高,堆体中的H_2PO~-_4通过与OH~-结合生成HPO_4~-,降低堆体pH.当HPO_4~-与H_2PO~-_4的摩尔比为2∶5时,堆体pH值可维持在6.0—8.5之间,有机物降解率最高,堆体的NH~+_4-N含量最大,达3.99 mg·g~(-1),堆肥过程的保氮效果较好,且所得堆肥产品的种子发芽指数也较高,腐熟程度良好.     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态转化

城市污泥是一种富含作物生长需要的多种养分的生物固体废弃物,但重金属问题又成为影响污泥农用的关键因素,而重金属的生物活性、迁移性及毒性不仅取决于总量,很大程度上取决于其存在的形态.该实验通过调节城市污泥的水分和C/N比,利用笔者所在课题组自行开发的好氧堆肥反应器进行城市污泥堆肥处理,经过为期20 d的好氧堆肥处理,研究堆肥前后污泥中的重金属总量和化学形态的变化.实验结果表明:堆肥处理由于添加能源调理剂等,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了农用污泥污染物控制标准;同时堆肥也改变了重金属的化学形态,降低了剧毒性的Cd的生物有效性.对污泥及堆肥的重金属形态研究发现:大部分重金属主要以残渣态形式存在,生物毒性很小,农用时的重金属污染度也很低.     

不同环境温度条件对脱水污泥堆肥效果的影响研究

为明确不同环境温度对脱水污泥堆肥效果的影响,试验采用双层反应器进行水浴保温模拟不同环境温度,分别设置10℃(CT10)和25℃(CT25)两个处理并运行30 d,通过分析污泥堆肥过程中温度、pH、总氮、C/N比值、腐殖酸含量等指标变化特征,比较两个处理的污泥腐熟效果。结果表明:CT25堆肥处理进入55℃高温期并维持8 d,较CT10处理提前3 d达到高温期并多维持3 d;两个处理堆体的pH值变化范围为7.10~7.91,呈先升后降趋势,且CT25处理pH值的升高、降低幅度更大;两种堆肥处理有机质和总氮含量呈降低趋势,且同一时期CT25处理低于CT10,其中18 d取样时两处理有机质含量呈显著性差异(P0.05),两处理总氮在堆肥各时期没有呈现显著差异(P0.05);整个运行期间,堆体腐殖酸含量呈增加趋势,堆肥结束时,CT25处理的腐殖质含量达24.18%,较CT10处理提高5.52%;通过T值(T=(C/N)终/(C/N)始0.6)判断两处理的污泥腐熟程度,结果显示,第18天时CT25处理的T值为0.59,堆体达到腐熟,CT10处理在第30天时才达到腐熟。上述结果表明,利用该反应器进行脱水污泥堆肥,较高温度启动可以实现污泥更快速、充分腐熟。通过对脱水污泥堆肥反应器启动温度的控制,可为低温条件下脱水污泥的快速腐熟控制提供参考。     

奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程气体排放规律及养分损失原位监测

为探究奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程中温室气体和氨气(NH₃)排放规律及养分损失情况,采用原位监测的方法,通过静态采气箱和气体在线监测设备,分别对奶牛粪便翻堆式和槽式堆体开展为期36 d的气体监测。结果表明,翻堆式堆肥过程中甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N2_O)和NH₃排放主要集中于翻堆阶段;槽式堆肥过程中CH₄和NH₃排放主要集中于堆肥前期,N2_O排放则主要集中于堆肥中后期。堆体管理措施及物料特性显著影响堆肥气体的排放。翻堆式堆肥过程中翻堆对气体排放的影响大于堆肥理化因子如温度、含水率以及pH值;而槽式堆肥过程中,降低堆体的平均温度可同时减缓堆肥过程中CH₄、二氧化碳(CO₂)和NH₃的释放。从养分损失来看,翻堆式和槽式堆肥过程中碳素总损失量分别占堆肥物料初始总碳含量(TC)的27.16%和21.53%,其中约80%以上的碳素损失来自CO₂-C。而堆肥过程中氮素总损失量分别占堆肥物料初始总氮含量(TN)的18.67%和13.44%,其中约80%以上的氮素损失来源于NH₃N。该研究表明,在保证堆体物料腐熟的前提下,降低翻堆频率可显著减缓翻堆式堆肥过程中温室气体和NH₃的排放;降低槽式堆肥堆体的温度可显著减少堆肥过程中CH₄、CO₂和NH₃的排放。该研究结果对于减少堆肥过程气态污染物排放和养分损失,提高堆肥效率具有重要的指导意义。     

高温堆肥对猪粪中多类抗生素的去除效果

在人工控制条件下进行高温堆肥,考察不同通风方式对堆体温度、发芽指数等堆肥腐熟指标的影响,研究堆肥过程对磺胺二甲嘧啶(SMN)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和泰妙霉素(TIA)这4种常见畜用抗生素的去除效率.结果表明,翻堆+机械通风的方式可以促进堆肥腐熟进程,提高堆体最高温度并延长堆体高温阶段持续时间.抗生素的去除主要发生在堆体升温及高温阶段,且去除效率随着堆体最高温度的升高而提高.在4种抗生素添加量均为100 mg·kg-1条件下,堆肥腐熟进程并未受到较大影响.经过28 d的高温堆肥,SMN、OTC、CTC和TIA的残留量分别为1.90、7.20、6.64和8.75 mg· kg-1.     

污泥堆肥过程中主要性质及氮素转变

目前堆肥过程中氮素损失比较严重,通常达到50%左右.针对这一问题,文章以污泥和秸秆为原料,进行了不同配比条件下高温好氧堆肥试验,研究了堆肥过程中各主要性质及各种形态氮素的转化规律.结果表明,堆肥有效实现了污泥无害化、减量化和资源化.在pH值和温度较高条件下的氨气大量挥发是堆肥过程氮素损失的重要途径,且不同的物料配比会对氮素损失造成影响,C/N比低的配比氮素损失较大.适当降低堆料温度、添加酸性物质以降低pH值等措施均可减少氮素损失.     

堆肥处理对污泥腐殖物质组成和光谱学特征的影响

采用凝胶(Sephadex G-75)色谱、荧光光谱和红外光谱法研究了污泥堆肥的HA和FA在堆制前后的组成与结构特征变化．凝胶色谱分析表明,污泥经过63d堆腐后,HA中大分子组分含量明显提高;而FA则由不同分子量物质组成,其中小分子量物质占主要部分,在堆腐以后,FA中大分子物质含量下降30％,小分子量物质含量则相对增加．同时,荧光光谱、红外光谱的结果表明：随着污泥堆肥的进行,HA中有机物不饱和结构的多聚化或联合程度增大,芳香结构物质含量增加;但经过堆制的FA具有更多的结构简单的低分子量物质和更低的芳构化水平．     

施用城市污泥对土壤生态系统影响的研究进展

城市污泥的合理处置已成为目前环境科学研究领域中的重要课题。因污泥富含有机质和有效营养成分,对土壤改良有积极的促进作用,所以污泥的土地利用普遍被认为是一种积极、有效的处置方式。鉴于此,本文就国内外施用城市污泥对土壤生态系统的．影响及相关的过程和机理进行了综述。结果显示,施用污泥可改善土壤理化性质,提高土壤有机质和氮、磷等养分元素的含量,其改良作用因污泥类型而异。污泥对土壤重金属的积累有所影响,特别是在酸雨频发地区或者长期施用污泥,可能会带来重金属Gu污染的环境风险。污泥普遍有利于提高土壤酶活性,譬如土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性,但污泥施用过量或时间延长,则会抑制多酚氧化酶和磷酸酶的活性,而污泥对过氧化氢酶的影响则不大。污泥对土壤微生物特性短期内有积极的影响,但长期则有负面作用。施用污泥可导致土壤动物活性的增加,但也会对一些土壤动物产生毒性,譬如异壳介虫属和弹尾目昆虫,而且污泥毒性不仅取决于污泥用量,土壤类型也起着重要作用。基于上述分析和评述,提出了未来研究展望如下：（1）针对污泥施用后土壤生态系统生物、物理和化学过程和机理进行系统、综合的基础研究;（2）对污泥土地利用进行长期的系统定位试验和环境监测,并对之进行环境风险评价;（3）对污泥稳定化处理技术的创新及其应用研究。     

Biodegradation of triclosan and triclocarban in sewage sludge during composting under three ventilation strategies

TCS and TCC can be biodegraded during sewage sludge composting. Ventilation significantly accelerated the biodegradation of TCS and TCC in sludge. Composting can reduce the environmental risk of TCS and TCC in sewage sludge. Triclosan (TCS) and triclocarban (TCC) are widely used in home and personal care products as antimicrobial agents. After these products are used, TCS and TCC enter the terrestrial environment and pose a great risk to humans and animals. In this research, the biodegradation of TCS and TCC was investigated during sewage sludge composting with ventilation rates of 108, 92, and 79 m³/min. TCS and TCC were mainly biodegraded in the mesophilic and thermophilic phases, and the biodegradation rates improved with an increase in ventilation. After sewage sludge was composted for 16 days with forced ventilation (108 m³/min), the concentration of TCS decreased from 497.4 to 214.5 μg/kg, and the concentration of TCC decreased from 823.2 to 172.7 μg/kg. The biodegradation rates of TCS and TCC were 65.2% and 83.1%, respectively. However, after the sewage sludge was stacked for 16 days, the biodegradation rates of TCS and TCC were only 17.0% and 18.2%, respectively. The environmental risks of TCS and TCC in the sewage sludge piles significantly decreased after composting. In the sludge pile with a ventilation rate of 108 m³/min, the RQ values of TCS and TCC decreased from 8.29 and 20.58 to 3.58 and 4.32 after composting for 16 days, respectively. There is still a high risk if the sludge compost is directly used as a culture substrate. Nevertheless, the environmental risk could be decreased distinctly if a reasonable quantity of sludge compost is applied to land to ensure an RQ of<1 for TCS and TCC.     

污泥好氧发酵过程中挥发性有机物（VOCs）污染风险研究

污泥好氧堆肥发酵过程所产生的可挥发性有机物已经成为重要的二次污染物,采用气质联用（GC/MS）的方法分析了郑州某污泥处置厂发酵车间不同位置的挥发性有机物（VOCs）组分。结果表明：污泥堆肥过程可检测出的VOCs共有19种,主要致臭组分是甲硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚,它们在所有采气点中的质量浓度均高于检知嗅阈值,对人类嗅觉具有较大危害;总挥发性有机物（TVOC）的质量浓度由堆体内部产生时的47.2 mg·m-3,降为车间工人活动处的1.73 mg·m-3,迁移过程中总浓度减少了96.3%;利用最大增量反应活性法研究VOCs的反应活性和对近地层臭氧的生成潜势影响,VOCs组分中烷烃、芳香烃、酮类、烯烃类的最大臭氧生成潜势值依次增加,其中,最大臭氧生成潜势值（OFP）贡献量最高的组分为1-丁烯和丙烯,OFP分别达到了947.70μg·m-3和875.67μg·m-3,存在大气污染风险。通过主要VOCs组分间的相关性分析,发现甲硫醇宜作为评估VOCs排放情况的指示气体,其在工人活动处的质量浓度为0.04 mg·m-3,远低于GBZ 2—2002《工作场所有害因素职业接触限值》所规定的2.5 mg·m-3限量值。     

Characteristics of night soil and leaf co-composting using aerobic static method

The main purpose of this work is to investigate the characteristics of night soil and leaf co-composting using aerobic static composting method. Three influencing factors, including proportion of night soil and leaf, aeration rate and aeration pattern, were investigated through the evolution of the principal physicochemical properties, i.e., temperature, oxygen consumption rate, organic matters, moisture content, carbon, nitrogen, carbon-to-nitrogen ratio and Germination index (GI). It was found that the 3∶1 (w∶w) mixture of night soil and leaf was capable of achieving the highest composting temperature, longest retention time of high temperature (55°C), and fastest organic matter degradation. The 0.14 m³·min^-1·m^-3 aeration rate was most beneficial to composting, and the mixture of night soil and leaf maintained the highest temperature for the longest duration and achieved the highest CO₂ content and GI. The continuous aeration pattern during composting was superior to an intermittent aeration pattern, since the latter delayed the composting process.     

Possible solutions for sludge dewatering in China

In China, over 1.43×10⁷ tons of dewatered sewage sludge, with 80% water content, were generated from wastewater treatment plants in 2007. About 60% of the COD removed during the wastewater treatment process becomes concentrated as sludge. Traditional disposal methods used by municipal solid waste treatment facilities, such as landfills, composting, or incineration, are unsuitable for sludge disposal because of its high water content. Disposal of sludge has therefore become a major focus of current environmental protection policies. The present status of sludge treatment and disposal methodology is introduced in this paper. Decreasing the energy consumption of sludge dewatering from 80% to 50% has been a key issue for safe and economic sludge disposal. In an analysis of sludge water distribution, thermal drying and hydrothermal conditioning processes are compared. Although thermal drying could result in an almost dry sludge, the energy consumption needed for this process is extremely high. In comparison, hydrothermal technology could achieve dewatered sewage sludge with a 50%–60% water content, which is suitable for composting, incineration, or landfill. The energy consumption of hydrothermal technology is lower than that required for thermal drying.     

猪粪和锯末联合堆肥的中试研究

以 3种配比的猪粪和锯末为原料 ,进行了联合堆肥中试研究。一次发酵采用温度反馈通气量控制的静态好氧堆肥系统 ,周期 1 5d ;二次发酵采用定期翻堆自然腐熟 ,周期 30d。试验分析了堆制过程中温度、含水率、有机质、pH值的变化。对堆肥产物的腐熟度和养分分析表明 ,3种配比的堆肥产物均可达到腐熟度要求。猪粪养分含量越高 ,产物养分越高。通过堆肥工艺的优化控制和加水措施 ,猪粪和锯末联合堆制可以在 4 5d内获得高质量的有机肥 ,具有良好的应用前景。     

Dehydrogenases activity of activated sludge

A study of dehydrogenases activity of activated sludge, return activated sludge, and waste activated sludge from three sewage treatment plants was made. Dehydrogenases activity and protein content of the mixed liquor varied along the aeration basin. Chromium chloride and zinc sulfate were found to be inhibitory to dehydrogenases activity. Return activated sludge and waste activated sludge, in spite of higher content of volatile suspended solids, contained lower dehydrogenases activity. Return activated sludge when kept without aeration and addition of sewage, showed higher dehydrogenases activity; and on aeration, but without addition of sewage, it showed progressively lower dehydrogenases activity.     

城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析--以北京市为例

以北京市为例,估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市污泥处理处置成本,在此基础上讨论各种处理处置方案的前景,展望北京市污泥处理处置出路。污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式,但所占比例将逐渐下降;堆肥是经济上较为可行的处理处置方式,适合大力推广;随着经济实力与技术水平提高,焚烧法可以适用于个别特殊地点。同时,分析了政府补贴对污泥处理处置效益的影响。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。