钝化剂对好氧高温堆肥处理猪粪重金属含量及形态的影响

采用连续提取法研究猪粪好氧堆肥处理中钝化剂对重金属含量及形态的影响.结果表明:堆肥处理后,猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr和As普遍升高,重金属Hg明显降低;堆肥处理能促进猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr、As和Hg的形态向活性低的方向转化,降低重金属的生物有效性.在3种重金属钝化剂处理中,沸石处理对降低猪粪中重金属Zn的生物有效性效果最好;海泡石处理对降低猪粪中重金属Cu和Cr的生物有效性效果最好;膨润土处理对降低猪粪中重金属Pb和Hg的生物有效性效果最好.因此沸石、海泡石和膨润土处理有利于降低猪粪施用中的重金属污染风险.     

猎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15d；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，猪粪的锯末联合堆制可以在45d内获得高质量的有机肥，具有良好的应用前景。     

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.     

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。     

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.     

堆肥过程中腐殖质含量变化及其对重金属分配的影响

以H2O和Na4P2O7+NaOH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,分析腐殖酸及重金属含量随时间的变化规律。结果表明,堆肥过程中重金属主要以胡敏酸(HA)结合态为主,水溶态重金属含量较少,且重金属有效性与迁移性较低;堆肥结束时各水溶态重金属含量减少,HA-Pb、HA-Ni和HA-Cu含量占重金属总量的比例明显升高,与堆肥初始相比分别增加28.00、17.34和1.40百分点,堆肥促进了水溶态重金属向HA结合态转变;HA对几种重金属的固定能力由大到小依次为Cu、Pb、Ni和Zn。     

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。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程氮素转化与氨挥发的影响

为了减少好氧堆肥过程中氮素的损失,研究添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程中氮素转化和损失的影响。设置不加生物炭对照(S1)以及猪粪秸秆中添加5%(S2)、10%(S3)、15%(S4)生物炭4个处理,监测堆肥过程中堆肥温度、氮素形态及氨挥发速率等的变化。结果表明,与对照相比,添加生物炭能够提高堆肥温度,提前2—3d进入高温期,缩短堆肥周期,提高堆肥品质。生物炭显著增加猪粪堆肥NO_3~--N的含量,降低了NH_4~+-N的含量,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N转化;堆肥结束时,处理S2、S3和S4的NO_3~--N含量分别比对照提高了39.64%、46.68%和28.84%;添加生物炭明显降低了堆肥在高温期的氨挥发速率,且氨挥发累积排放量分别比对照降低了18.77%、25.35%和26.39%。与堆肥前相比,S1—S4总氮的增加率分别为9.7%、27.5%、28.6%和26.2%,添加10%生物炭的处理固氮效果最好。以上结果说明,猪粪堆肥过程添加生物炭更易促进堆肥腐熟、抑制氨气挥发和减少氮素损失,通过合理物料配比的好氧堆肥可以更有效地实现农业秸秆及猪粪的优质资源化利用。     

新型调理剂CTB-2污泥堆肥的氧气时空变化特征研究

采用新型CTB-2调理剂与城市污泥进行堆肥,研究了堆肥过程中氧气、温度的时空变化特征。结果表明,m（CTB-2调理剂）：m（污泥）=1：2能够有效降低污泥容重,改善堆体结构;堆体能够快速升温至高温期并持续7d以上,最终完成无害化;采用该比例的调理剂能够保证堆体的通风供氧,使堆体各层通风后的氧气体积分数都恢复至19％以上,最低氧气体积分数维持在数17％以上;堆肥过程中堆体的氧气体积分数、耗氧速率和温度都具有明显的层次效应,堆体耗氧速率呈先升高后降低的趋势,堆体通风后的氧气和最低氧气体积分数均随着堆肥的进行而增加。     

Effect of lime on speciation of heavy metals during composting of water hyacinth

Composting is attractive and inexpensive method for treatment and biomass disposal of water hyacinth. However, the major disadvantage of water hyacinth composting is the high content of heavy metals in the final compost. Addition of lime sludge significantly reduced most bioavailable fractions (exchangeable and carbonate) of heavy metals. Studies were carried on composting of water hyacinth (Eichhornia crassipes) with cattle manure and sawdust (6:3:1 ratio) and effects of addition of lime (1%, 2% and 3%) on heavy metal speciation were evaluated during 30 days of composting period. The Tessier sequential extraction method was employed to investigate the changes in speciation of heavy metals such as Zinc (Zn), Copper (Cu), Manganese (Mn), Iron (Fe), Lead (Pb), Nickel (Ni), Cadmium (Cd) and Chromium (Cr) during water hyacinth composting. Effects of physicochemical parameters such as temperature, pH and organic matter on speciation of heavy metals were also studied during the process. Results showed that, the total metal content was increased during the composting process. The higher reduction in bioavailability factor (BF) of Cu, Fe, Ni, Cd and Cr was observed in lime 2 treatment about 62.1%, 64.4%, 71.9%, 62.1% and 58.9% respectively; however higher reduction in BF of Zn and Pb was observed in lime 1 treatment during the composting process. Reducible and oxidizable fractions of Ni, Pb and Cd were not observed during the process. Addition of lime was very effective for reduction of bioavailability of heavy metals during composting of water hyacinth with cattle manure and sawdust.     

生物沥浸法去除畜禽粪便中重金属的影响因素研究

研究了粪液固体浓度和硫细菌混合菌液接种量对猪粪中重金属生物沥浸的影响。结果表明,猪粪固体浓度越低,重金属沥浸周期越短,沥浸效果越好。从沥浸效果和经济效益2方面综合考虑,固体质量浓度采用70~100 g.L-1较为合适。接种量也是影响生物沥浸的重要因素,试验结果表明,接种量越大,生物沥浸速度越快,但接种量小的粪样只需适当延长沥浸时间即可达到较高的重金属去除效果,2%接种量的猪粪沥浸14 d时,Cu、Zn和Cd沥出率可分别达到76.9%、75.2%和47.8%。从经济角度考虑,接种量采用2%即可满足生物沥浸的需要。     

期施用有机肥对棕壤中主要重金属积累的影响

以沈阳农业大学棕壤长期定位试验地为研究对象,分别选取不同年限CK、M_2、M4、N_4P_2、M_4+N_4P_2等10个处理的0～20 cm土壤,测定土壤中Cu、Zn、Pb和Cd等重金属的含量.结果表明:随着年限的增长,土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的含量均呈现增加的趋势,以施用有机肥M4和Mz及有机肥化肥配施M_4+N_4P_2对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd含量影响最为明显,而在无肥对照CK和单施化肥N_4P_2处理下四种元素均有少量增加;几种重金属元素增长的相对大小为:Cd>Cu>Zn>Pb,其中目前Cu含量还未达到国家二级环境质量标准,Cd含量超标应引起足够重视.几种元素的相关分析表明,Cu、Zn之间具有极显著相关性,表明它们的来源具有一定的相关性. u、zn、Pb和Cd等重金属的含量.结果表明:随着年限的增长,土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的含量均呈现增加的趋势,以施用有机肥M4和Mz及有机肥化肥配施M_4+N_4P_2对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd含量影响最为明显,而在无肥对照CK和单施化肥N_4P_2处理下四种元素均有少量增加;几种重金属元素增长的相对大小为:Cd>Cu>Zn>Pb,其中 前Cu含量还未达到国家二级环境质量标准,Cd含量超标应引起足够重视.几种元素的相关分析表明,     

Impact of Ni(II), Zn(II) and Cd(II) on biogassification of potato waste

A study was conducted on anaerobic digestion of potato waste and cattle manure mixture, inoculated with 12% inoculum and diluted to 1:1 substrate water ratio at 37 +/- 1 degrees C. Initially pH of substrate was found to be 4.5 to 5.0. Lime and sodium bicarbonate solutions were employed to adjust the pH to 7.5. Biogas production continued up to 10 and 7 days, when lime and sodium bicarbonate solutions were used to adjust the pH, respectively. Biogassification potential was studied in response to different ratio of waste and cattle manure. Biogas production rate was higher when potato waste and cattle manure were used in 50:50 ratio. Effect of two different concentrations (2.5 and 5.0 ppm) of three heavy metals viz. (Ni (II), Zn (II) and Cd (II)) on anaerobic digestion of substrate (potato waste--cattle manure, 50:50) was studied. At 2.5 ppm, all the three heavy metals increased biogas production rate over the control value. The percentage increase in biogas production over the control was highest by Cd, followed by Ni and Zn. In all the treatments, methane content of biogas increased with increase in time after feeding. Various physico-chemical parameters viz. total solids, total volatile solids, total organic carbon and chemical oxygen demand considerably declined after 7 days of digestion and decline was greater in presence of heavy metals as compared to control. The physico-chemical parameters revealed maximum decrease in the presence of 2.5-ppm concentrations of heavy metals with the substrate. Among all the three heavy metals employed in the study, Cd++ at 2.5 ppm was found to produce maximum biogas production rate. The use of three heavy metals to enhance biogas production from potato and other horticultural waste is discussed.     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

牛粪发酵过程中抗生素耐药基因及相关菌群组成变化规律

随着规模化奶牛养殖迅速发展,牛粪带来的环境污染问题日益严重。实验探究牛粪及其堆肥过程中养分变化、抗生素耐药基因消减情况以及细菌群落演替规律,探讨细菌菌群与养分、抗生素耐药基因之间的相关性。采集牛粪及其堆肥过程样品,测定样品中养分、检测抗生素耐药基因相对丰度,采用16S r RNA高通量测序技术研究牛粪堆肥过程细菌群落变化。结果表明,从新鲜牛粪(组FM)到发酵牛粪(组C),样品中有机质含量下降,全氮和全磷含量有不同程度增加,全钾(TK)显著升高(P<0.05)。堆肥发酵后,抗生素耐药基因erm B、tet M、bla CTX-M和aac(6')-Ib-cr的相对丰度呈现不同程度的下降,而基因sul1相对丰度增加。高通量测序结果表明,在门水平,各组均以Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes这3个菌门为主,在属水平,各组具有不同的优势物种,其中发现Bacteroides、Paeniclostridium和Pseudomonas等7个潜在病原菌属的相对丰度在堆肥后有效降低。通过相关性分析发现,潜在病原菌属与基因tet M和sul1呈显著正相关(P<0.05),此外,大部分优势菌属与养分TK有显著相关性(P<0.05)。研究结果表明,牛粪经堆肥发酵后,病原菌相对丰度有效降低,抗生素耐药基因相对丰度的下降与细菌菌群结构变化存在相关关系。     

沉积物充气过程对锌的影响

在缺氧沉积物中,酸可挥发硫（ＡＶＳ）是总硫含量中的一个活性最大的部分。它控制着还原状态沉积物内孔隙水的重金属浓度又通过与重金属形成硫化物,影响着沉积物中重金属的形态。现已证明,ＡＶＳ与重金属反应是重要方面。ＡＶＳ的变化来自人类活动和自然现象。本项研究通过对香港河流和海湾沉积物３２ｄ的连续充气实验,探索硫含量变化对Ｚｎ对影响。     

衡阳市菜园使用的商品有机肥和有机废弃物中重金属含量状况调查

对衡阳市菜园使用的12个有机肥样品中的Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、Ni、Hg和As的指标进行检测,样品中重金属总As、总Hg、总Pb、总Cd、总Cr等的含量按照中国NY525—2012有机肥料重金属限量指标,总Ni、总Cu、总Zn重金属参照德国腐熟堆肥中重金属限量标准进行分析,结果表明,除牛粪、菜籽饼肥外,有9个样品均发现有超限量值的重金属成分,超标样品数占总样品数的75%,超标的重金属成分以Cu和Zn较为普遍,分别占样品总数的75%和41.7%.而在超标程度方面,有两个样品的中的Cu和两个样品中的Cr均为严重超标.这些肥料使用不当,对菜园土和蔬菜品质产生不良影响,应给予关注.