木醋液对牛粪堆制过程重金属(Cu、Zn)调控作用探究

采用生物质木醋液作为添加剂,研究牛粪堆肥前后重金属Cu和Zn的变化。共6个处理,分别为添加0.2%、0.35%、0.5%、0.65%和0.8%的木醋液及对照组,将其标记为CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和CK。Cu的钝化效果依次为CL5>CK>CL4>CL3>CL1>CL2,其中添加0.80%木醋液处理下Cu的钝化效果最佳,为18.78%;Zn的钝化效果依次为CL2>CL5>CL4>CL1>CL3>CK,其中添加0.35%木醋液处理下的Zn的钝化效果最佳为8.25%。同时在堆肥处理过程中Cu的钝化效果波动较小,而Zn的钝化效果波动较大,表现为不稳定,同时为了以后进一步的研究,防止堆肥过程中"浓缩效应"、"螯合作用"、"稀释作用"和环境变化共同作用导致波动变化的进一步发生。要保证钝化效果的稳定并达到干扰最小化,应尽量增大堆体,扩大木醋液的处理梯度,延长堆肥期,防止次要因素大于木醋液处理后的钝化效果。     

污泥堆肥化过程中重金属Cu、Zn、Cd的生物有效性研究

向城市污泥中添加木屑调节C/N比,进行好氧堆肥化处理,研究堆肥化过程中污泥重金属Cu、Zn和Cd形态的分布变化,分析堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd的钝化效果以及钝化所需时间。结果表明:实验污泥经过54 d堆肥化后,污泥中重金属Cu、Zn和Cd的形态结构分布都发生了明显的改变,且它们的可交换态比例明显减少;Cu和Cd的不稳定态含量明显降低,Zn的不稳定态变化不显著,但堆肥化对重金属Cu、Zn和Cd都具有钝化作用,且钝化Cu、Zn与Cd所需的堆肥时间分别为18,6,26 d。总体而言,堆肥化有利于这3种重金属中生物有效性高形态的向低的转化,有利于堆肥污泥作为肥料的资源化利用。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

粉煤灰对污泥堆肥过程和土地施用后交换态重金属（Cu，Zn，Pb）的影响

以粉煤灰作为污泥的重金属稳定剂,通过研究污泥堆肥过程及堆肥产物施入土壤后的交换态Cu、Zn、Pb含量的变化情况,全过程分析钝化重金属在好氧堆肥过程中及土地施用后的吸附-解吸动态变化.结果表明,堆肥过程本身对污泥中Cu具有一定活化效应,而对Zn、Pb则产生钝化作用;粉煤灰对Zn和Pb的钝化效果较为显著,与堆肥原料相比降幅分别为62.47％和92.61％,而Cu的含量基本无变化.尽管不同重金属在不同土壤类型中的钝化-活化行为各异,但总体上土壤中累计施加污泥堆肥产物所导致的重金属富集效应较为明显.     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭;B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用。结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著。污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P0.05),钝化率达到16.39%~43.10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P0.05)。施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期时间内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著。     

猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化

抗生素和重金属的广泛使用导致了畜禽粪便中抗生素和重金属的大量残留,堆肥工艺不但可降解残留的抗生素,也能固化重金属.本文以养殖场猪粪为对象,利用中试好氧堆肥反应装置,研究不同金霉素浓度时的猪粪堆肥特性及去除情况[0mg·kg~(-1)(CK)、10 mg·kg~(-1)(T1)和50 mg·kg~(-1)(T2)],同时开展堆肥过程重金属形态变化的研究.结果表明,堆肥结束后,CK组金霉素没有检出,T1和T2组抗生素降解率分别达到96.31%和97.32%,金霉素降解过程符合一级动力学模型.堆肥可以使重金属固化,Cu、Zn元素的生物可利用态(可交换态、可还原态)逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态,Cu、Zn明显钝化.相关性分析表明金霉素的去除与生物可利用态Cu、Zn呈现显著的正相关性.     

鸡粪堆肥处理对重金属形态的影响

选用鸡粪和玉米秸秆作为堆肥原料,进行高温好氧堆肥试验,研究了堆肥处理对鸡粪中重金属形态的影响.结果表明,堆肥过程中,堆料的总质量下降,重金属含量相对增加,但绝对量变化不明显,因此堆肥处理并不能减少堆肥体系中重金属的绝对量.但对重金属形态有一定的影响,Ni、Cd的铁锰氧化物结合态比例提高了5.0%～8.7%;Cu的有机结合态比例增加达到14.1%～19.1%,Cr的有机结合态比例增加达到22.0%～28.7%;Hg、Pb、As、Zn的残渣态比例均有不同程度提高.Hg、Pb、Cr、As、Cu和Zn等6种元素的稳定形态比例均有所上升,其中Cu的上升幅度最大,最高达到10.9%,说明堆肥处理能够降低重金属的生物活性和毒性.所添加的复合菌剂对鸡粪中重金属形态未有显著影响.     

湖北恩施地区土壤重金属高光谱反演模型研究

文章以恩施地区土壤重金属As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn为研究对象,利用ASD地物光谱仪采集土壤光谱数据,在光谱预处理和相关分析的基础上,采用偏最小二乘回归(PLSR)方法,构建土壤重金属含量与光谱的反演预测模型.结果 表明,平滑处理、一阶导数、去趋势、归一化处理散射校正(SNV)4种光谱处理方法组合使用可以有效地提高模型反演精度;通过对PLSR模型RMSEC、RMSECV、RMSEP、R2Cal 、R2CV 、R2Pred、6种参数分析发现,As、Pb、Cu相比Cd、Cr、Zn在PLSR模型中的测误差值较小且模型的相关性较高,说明模型可以预测As、Pb、Cu 3种元素,该研究为后期采用高光谱遥感影像数据快速监测恩施地区土壤重金属污染情况提供了技术参考.     

添加钝化剂对猪粪好氧堆肥过程中理化特性的影响

以猪粪和玉米秸秆粉为堆肥原料,通过添加不同用量的重金属钝化剂(粉煤灰、风化煤或膨润土)进行90d的好氧堆肥,研究钝化剂的种类和添加比例对堆肥理化特性的影响.结果表明:所有处理的堆体温度均能迅速升至近70℃,并维持在55℃以上超过一周;随着堆肥时间的延长,各处理堆体含水量逐渐降低,并在90d后达到30%左右,但添加膨润土能减少一次发酵期水分的损失;添加风化煤会导致堆体pH呈现较强的碱性,而添加膨润土会显著提高堆体EC值;随着堆制时间的延长,堆体Cu、Zn全量逐渐增加,但DTPA提取态Cu、Zn所占的比例则逐渐减小;对照处理和添加风化煤的各处理中,雪里蕻种子的发芽率最终均达到90%以上,GI约1.0左右;而在添加膨润土和粉煤灰的各处理中,到90d堆肥结束,发芽率最高仅达80%,仅有2.5%和5.0%添加比例(质量分数,下同)的处理中GI大于0.5,且GI的增加趋势随着膨润土和粉煤灰的添加比例增加而降低.研究表明,钝化剂的添加比例和种类对猪粪好氧堆肥中堆体温度和含水率变化无显著影响;虽然堆肥过程添加重金属钝化对堆肥重金属Cu、Zn有良好的钝化作用,但对堆体的pH和EC影响较为剧烈,对雪里蕻种子的根系生长也有一定的影响.在堆肥中应合理选择钝化剂的种类和添加比例.     

污水污泥堆肥重金属总量及形态变化

采用高温好氧静态强制通风堆肥工艺,研究了污水污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属(Cu,Pb,Zn,Cd和As)总量的变化,以及重金属在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态3种不稳定态和包括有机结合态、残渣态的稳定态含量的变化,同时探讨了粉煤灰和磷矿粉在堆肥过程中所起的钝化效果. 结果表明:该试验可以显著降低污泥中交换态Cu,Pb,Zn,Cd和As的含量,提高其他形态的含量,但不能降低重金属总量;对重金属的作物可利用态含量的降低以及其他形态含量升高的效果来看,试验A最好,试验B和D次之,试验C最差. 粉煤灰和磷矿粉都是良好的钝化剂,在起钝化效果时,其用量并不是越多越好;在与污泥、锯末混合堆肥中,应控制粉煤灰和磷矿粉用量在15%左右,但是粉煤灰的钝化效果优于磷矿粉.      

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

弱碱性矿粉对轻度Cu和Zn污染土壤的钝化修复试验研究

选用4种不同pH值的重金属污染土壤,通过室内模拟钝化试验,分别添加白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉4种矿粉,采用改进BCR法连续提取土壤中不同赋存形态的重金属,研究土壤中Cu和Zn赋存形态的变化,以获得不同矿粉对土壤中重金属的钝化特性。试验结果表明:白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉对土壤中Cu和Zn均有一定的钝化作用;多数情况下,白云石和石灰石对Cu污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Cu相对降低幅度为17.22%~50.49%,残渣态Cu相对升高幅度为3.24%~20.66%;石灰石和硅灰石对Zn污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Zn相对降低幅度为17.82%~28.48%,残渣态Zn相对升高幅度为5.98%~24.54%。     

铜锌超标的城镇污泥在大规模条垛式堆肥过程中重金属变化

采用技术成熟的条垛式堆肥技术对来自广州市南沙区(以下称N区)和东莞市市区(以下称D区)铜、锌污染超标的城镇污泥进行堆肥处理,对堆肥过程中的重金属浓度随时间的变化规律进行研究。结果表明:N区污泥中,Cu、Zn、Cd、Cr、As含量分别下降了93.5%、60.2%、49.7%、93.0%、77.0%;D区污泥中,Cu、Zn、Cd、Cr、As含量分别下降了33.6%、40.8%、26.3%、24.2%、29.8%,Hg含量在两区污泥中均有上升,分别为49.1%和2.8%。采用单一试剂(DTPA)浸提法测定了重金属的生物有效性,N区污泥的Cu、Zn、Cd、As、Hg的金属活性系数平均值分别为15.8%、16.5%、25.5%、5.8%、11.7%,金属活性顺序为:Cd>Zn>Cu>Hg>As;Cu、Zn、Cd、As、Hg的金属活性系数平均值分别为19.3%、19.6%、24.3%、8.3%、6.2%,金属活性顺序为:Cd>Zn>Cu>As>Hg,Cr的有效性在两区中均未检测出。经过约20d的二次腐熟后,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了土地利用污泥污染物控制标准,而且也远低于美国USEPA503标准;同时堆肥也改变了重金属的生物活性,使污染超标的Cu、Zn的生物有效性大大降低。因此经过条垛式堆肥处理可将这两区污泥农林利用。     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。     

不同钝化剂对鸡粪堆肥重金属钝化效果及其腐熟度指标的影响

为探究不同钝化剂对畜禽粪便处理效果,以鸡粪和稻草秸秆为原料,采用高温酵素快速堆肥方法,研究添加海泡石(SE)、钙镁磷肥(NP)、生物炭(BI)单一及复配钝化剂海泡石+钙镁磷肥(S+N)、海泡石+生物炭(S+B)、钙镁磷肥+生物炭(N+B)、海泡石+钙镁磷肥+生物炭(SNB)对鸡粪有机肥的理化性质、重金属形态分布及有机质变化的影响.结果表明,添加不同钝化剂堆肥后显著增加鸡粪有机肥pH(P 0. 05),种子发芽率有所增加(80%以上),发芽抑制率相应降低,而电导率(EC)、有机碳全氮含量和碳氮比(C/N)均较堆肥前有所降低,各项指标均达到有机肥腐熟标准.但堆肥后各组间差异为:在pH方面复配处理pH增加较高,在电导率方面单一海泡石和钙镁磷肥处理下EC值降幅较大,而有机碳全氮含量和碳氮比各组差异不明显.虽然由于"浓缩效应"导致鸡粪有机肥重金属总量有所增加,但鸡粪有机肥中重金属可溶态比例下降,残渣态比例均有所增加,添加钝化材料后发现复配钝化剂对重金属钝化效果好于单一钝化剂,其中SNB处理对Ni、Zn、As和Pb钝化效果最好.堆肥处理后,腐殖酸(HS)和胡敏酸(HA)浓度均显著上升(P 0. 05),最高分别增加19. 8%和78. 9%,富里酸(FA)则较初始条件下降低4. 47%～20. 11%.红外光谱分析发现堆肥后多糖小分子类物质均不同程度增加.综上所述,投加钝化剂对鸡粪有机肥重金属钝化有一定的促进作用,从而使堆肥达到无害化效果.     

微生物菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化与氮转化的影响

本研究探讨了以黄孢原毛平革菌（p）、黑曲霉（a）和地衣芽孢杆菌（b）组合的一系列微生物复合菌剂对猪粪好氧堆肥效果、重金属钝化以及氮转化的影响.研究结果表明,在促进堆肥进程和腐熟程度的效果上,菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p） > 菌剂（p）.当b：p：a=1：5：5时（处理D）,种子发芽率指数（GI）在第16 d即达到80%,且C/N降低至11.4,效果最佳.在重金属钝化方面,钝化效果为：菌剂（p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p）.重金属Cu和Zn钝化效率在仅添加菌剂（p）时最高,钝化率分别达到69.7%和59.4%.在固氮效果方面,菌剂（b+p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（p）,当b：p：a=1：8：0时（处理E）,固氮效果最优,与处理B（CK）相比,总氮和有机氮损失分别减少了17.3%和18.5%.由此可见,微生物菌剂配比对猪粪堆肥化进程、重金属钝化和氮素保持等具有重要影响.     

石灰石沟-堆肥湿地系统处理酸性矿山废水的研究

为探讨石灰石沟-潜流堆肥湿地系统处理酸性矿山废水(AMD)的效果及影响因素,进行了6个月模拟试验,测定出水水质和植物生长等相关的影响因素.结果表明,石灰石沟可有效提高AMD的pH值,降低其酸度与重金属含量,但随着石灰石沟中氢氧化物的积累,后期处理性能下降;堆肥湿地可显著降低AMD的酸度与重金属,出水酸度随时间持续降低,出水的Cd、Pb在检测限以下,Zn、Cu平均浓度分别为1.8mg/L, 2.6μg/L,均达到农业灌溉水标准,而无前置堆肥的普通湿地后期Cd、Zn、Cu偏高;东南景天在湿地系统也能正常富积Cd/Zn;狭叶香蒲使堆肥湿地的产碱过程受到抑制,出水酸度升高,但其对堆肥湿地的重金属去除没有产生显著影响.     

猪粪污厌氧发酵进程中的Cu、Zn钝化调控机制研究

厌氧发酵技术是实现猪粪污减量化、无害化、资源化的主要途径。厌氧发酵过程中有效钝化Cu、Zn等重金属、降低重金属对土壤及农产品污染风险仍需持续地开展相关研究。该文以猪粪/玉米秸秆为发酵原料，选用腐殖酸、生物炭和粉煤灰制备复合钝化剂，以厌氧发酵产气率和Cu、Zn稳定态钝化率来优化钝化剂复合比，从Cu、Zn的可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态等方面对猪粪污厌氧发酵进程中的钝化调控机制进行研究。结果表明，当腐殖酸、粉煤灰、生物炭的添加比例为发酵系统中干物质量的7.5%、7.5%、5.0%时产气量最高。影响Cu、Zn稳定态钝化率的主次因素并不相同：影响Cu稳定态钝化率的主次因素顺序为腐殖酸>生物炭>粉煤灰，腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为7.5%∶7.5%∶7.5%，影响Zn稳定态钝化率的主次因素顺序为粉煤灰>腐殖酸>生物炭，腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为5.0%∶7.5%∶7.5%。此外，添加复合钝化剂使得发酵沼渣中Cu、Zn可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态发生显著改变，Cu、Zn由不稳定态向稳定态转化，生物有效性降低。复合钝化剂中的有机、无机成分之间存...     

污泥堆肥过程中的微生物群落与重金属形态——以沈阳仙女河污水处理厂污泥为例

为了研究污泥好氧堆肥过程中微生物群落变化与污泥中重金属形态变化的关系,对仙女河污水处理厂的剩余污泥进行堆肥处理,研究了堆肥过程中重金属形态的变化与微生物群落的变化的相关性,从微生物结构演替的角度为加快堆肥过程、提高堆肥中重金属钝化效率提供一定的理论指导依据。结果表明:10:00、15:1iso G、a15:1、10Me16:0、10Me18:0、18:1w9c等PLFA标记物的相对含量变化与Cu、Zn、Cd、Pb的有效态变化呈较大的正相关,其中相关系数较大的PLFA标记物为10Me16:0与18:1w9c,其与Cu、Zn、Cd、Pb有效态变化的相关系数分别为0.861、0.977、0.789、0.583与0.665、0.703、0.709、0.418,在堆肥过程中10Me18:0与Cu的有效态变化相关系数最大为0.962;10Me16:0与Zn的有效态变化相关系数为0.977;与Cd及Pb有效态相关系数最大的PLFA为17:1w8c相关系数为0.808与0.626。     

添加低比例石灰调质的脱水污泥堆肥试验研究

添加石灰可以快速实现污泥干化,抑制污泥恶臭产生、钝化重金属及杀灭病原微生物,但大量石灰(>5%)的加入不但会增加成本,而且会明显提高产物pH值,极大限制了其后续利用,因此,开展了采用添加低比例(￡5%)石灰调质进行污泥堆肥的研究.试验采用罗迪格(Leodige)高效混合设备制备石灰质量分数分别为1%、5%和5%+熟料的混合污泥作为堆肥原料,与未添加石灰的污泥进行对比堆肥.采用氧温控制系统在线监测氧气和温度,实时反馈并控制系统通风.结果表明:堆肥15d后,添加石灰的3组堆肥pH值分别从9.06、12.17、12.34下降至弱碱性水平(<8.3),挥发分从57.35%、45.97%、44.59%下降至44.20%、39.28%、38.42%;4组堆肥减量比均达到50%以上,除2#减量速率明显较慢外,其他3组堆肥减量速率无显著差异;重金属浸出试验检测发现,重金属浸出浓度受pH值的影响较大,添加5%石灰的堆体,Cu、Ni、Zn的浸出液浓度最低.工程应用中,建议采用添加质量分数5%的石灰与一定的熟料返混,从而提高堆肥效率及产品品质.