生物质炭和石灰对酸化紫色土的改良效果

为改良酸化紫色土,作者采用连续30 d的室内培养实验,研究了生物质炭和石灰单独和配合施用对紫色土酸度和肥力特征的改良效果。结果表明:单独或混合施用生物质炭和石灰均能提高紫色土的pH值,降低土壤的交换酸、交换性H~+和交换性Al~(3+)的含量,且随着改良剂用量的增加,对土壤酸度的改良效果越明显。由于生物质炭的物质组成丰富,富含碱性物质、盐基离子、磷素和有机质。施用生物质炭后能显著提高土壤中水溶性和交换性盐基离子、有机质和有效磷的含量。而单独施用石灰处理仅对土壤的交换性和水溶性Ca~(2+)含量有显著的提高效果,而对土壤其余盐基离子、有机质和有效磷含量影响不显著。由于生物质炭对土壤酸度有突出的改良效果,不同处理间的改良效果大小关系为:生物质炭和石灰配合施用生物质炭单独施用石灰单独施用,说明生物质炭与石灰配施或单独施用生物质炭是快速改良酸化紫色土的有效办法。     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

海藻酸钠固定化污泥基生物质炭对铜的吸附性能研究

以城市污水厂的剩余污泥为原料制备生物质炭(SC),采用海藻酸钠加以固定使其成为污泥基生物质炭(SASC),通过正交试验确定SASC最佳制备工艺,考察吸附时间、铜离子的浓度、pH值、温度、转速、投加量对SASC吸附Cu~(2+)效果的影响。结果表明制备SASC的最佳条件是:海藻酸钠浓度为1.5%、包炭量为2%、CaCl_2浓度为1%、交联时间为0.5 h。在pH为5.0、温度为30℃、转速为150 r/min、投加量为0.24 g/mg、吸附时间为4 h的条件下Cu~(2+)去除率高达98.73%。SASC对Cu~(2+)的吸附机理服从准二级动力学方程,吸附等温线服从Freundlich方程,Cu~(2+)在SASC上的吸附为多层吸附。     

不同粒径污泥生物质炭对水体中Zn污染的吸附效应研究

为了探究3种不同粒径的污泥生物质炭(S1:大粒径 0.165 mm;S2:中粒径为0.025～0.165 mm;S3:小粒径0.025 mm)对Zn的吸附效率和固化稳定的机理,以此为污泥生物质炭在水污染控制方面的应用提供科学依据.利用实验室模拟法,研究不同反应时间、溶液初始pH和重金属浓度对生物炭吸附效果的影响,并运用四步萃取法分析生物炭上Zn的吸附形态.结果表明:①生物炭在4 h左右达到吸附平衡,吸附率呈先增加后平缓的趋势,最终吸附量S1S2S3;②溶液初始浓度为0～2 mmol·L~(-1)时Zn~(2+)的吸附量呈线性增长趋势,但随溶液浓度超过2 mmol·L~(-1)时吸附量开始趋于饱和;③3种不同粒径生物炭的水溶性组分Zn分别占总萃取量的1.70%、5.02%和7.47%,可交换态组分分别占25.27%、32.35%和27.29%,酸溶性组分分别占35.06%、38.63%和27.90%,非生物利用组分分别占37.97%、24.00%和37.34%.④污泥生物质炭的动力学吸附特征更符合准二级动力学吸附模型,单位质量的污泥生物质炭粒径越小吸附量越大;⑤污泥生物质炭的等温吸附特征更符合Langmuir模型,小粒径的生物质炭最大吸附量最优;⑥在酸性条件下随着pH的上升污泥生物质炭的吸附率在逐渐增加,碱性条件下吸附率的增加可能是形成锌的络合物沉淀导致的;⑦Zn的吸附形态以酸溶性和非生物利用态为主,水溶性占比较小.污泥生物质炭对Zn的吸附以化学吸附为主,S1吸附的Zn酸溶性组分和非生物利用组分占比最大,吸附效果较为稳定.     

生物质炭输入对污泥施用土壤-植物系统中多环芳烃迁移的影响

利用温室盆栽黑麦草实验,研究了生物质炭输入对污泥施用土壤性质、植物生长及土壤-植物系统中多环芳烃迁移性能的影响.结果表明,施用含炭堆肥污泥更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量,与普通堆肥污泥处理相比,施用含炭堆肥污泥的黄棕壤和红壤中阳离子交换量分别提高了10%和5%,而2种土壤总氮含量则分别提高了13%和18%.同时,生物质炭的输入更有利于促进植物生长,与普通堆肥污泥处理相比,2种土壤中含生物质炭堆肥污泥处理黑麦草生物量均提高了23%,黄棕壤和红壤中种植的黑麦草叶绿素含量分别增加了8%和10%.生物质炭的输入还使得污泥-土壤体系中的多环芳烃转移到植株中的量明显减少,含炭堆肥污泥处理中多环芳烃在黑麦草中的累积量比普通污泥相应处理降低了27%~34%.因此,生物质炭作为污泥堆肥调理剂,不仅能进一步改良土壤性质,促进植物生长,还可以有效限制污泥-土壤体系中多环芳烃在环境中的迁移,降低潜在的污染风险.     

生物质炭对农田土壤中抗生素消减和潜在风险的影响

本研究采用农业废弃物玉米轴、玉米秸秆和核桃壳分别于250、400和600℃下缺氧热解制备生物质炭,并通过土壤培养实验考察了生物质炭对灭菌和未灭菌农田土壤中四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素消减和潜在风险的影响.对照和生物质炭处理组均是未灭菌土壤中抗生素的消减率通常高于灭菌土壤,这是因为灭菌土壤中的抗生素以非生物消减为主,...     

生物质炭的土壤环境行为研究进展

生物质炭广泛存在于土壤环境中,其环境行为对土壤中的污染物有重要影响。生物质炭施用到土壤后,在改变土壤养分动态、土壤污染物以及微生物活动等方面都发挥了重要作用。该文主要讨论了生物质炭在土壤环境中的行为,以及生物质炭改良对土壤理化性质(pH、容重、孔隙率、养分等)和农作物生长的影响,另外,进一步探讨了生物质炭对土壤微生物的影响机制和对土壤中有机污染物归趋的影响,并总结了生物质炭在土壤环境中长期效应方面的研究和应用中存在的不足,为生物质炭的进一步研究提供了理论依据。     

猪粪生物质炭低温SCR催化剂制备及其性能研究

利用猪粪生物质炭制备了SM700、SM700A和Mn/SM700A三种催化剂,考察了猪粪生物质炭催化剂的低温SCR脱硝性能,分析了硝酸处理和负载Mn对催化剂性能的影响,采用多种方法表征了不同催化剂的物理化学特性。结果表明：与SM700相比,SM700A的比表面积和总孔容增加,平均孔径和灰分含量降低;负载Mn后,催化剂的比表面积和总孔容进一步增大。Mn/SM700A的NH₃-SCR活性最高,150℃时的氮氧化物转化率、氮气选择性和氨气消耗率分别为63%,97%和77%。与SM700A催化剂相比,Mn/SM700A催化剂的表面吸附氧的含量明显增多,O_α/O_β显著增加;负载的Mn离子在催化剂表面分散均匀,Mn⁴⁺/Mn³⁺具有较强氧化还原能力,从而促使Mn/SM700A表现出较高的催化活性。     

原污泥与脱脂污泥制备生物炭的比较及其特性分析

污泥中的脂质提取后可制备生物柴油,或者是层析出其中的神经酰胺都是重要的资源化途径。污泥提脂后剩余的残渣可通过热解制备成具有吸附作用的生物炭。采用原污泥、脱脂污泥（原污泥索氏提取脂质后的剩余物）,在500,600,700,800℃且绝氧条件下制备生物炭,对其成分进行了分析比较,通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、傅里叶红外吸收光谱分析（Fourier transform infrared,FT-IR）、BET比表面积分析对其进行了表征,探究了原污泥和脱脂污泥制备的生物炭随温度条件变化的规律。研究发现:脱脂污泥制备得到的生物炭随温度上升,其微观表面更加粗糙,孔径增大,比表面积减小,表面官能团数量减少。相比于原污泥而言,脱脂污泥基生物炭表现出较弱的吸附性能,但依然具有进一步研究的价值和应用潜力。     

生物质炭改良盆栽水稻土壤的研究

通过向种植水稻的盆栽土壤中加入一定量的由玉米秸秆高温煅烧而成的生物质炭(简称玉米秸秆炭),分别在水稻的秧苗期和成熟期采集土样,对玉米秸秆炭对土壤的改良效果进行研究,结果表明:施炭量对秧苗期和成熟期土壤的基本理化性质影响较大,达到显著或极显著水平,施炭量对土壤Cd有效态含量的影响不显著(p>0.05)。     

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.     

生物炭影响抗生素在土壤中环境行为的Meta分析

生物炭作为一种减污降碳相协同的土壤改良剂,在抗生素污染控制方面均有较大应用前景.为了系统研究生物炭施用对抗生素在土壤中环境行为的影响,对2011～2021年发表的20篇文献进行Meta分析.结果表明,抗生素在生物炭改良土壤中的吸附、降解行为受生物炭施用量与性质的显著影响.施用质量分数为2%时,对抗生素吸附行为的影响最强,效应值为0.19;施用质量分数为5%时,对其降解作用影响显著,效应值为0.23;生物炭比表面积、极性、稳定性和芳香化程度对分配系数的增加影响非常显著,分别为0.11、0.13、0.09和0.18;而生物炭施用量和性质对抗生素迁移行为影响并不显著.生物炭还可通过调控土壤环境间接影响抗生素环境行为.但抗生素在土壤中多环境行为耦合对生物炭的响应机制仍不明确,生物炭田间施用的长效性与负面效应仍缺乏基础数据支撑.     

市政污泥热解过程中重金属迁移特性及环境效应评估

以昆明某市政污泥为原料,研究生物炭制备过程中重金属Fe、Zn、Mn和Ni的迁移特性,并基于其潜在环境风险确定污泥基生物炭制备的最佳热解温度.本实验选择总量较高的4种重金属Fe、Zn、Mn和Ni,采用BCR提取法测定不同热解温度下4种重金属的形态和含量变化,得到各金属的形态分布变化规律和迁移路径,利用潜在生态风险指数(P...     

污泥和鸡粪生物炭制备及其老化过程中的碳损失

生物炭具有高度的碳(C)稳定性,是一种良好的固碳材料.污泥富含无机矿物质,热解制备生物炭过程中其内源矿物会富集,影响固碳能力.在500、 600和700℃下制备市政污泥生物炭(SZB)、药厂污泥生物炭(YCB)和鸡粪生物炭(JFB),并模拟其在土壤中70～100 a老化过程,利用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、 X射线荧光光谱(XRF)、离子质谱仪(ICP)和X射线衍射(XRD)等分析手段,测定其理化性质并计算C损失.结果表明,热解过程中,生物炭内源矿物种类和质量分数决定生物炭C损失,其中Ca和Mg是主要的C保护矿物,而Fe的存在会降低生物炭C稳定性,增加C损失.老化过程中,生物炭C的自身稳定性对其C损失起主要作用,矿物起辅助作用.研究揭示了生物炭内源C和矿物组分对其C损失的影响规律,为利用污泥和鸡粪生物炭土壤固碳提供参考.     

秸秆直接还田和炭化还田对红壤酸度、养分和交换性能的动态影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对亚热带典型红壤酸度、养分及交换性能的动态影响,试验以水稻和油菜秸秆为材料,设置7个盆栽处理:空白(CK)、水稻秸秆直接还田(R1B0)、水稻秸秆350℃炭化还田(R1B1)、水稻秸秆550℃炭化还田(R1B2)、油菜秸秆直接还田(R2B0)、油菜秸秆350℃炭化还田(R2B1)和油菜秸秆550℃炭化还田(R2B2),秸秆按1%和相应的生物质炭施入土壤,进行水稻培育试验.在水稻秧苗期、分蘖期、灌浆期和成熟期这4个时期采集土壤,分析土壤酸度、养分和交换性能的动态变化.结果表明,红壤pH、 NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量随生长期呈现减小的趋势,而有机质、CEC和各交换性盐基离子呈现增加的趋势.秸秆直接还田和炭化还田均提高土壤pH,降低交换性酸总量,同时提高有机质含量及交换性能,且作用效果随生长期增大.成熟期时秸秆炭化还田对各项指标的作用效果均好于秸秆直接还田,秸秆原料和炭化温度对各项土壤性质的影响不同,油菜秸秆生物质炭在提高土壤pH、有机质和CEC含量方面略好于水稻秸秆生物质...     

生活污水中环境雌激素的厌氧消化行为特征及环境风险评价

为了研究生活污水中典型环境雌激素（estrogenic endocrine disruptors, EEDs）在上流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket, UASB）和厌氧滤池（anaerobic filter, AF）中的行为特征和去除机制,采用固相萃取（SPE）LC/MS/MS分析方法,测定了9种EEDs的浓度和污泥吸附量,利用壬基酚当量（nonylphenol equivalent quantity, NEQ）进行了环境风险评价.结果表明,厌氧污泥对各EEDs的吸附能力与该物质的lgK_ow煤头肿映ざ认喙兀籙ASB对雌二醇（E2）和大豆苷元的去除率分别达83.2%和90.4%,AF对染料木素的去除率达81.6%; 9种EEDs在UASB和AF中的污泥水分配系数（K_p）分别为0.15～23.3和0.05～159.67;综合分析去除率和K_p值数据,揭示了生物降解是大豆苷元、染料木素、双酚A（BPA）和雌三醇（E3）的主要去除途径;出水的NEQ均小于美国EPA的壬基酚水质标准（28　μg·L^－１,小时平均浓度标准）,表明EEDs经厌氧处理后其环境风险有所降低.     

施用不同污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响

通过田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品（A：含生物质炭堆肥品,B：不含生物质炭堆肥品）和不同施肥量,分析土壤CO₂、CH₄和N₂O动态变化特征和排放系数,研究施用污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO₂和CH₄排放主要集中在生长期,生物质炭堆肥品低施用量能减少CO₂排放,而高施肥量增加CO₂排放.CH₄排放主要为负值,总体表现为土壤吸收CH₄,对照处理吸收量远高于其他处理（P<0.01）,A组处理CH₄吸收量随施肥量的增加而增加（P<0.05）.N₂O排放集中在发芽期和幼苗期,施肥量越高,排放量越大（P<0.01）.污泥堆肥品农用过程排放的温室气体主要是N₂O,施用A、B两种污泥堆肥品的土壤N₂O排放系数分别为1.02%~1.90%和1.28%~2.93%.生物质炭堆肥品具有显著的碳减排效果,其温室气体排放量比不含生物质炭堆肥品的土壤低19.49%~35.56%,且对于N₂O的减排效果较CH₄更为显著.     

活性污泥法对焦化废水的处理

研究了以好氧降解菌以及硝化类细菌构成的活性污泥对焦化废水中有机污染物的降解,考察了污水处理过程中,处理时间、温度、pH值等因素对降解的影响。结果表明,活性污泥对焦化废水代谢的最佳pH值是6～8,温度为30～50℃,曝气时间控制在6～8h时,活性污泥能够有效降解焦化废水中的有机污染物。     

油田污水中污泥处理试验研究

介绍了污水中污泥处理及离心分离技术的现状,针对油田污水处理现状开展现场试验研究工作。研究包括两个部分,即旋流浓缩试验和离心机稠化试验。研究发现,旋流浓缩一级旋流器的脱水率始终保持在80％左右,两级旋流器的脱水率可以达到94％以上,离心机稠化污泥中含水量均在80％以下。达到了预定的技术指标要求。     

改性生物炭特性表征及对冶炼厂周边农田土壤铜镉形态的影响

生物炭及其改性材料由于具有较发达的比表面积和孔隙结构、丰富的表面官能团及较强的吸附能力等特性,被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属污染修复领域的研究热点.选取稻壳生物炭,采用K₃PO₄、KMnO₄和NaOH进行改性处理,利用扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）等对生物炭表面微观形态与结构进行表征分析,并开展了90 d土壤培养试验,比较分析3种改性生物炭对冶炼厂周边农田复合重金属污染土壤中Cd和Cu的有效性和形态的影响.结果表明,改性后生物炭表面粗糙,比表面积和孔容均有不同程度的增大,其中,NaOH改性生物炭变化最为明显,分别由改性前的4.96 m²·g^-1和0.02 cm³·g^-1增至60.79 m²·g^-1和0.12 cm³·g^-1,孔径变化则与之相反;改性生物炭的官能团吸收特征峰值均发生改变,其中K₃PO₄改性生物炭的变化最为明显.添加不同改性生物炭均能显著提高土壤pH值（P<0.05）,K₃PO₄改性生物炭对土壤pH的增幅最大,为20.5%;K₃PO₄改性生物炭对土壤中Cu和Cd的有效态含量的影响也最为明显,分别降低了75.44%和67.70%;土壤中Cu和Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态比例均降低,其中K₃PO₄改性生物炭对Cu和Cd的钝化效果最好,添加量为2%时,钝化效率分别为61.06%和4.12%,Cu的钝化效率远高于Cd.综上所述,K₃PO₄改性生物炭对复合污染土壤中Cu和Cd具有较强的钝化效果.