调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

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,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

超声辅助烷基糖苷去除电解锰渣中金属离子

以电解锰渣为研究对象,采用淋洗法研究超声辅助非离子型表面活性剂烷基糖苷(APG)对电解锰渣中有害金属的去除效果,为矿渣的无害化处理提供理论基础。水浴振荡实验中探究了反应时间、pH、APG浓度及转速对金属离子去除率的影响,超声辅助水浴振荡实验中优化了超声时间及超声功率2个条件,并用BCR连续提取法对表面活性剂处理前后矿渣中金属的存在形态进行分析。结果表明,在超声功率为450 W、超声时间为40 min的辅助处理下,当淋洗液pH为5.0,APG浓度为80 g·L~(-1),转速为180 r·min~(-1),处理24 h后电解锰渣中Mn、Cd、Co和Ni的去除率分别可达85.17%、78.29%、68.25%和71.34%。且比较表面活性剂处理前后电解锰渣中金属赋存形态发现,APG对不同形态的金属离子的去除能力存在差异,其中以弱酸提取态和可还原态重金属的去除效果最为明显。通过分析可知超声辅助烷基糖苷洗脱是一种有效的电解锰渣中金属离子无害化处理技术,具有环境、经济的双重效益。     

粉煤灰对猪粪堆肥重金属形态及浸出特性的影响

本研究以猪粪为原料,粉煤灰为钝化剂进行好氧堆肥,通过Tessier连续提取法与pH-依赖性浸出实验,研究粉煤灰对堆肥前后重金属形态及不同pH条件下重金属的浸出特性的影响。结果表明,粉煤灰对Zn的钝化效果较Cu更为显著,与原料相比Zn的残渣态增幅为18.97%。堆肥的浸出实验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn和DOM的浸出浓度在中性条件下(pH 6~8)低,在酸性(pH6)和碱性(pH8)环境中高。在pH为3~9的范围内,添加粉煤灰的实验组中Cu和Zn的浸出浓度低于对照组。因此,添加粉煤灰可降低堆肥重金属的浸出风险。     

微量元素对牛粪低温厌氧发酵的影响

为考察较低温度(<17℃)条件下添加微量金属元素对厌氧发酵产气量的影响,在发酵底物TS(含固率)为10%下采用10 L玻璃瓶作反应器,以牛粪为原料,向厌氧生物反应器中分别添加MnSO4、FeSO4·7H2O、电解锰渣,分析了厌氧消化系统运行过程中的产气量、COD(化学需氧量)和pH的变化。结果表明,锰元素能促进低温下牛粪的厌氧发酵,加速反应启动。当添加6 g MnSO4、100 g电解锰渣时,单位质量VS产气率分别为0.26 mL/g和0.64 mL/g,添加6 g FeSO4·7H2O与空白对照组均未见明显产气。     

改良剂对土壤Cu形态转化及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加9种不同改良剂(沸石、石灰、磷矿粉、油菜秸秆、堆肥、赤泥、生物调理剂、生物炭和骨炭)对污染土壤Cu化学形态和生物可给性的影响。培养2个月,除堆肥处理外,添加5%的其他8种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,提高效果为石灰生物炭赤泥生物调理剂油菜秸秆=骨炭磷矿粉沸石。培养2个月后,添加所有改良剂均显著地降低了土壤中酸可提取态Cu的含量,生物调理剂、生物炭和骨炭处理效果最为显著,分别比对照下降28%、18.1%和33.7%。添加不同的改良剂对土壤Cu的生物可给性也有影响。培养1个月,石灰、生物炭和骨炭处理分别导致土壤中生物可给性Cu含量比对照降低9.8%、10.5%和18.3%;培养2个月,赤泥、生物炭和堆肥处理分别导致生物可给性Cu含量比对照降低13.2%、17.6%和18.6%。研究表明,生物炭和骨炭可作为Cu污染土壤的理想改良剂。     

碱激发电解锰渣制备水泥掺合料

电解锰渣是湿法冶炼金属锰的残渣,为降低其对环境的浸出毒性影响并提高其在水泥产品中的掺入量,利用碱激发技术处理电解锰渣制备水泥掺合料是一种可行的方法。主要研究了碱激发剂种类、掺量对电解锰渣的激发效果,并将碱激发电解锰渣用作水泥掺合料与水泥按不同比例混合研究对水泥抗压强度和浸出毒性的影响。结果表明:碱激发电解锰渣活性显著提高,NaOH中Na_2O当量为10%时试件M-SH10的3、7、28 d抗压强度最高,分别为7.15、9.46、10.03 MPa;将此条件下激发的电解锰渣按质量比取15%与85%的水泥混合制得的掺合料其抗压强度较净水泥试件有一定程度的提高;浸出毒性结果显示Cd、Cr、Pb、Ni、Mn和Zn浓度均下降,且低于GB 8978-1996限值。     

电解锰渣的综合利用进展与研究展望

电解锰渣是电解金属锰时产生的酸性滤渣,含有大量有害物质。随着电解锰行业的快速发展,大量堆放填埋的电解锰渣引发了严重的水土、生态环境污染问题,对锰渣的无害化处理与资源化利用已成为电解锰行业和环保领域的研究热点。在电解锰渣特性的分析基础上,对国内外电解锰渣的综合利用进展(如锰离子回收、肥料制作和建筑材料应用)进行了回顾,分析了锰渣各种资源化利用方法的优缺点。最后,展望了电解锰渣的研究与应用前景,旨在为锰矿资源的可持续性开发与电解锰渣的综合回收利用提供参考。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与电解锰渣烧制陶粒

为减少城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)与电解锰渣中的重金属对环境的危害,考察了利用两者辅以粉煤灰烧制陶粒的可行性。通过单因素实验确定原材料最佳配比以及最宜烧制工艺条件,并对焙烧后陶粒的微观形貌以及重金属浸出浓度进行分析。结果表明:随着飞灰掺量的增加,陶粒的颗粒强度与堆积密度降低,1 h吸水率升高;确定最佳原料配比为飞灰掺量12%、电解锰渣掺量43%、粉煤灰掺量45%;确定最宜烧制工艺条件为预热温度600℃、焙烧温度1140℃。在最佳条件下,烧制陶粒的颗粒强度为769 N,堆积密度为687 kg·m~(-3),1 h吸水率为6.44%。通过微观结构观察,陶粒表面致密呈釉化,内部呈现多孔隙结构。陶粒中重金属浸出浓度均低于国家标准。此陶粒的使用可为飞灰与电解锰渣资源化利用提供参考。     

玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响

采用BCR连续提取法研究了玉米秸秆添加比例对污泥堆肥中Cu和Zn形态的影响.结果表明:重金属不同形态分配比例的变化能够准确反映重金属形态之间的转化规律;堆肥处理重金属总量不会变化,只是不稳定形态之间相互转化,Cu和Zn被大幅"浓缩",玉米秸秆比例越大,"浓缩效应"越明显;玉米秸秆比例增加有助于酸溶态Cu向可氧化态转化,...     

生物表面活性剂在城市污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用

采用静态强制通风好氧堆肥模式对城市剩余污泥进行堆肥降解,并研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对堆肥过程的作用。结果表明,堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0～5 d、高温期6～12 d和降温期13～28 d 3个阶段。实验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使实验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数(GI)在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。     

添加外源纤维素酶对水稻秸秆模拟堆肥过程的影响

利用水稻秸秆模拟堆肥,对纤维素、半纤维素质量分数及堆肥相关指标随添加外源纤维素酶的变化进行研究。结果表明,与不加酶堆肥相比,添加外源纤维素酶显著提高了水稻秸秆纤维素及半纤维素的降解率,其降解趋势均可用一阶指数衰减方程拟合;堆肥结束时,添加纤维素酶处理的堆肥纤维素质量分数较不加酶处理低35.1%。纤维素酶促进了堆肥中腐殖酸的合成,提高了堆肥中的铵态氮(NO3-N)、硝态氮(NH4-N)及全氮(TN)的质量分数,并导致堆肥中碳素质量分数下降,C/N质量比下降了23.1%;添加纤维素酶进一步降低了堆肥的生物毒性,使得发芽指数提高了10.3%。外源添加纤维素酶加快了水稻秸秆堆肥的腐熟进程。     

生物炭负载Fe3O4对猪粪厌氧消化中重金属Cu、Zn形态的影响

为研究生物炭(BC)负载Fe_3O_4对猪粪厌氧消化中重金属形态的影响,采用化学共沉淀法将Fe~(2+)/Fe~(3+)和水稻秸秆BC复合制备Fe_3O_4/BC复合材料,将其作为钝化剂添加到以猪粪为原料的厌氧消化反应中。通过Tessier连续提取法与pH-依赖性浸出试验,探究BC和Fe_3O_4/BC对重金属形态的影响以及不同pH条件下沼渣中重金属浸出浓度的变化。结果表明,添加Fe_3O_4/BC对Cu和Zn的钝化效果更显著,与空白对照(CK)相比,添加BC和Fe_3O_4/BC后Cu的残渣态质量分数分别增加了-10.46%和52.40%,Zn的残渣态质量分数分别增加了16.82%和42.14%。厌氧消化后沼渣的浸出试验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn浸出曲线呈现出"V形",在中性环境中(pH 6～8)Cu、Zn和溶解性有机质(DOM)的浸出浓度较低,在酸性(pH6)和碱性(pH8)环境中较高。在弱酸弱碱条件下(pH 5～9),添加Fe_3O_4/BC后Cu和Zn的浸出浓度均低于添加BC的试验和CK组。因此,添加Fe_3O_4/BC可有效降低厌氧消化后沼渣中重金属的浸出风险。     

施用污泥堆肥对草莓生长及土壤重金属的影响

通过施用污泥堆肥盆栽种植草莓,研究施用不同比例(0%、5%、10%和20%)的城市污泥堆肥对土壤及草莓果实重金属含量的影响以及土壤重金属生物有效态的变化,为污泥堆肥在农业利用方面提供相关理论支撑。实验结果表明:不同污泥堆肥施用比例处理草莓产量大小顺序为:5%0%(CK)10%20%(死亡),污泥堆肥施用比例为5%时,草莓果实的产量(鲜重)达最大值每株5.34 g,高出CK处理32.32%。施肥土壤中的重金属Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等含量均随污泥施用比例的增加而呈差异显著水平增加。对比2015年1月27日和3月24日2次采摘的草莓果实重金属含量,第二次采摘的果实Cu、Zn含量比第一次采摘的果实含量有不同程度的增加,而Pb、Cd和Ni含量有不同程度的降低。在污泥堆肥施用比例为5%时,施肥土壤以及草莓果实中的重金属含量均未超过国家相关标准。种植植物后施肥土壤中重金属Cu和Zn的生物有效态增加,重金属Pb、Ni的生物有效态降低。因此,适量施用污泥堆肥能有效增加草莓产量,5%的施用比为草莓种植的最佳施肥比例。     

抗生素菌渣堆肥进程中微生物群落的变化

将青霉素菌渣、林可霉素菌渣与牛粪等原料分别进行好氧堆肥实验,以考察堆肥过程中不同菌渣对微生物群落的影响。在堆制的41d里,根据温度变化分阶段采集堆肥样品,采用稀释倒平板法测定细菌、放线菌和真菌的数量。结果表明,菌渣不同,其堆肥中的微生物群落变化趋势不同。青霉素菌渣堆肥中细菌数量变化趋势为高一低,真菌数量变化趋势为高一低．高,放线菌数量为逐渐增加;林可霉素菌渣堆肥过程中细菌数量变化趋势为低一高一低,放线菌和真菌数量变化趋势为高．低．高。依据真菌菌落形态观察,菌渣堆肥中的真菌种类比对照牛粪堆肥单一,表明两种菌渣对堆肥中的微生物多样性均产生了不利影响。林可霉素菌渣堆肥初始时的细菌数量比对照低1个数量级,放线菌数量在整个堆肥进程中都明显低于对照,堆肥结束时,随着菌渣含量的增加,放线菌数量逐渐下降,高温期真菌数量下降幅度随着菌渣含量增加而加大,表明林可霉素菌渣对细菌、放线菌和真菌均有不同程度的抑制。堆肥化后菌渣中林可霉素残留量的减少表明,在一定条件下堆肥处理可以将抗生素菌渣无害化和资源化。     

添加过磷酸钙和糠醛渣对好氧堆肥过程中氨气排放和氮素转化的影响

针对好氧堆肥过程中产生的二次污染问题,以牛粪和小麦秸秆为原料,探究了添加过磷酸钙(SP)和糠醛渣(FR)对户外条垛式好氧堆肥过程中氨气排放和氮素转化的影响.结果表明,添加过磷酸钙降低了堆体的pH,减少了19.65％的氨气排放量,但是其N2O排放量增加了20.8％;添加糠醛渣后堆肥的高温期延长了7 d,增加了69.59％的氨气排放量,但是其N2O排放量减少了68.79％.添加过磷酸钙后,NH4+-N增加了40％～80％,这可能是在升温期和高温期该处理的N2O排放高于对照的主要原因;酸解总氮降低了2.21％～13.71％,这说明添加过磷酸钙促进了有机态氮向无机氮的转化.添加糠醛渣降低了NH4+-N质量分数,增加了总氮的质量分数.添加过磷酸钙通过降低pH减少NH3排放;添加糠醛渣有利于提高总氮质量分数和减少N2o的排放.本研究结果可为好氧堆肥中氨气和氧化亚氮的减排提供参考.     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1~3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。     

2种浸取程序下炉渣重金属浸出特性

对锅炉煤渣、高炉煤渣、流化床焚烧渣和炉排焚烧渣4种炉渣样品进行了分级,研究炉渣典型重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb)含量,以及基于水平振荡浸出程序(HVEP)和毒性特性浸出程序(TCLP)浸取程序的重金属浸出特性,为炉渣的资源化利用模式提供科学依据。结果表明,2种浸取程序下,4种炉渣的重金属浸出浓度远低于浸出毒性限值,其中,炉排焚烧渣中典型重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd)浸出量最大,高炉煤渣最小;HVEP方法下,2 mm粒级炉渣对重金属浸出总量的贡献较大,TCLP方法下则为2~6 mm粒径段;高炉煤渣和流化床焚烧渣可作为基质应用于潜流园林湿地污水处理系统,但不适宜于酸雨区。     

生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响

为了明确不同生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响,以木薯渣、干鸡粪和烟杆粉为原料,设置了T1(堆肥原料+1‰生化黄腐酸)、T2(堆肥原料+2‰生化黄腐酸)、T3(堆肥原料+3‰生化黄腐酸)和CK(不添加生化黄腐酸的堆肥原料)4个处理,测定不同堆肥处理对温度、含水率、淀粉、水溶性碳(DOC)、纤维素、半纤维素、木质素含量以及一些腐熟程度指标的影响。结果表明,添加生化黄腐酸能促进堆体升温,有效降低堆体含水率,能使堆肥过程中淀粉、DOC、纤维素、半纤维素的降解率分别提高5.95%、5.29%、7.35%和4.95%,并且腐熟程度指标的变化也表明添加生化黄腐酸能有效促进堆肥腐熟程度,缩短腐熟周期。4个处理的总体堆肥效果表现为:T2T1T3CK,说明添加2‰的生化黄腐酸的堆肥效果最好。     

微生物调控对牛粪堆肥的生物特性影响

研究了微生物调控对牛粪堆肥生物特性的影响.结果表明:(1)与对照相比,接菌(添加HM菌剂)处理可使牛粪堆肥提前2d进入高温期,高温持续时间延长2d.即接菌处理的堆肥温度在第4天达到50.5℃,并保持50℃以上的温度14 d;而对照在第6天达到50.0℃,并保持50℃以上的温度12 d.(2)2种处理堆肥的pH总体呈先升高后降低的趋势,接菌处理的堆肥pH上升幅度不大,比对照低0.1～0.5个pH单位.(3)接菌处理有利于提高牛粪堆肥的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶活性水平和峰值.(4)脲酶活性与其他因素之间呈显著负相关(p＜0.01),而温度、pH、蔗糖酶活性和纤维素酶活性之间呈显著正相关(p＜0.01).     

偏远农村地区小型生活垃圾热处理设施炉渣重金属特性分析

对中国偏远农村地区正在运行的不同工艺类型的小型热处理设施炉渣的理化特征及重金属污染特性进行了评估,研究发现生活垃圾小型热处理设施底渣的热灼减率均在5%以下,相较于采用热解技术的热处理设施底渣,采用焚烧工艺的热处理设施底渣的热灼减率更低,达到0.70%,生活垃圾减容程度更高。主要晶体成分包括方解石、石英等。底渣和飞灰中的部分重金属含量高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中pH为5.5～6.5下的风险筛选值,未经妥善处理直接进入土壤环境可能会引起重金属污染问题。此外,底渣中的As、Se、Ba、Cu、Cr、Zn具有一定的生物有效性,而相比于底渣,飞灰中的重金属有效态所占比例较高,重金属生物有效性更高,对环境造成污染的潜在风险更大。