城市污泥堆肥用作草坪基质研究进展

针对城市污泥堆肥特点,阐述了国内外城市污泥堆肥用作草坪基质的研究现状。总结了污泥堆肥用于草坪生产存在的问题,并认为研究重点应放在污泥堆肥混合基质的组成、水肥管理技术、草种的筛选、规范堆肥生产和草坪质量综合评价标准及可能存在的环境问题等方面。另外,需要加大高新技术的投入促进产业化,以便为污泥堆肥用作草坪基质提供确实的理论指导和技术支持。     

施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量：0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明：堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。     

城镇污水处理厂污泥堆肥对喷播基质物理性质的影响

通过室外模拟喷播基质的配比试验及室内理化性质试验,研究不同污泥堆肥含量对喷播基质物理性质的影响,为污泥堆肥在边坡绿化喷播基质中的2次使用提供科学依据。结果表明污泥堆肥含量与喷播基质之间存在一定相关性:1)在污泥堆肥含量为20%~30%时,喷播基质的硬度、容重和总孔隙度与污泥堆肥含量呈反比;2)在污泥堆肥含量为20%~30%时,喷播基质的保水性能、毛管孔隙度和非毛管孔隙度与污泥堆肥含量呈正相关关系。用污泥堆肥替代草炭土时,其含量应控制在20%~30%,这样比较有利于形成良好的基质结构。     

施用污泥堆肥对土壤中重金属累积和大豆产量的影响

针对污泥堆肥施入农田后土壤中重金属含量情况及其安全问题,比较连续三茬施用化肥(NPK)、施用有机肥(M),单施污泥堆肥(W_1)和不同比例污泥堆肥与化肥配施(W_2—W_5)的处理下土壤和大豆籽粒中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb 5种重金属的积累以及大豆产量的变化情况。研究结果表明:与CK处理比较,施用污泥堆肥增加了土壤中Cu、Zn的含量,对其他3种重金属的含量没有显著影响;大豆籽粒中的重金属含量均没有超过GB 2762—2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》;施用污泥堆肥和施用化肥、有机肥均可达到增产增效,与CK相比,单施污泥的处理W_1达到的最大增产幅度为50.7%,但是与80%(W_2)和60%(W_3)泥堆肥差异性不显著,而且W_2与W_3对土壤中重金属含量的影响较小,表明80%与60%的污泥堆肥施用量对于大豆是适宜的。     

城市污泥发酵物对草坪建植和成坪基质完整性的影响研究

文章主要对城市污泥好氧发酵产物用于草坪基质后,对草坪建植指标的影响,包括萌发密度、根重和盖度进行了分析。结果表明施用污泥发酵物对草坪萌发密度和根重无显著影响。盖度指标上,高施用量污泥发酵物表现出显著的提升效应。污泥发酵物的施入对成坪后基质的抗撕裂强度有一定程度降低,但对运输造成的基质完整性并无显著负面影响。     

污泥土地利用对草坪草及土壤的影响

以沈阳北部污水处理厂污泥为研究对象,开展了污泥土地利用对草坪草及土壤环境影响的研究.结果表明,污泥土地利用可提高土壤养分含量特别是土壤中有机质含量;使草坪草获得了良好的生长响应,草坪草生物量增加,绿期延长;使土壤重金属含量有所增加,Cd元素含量超过土壤环境质量二级标准,而土壤Pb、Cu、Zn元素含量均未超过土壤环境质量二级标准;早熟禾对Pb具有良好的吸收富集能力,污泥在25、30、60t·hm^-2低施入量时,结缕草对Cd、Cu、Zn具有良好的吸收富集能力.     

环境温度对污泥堆肥的影响

堆体温度受各种理化参数的影响,也与环境温度有密切关系。试验表明,地污泥堆起始升温影响不大,５．８℃以上的环境温度污泥堆肥均可以顺利升温,但是达到高温期的污泥肥,因为易降解有机质含量的减少,使其产热量减少;环境温度的剧烈变化会影响马过程的进行,环境温度降低至５℃以下时,本试验堆量的污泥堆肥已难以进行,环境温度在１０以上时,经过通气等的堆肥可以进行。     

污泥堆肥施用对土壤及地下水影响研究

为探究北京市污泥堆肥产品施用对土壤和地下水的影响,采用原状土柱模拟降雨试验方法,研究了在污泥堆肥产品年施用量为3、6、12kg/m²的条件下,Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As、Hg 8种重金属元素的迁移和淋溶特征.结果表明,Cd淋溶后残留最少（6.1%~11.9%）,进入淋溶水最多（4.5%~7.3%）;Hg淋溶残留最多（16.0%~22.1%）,进入淋溶水最少（<0.1%）.Hg、Pb、Ni、Cd、Cu在0~20cm土壤层积累最多（52.0%~78.7%）;Cr、Zn、As则在20~40cm层积累最多（42.7%~53.2%）.8种元素在土壤中的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）限值.淋溶水中测得的6种重金属浓度由大至小依次为Zn > As > Cd > Cu > Pb > Cr,受堆肥施用量及降雨量共同影响.淋溶水中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb 5种元素的浓度始终在《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）Ⅰ类水质范围内,Cd、As、Hg在Ⅲ类范围内.     

粉煤灰基质对草坪草生长环境的影响

粉煤灰的施用是否会对环境造成危害,通过盆栽试验表明：当粉煤灰含量低于72．5%时,粉煤灰中的重金属不会对土壤造成污染;当粉煤灰的舍量低于50%时,其渗漏水不会对环境造成重金属污染。     

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.     

城市垃圾与排水污泥混合堆肥配比的研究

配比是城市垃圾与排水系统污泥（污水厂污泥和管道污泥）混合堆肥工艺的关键参数。研究以理论和实验分析的方法，确定了合理的实验方法，即以堆反原料参数空隙率与堆肥过程评价参数（稳定周期或过程平均耗氧速率）的实验数据相关分析来确定适宜配比值域。城市垃圾与污水厂污泥适宜配比，城市垃圾与污水厂污泥、管道污泥适宜配比，分别为０．２６～０．３８、０．３～０．４（总污泥重量分率）。     

造纸污泥应用于人工速生桉培肥地力的资源化策略研究

造纸污泥是一种富含氮磷和有机质养分的有机废物,其中的养分资源可循环应用在速生桉培肥地力工程上.客观剖析了生物质能产业发展背景下,中国南方地区人工速生桉存在的环境生态效应,提出轮伐期缩短和忽视对有机肥的补充是造成当前速生桉地力退化严重的主要原因.基于现状,提出将造纸污泥好氧发酵无害化处理后,生产桉树专用有机肥,可最大化循环利用造纸废物养分资源,推进"林-纸-泥"一体化循环发展模式;提出资源化策略配套的发展资金和政策支持建议.     

微生物强化处理与堆制强化处理含油污泥对比试验

为探索含油污泥的高效处理方法,对含油量为12.68%的污泥进行微生物菌剂强化处理和堆制强化处理现场试验.在第1、15、30d分别向微生物强化处理单元投加微生物菌剂和营养液;同时向堆制强化单元投加10kg畜禽粪便来提供共降解物质,强化堆制处理过程.结果表明,微生物强化处理单元含油量持续下降,56d后下降至6.42%,去除率达到47%;强化堆制单元处理效果较好,56d后含油量下降至6.98%,去除率达到31%;对照单元含油量则变化很小,56d后含油量为10.15%.对照单元的pH基本保持不变,最高为8.28,最低为7.93,微生物强化处理单元pH最低达到7.33,一般稳定在7.8左右,菌剂的添加对pH影响明显.堆制强化处理单元温度随着农家肥的添加而剧烈升高,最高达到54℃.试验进行过程中监测了样品中微生物总数的变化情况.通过气谱-质谱分析,可以明显地看出2种方法处理后,含油污泥中石油成分的差异,对碳原子数小于21的烃类有着良好的去除效果.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

土壤中溶解性有机质对不同类型堆肥的响应差异

为探究不同类型堆肥施用对土壤溶解性有机质(DOM)的影响,以空白土壤为对照,采用紫外、荧光光谱并结合平行因子分析对分别添加不同比例的牛粪堆肥、餐厨垃圾堆肥和污泥堆肥土壤中DOM进行分析,探究DOM结构变化特征及其驱动因素.结果表明,3种堆肥施用后土壤中AN、NH4+-N、DOC和SOM含量均显著提高,SOM和DOC含量...     

膨润土调质对污泥堆肥的脱毒及重金属钝化和雌酮消除作用

利用干基添加比例为0~10%钙基膨润土对污泥进行了调质,通过52 d的好氧堆肥研究了调质对堆体温度、pH、水溶性盐分(EC)、有机碳、总氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)的影响,并进一步分析了其对污泥脱毒(种子萌发)和重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)钝化及雌酮(E1)消除的影响.结果表明,污泥经外加膨润土调质后,可以促进堆肥物料的热灭活无害化,能使有机碳矿化率达到15.27%~19.71%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高,最终稳定在6.76~7.05之间,但膨润土调质堆肥pH的波动变缓;添加膨润土的堆肥EC显著低于对照处理(1 132μS·cm~(-1)),整个堆肥过程EC值随着膨润土添加比例的增加而稍有降低.堆肥过程中的总氮含量逐渐增加,但对照处理在堆肥初期存在一定的氮素损失,而污泥经过调质可减少堆肥初期氮素损失;整个堆肥中NH_4~+-N含量先增加后降低,各处理NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,表明污泥调质促进NO_3~--N的转化.虽然调质对种子发芽产生一定的抑制作用,但均不影响堆肥的腐熟,且能显著促进重金属的钝化,同时添加膨润土处理显著降低堆料E1含量,添加比例5%处理使E1含量由90.48μg·kg~(-1)降低至28.27μg·kg~(-1).研究表明,膨润土不高于5%的添加比例是适合的污泥调质措施,在污泥堆肥物料的安全化、脱毒及重金属钝化和雌酮消除方面具有较好的应用潜力.     

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.     

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.     

污泥土地利用中重金属铜在土壤中的迁移行为

研究通过模拟土柱淋溶实验来研究污泥土地利用中重金属铜在土壤中的迁移行为。结果表明污泥土地利用会明显增加土壤中铜的总量,但大部分集中在40 cm以上的土壤中。通过BCR连续提取法发现,经淋溶后耕作层（0 cm~30 cm）土壤中的铜仍然以残渣态为主（占50%以上）,但能被植物利用的酸溶/可交换态和可还原态铜有了明显的增加。与去离子水相比,模拟酸雨（pH=4.5）会使土壤中铜的淋溶强度增加,并更能促使其向下迁移。