氨三乙酸对好氧堆肥过程中氮素保存效果的影响

以食品厂污水处理剩余污泥和玉米秸秆为堆肥原料,研究了氨三乙酸(NTA)在好氧堆肥过程中的保氮效果。结果表明,添加NTA可以提高好氧堆肥过程中氮素的保存和有机物的降解效率,当NTA的添加量为2.5%时,3 d内堆体即可到达高温期,高温期持续时间为9 d。与空白对照相比,堆肥结束时,NH₃累积挥发量减少了15.20%,铵态氮、硝态氮和凯氏氮含量分别提高了242%、10.54%和10.62%;同时,二氧化碳累积排放量增加了13.47%,总有机碳含量降低了1.4%。堆肥结束时,堆肥产物的碳氮比和种子发芽指数分别为8.84和95.46%,达到了腐熟要求。堆肥过程中,NTA水解产生H⁺,可与氨化反应生成的NH₃结合,这有利于堆体中氮素的保存,提高堆肥产品的肥效。本研究结果可为好氧堆肥保氮工艺优化提供参考。     

初始含水率对人粪污好氧堆肥腐熟及微生物群落结构变化的影响

为探究人粪污好氧堆肥最佳工艺参数,探究初始含水率对人粪污好氧堆肥腐熟及微生物群落结构变化的影响。以人粪污为原料,玉米秸秆为调理剂,设置初始含水率55% (MC55) 、60% (MC60) 和65% (MC65) 3个处理组,在60 L的密闭发酵罐中堆肥30 d。结果表明,在不同初始含水率条件下,堆肥产品均可达到腐熟标准,堆肥产物没有作物毒性 (GI>80%) 。MC60和MC65处理堆肥产物均已达到无害化卫生标准,MC55处理堆肥产物未达到无害化卫生标准,其粪大肠菌群数依然高于10² MPN·g⁻¹。3组处理中,细菌丰度均高于真菌,MC65有助于提高堆肥过程中细菌丰富度与多样性,但MC60可提高真菌多样性。3组处理间主要细菌门和真菌门组成一致,MC65处理增加了腐熟期拟杆菌门和担子菌门的相对丰度。升温期和高温期3个处理优势细菌属具有明显差异;腐熟期MC60和MC65处理细菌属组成具有相似性,MC55和MC65处理真菌属随时间的变化具有相似性。MC65处理增加了高温期Bacillus和Meyerozyma的相对丰度,增加了腐熟期uncultured_bictureium和Coprinopsis的相对丰度。MC对真菌演替的影响大于细菌,随着堆肥的进行,MC对微生物群落结构的影响逐渐减小。MC65处理高温期持续时间最长,堆肥产物粪大肠菌群数最低,增加了腐熟期木质素降解菌的相对丰度,是人粪污好氧堆肥最佳初始含水率。本研究结果可为优化人粪污好氧堆肥工艺参数提供参考。     

通风对微小型密闭好氧堆肥过程的影响

为探究适于未来星球基地长期载人航天任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置的运行条件,以小麦秸秆和模拟粪便的混合物为实验材料,开展了4种通风速率对堆肥过程的影响研究。结果表明,0.025、0.050、0.075和0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组高温期分别维持了125、125、43和24 h,0.050 m³·(m³·min)⁻¹的O₂消耗速率和CO₂产率为4个处理组最大。CH₄和N₂O主要产生于堆肥初期,累积排放量以0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组的最高,分别为296.50和169.16 mg·kg⁻¹。从堆体氨氮指标测试结果来看,0.050 m³·(m³·min)⁻¹处理组含量最高,其保氮效果最好。4个处理组的GI分别为64.09%、97.26%、72.95%和66.07%。综合各种指标分析认为,适于未来星球基地任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置通风速率可以设置为0.050 m³·(m³·min)⁻¹,该通风速率既能确保堆肥过程中微生物对氧气的需求,又能减少热量的损失,产生的污染气体量相对较少,所得的堆肥产品质量最佳。     

我国厨余垃圾处理模式的综合比较和优化策略

如何选择厨余垃圾处理模式以实现环境、经济效益的最大化是生活垃圾分类工作中的一个关键问题,但目前还缺乏系统分析。以回收利用率、碳排放和全周期费用为衡量指标,综合比较了混合焚烧、厌氧消化、好氧堆肥和饲料化4种厨余垃圾处理模式。结果表明,饲料化的环境效应最好,其回收利用率为80%~95%,碳排放(以二氧化碳当量计)为−112~−67 kg·t⁻¹。同时发现,厌氧消化也具有较好的环境效应,回收利用率可达31%~42%,而碳排放为−209~−65 kg·t⁻¹。好氧堆肥可以产生肥料并通过腐殖化固定有机碳,其回收利用率与厌氧消化接近,但一旦其温室气体泄漏,则会导致显著的碳排放;好氧堆肥在充分供氧的条件下,碳排放可以从420 kg·t⁻¹降低至10 kg·t⁻¹。厨余垃圾含水率高,混合焚烧发电的回收利用率仅为9%,碳减排效应可忽略;但通过热电联产提高系统热效率则可以实现碳减排。混合焚烧的全周期费用最低,而分类处理的全周期费用则比之高出125元·t⁻¹,这些费用主要来自于垃圾分类工作开始阶段的宣教、监管支出。综和考虑以上各项研究结果可得出结论,厨余垃圾处理模式的优先顺序为：饲料化、厌氧消化、好氧堆肥、混合焚烧。     

不同添加剂下污泥堆肥化处理氮素变化研究

研究采用了高温好氧堆肥的方法,将城市生活污泥与不同比例花生壳、干污泥混合,在密闭反应器中堆肥,研究堆肥过程中氨气挥发量以及各种形态氮素含量的变化情况.结果表明,初始含水率调整在60%左右,综合堆体温度、含水率下降、氨气挥发量及氮素转化损失量,在污泥处理中添加8.3%花生壳+41.7%干污泥的处理效果最佳,其单位时间氨气挥发量为对照处理的1/5,全氮损失8.9%.在实际生产中,可以将堆肥产物干污泥循环使用,再辅以少量花生壳等干物料进行污泥堆肥,可达到降低成本的效果.     

基于新型分层结构的污泥好氧堆肥处理

为了提高堆肥效率以及改进传统的堆肥方式,采用分层的堆置方式,以竹炭作为分隔材料,进行好氧堆肥实验,系统地分析了堆肥过程中常规理化特性的变化以及氮素损失情况。结果表明:木屑处理组(A)和竹炭处理组(B)中温度均经历了升温期、高温期以及降温期3个阶段,满足堆肥3阶段理论;以竹炭作为分层材料使高温期pH值降低至8.23,低于A组(8.98),而pH值的降低有利于控制氨气挥发;堆肥结束时,B组中DOC降解率为75.3%,明显高于A组(60.2%)。B组处理中氨气累积释放量为2 127.8 mg,小于A组的2 522.8 mg,可见竹炭作为堆体分隔材料对堆肥过程有机质的降解利用以及氨气挥发的控制均有一定的促进作用。     

进料浓度对鸡粪连续中温厌氧消化的影响

针对高固体鸡粪厌氧消化运行困难问题,利用完全混合式厌氧反应器(CSTR),通过逐级提高进料总固体浓度(TS)的方法,研究不同进料TS((5.20±0.56)%、(7.24±0.36)%、(9.30±0.26)%和(6.22±0.26)%)的鸡粪连续中温厌氧消化效果。实验结果表明,进料TS由(5.20±0.56)%提高为(9.30±0.26)%,挥发性固体(VS)产气率由(0.64±0.05) L·g⁻¹下降为0.07 L·g⁻¹,有机物去除率明显减少,挥发性脂肪酸(VFAs)由(0.53±0.02) g·L⁻¹累积至(1.62±0.02) g·L⁻¹,总氨氮浓度(TAN)和游离氨浓度(FA)分别由(1.06±0.11) g·L⁻¹和(0.07±0.02) g·L^-1累积至3.40 g·L⁻¹和0.68 g·L⁻¹,消化过程受到氨抑制。采用Boltzmann模型对不同氨氮浓度下VS产甲烷率和VS去除率进行模拟,拟合结果表明,TAN升高所引发的FA持续累积导致高固体鸡粪厌氧消化氨抑制逐步形成,与VS产甲烷率相比,VS去除率对氨氮的抑制响应具有滞后性。降低进料TS至(6.22±0.26)%,氨抑制得到有效缓解,但反应器处于“抑制稳定状态”。因此,为保证反应器长期高效平稳运行,建议鸡粪连续中温厌氧消化的进料浓度不超过7.24%。研究为高固体鸡粪厌氧消化的工程化应用提供参考。     

污泥堆肥微生物菌剂的筛选优化及应用

从菌糠腐熟物中分离纯化12株长势良好的菌株,经16SrDNA测序分析,鉴定为链霉菌(Streptomyces sp.),将其中长势最好的一株命名为链霉菌P9。通过单因素实验及Plackett-Burman实验设计对链霉菌P9发酵培养基配方进行优化,得到培养基最佳配方为蔗糖10g/L,蛋白胨+酵母粉25.0g/L,MgSO_4·7H_2O 0.075g/L,KH_2PO_40.3g/L,K_2HPO_40.6g/L。将最佳培养基配方下制得的链霉菌P9发酵液用于污泥好氧堆肥,接种量分别为0(对照组CK)、0.5%(质量分数,下同)、1.0%、1.5%。结果表明,当接种量为0.5%时,堆体最高温度可达61.0℃,高温期维持12d,堆肥效果程度优于CK组(堆体最高温度58.1℃,高温期维持9d),接种量为1.0%、1.5%时污泥堆肥进程反而被抑制。堆肥结束时,堆体上清液的种子发芽指数均在70%以上,说明堆体物料基本腐熟无毒。可见,采用链霉菌P9发酵液作为微生物菌剂促进污泥好氧堆肥是可行的,接种量宜为0.5%。     

基于麦饭石与添加剂不同联用方式对猪粪堆肥过程的调控

针对单一添加剂施用于堆肥中作用有限,且多种添加剂混合施用效果不明的问题,向猪粪堆肥中添加麦饭石,以及其与竹炭和高温好氧菌剂的不同联用处理;通过对理化性质以及门水平上微生物群落的测定,了解各添加剂处理对堆肥过程的改善效果,并用冗余分析探究了微生物群落变化与环境因子的多元关系。结果表明,添加麦饭石及其联用剂对理化性质的优化不明显,尤其未明显加快堆肥速率;在堆肥过程中,门水平上的4种优势菌落数量均发生了变化,pH是该堆肥化过程微生物改变的主要驱动因素;堆肥过程CO₂、CH₄、NH₃及N₂O的排放主要与厚壁菌门和拟杆菌门的菌落活动相关。该研究结果可为堆肥生产中添加剂的混合施用提供参考。     

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.     

聚乙烯/CaO复合材料在堆肥条件下的降解性能初探

以光钙型环境友好塑料——聚乙烯(PE)/CaO复合材料作为研究对象,通过自制的污泥堆肥与材料老化综合反应器,利用扫描电镜(SEM)与傅立叶红外光谱(FTIR)分析仪对比研究了其在高温好氧堆肥条件下的降解情况。结果表明,PE/CaO复合材料在受控高温好氧堆肥条件下,具有比纯PE材料更优的可堆肥性能。PE/CaO复合材料的CaO颗粒能吸收堆肥环境中的H2O和CO2而生成相应的产物Ca(OH)2或CaCO3,发生涨大与脱落,从而使复合材料的表面产生孔洞,而这些孔洞不仅增大了材料与环境的接触面积,同时更为降解细菌进入材料内部提供了通道,大大加速了材料的降解速度。     

以缓释肥形式回收污泥溶解液中PO3-4-p的研究

以溶胞—微型动物捕食法进行剩余污泥减量化处理后的富P污泥上清液为研究对象,考察了pH、Mg/P摩尔比(简称Mg/P)、N/P摩尔比(简称N/P)及反应时间等因素对以缓释肥(鸟粪石(MAP))形式回收PO3-4 -P的影响;并以青菜作为供试作物,通过盆栽实验探讨在最优化条件下生成的缓释肥的肥效,并将其与普通化肥的肥效进行...     

复合菌剂对土霉素菌渣好氧堆肥腐熟及微生物群落结构影响

针对抗生素菌渣中抗生素残留难处理的问题,采用好氧堆肥法将其制成有机肥料,以实现其无害化处理及资源化利用。通过将复合菌剂添加到好氧堆肥体系中,研究其对堆体理化性质、肥效、毒性和微生物群落的影响。结果表明,添加复合菌剂最高温度可达70.55 ℃,比对照组高温期延长了5 d,减少了氮源流失,有机质降解率提高了5.56%,土霉素降解率高达98.86%,使堆肥产品达到安全水平。此外,复合菌剂提高了堆肥中放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,与堆体升温正相关的嗜热菌属(Thermophilic bacteria genera)丰度显著增加(P<0.01),而致病细菌相对丰度下降。细菌群落相关性分析结果表明,接种菌剂既增加了微生物活性,降低了细菌群落的复杂度,又为优化建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础。本研究可为抗生素降解菌渣在堆肥中的应用提供参考。     

电气石强化生物膜系统处理中药废水的启动及生物膜特性分析

将电气石与生物膜技术结合构建电气石强化生物膜系统处理中药废水,通过电气石调节生物膜微环境,以增强微生物代谢活性,从而提高了反应系统的处理能力。结果表明：电气石强化厌氧流化床(AFBR)反应系统经历160 d完成中药废水的启动实验,反应系统COD去除率达到87.8%,容积负荷达到5.34 kg·(m³·d)⁻¹,生物膜产甲烷活性达到126.4 mL·(g·d)⁻¹;电气石强化好氧流化床(FBR)反应系统统经历35 d完成启动实验后,出水COD稳定在76.5 mg·L⁻¹,反应系统对应的COD去除率和容积负荷分别为90.3%和1.4 kg·(m³·d)⁻¹。中药废水依次经AFBR和FBR处理后,出水水质满足《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB 21906-2008)排放要求。以上结果可为实际工程项目提供理论依据和参考。     

硫磺和硫酸亚铁对鸡粪好氧堆肥的保氮效果

利用堆肥反应器控制堆肥条件,研究外源添加剂硫磺和硫酸亚铁在鸡粪好氧堆肥中的保氮效果。结果表明：与无添加剂的对照（CK）比较,堆肥中添加硫磺（T1）对堆肥升温和高温期的维持有一定影响,添加硫酸亚铁（T2）对堆肥升温和高温期的维持均无显著影响,而同时添加硫磺和硫酸亚铁（T3）更有利于高温期的持续,加速有机物的降解。添加硫磺...     

餐厨垃圾和绿化废弃物换向通风好氧堆肥

以某高校餐厨垃圾和绿化废弃物为原料,利用一种换向通风的堆肥降解装置对其进行好氧堆肥处理,研究了2个进气温度(35℃、45℃)和3个通风速率(1.5、2.5和4 m3/h)6个处理组对堆肥原料理化性质(堆体温度、含水率、pH值、有机质含量、C/N、种子发芽指数)的影响。餐厨垃圾和绿化废弃物进行15 d好氧堆肥后,pH值上升到7左右,有机质含量达到20%~80%,C/N都降到20以下,种子发芽指数均大于50%。经过1个月腐熟,其含水率≤30%。上述指标符合有机肥料标准(NY525-2011)的要求,该堆肥产物可用于园林绿地,具有显著的经济效益和生态效益。本研究结果表明,将城市餐厨垃圾和绿化废弃物混合后进行好氧堆肥是废弃物处理的高效工程,具有良好的发展前景。     

AnEMBR-IFFAS耦合工艺处理石化废水

石化废水具有成分复杂、生物毒性和可生化性差等特点,废水中的高浓度耗氧有机物(以COD计)以及有毒物质会抑制生物活性,传统厌氧/好氧工艺在处理此类废水时难以达到理想效果。为强化生物处理效果,构建了一种新型电化学强化厌氧膜生物反应器(AnEMBR)与基于悬浮生物载体的生物膜与活性污泥复合工艺(IFFAS)处理实际石化废水。通过AnEMBR构建的生物电化学系统去除COD,并通过IFFAS内的改性载体实现同步硝化反硝化(SND)以去除NH₄⁺-N和TN。运行期间COD去除率大于95%,在-1.2 V的外加电压下缓解不可逆膜污染并回收沼气 (CH₄占比90.7%) 。稳定运行阶段的COD、NH₄⁺-N、TN的平均去除率可达到97.9%、93.1%和72.2%,平均出水COD为52.11 mg·L⁻¹、NH₄⁺-N为3.70 mg·L⁻¹、TN为15.19 mg·L⁻¹,达到了《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571‐2015)。以上研究结果可为石化废水强化生物处理提供参考。     

微生物菌剂强化餐厨垃圾和污泥联合堆肥

为探究微生物菌剂对餐厨垃圾和污泥联合好氧堆肥的影响,以餐厨垃圾和污泥（湿重1∶1）混合原料为堆肥底物,添加底物总湿重30%的废木屑作为膨胀剂,向底物中分别加入微生物菌剂和腐熟堆肥为处理组,并以不添加外源物作为对照,通过测定堆肥过程中的理化性质、腐熟效果和营养元素的变化,考察菌剂和腐熟堆肥对联合堆肥的促进作用。结果表明,微生物菌剂和腐熟堆肥的添加均能提高联合堆肥的肥效和腐熟效果,但菌剂的作用更佳。在微生物菌剂的作用下,堆体温度快速升高,并且可将高温期延长到5 d;经15 d快速堆肥,体系内含水率下降了18.31%,挥发性固体减少量达5.95%;添加菌剂的处理组在堆肥结束时的种子发芽指数最高,为258.54%,总氮浓度升高了10.70%,碳氮比减少了15%,这说明微生物菌剂有助于提高堆肥腐熟和肥效。微生物菌剂对餐厨垃圾与污泥联合好氧堆肥的减量和腐殖化有着更好的促进作用。本研究结果可为餐厨垃圾和污泥堆肥资源化处理提供参考。     

好氧颗粒污泥负载纳米二氧化钛强化磺胺嘧啶降解的机制及性能

抗生素在传统污水处理厂的去除效果有限,基于此,制备了一种将纳米二氧化钛(TiO₂)吸附在好氧颗粒污泥上的生物纳米材料,该材料可以在不影响其他污染物去除性能的情况下提高废水中磺胺嘧啶(SDZ)类抗生素的降解,并强化中间产物的进一步转化。结果表明,AGS对TiO₂的吸附满足伪二级吸附动力学,得到的生物纳米材料结构稳定;在TiO₂为20 mg·L⁻¹时吸附速率最快、对污泥内细胞和胞外聚合物影响较小;用该材料降解含SDZ的模拟废水时,紫外光照会促进生物纳米材料中异养菌的活性,提高耗氧有机污染物、SDZ及其中间产物对氨基苯磺酸的去除率,10 h内SDZ平均降解速率可达0.97 mg·(L·h)⁻¹。以上获得的新型生物纳米材料可为抗生素废水的处理提供新的技术选择。     

堆肥污泥施入黄土对植物生长及Cd吸收的影响

以堆肥污泥为研究对象,采用盆栽实验方法研究不同干质量(0%、1%、5%、10%、25%和50%)堆肥污泥施入贫瘠黄土后,对玉米、蚕豆生长情况及对重金属Cd吸收的影响。结果表明,黄土中重金属Cd含量随施用堆肥污泥增加而增加,大部分(70%以上)都积累于混合基质中,玉米和蚕豆中重金属Cd吸收系数约为0.09~0.14;施用堆肥污泥干质量超过25%时,混合基质中重金属Cd超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[1]二级(pH >7.5)标准值(0.6 mg/kg),另外,玉米和蚕豆在堆肥污泥施用比例分别为1%和5%时长势最佳,且植物幼苗期平均增重分别为8%和19%,得出,施入5%左右堆肥污泥有利于玉米、蚕豆生长,堆肥污泥短期有控施于贫瘠黄土是可行的。