作物秸稈與城市污泥高溫好氧堆肥過程中碳氮磷及重金屬轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、每年產(chǎn)生的大量城市污泥是我國亟待解決的環(huán)境問題，城市污泥堆肥化處理具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，是城市污泥處理處置的重要方式，高溫好氧堆肥化工藝具有運(yùn)行費(fèi)用低、見效快、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。目前，城市污泥堆肥主要存在養(yǎng)分含量低、重金屬含量高的問題，成為限制其農(nóng)田利用的關(guān)鍵因素。堆肥過程中調(diào)理劑的選擇對(duì)堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的影響尤為重要，目前普遍使用的調(diào)理劑有農(nóng)作物秸稈、生活垃圾、木屑等，我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，但是大部分被棄置、焚燒，利用率很

2、低，農(nóng)作物秸稈含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，是污泥堆肥的理想調(diào)理劑。本研究選取四種不同秸稈(油菜秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈)作為調(diào)理劑與城市污泥混合進(jìn)行高溫好氧堆肥實(shí)驗(yàn)，研究不同秸稈對(duì)城市污泥高溫好氧堆肥的影響，為提高農(nóng)作物秸稈和城市污泥的資源化利用提供依據(jù)。
　　 通過對(duì)四種秸稈與城市污泥混合堆肥試驗(yàn)研究，研究結(jié)果如下：
　　 (1)污泥堆肥中添加四種不同秸稈都順利完成了堆肥過程，堆體升溫速度為水稻秸

3、稈＞小麥秸稈＞玉米秸稈＞油菜秸稈，降溫速率為水稻秸稈＞玉米秸稈＞小麥秸稈＞油菜秸稈；堆體高溫期維持時(shí)間為添加小麥秸稈＞水稻秸稈和玉米秸稈＞油菜秸稈，四種秸稈中添加水稻秸稈更有利于加快堆肥進(jìn)入高溫期的時(shí)間，縮短堆肥進(jìn)入腐熟期的時(shí)間，促進(jìn)污泥堆肥的進(jìn)程；不同秸稈調(diào)理劑對(duì)堆體pH和含水率的影響不明顯。
　　 (2)四個(gè)處理中總有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳都呈下降的趨勢(shì)。總有機(jī)碳降低了22％～27％，添加油菜秸稈的處理降解量最少?？扇苄杂袡C(jī)碳降

4、低了56％～67％，添加玉米秸稈的處理降低量最少。
　　 (3)四個(gè)處理中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量變化趨勢(shì)一致，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解難易度：半纖維素＞纖維素＞木質(zhì)素。其中添加水稻秸稈的處理纖維素、半纖維素減少的量最多，添加小麥秸稈的處理增加的木質(zhì)素量最多。
　　 (4)秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量與污泥堆肥中腐殖質(zhì)的形成有密切聯(lián)系。四個(gè)處理中的HM和HA呈上升趨勢(shì)，F(xiàn)A呈下降趨勢(shì)，HA/FA總體上呈

5、上升趨勢(shì)。四種秸稈中添加玉米秸稈更有利于提高污泥堆肥中HM、HA的含量，提高堆肥腐質(zhì)化程度。
　　 (5)四個(gè)處理中銨態(tài)氮含量的變化都呈先升高后下降的趨勢(shì)，銨態(tài)氮的含量與堆體溫度和pH具有顯著的相關(guān)性，添加小麥秸稈和玉米秸稈的處理中銨態(tài)氮含量較高；硝態(tài)氮的含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，硝態(tài)氮含量與溫度和含水率呈顯著負(fù)相關(guān)，其中添加油菜秸稈的處理硝態(tài)氮含量最高。
　　 (6)四個(gè)處理中全氮和酸水解態(tài)氮變化趨勢(shì)一致，堆肥結(jié)束時(shí)含量都

6、明顯增加，全氮含量增加了8.4％～20.5％，酸水解有機(jī)氮含量增加了14.2％～31.1％。城市污泥堆肥過程中氮素組分以有機(jī)氮為主，占全氮含量的57％～92％。添加玉米秸稈的處理有利于促進(jìn)堆肥中全氮含量的增加，而添加水稻秸稈的處理更有利于促進(jìn)堆肥中酸水解態(tài)氮含量的增加。
　　 (7)四個(gè)處理中酰胺態(tài)氮占水解態(tài)氮的比列約為13％～25％，含量呈增加的趨勢(shì)，添加玉米秸稈的處理增加的量最多；氨基糖氮的含量在堆肥升溫期和高溫期呈逐漸增加

7、的趨勢(shì)，堆肥后期有所下降，但總體上呈增加的趨勢(shì)，占水解態(tài)氮的比例變化不大；氨基酸態(tài)氮的變化規(guī)律與酸解態(tài)氮相似，呈先降低后增加的趨勢(shì)，氨基酸態(tài)氮占酸解態(tài)氮的大約為30％～40％，堆肥結(jié)束時(shí)，其占水解態(tài)氮的比例變化不大；未鑒別態(tài)氮占酸解態(tài)氮比例增加了4％～7％，添加水稻秸稈的處理中增加最多。
　　 (8)污泥堆肥中添加四種秸稈都存在一定的氮素?fù)p失，氮素?fù)p失為7.2％～28.4％，氮素?fù)p失較少，堆肥比較理想。添加小麥秸稈的氮素?fù)p失最大

8、，添加油菜秸稈的氮素?fù)p失最小。
　　 (9)添加四種秸稈的四個(gè)處理中總磷和有機(jī)磷因“濃縮效應(yīng)”含量都明顯增加，但四種秸稈對(duì)污泥堆肥中總磷和有機(jī)磷含量的變化影響不顯著；添加四種秸稈對(duì)污泥堆肥中速效磷含量的變化影響顯著，其中添加玉米秸稈更有利于提高堆肥中速效磷的含量。
　　 堆肥中無機(jī)磷主要以NH4Cl-P、Al-P、O-P為主，堆肥結(jié)束后，各處理中NH4Cl-P、Al-P、O-P占無機(jī)磷總量的79.5％～81.1％。添加水

9、稻秸稈的處理有利于提高堆肥中NH4Cl-P的含量。添加油菜秸稈的處理有利于提高堆肥中Al-P和O-P的含量。
　　 (10)城市污泥堆肥中各重金屬總濃度Cr＞Pb＞Cd，污泥堆肥中添加四種秸稈重金屬總量都呈增加的趨勢(shì)，城市污泥堆肥中添加秸稈調(diào)理劑對(duì)重金屬絕對(duì)含量的減少?zèng)]有作用。
　　 各處理的污泥堆肥產(chǎn)品中Cr以有機(jī)結(jié)合態(tài)為主，Cd以可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)為主，Pb的各種形態(tài)分布相對(duì)比較均勻。添加四種秸稈各處理間，添加玉