生物質(zhì)炭對(duì)城市污泥好氧堆肥過(guò)程中碳素轉(zhuǎn)化及堆肥品質(zhì)的影響.pdf

1、生物質(zhì)炭是高溫厭氧條件下熱解產(chǎn)生的富炭物質(zhì)，具有很好的熱穩(wěn)定性和抗生物化學(xué)分解特性，發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，表面含有多種官能團(tuán)，且高度芳香化。生物質(zhì)炭作為城市污泥堆肥調(diào)理劑不僅可以為微生物提供碳源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以較好地保持水分和空氣的通融性。許多研究表明不同來(lái)源的生物質(zhì)炭如竹炭、稻桿炭、小麥炭，或者相同的炭不同的熱解溫度、富氧條件導(dǎo)致不同的比表面、官能團(tuán)、孔徑性質(zhì)、表面酸度等，造成生物質(zhì)炭性質(zhì)的差異。但是目前針對(duì)生物質(zhì)炭在堆肥

2、中應(yīng)用的研究多局限于氮素和碳素?fù)p失研究，對(duì)添加生物質(zhì)炭的堆體在堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成過(guò)程研究很少。本研究通過(guò)向城市污泥中添加不同種類和用量的生物質(zhì)炭進(jìn)行高溫好氧堆肥實(shí)驗(yàn)，研究了其對(duì)堆肥過(guò)程中堆體基本性質(zhì)、碳素轉(zhuǎn)化行為及堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的影響，探討了生物質(zhì)炭對(duì)堆肥中碳轉(zhuǎn)化影響作用機(jī)理，以期為城市污泥堆肥后的土地利用提供依據(jù)。主要研究結(jié)論如下;
　　 (1)在堆肥的第1天所有堆體均進(jìn)入了高溫期(＞50℃)，且達(dá)到堆肥無(wú)害化

3、標(biāo)準(zhǔn)，添加生物質(zhì)炭可以縮短高溫期，促使堆肥快速進(jìn)入腐殖化階段，減少高溫期過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的有機(jī)質(zhì)和氮素?fù)p失，提高堆肥品質(zhì)，各種生物質(zhì)炭中以竹炭處理得效果最為明顯;生物質(zhì)炭堿性較強(qiáng)可導(dǎo)致堆體pH提高，其隨添加量增加效果更加明顯，以小麥秸稈炭最為明顯;不同生物質(zhì)炭對(duì)堆肥產(chǎn)品電導(dǎo)率影響差異較大，竹炭對(duì)電導(dǎo)率影響較小;花生殼炭6％處理電導(dǎo)率最高;小麥秸稈炭隨添加量的增加電導(dǎo)率呈增大趨勢(shì)，但最終產(chǎn)品電導(dǎo)率均小于4.0mS·cm-1。
　　 (2)

4、堆肥過(guò)程中有機(jī)碳含量呈降低趨勢(shì)，添加生物質(zhì)炭均使堆體有機(jī)碳含量提高，且隨添加量的增加呈增大趨勢(shì)，不同生物質(zhì)炭之間的差異主要在堆肥的前21天，堆體有機(jī)碳含量表現(xiàn)為小麥秸稈＞花生殼炭＞竹炭;水溶性有機(jī)碳呈先增加后降低的趨勢(shì)，加炭處理前期水溶性有機(jī)碳增加較快，后期卻隨生物質(zhì)炭添加量增加呈減小趨勢(shì)，表明生物質(zhì)炭能夠有效降低堆肥腐熟階段水溶性炭含量。堆肥過(guò)程中有機(jī)碳的損失率在16.64％～46.06％之間，損失時(shí)期主要發(fā)生在高溫階段。堆體有機(jī)碳損

5、失在添加不同類型的生物質(zhì)炭后，竹炭和花生殼炭受添加量影響較小，花生殼炭處理則表現(xiàn)為6％＞9％＞3％。
　　 (3)添加生物質(zhì)炭會(huì)降低堆肥中腐植酸(HS)、胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的含量，卻可以提高堆肥的HA/FA比，提高了腐植酸中胡敏酸的相對(duì)含量，進(jìn)而提高堆肥有機(jī)質(zhì)品質(zhì)。不同生物質(zhì)炭中，小麥和竹炭更有利于HA/FA比值的提高，且以添加量為6％時(shí)效果最明顯。堆肥前后胡敏酸光譜分析表明堆肥后HA中的酰胺含量增加，脂肪類物質(zhì)相對(duì)

6、減少，增加HA芳構(gòu)化程度和穩(wěn)定程度，其中6％的處理芳構(gòu)化最為明顯。
　　 (4)所有的堆肥處理均能降低有效Cu和有效Zn的含量。不同處理中，竹炭和花生殼炭在添加量6％時(shí)效果最明顯;小麥秸稈炭的處理效果隨其添加量的增加而增加。3種生物質(zhì)炭均不能降低堆肥中的有效Cd含量。
　　 (5)堆肥過(guò)程中，胡敏酸與Cu的親和能力較強(qiáng)，使其形態(tài)更為穩(wěn)定從而降低其生物有效性，因此通過(guò)提高堆肥中的胡敏酸含量而有效降低堆體中Cu的有效;與Cu