生物質炭對城市污泥好氧堆肥過程中碳素轉化及堆肥品質的影響.pdf

1、生物質炭是高溫厭氧條件下熱解產(chǎn)生的富炭物質，具有很好的熱穩(wěn)定性和抗生物化學分解特性，發(fā)達的孔隙結構和巨大的比表面積，表面含有多種官能團，且高度芳香化。生物質炭作為城市污泥堆肥調理劑不僅可以為微生物提供碳源和營養(yǎng)物質，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源的生物質炭如竹炭、稻桿炭、小麥炭，或者相同的炭不同的熱解溫度、富氧條件導致不同的比表面、官能團、孔徑性質、表面酸度等，造成生物質炭性質的差異。但是目前針對生物質炭在堆肥

2、中應用的研究多局限于氮素和碳素損失研究，對添加生物質炭的堆體在堆肥過程中有機質的分解和腐殖質的形成過程研究很少。本研究通過向城市污泥中添加不同種類和用量的生物質炭進行高溫好氧堆肥實驗，研究了其對堆肥過程中堆體基本性質、碳素轉化行為及堆肥產(chǎn)品質量的影響，探討了生物質炭對堆肥中碳轉化影響作用機理，以期為城市污泥堆肥后的土地利用提供依據(jù)。主要研究結論如下;
　　 (1)在堆肥的第1天所有堆體均進入了高溫期(＞50℃)，且達到堆肥無害化

3、標準，添加生物質炭可以縮短高溫期，促使堆肥快速進入腐殖化階段，減少高溫期過長帶來的有機質和氮素損失，提高堆肥品質，各種生物質炭中以竹炭處理得效果最為明顯;生物質炭堿性較強可導致堆體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;不同生物質炭對堆肥產(chǎn)品電導率影響差異較大，竹炭對電導率影響較小;花生殼炭6％處理電導率最高;小麥秸稈炭隨添加量的增加電導率呈增大趨勢，但最終產(chǎn)品電導率均小于4.0mS·cm-1。
　　 (2)

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

5、失在添加不同類型的生物質炭后，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)添加生物質炭會降低堆肥中腐植酸(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含量，進而提高堆肥有機質品質。不同生物質炭中，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，脂肪類物質相對

6、減少，增加HA芳構化程度和穩(wěn)定程度，其中6％的處理芳構化最為明顯。
　　 (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種生物質炭均不能降低堆肥中的有效Cd含量。
　　 (5)堆肥過程中，胡敏酸與Cu的親和能力較強，使其形態(tài)更為穩(wěn)定從而降低其生物有效性，因此通過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