富铁生物炭对豆渣好氧堆肥过程中铵根变化的影响规律
发布时间：2022-01-06 06:44
采用芬顿技术深度脱水后的泥饼在800℃热解制得的富铁生物炭作为添加剂进行豆渣好氧堆肥试验,研究其对堆肥过程中铵根变化的影响。结果表明:添加富铁生物炭组达到峰值温度时间（第14天）早于未加富铁生物炭的对照组（第17天）。添加富铁生物炭组的pH （4.87～8.20）低于对照组（5.03～8.69）,较低的pH可以降低氨气挥发。在整个试验过程中,添加富铁生物炭组NH4+含量（1.15～8.94 mg/g）高于对照组（0.72～6.95 mg/g）,使得较多的氮元素以NH4+的形式保留在堆体中,有利于促进堆肥时的保氮过程。同时,添加富铁生物炭组堆体中有机质降解速率（0.9%～6%）高于对照组（0.2%～2%）。由此表明利用富铁污泥热解制备的生物炭作为堆肥添加剂既能够有效降低堆肥过程中的氮素损失,同时可对污泥脱水后富铁污泥实现资源化利用。
【文章来源】：环境卫生工程. 2020,28(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同热解温度下富铁生物炭的红外光谱（300～800℃）
堆肥过程温度变化情况如图2所示。整个堆肥期间，未加富铁生物炭组温度范围为18～49℃，添加富铁生物炭组温度范围18～49.33℃，添加富铁生物炭组在第14天左右达到温度上限（49.33℃），而未加富铁生物炭组温度峰值时间出现在第17天（49℃）。该结果与吴晓东等[26]的研究发现类似，即生物炭缩短堆肥升温时间，加快了堆肥进程。Zhang等[27]研究发现铁氧化物处理堆肥的高温持续时间比对照组长。可能是因为添加的生物炭具有大比表面积，可以捕获多余的水分，提供有氧条件[28]，而且铁元素引起了微生物群落变化及酶活性变化[27]。这些条件提高了微生物降解有机质的能力，并最终导致了热量的快速生成，使富铁生物炭组更快达到较高的峰值温度[29]。此外，本试验是在初春进行，外部环境温度较低，而且堆体质量较小，使得热量散失较多，目前测得的稳定时堆体温度接近于50℃，而实际堆体温度有可能高于50℃。3.3 堆肥过程中p H的变化
堆肥过程p H变化情况如图3所示。未加富铁生物炭组起始p H为6.65，而富铁生物炭组由于添加了碱性添加剂生物炭，初始p H为6.98[7]；两组的p H总体变化趋势为先降低后升高再降低，未加富铁生物炭组p H范围是5.03～8.69，添加富铁生物炭组p H范围是4.87～8.20。堆肥初期可能由于有机酸的产生导致两组p H下降，之后堆肥p H上升是因为含氮有机物的降解导致NH3释放、NH4+积累，堆肥后期p H缓慢下降是NH3在温度较高、p H偏高的堆体环境中大量挥发造成的[30]。整个堆肥过程中，未加富铁生物炭组有较长时间处于碱性环境，而添加富铁生物炭组则大部分时间处于酸性环境。Zhang等[30]发现添加生物炭降低了小麦秸秆与猪粪联合堆肥的p H。同时，张发宝等[31]和林小凤等[32]发现Fe2+和Fe3+都能降低堆肥p H，改变微生物生长环境。说明添加的富铁生物炭可以改变堆肥过程中的酸碱环境，抑制NH3挥发。通常情况下，堆肥过程中一般p H为中性偏弱碱性有利于腐殖质的生成。但本研究添加富铁生物炭的条件组p H在前30天一直维持在4.87～6.00，这样的低p H有可能对腐殖质生成不利。在未来的研究中，将侧重于富铁生物炭对豆渣好氧堆肥过程中腐植酸的影响规律，重点探讨残留在固相中NH4+对腐殖质生成的影响。3.4 堆肥过程中有机质降解速率变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]豆制品行业废弃物转化生物有机肥的探索性研究[J]. 瞿虞珍. 蔬菜. 2020(01)
[2]4种粪便堆肥过程中抗生素的降解特性[J]. 朱为静,朱凤香,王卫平,洪春来,姚燕来. 环境科学. 2020(02)
[3]畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥过程中微生物群演替及其与环境因子的关系[J]. 蔡涵冰,冯雯雯,董永华,马中良,曹慧锦,孙俊松,张保国. 环境科学. 2020(02)
[4]固体废弃物堆肥过程中氮素转化及损失控制策略研究[J]. 廖黎明,赵力剑,卢宇翔,陈孟林,宿程远. 环境工程. 2019(02)
[5]自发热持续高温好氧堆肥碳、氮、腐殖酸变化过程[J]. 薛兆骏,彭永臻,王鹏鹞,周国亚,王洪春,贾方旭,景超,王淑莹. 中国环境科学. 2018(11)
[6]铁氧化物-微生物界面电子传递的分子机制研究进展[J]. 刘娟,李晓旭,刘枫,张逸潇. 矿物岩石地球化学通报. 2018(01)
[7]生物质炭对猪粪堆肥过程中氮素转化及温室气体排放的影响[J]. 付祥峰,刘琪琪,李恋卿,潘根兴,郑金伟,张旭辉,程琨. 农业环境科学学报. 2017(09)
[8]翻堆频率对猪粪条垛堆肥过程温室气体和氨气排放的影响[J]. 赵晨阳,李洪枚,魏源送,钟佳,郑嘉熹,韩圣慧,万合锋. 环境科学. 2014(02)
[9]硫磺和硫酸亚铁对鸡粪好氧堆肥的保氮效果[J]. 张发宝,顾文杰,徐培智,解开治,唐拴虎. 环境工程学报. 2011(10)
[10]外源铁、磷对堆肥腐熟的影响及“腐殖酸-Fe-P”复合体的形成初探[J]. 沈玉君,林小凤,李国学,郭瑞. 生态环境学报. 2010(05)
博士论文
[1]铁载体和铁离子对细菌生长过程的影响[D]. 孙红启.山东大学 2008
本文编号：3571951
【文章来源】：环境卫生工程. 2020,28(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同热解温度下富铁生物炭的红外光谱（300～800℃）
堆肥过程温度变化情况如图2所示。整个堆肥期间，未加富铁生物炭组温度范围为18～49℃，添加富铁生物炭组温度范围18～49.33℃，添加富铁生物炭组在第14天左右达到温度上限（49.33℃），而未加富铁生物炭组温度峰值时间出现在第17天（49℃）。该结果与吴晓东等[26]的研究发现类似，即生物炭缩短堆肥升温时间，加快了堆肥进程。Zhang等[27]研究发现铁氧化物处理堆肥的高温持续时间比对照组长。可能是因为添加的生物炭具有大比表面积，可以捕获多余的水分，提供有氧条件[28]，而且铁元素引起了微生物群落变化及酶活性变化[27]。这些条件提高了微生物降解有机质的能力，并最终导致了热量的快速生成，使富铁生物炭组更快达到较高的峰值温度[29]。此外，本试验是在初春进行，外部环境温度较低，而且堆体质量较小，使得热量散失较多，目前测得的稳定时堆体温度接近于50℃，而实际堆体温度有可能高于50℃。3.3 堆肥过程中p H的变化
堆肥过程p H变化情况如图3所示。未加富铁生物炭组起始p H为6.65，而富铁生物炭组由于添加了碱性添加剂生物炭，初始p H为6.98[7]；两组的p H总体变化趋势为先降低后升高再降低，未加富铁生物炭组p H范围是5.03～8.69，添加富铁生物炭组p H范围是4.87～8.20。堆肥初期可能由于有机酸的产生导致两组p H下降，之后堆肥p H上升是因为含氮有机物的降解导致NH3释放、NH4+积累，堆肥后期p H缓慢下降是NH3在温度较高、p H偏高的堆体环境中大量挥发造成的[30]。整个堆肥过程中，未加富铁生物炭组有较长时间处于碱性环境，而添加富铁生物炭组则大部分时间处于酸性环境。Zhang等[30]发现添加生物炭降低了小麦秸秆与猪粪联合堆肥的p H。同时，张发宝等[31]和林小凤等[32]发现Fe2+和Fe3+都能降低堆肥p H，改变微生物生长环境。说明添加的富铁生物炭可以改变堆肥过程中的酸碱环境，抑制NH3挥发。通常情况下，堆肥过程中一般p H为中性偏弱碱性有利于腐殖质的生成。但本研究添加富铁生物炭的条件组p H在前30天一直维持在4.87～6.00，这样的低p H有可能对腐殖质生成不利。在未来的研究中，将侧重于富铁生物炭对豆渣好氧堆肥过程中腐植酸的影响规律，重点探讨残留在固相中NH4+对腐殖质生成的影响。3.4 堆肥过程中有机质降解速率变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]豆制品行业废弃物转化生物有机肥的探索性研究[J]. 瞿虞珍. 蔬菜. 2020(01)
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[3]畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥过程中微生物群演替及其与环境因子的关系[J]. 蔡涵冰,冯雯雯,董永华,马中良,曹慧锦,孙俊松,张保国. 环境科学. 2020(02)
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[5]自发热持续高温好氧堆肥碳、氮、腐殖酸变化过程[J]. 薛兆骏,彭永臻,王鹏鹞,周国亚,王洪春,贾方旭,景超,王淑莹. 中国环境科学. 2018(11)
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[7]生物质炭对猪粪堆肥过程中氮素转化及温室气体排放的影响[J]. 付祥峰,刘琪琪,李恋卿,潘根兴,郑金伟,张旭辉,程琨. 农业环境科学学报. 2017(09)
[8]翻堆频率对猪粪条垛堆肥过程温室气体和氨气排放的影响[J]. 赵晨阳,李洪枚,魏源送,钟佳,郑嘉熹,韩圣慧,万合锋. 环境科学. 2014(02)
[9]硫磺和硫酸亚铁对鸡粪好氧堆肥的保氮效果[J]. 张发宝,顾文杰,徐培智,解开治,唐拴虎. 环境工程学报. 2011(10)
[10]外源铁、磷对堆肥腐熟的影响及“腐殖酸-Fe-P”复合体的形成初探[J]. 沈玉君,林小凤,李国学,郭瑞. 生态环境学报. 2010(05)
博士论文
[1]铁载体和铁离子对细菌生长过程的影响[D]. 孙红启.山东大学 2008
本文编号：3571951
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