剩余污泥 污泥稳定化产物生态价值及环境风险

01

污泥稳定化产物生态价值

' h5 v! w2 o' f8 [9 V  |' U
* ]% U/ v9 ~9 {1 h+ ^1 N污泥稳定化产物的生态价值 --- 腐殖酸
/ g5 x6 d; n5 L' l( R+ a
腐殖酸是一种富含多种活性含氧官能团的大分子有机物。

; o0 J) @  T9 k' G/ x1、腐殇酸的分类

( U$ u4 b: Q3 F% \+ b0 ]4 s6 Z腐殖酸按其在环境中的形态又分为富里酸和胡敏酸。

$ A# x, r3 _. a; d

$ l, {2 g4 [) R
富里酸一一是一类水溶性的小分子腐殖酸,在土壤中有较好的扩散性和渗透性,可被植物直接吸收利用;

胡敏酸一一是一类非水溶性的大分子腐殖酸,化学结构相对稳定,在土壤中的迁移性较差,不能被植物直接吸收利用,但在固定、储存营养元素、改善土壤肥力等方面发挥着重要功能。
% {* W' E' \+ I5 u# U- E; N
2、腐殖酸在地球化学中的重要性

>在碳循环中,腐殖酸是动植物残体回归自然生态系统的中间介质,是能量交换的载体,也是化石能源(煤、石油、天然气)形成的前驱物。
4 k7 `* y9 t- N% v# M: J6 O
>污泥的稳定化过程是模仿自然过程,用工程化手段实现了微生物残体、有机物向腐殖酸的转化,促进了腐殖酸在地球化学中的碳循环。

' T( O* u  T  y1 a


注:

东北黑土地的有机质中有32%的腐殖酸;
一般农业土壤和园林用土中腐殖酸含量有5%~25%;
3 J) V' `4 `2 u9 }稳定化处理后的沼渣、发酵物的腐殖酸占总有机质的10-20%。

2 E+ F( W, E! {( Z这些有机质、腔殖酸、微量营养元素、多种氨基酸和酶类等,能起到改良土壤的作用,有更要的土地利用价值。

3、腐殖酸对土壤生态系统的作用
' ~0 p* n9 G$ l$ f3 P
>土壤结构的稳定剂:腐殖酸的胶体性能能改善土壤的团粒结构,使土壤吸水量增大,透气性增强,空隙度和持水量增加,有助于提高土壤的保水、保肥能力,从而改善作物的土壤环境。
" _6 G7 [2 U$ g6 q
>土壤的改良剂:腐殖酸含有较多的活性基团,盐基交换容量大,能够吸附土壤中更多的可溶性盐,同时阻碍教大数量的有害阳离子,降低土壤盐浓度和酸碱度,从而改良盐碱土壤。

>重金属的国定剂:脱殖酸含有多种类的活性基团,与重金属离子、放射性核素以及芬香化合物等物质发生吸附、离子交换、氧化还原、络合螯合等各种物理化学反应,对转化和降解污染物,净化土壤环境起重要作用.
; G! a/ {) Q0 d3 E" A2 T
* V) }4 ]+ T# x1 h6 |. @>微量元素的溶解剂:腐殖酸可以与中、微量元素发生螯合反应,生成溶解性好、可被植物吸收种利用的螯合物,从而有利于植物对其吸收和利用.

4 {0 B! r( w) m, D8 F1 Z+ o/ O3 U>植物养料的仓库:腐殖酸能激活土壤酶从而加速微生物的生长,加快有机氮的矿化,减少氮的流失,也促使天然磷矿石的分解,增加可溶性磷,也能够吸收和储存钾离子。

>固氮的载体:腐殖酸上的羟基(COOH)中的H+可以被NH4+取代,或醌基与氨发生加成反应,使土壤中易流失的游腐氨保留下未.

; n: ~# v' a5 g( m>土壤微生物的栖息地:腐殖酸的水溶性腐殖酸可作为碳源被土壤微生物物直接利用。
9 d5 n0 [4 e1 c: A6 j. E, M+ _" r& k, J
污泥稳定化产物的生态价值一一营养元素
9 m: G5 s, k# S( z* z9 R  B+ o7 S
# f! u2 x* G' l1 ^) _1 N元素分析显示:
, q# D+ z7 z, S( z8 y$ t  S
>稳定化过程主要是碳元素和氨元素的转化,由有机态向无机态转化,由固态向气态转化,而磷和钾主要是富集;
6 M% w* C/ A  ?/ n  h/ I
>沼渣经板框脱水后,钾元沐流失严重,磺元紧流失林对少,推测钾元紧主要存在于液林中,磷元素要存在于固林中;

>稳定化处理产物的养分含坤(以N+PoOs+KoO计)在7.5%~13.5%,远高于污泳农用和园林利用标准(氨磺钾合蛎>3%)


9 |! C/ c9 K  K: s
3 N; Z5 e( `' O9 ?3 C. v
- d; a( q9 ]& h+ O污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物

5 e( M; s8 }1 E4 j7 r  C* f
! U4 v$ w$ J, q% m" O" _小妻试验田:以厌氧消化处理产物作为生物炭土,与黄土1:1混配种植小妻
# Y" O0 r3 [& x8 K' F实验组(左):施用生物炭土的小麦地
对照组(右):施用复合肥的小麦地
2 K' J% z0 x! j0 e( q+ D% p



污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物

实验组优势真菌:未分类的真菌
9 A2 }0 {, h2 o
对照组优势真菌:被孢霉菌、镰刀菌、明梭孢菌、漆斑菌、头梗霉菌(植物病原菌或动物病原菌)
4 n0 ^6 q8 C$ L7 K
+ M) w8 Q( L" {$ }7 F

02

污泥稳定化产物的环境风险--重金属

不稳定态:会影响酶的活性和微生物群落的生长,还会被植物吸收富集;

稳定态:在自然界正常条件下不易释放,能长期稳定在沉积物中,不易为植物吸收。
  [& l4 L4 R5 y; G0 t7 Z
! r* g7 O3 q9 e9 U


% N% W+ W0 ?$ S7 Y7 `在厌氧消化过程中,污泥中的As、Pb、Cr、Cu易于形成稳定形态,而Zn、Cd和Ni稳定性较差;重金属的形态分布与种类、基质、反应条件等环境因素有关。
% q- ]% j: u- i0 I! z# v2 T
在好氧发酵过程中,污泥中的As、Pb、Cr、Cu易于形成稳定形态,而Zn、Cd和Ni稳定性相对较差,这与厌氧消化的规律相似。
' k: x) T0 s- S1 Q4 m# }$ T' Y

03

污泥稳定化产物的环境风险--思考

1、充分认识污泥处理产物的双重属性
/ |4 `7 p- Z' l: O
: A  C( t0 I3 a; Q# l& R产物的资源化利用是终极目标
" {% R+ h* t# K2 [" b; N9 d
资源化利用的前提是稳定化处理

- P; T8 l' L. O, _用资源和污染属性进行双重评价,选定合理的技术路线

: i  i+ @2 x. u) w污泥不是一无是处,它也可以变废为宝。

2、正确理解重金属的限值
+ J; A& I# a# f7 D
/ M. X3 h+ K% x我国的泥质标准存在如下问题:

一一除农用外,园林、土壤改良和填埋,水泥焚烧重金属限值基本一样
4 `) o9 S1 ?& c4 }
一一超标就没有办法了?

一一没有说清楚是针对原污泥,还是针对处理后的产物。
! F- {4 A& ~* L: }% J: ]7 _
( V9 r" A( O  [  m' w. r0 J一一稳定化处理后,污泥形态发生了变化,重金属含重也发生了变化,标准值返有用吗?
# {: K* t" v7 w$ Z; L
. Y9 C9 w6 R; m$ [' t' d. q1 \一一用重金属总命值不合理。

一一重金属在处理过程,其形态会发生变化。

3、创新污泥处理产物土地利用的方式

6 ]8 A' i9 m7 ^9 X, n7 N& y8 U4 ^# k>没有创新的处置方式,好氧发酶、厌氧消化后的产物士地利用是一句空话。

>只有把处理产物出路做通了,才能够体现“绿色、循环、低碳“
“治理污染,重在循环,赢在循环“

>资源化利用不仅表现在对当地生态文明建设提供了直接的支持,而旦在循环中嬴得了良好的经济效益;
9 V0 F5 Q4 E5 V  R/ c( R3 I- o
>在经济上实现赢,就为污染治理持续进行、有效进行提供了机制上的保障;
/ M" z1 S$ I/ D0 ]/ c6 t
! x! o3 U. @$ F+ b6 H>从循环中得益,也就促成了治污的良性循环,让污染治理不再被动,而是走向主动。