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6 d* Q3 F7 a& J3 P! c# a% G污泥稳定化产物的生态价值 --- 腐殖酸% V0 t' z8 }7 o0 I: O
* A/ {* t( B1 ?" _4 i; x; u5 \腐殖酸是一种富含多种活性含氧官能团的大分子有机物。
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1、腐殇酸的分类
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2 X8 ]0 ^- Q Y$ |1 o0 c腐殖酸按其在环境中的形态又分为富里酸和胡敏酸。, V7 U% l9 ?) t8 A* k V8 F* K; v
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5 J: p- t- P# W3 P$ {* U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;$ H6 a# e8 `) \0 c6 g2 f
' i8 Y. [4 E. `6 y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。
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2、腐殖酸在地球化学中的重要性 j/ x1 V* X+ `0 R" ^/ }; x
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>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。 b* |- j9 l7 `! c
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>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。3 I' ~4 Y! B) E% ]! i3 _, |: ^
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注:. [5 T' ]) A' J: w
/ p, w, O( |* J% }& L7 g% X) l东北黑土地的有机质中有32%的腐殖酸;
0 N( v& U2 |6 T+ E; b一般农业土壤和园林用土中腐殖酸含量有5%~25%;
: L: p* ]; g1 K稳定化处理后的沼渣、发酵物的腐殖酸占总有机质的10-20%。$ z# a5 K9 [. b) h" ~; X) O
5 p5 f9 b6 ?: `. i+ o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。
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; ]1 }7 v4 h$ ]" A* W( p! ^3、腐殖酸对土壤生态系统的作用
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; _6 u% S T+ K" L( g>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。
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" o: u& a$ M- X. L>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。
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$ S: k" F$ |! ~>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.! N$ D8 S, A6 k; b) n0 y# y
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>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.- e& Y' p: K- i! ]' Y3 P( }0 |
5 l, K8 s j3 ^8 l% Y9 C3 m( r>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。
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0 s5 @9 C, e) k% D4 o2 r>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.
5 l! R7 f. l) N4 S" m/ t* Q/ s4 L: f! Q* k0 I ~
>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。, y F/ s* i& b$ i" t* x, r. q
0 K* |- x$ q% e6 S% F% y污泥稳定化产物的生态价值一一营养元素3 J. J+ ^" w) q! t. u
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元素分析显示:
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$ b; v& F1 @) X$ z+ u>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;) B" s7 g& J9 s" d
$ `. K6 L- X7 q$ Q* ^8 W>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;
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>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%)4 Z9 j3 N' w6 @, e+ [$ o3 z I
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3 u$ q. i/ c3 ?- ], B污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物
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' ~- E! D2 n+ D. { ]2 s0 E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 R6 A0 r1 f7 G w$ ~% M( t
实验组(左):施用生物炭土的小麦地
4 K8 x9 E- ~/ B# g n4 j6 r对照组(右):施用复合肥的小麦地) c+ \2 B% n& ^
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污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物6 O& _4 h* _' h4 T1 w& h" S
5 H8 a# ]( v! f! @3 F+ X7 B实验组优势真菌:未分类的真菌
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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)# w0 F; A# T% G
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5 y( G) `* j3 J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;
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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。
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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。+ |/ |: r1 c+ k. o3 V
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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。
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! T0 e' Z$ ]. e# ?, z4 F" _* c1、充分认识污泥处理产物的双重属性
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产物的资源化利用是终极目标
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( m$ W2 |- U1 O: ?% h1 H5 k资源化利用的前提是稳定化处理( l1 w1 Q5 q5 ~
* j7 r1 M" J6 |8 W: h用资源和污染属性进行双重评价,选定合理的技术路线( h; m: H/ s8 m
. [6 V4 R" F, T9 k' D9 a污泥不是一无是处,它也可以变废为宝。( s: u8 s7 k* Q7 _6 M- {
! d& e0 ~0 ]3 ~* M, J2、正确理解重金属的限值$ W1 \ y& d6 ^0 m* Q( S t4 a
# D; C3 o% k7 x我国的泥质标准存在如下问题:
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" b5 X1 N7 S( C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
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一一超标就没有办法了?2 u5 z4 c- @& ^# h
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一一没有说清楚是针对原污泥,还是针对处理后的产物。
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) N) l" {/ {; x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?
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1 `' \( I) _1 j1 Y1 q* e+ C一一用重金属总命值不合理。
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一一重金属在处理过程,其形态会发生变化。
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( ]$ S/ i7 m" m+ [3、创新污泥处理产物土地利用的方式! U7 G/ V2 E8 R# }5 J
+ S+ t! m8 Q% e, W# v; L>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。
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>只有把处理产物出路做通了,才能够体现“绿色、循环、低碳“; u& h: `& E' p7 u+ W1 \
“治理污染,重在循环,赢在循环“
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>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;
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( S0 X* ~6 U2 J7 A, e- Y, u8 J& t8 W>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;2 k3 W q0 J7 w" a4 Q
9 l2 s8 E+ J/ e3 \/ B- _" O>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。
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基于碳源捕获及碳源改向的污水处理能源自给
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专题：2021年度环保安全事故