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污泥稳定化产物的生态价值 --- 腐殖酸* m% V/ f+ w+ k+ f0 P) U3 }( e$ u6 t; a
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腐殖酸是一种富含多种活性含氧官能团的大分子有机物。& [% ~5 ~" {/ x, w+ j
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1、腐殇酸的分类
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- I2 o& a, ]' w1 Y3 C' G+ @8 U腐殖酸按其在环境中的形态又分为富里酸和胡敏酸。
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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;4 M0 B4 S& Z1 b, o! P; y) C
$ Q! t2 Z4 z& ~9 @# r4 e& |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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' i+ P& R/ [+ v7 N3 p- M2、腐殖酸在地球化学中的重要性3 l+ G, Q1 k: k2 v9 n
x7 `- d! a) {1 F>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。8 H' F1 G/ X3 _$ e
# C* V. c. o% p" s8 `$ G>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。# ]* S1 K* {$ E& F* |
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8 Y3 N K0 m1 D$ e注:, Z, H/ Q5 I* h i, G3 g
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东北黑土地的有机质中有32%的腐殖酸;
3 x5 t1 h4 h/ }! x/ Y一般农业土壤和园林用土中腐殖酸含量有5%~25%;
( D; c" T7 @2 F, @& ~. v稳定化处理后的沼渣、发酵物的腐殖酸占总有机质的10-20%。7 @4 S& m# _+ F# k7 f6 m
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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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3、腐殖酸对土壤生态系统的作用2 E# k) F4 u: h! w, q
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>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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& Y: ~, m7 q* z- p* ?>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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* ?5 [$ g+ q& A>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.- Z7 v9 f- I/ R. G
- _: {' s) d8 V% v5 B& u1 P y>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.
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>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。4 r& Z" q& J8 k9 F( `* `4 d" W
) B) m' E! d. \>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.
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>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。1 {8 O9 h0 h5 B: n# e6 ^
" q2 L9 @" ~+ k6 m& y( l污泥稳定化产物的生态价值一一营养元素7 T' W/ l4 @! V' W5 ^! j5 p
' g3 H$ c" ^' ?% Y* b元素分析显示:
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>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;+ a3 V; M* _0 A3 h1 _, d3 B& S
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>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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4 b' e1 H6 p& I+ D1 D>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%)& J% F C' T3 y
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0 \& b$ q/ e. _+ N$ v* a: ^污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物8 g6 p3 t8 b7 P- Z2 @0 N! k* W
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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
3 _- B, i2 `# T, W, }7 T5 R实验组(左):施用生物炭土的小麦地
+ w9 C* v- Z5 H8 u对照组(右):施用复合肥的小麦地% s. \6 c. ]% c8 ^. \: o
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- {4 U4 _! k% a( R; l污泥稳定化产物的生态价值一一功能微生物
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. J) i9 {$ ?# h! t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)( Y$ H. ` t/ l$ b
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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。& O% ]+ Y. F8 v% g$ h1 E6 u# W; I' J3 R
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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。* O7 q' l0 x8 p4 n! V8 C
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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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1、充分认识污泥处理产物的双重属性9 B8 `. G @' `* k* Y; m- w
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产物的资源化利用是终极目标/ K$ m/ o% [) U( B
7 J- |6 R, u8 J# } D4 j1 A资源化利用的前提是稳定化处理
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/ [' [" i8 z2 r, ` O用资源和污染属性进行双重评价,选定合理的技术路线+ ?5 @; s) R, c# A
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污泥不是一无是处,它也可以变废为宝。4 U$ H+ p* ^3 `( }% p" W
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2、正确理解重金属的限值1 x3 X$ ?* |. r. N8 _/ d+ D4 l
! T% G% m: B3 j* S我国的泥质标准存在如下问题:! R+ q) w" N3 I4 e5 j3 i9 r
5 |, ?, p x! c6 Z" F8 `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) p& H- Y5 N, |0 d( v/ p
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一一超标就没有办法了?
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; q' k _2 _7 B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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$ Q. J' I3 G$ N7 Z g" P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?0 ?2 R8 |- N% n; S: [ Y
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一一用重金属总命值不合理。
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& C/ `. v* o! M. V2 @4 p$ P一一重金属在处理过程,其形态会发生变化。
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3、创新污泥处理产物土地利用的方式" z6 N+ C4 m& J8 ^4 w( Z
- Y4 J" ?+ p5 G6 X& l' ~6 I>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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6 R/ ]% i7 D4 H>只有把处理产物出路做通了,才能够体现“绿色、循环、低碳“1 g/ ^$ _! G; U8 S
“治理污染,重在循环,赢在循环“0 P# G* P7 N/ k$ F# X
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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;" N8 h: D4 n: t1 X$ F4 G
6 p1 s+ l* g& t1 o7 `6 H9 n+ }>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;
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' N V/ m: r @9 i>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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专题：2021年度环保安全事故