不同秸秆与城市污泥好氧堆肥过程中重金属质量分数及形态变化.pdf

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1、第34卷第3期西南大学学报(自然科学版)2O12年3月Vo1．34NO．3JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)Mar．2012文章编号：1673—9868(2012)03—0090—05不同秸秆与城市污泥好氧堆肥过程中重金属质量分数及形态变化孙文彬，李必琼，赵秀兰1．西南大学资源环境学院，教育部三峡库区生态环境重点实验室，重庆400715；2．重庆市农业资源与环境研究重点实验室，重庆400716摘要：以油菜、小麦、玉米和水稻秸秆为调理荆，与城市污泥混合进行好氧堆肥，研究了不同作物秸秆作调理剂对城市污泥好氧堆肥产品重金属质

2、量分数及形态的影响．结果表明：好氧堆肥使堆体中Cd，Pb和Cr3种重金属质量分数升高，使Pb，Cr可交换态质量分数及生物有效性降低，但不能降低Cd的生物有效性．其中，添加玉米秸秆有利于Cd的碳酸盐结合态向残渣态转化；添加油菜和水稻秸秆促进Cr分别向有机结合态和残渣态转化；添加玉米秸秆能有效降低Ph碳酸盐结合态质量分数，而水稻秸秆更有利于Pb向残渣态转化．表明4种秸秆作为调理剂对重金属形态的影响有一定的差异，对不同的重金属钝化效果不同，应根据污泥中的重金属选择合适的调理剂．关键词：作物秸秆；城市污泥；重金属；好氧堆肥中图分类号：X703．1文献标志码：A在污水处理过程中，通过细菌吸收、细

3、菌和矿物颗粒表面吸附，及同一些无机盐(如磷酸盐、硫酸盐等)共沉淀等多种途径，使污水中5O～8O以上的重金属浓缩在产生的污泥中uJ，虽然有研究表明我国城市污泥中的重金属质量分数均呈下降趋势，重金属仍是制约污泥大规模土地利用的主要因素之一_2]．研究表明，高温好氧堆肥是降低城市污泥中重金属的生物有效性，从而降低城市污泥农用的环境风险最有效的途径之一．但是由于污泥含水率高(>8O)，结构紧密，透气性差，达不到堆肥条件，必须向污泥中添加适当的调理剂来调节城市污泥的含水率、C／N，改善其结构增加空隙度，创造最佳的堆肥条件．研究表明，作物秸秆含水量低、结构松散、C／N比高，适合作禽畜粪便和污泥堆肥

4、的调理剂．然而不同类型的作物秸秆，因其性质不同，对堆肥过程中物质的迁移转化过程及堆肥产品的品质产生很大的差异．目前关于不同类型作物秸秆对城市污泥堆肥进程的影响研究并不多，对于不同的秸秆对堆肥后重金属形态及其变化趋势的影响研究更少．本研究采用油菜、小麦、玉米和水稻秸秆分别与城市污泥进行好氧堆肥，试图研究堆肥后重金属质量分数及其形态的变化趋势，为农作物秸秆和城市污泥的资源化利用提供依据．1材料与方法1．1试验方法试验共设4个处理．以城市污泥作为堆肥基质，以油菜秸秆(工)、小麦秸秆(U)、玉米秸秆(1lI)、水稻秸秆(IV)为调理剂，城市污泥取自重庆市某污水处理厂，油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸

5、秆、水稻秸秆来自西收稿日期：2011一O1—12基金项目：重庆市科技攻关计划项目(CSTC，2008AC7013)．作者简介：孙文彬(1987一)，男，山东青州人，研究生，主要从事固体废弃物污染控制的研究通信作者：赵秀兰，副教授，博士，硕士研究生导师．第3期孙文彬，等：不同秸秆与城市污泥好氧堆肥过程中重金属质量分数及形态变化91全氮／(g·kg)全碳／(g·kg)全磷／(g·kg)C／N含水率／082l771一一O58木质素／6621O898纤维素／49．343．840．9半纤维素／l9．52O．53O．3Cd／(mg·kg)O．80．2O．43Or／(mg·kg_1)85124．66

6、．03．769O926Pb／(mg·kg)3．33．96．8598599将污泥与调理剂按C／N比为20、水分70左右混合成堆肥原料，在用保温泡沫箱制成的堆肥箱(0．8m×0．4m×0．6m)中进行好氧堆肥，采用强制通风和人工翻堆相结合的方式对堆体进行通风，强制通风采用鼓风机进行，通风速率为0．4m。／h．实验共设3次重复．387l21．2样品采集与分析5方±法O3l4268151．2．1样品采集2在堆肥试验堆肥前和堆肥的第45d在堆体不同位置采集样品100g左右，混合均匀，将采集的样品风干，磨细，过0。25mm筛供分析用．1。2．2样品分析34l298O612城市污泥中Cd，Cr和Pb

7、毒性较强，容易通过食物链进人人体从而对人体产生较大危害．有研究表49672O明，污泥中的Cr，Cd质量分数有增加趋势，而Pb质量分数尽管有所下降但质量分数依然较高]，因此本研究选择这3种重金属进行研究．堆肥重金属质量分数采用HC1一HNO。一HC1O消煮，原子吸收分光光度法测定，重金属形态采用Tessier五步化学连续提取法测定J．取风干堆肥样品1．0g，置于100mL4塑料离心管中，按如下l条件对重金属形态进行分级：(1)1．0mol／LMg