市政污泥与牛粪协同炭化对改性污泥生物炭性质的影响

为探究市政污泥与牛粪协同炭化对改性污泥生物炭性质的影响,以市政污泥和牛粪为实验原料,设置牛粪添加比例为0%、10%、20%、50%,炭化时间为40 min,炭化温度为400℃、500℃、700℃,将市政污泥与牛粪协同炭化,分析制备的改性污泥生物炭的性质。结果表明,改性污泥生物炭的产率随着炭化温度的升高及牛粪添加比例的增加而降低。在炭化温度为700℃,牛粪添加比例为50%时,产率最大降幅为34.09%;改性污泥生物炭的有机质含量随着牛粪添加比例的增加而升高,随着炭化温度的升高而降低;当牛粪的添加比例为50%时,改性污泥生物炭的有机质含量最高,分别为35.49%(700℃)、43.09%(600℃)和46.15%(500℃)。改性污泥生物炭中的重金属富集程度随着炭化温度的升高而提高。改性污泥生物炭中有效态重金属占比在20%以下,表明市政污泥与牛粪共热解对重金属形态稳定化具有一定的协同作用,降低了重金属淋溶风险和生态毒性。

水热法合成CTAB改性污泥生物炭对酸性橙Ⅱ的吸附去除

以污水处理厂二沉池污泥为碳源,采用水热法制备溴化十六烷基三甲铵(CTAB)改性的污泥生物炭,将其用于高效吸附去除水中的酸性橙Ⅱ。研究发现,经5.0%CTAB改性的污泥生物炭(CTAB-5.0%/BC)去除酸性橙Ⅱ的能力最强,298 K时最大吸附量为478.7 mg/g。对吸附动力学的数据进行模拟显示吸附动力学过程应为准二级动力学模型。该吸附作用是单分子层吸附和多分子层吸附共同作用的结果。降低反应温度利于酸性橙Ⅱ的去除,该吸附过程应为自发、放热的反应过程。

污泥生物炭添加对黑麦草和土壤养分特性的影响

为探讨污泥生物炭(Sludge biochar,C)和改性污泥生物炭(Modified sludge biochar,GC)添加对黑麦草(Lolium perenne L.)和土壤养分特性的影响,本试验以C和GC为材料,设置不同添加水平(0%,5%,10%,15%,20%)种植黑麦草,测定黑麦草和土壤养分等指标。结果表明,添加C、GC均促进了黑麦草的生长及其茎叶和根含水量的提高,5%的添加水平显著提高了黑麦草茎叶和根的干重。C、GC添加对黑麦草TN含量的提高效果最显著,其次为TK。C添加对提高黑麦草生物量的影响程度大于GC,而对黑麦草养分含量及其吸收累积,GC大于C。应用C、GC可提高土壤有机质和全氮含量,降低土壤pH,碱解氮和速效磷受生物炭类型影响。因此,土壤中添加5%~10%比例的C或GC对植物的生长有促进作用,有利于提高土壤的养分含量。

污泥基生物炭对砷污染土壤的稳定修复

以普通污泥基生物炭和铁改性污泥基生物炭为钝化剂,以油菜上海青(Brassica chinensis,珍品66)为植物标志物,采用盆栽试验研究不同砷污染浓度(20、40、60和100 mg·kg^(-1))条件下两种生物炭对砷污染土壤的稳定修复效果。结果表明:施加生物炭后,土壤中硫、磷、铁和铝含量均明显增加,铁改性污泥基生物炭处理组铝含量较普通污泥基生物炭处理组平均低4.64 mg·g^(-1)。生物炭的添加使土壤中有效态砷含量减少16.9%~33.6%,而固定态砷比例增加8.3%~31.0%。与施加普通污泥基生物炭处理组相比,施加铁改性污泥基生物炭处理组残渣态砷比例增加3.9~11.4个百分点。不同生物炭的施加均可使上海青中砷含量明显降低,砷富集系数约为0.1,但两种生物炭之间没有显著差异。

磁改性污泥基生物炭对猪粪堆肥及土霉素降解的影响

为探究磁改性污泥基生物炭(MMSB)对猪粪堆肥过程和土霉素(OTC)降解的影响,以猪粪和木屑为原料,将0.1 mol·L^(-1)和0.25 mol·L^(-1)浓度Fe^(2+)/Fe^(3+)混合溶液改性的MMSB-0.1和MMSB-0.25以10%的质量比(猪粪干基)分别添加到猪粪中进行批式堆肥试验.结果表明,与CK相比,MMSB处理均延长堆肥高温期(1~3 d),提高峰值温度(1.0~3.3℃),加速含水率(MC)下降(5.14%~7.00%).由于堆体的改善促进了腐殖质的进程,MMSB-0.1组和MMSB-0.25组的胡敏酸(HA)分别提高18.16%、10.76%,胡富比分别提高57.17%、37.75%,低剂量磁改性促进效果更佳.另一方面,MMSB的添加降低了OTC的半衰期,但由于MMSB负载了Fe_(3)O_(4),对OTC吸附性增强,导致MMSB实验组的OTC最终降解率均低于CK,且磁改性浓度高低对此影响差别不大.Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,堆肥腐熟度和OTC降解主要受MC、温度和可溶性有机碳(DOC)的影响.MMSB有利于在猪粪堆肥过程中调节理化性质、提高腐熟度以及加速OTC降解,低剂量磁改性的MMSB-0.1尤甚.本研究可为磁改性生物炭应用于改善猪粪堆肥提供基础依据.