CN110357679A - 市政污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法 - Google Patents

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黄彩红
席北斗
唐朱睿
檀文炳
夏湘勤
郭威
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

市政污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法：所述调控方法包括：堆肥过程中物料关键参数的调整，将堆肥物料按照一定比例混合后，进行堆肥处理；提取堆肥产品中植物可利用态重金属的含量。通过计算堆肥产品中植物可利用态重金属的丰度变化，得出该市政污泥的最佳堆肥环境。本公开不仅能够评估堆肥产品的重金属风险，还能通过一定的调控手段控制堆肥的环境风险。

Description

市政污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法
技术领域
本公开涉及市政污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法。
背景技术
市政污泥堆肥处理是一种主流的污泥处理方式，能够回收其中的有机质，减少污泥的环境风险。市政污泥堆肥产品有诸多利用出路包括农田、园林和土壤修复运用，而其中较高的重金属含量限制了市政污泥的堆肥运用。市政污泥中重金属的主要风险来自于能被植物吸收的部分，即植物可利用态重金属，此部分重金属容易进入食物链，从而影响人体及生物健康。
然而目前堆肥重金属的控制措施主要包括一些钝化方式，使得重金属被钝化稳定化。这种钝化稳定化方式并非特异性针对植物可利用态重金属，而作为真正高风险部分，植物可利用态重金属的堆肥并没有有针对性地稳定化，使堆肥产品中的重金属大量进入植物作用，从而进入食物链，危害人类健康。因此，寻找一种针对植物可利用态重金属的削减方法是十分必要的。
发明内容
本公开的目的在于提供一种市政污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法，以期削减市政污泥堆肥中的植物可利用态重金属含量，减少堆肥产品的重金属进入植物作物的风险。
为实现本公开的目的，一方面，本公开提供污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法，所述方法包括：
将污泥和辅料进行堆肥处理，其中污泥和辅料混合物的有机碳和氮的比例在8-12的范围内，优选10，以质量计。
在一个实施方案中，其中用酸来除去污泥中的无机碳。
在一个实施方案中，其中所述酸包括HCl或HF，优选为HCl。
在一个实施方案中，其中所述酸的浓度为0.4-1.0mol/L，优选为0.5mol/L。
在一个实施方案中，其中每1g污泥用酸5-15ml处理。
用酸处理污泥可以去除无机碳，因为无机碳无法被微生物利用，所以在调整或优化污泥和辅料混合物的碳氮比时用酸去除无机碳以减少对结果的干扰，以此方法计算出的碳氮比为有机碳和氮的比例。
在一个实施方案中，用酸处理污泥的过程包括：将污泥冷冻干燥，研磨过筛；将污泥与酸充分混合后静置10h，优选每隔1-2h，震荡混匀；用纯水清洗；再次冷冻干燥。
在一个实施方案中，污泥和辅料混合物的有机碳含量高于20％，以质量计。
在一个实施方案中，污泥和辅料混合物的氮含量高于3％，以质量计。
在一个实施方案中，污泥为市政污泥。
在一个实施方案中，其中所述辅料选自木屑、枯枝或秸秆中的任意一种或更多种，优选为秸秆。
在一个实施方案中，还包括使用植物可利用态重金属提取剂提取植物可利用态重金属。
在一个实施方案中，所述植物可利用态重金属提取剂为小分子有机酸的混合溶液，其总摩尔浓度为0.005-0.05mol/L(例如0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L)，优选地，所述小分子有机酸包括乙酸、乳酸以及选自柠檬酸、苹果酸、甲酸、草酸、酒石酸中的两种或以上，优选地，其摩尔质量比为(3-5)∶(1-3)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)，并且乙酸和乳酸的摩尔含量大于其余的小分子酸。
在一个实施方案中，植物可利用态重金属提取剂包含分析纯乙酸、分析纯乳酸、分析纯柠檬酸、分析纯苹果酸、分析纯甲酸，其摩尔质量比4∶2∶1∶1∶1，总摩尔浓度为0.01mol/L。
在一个实施方案中，所述方法使用的计算公式(I)为：
其中：
a为污泥的有机碳和氮的比例；
b为辅料的碳氮比；
c为污泥和辅料混合物的有机碳和氮的比例；
x为污泥的质量；和
y为辅料的质量。
将污泥和辅料混合物进行堆肥处理，检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量。
本公开不仅能够削减市政污泥中植物可利用态重金属含量，而且能根据物料的差异性，调整适合配比参数，促进植物可利用态重金属的削减。
附图说明
图1为实施例1-4和对比例1-2中堆肥产品中各种植物可利用态重金属的浓度。
实施例
为了更好地理解本公开的目的、技术方案和优点，以下提供了本公开的方法的实施例。应理解，在给出上文提供的一般描述的情况下，可以实施各种其他实施方案。
尽管为了清楚理解的目的，已经通过说明和实施例详细地描述了前述发明，但是所述描述和实施例不应被解释为限制本公开的范围。
实施例1
1)采集市政污泥产品，采集深度为20cm。
2)预处理：将市政污泥在-54℃以下真空干燥至含水率低于0.1％；然后将市政污泥用玛瑙研钵研磨100目，过筛并收集市政污泥粉末，将秸秆用同样的方法处理，得到秸秆粉末。
3)取10g经过预处理后的市政污泥粉末，每1g污泥用0.5mol/L的HC1 10ml浸泡污泥粉末，静置10h后用纯水清洗样品，清洗3次，再冷冻干燥后，用元素分析仪检测其中碳含量和氮含量，计算碳氮比为6.88；
取10g经过预处理后的秸秆粉末，用元素分析仪检测其中碳含量和氮含量，计算碳氮比为319。
4)根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和秸秆的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为10时，可得污泥∶秸秆＝0.700∶0.300，以质量计。取0.7吨市政污泥与0.3吨秸秆混匀后，堆肥处理。
5)检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量：称取经预处理的堆肥产品10.0g放入250mL玻璃锥形瓶中，取包含分析纯乙酸、分析纯乳酸、分析纯柠檬酸、分析纯苹果酸、分析纯甲酸的摩尔质量比4∶2∶1∶1∶1、总摩尔浓度为0.01mol/L的植物可利用态重金属提取剂100mL加入同一玻璃锥形瓶中，摇匀后放入恒温振荡器中，在25℃条件下经3000r/min震荡16h后，取5mL上清液，并过0.45μm滤膜，将滤液用浓度为2％HNO3定容至10mL，并用电感耦合等离子体质谱测定其中Cu、Zn、Pb、Cr等重金属浓度。
实施例2
取实施例1中的经步骤3)得到的污泥，根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和秸秆的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为8时，可得污泥∶秸秆＝0.856∶0.144，以质量计。取0.856吨市政污泥与0.144吨秸秆混匀后，堆肥处理。
用于实施例1的步骤5)中相同的方法检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量。
实施例3
取实施例1中的经步骤3)得到的污泥，根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和秸秆的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为12时，可得污泥∶秸秆＝0.592∶0.408，以质量计。取0.592吨市政污泥与0.408吨秸秆混匀后，堆肥处理。
用于实施例1的步骤5)中相同的方法检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量。
实施例4
1)采集市政污泥产品，采集深度为30cm。
2)预处理：将市政污泥在-54℃以下真空干燥至含水率低于0.1％；然后将市政污泥用玛瑙研钵研磨100目，过筛并收集市政污泥粉末，将木屑用同样的方法处理，得到木屑粉末。
3)取10g经过预处理后的市政污泥粉末，每1g污泥用0.4mol/L的HF 15ml浸泡污泥粉末，静置10h后用纯水清洗样品，清洗4次，再冷冻干燥后，用元素分析仪检测其中碳含量和氮含量，计算碳氮比为5.30；
取10g经过预处理后的木屑粉末，用元素分析仪检测其中碳含量和氮含量，计算碳氮比为376。
4)根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和木屑的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为10时，可得污泥∶木屑＝0.564∶0.436，以质量计。取0.564吨市政污泥与0.436吨木屑混匀后，堆肥处理。
5)检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量：称取经预处理的堆肥产品10.0g放入250mL玻璃锥形瓶中，取包含分析纯乙酸、分析纯乳酸、分析纯柠檬酸、分析纯苹果酸、分析纯甲酸的摩尔质量比4∶2∶1∶1∶1、总摩尔浓度为0.01mol/L的植物可利用态重金属提取剂100mL加入同一玻璃锥形瓶中，摇匀后放入恒温振荡器中，在25℃条件下经3000r/min震荡16h后，取5mL上清液，并过0.45μm滤膜，将滤液用浓度为2％HNO3定容至10mL，并用电感耦合等离子体质谱测定其中Cu、Zn、Pb、Cr等重金属浓度。
对比例1
取实施例1中的经步骤3)得到的污泥，根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和秸秆的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为15时，可得污泥∶秸秆＝0.481∶0.519，以质量计。取0.481吨市政污泥与0.519吨秸秆混匀后，堆肥处理。
用于实施例1的步骤5)中相同的方法检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量。
对比例2
取实施例1中的经步骤3)得到的污泥，根据如上所述的计算公式(I)，带入市政污泥和秸秆的碳氮比，计算混合后物料的碳氮比，当混合后的物料碳氮比为7时，可得污泥∶秸秆＝0.964∶0.036，以质量计。取0.964吨市政污泥与0.036吨秸秆混匀后，堆肥处理。
用于实施例1的步骤5)中相同的方法检测堆肥产品中植物可利用态重金属含量。
实施例5
上述实施例1-4和对比例1-2测定的堆肥产品中植物可利用态重金属浓度见表1。
表1堆肥产品中植物可利用态重金属浓度
由表1中可以看出，利用本公开提供的物料配比堆肥后，其植物可利用态重金属的浓度更低，而其它配比的植物可利用态重金属含量浓度更高。

Claims (10)

1.污泥堆肥中植物可利用态重金属的调控方法，所述方法包括：
将污泥和辅料进行堆肥处理，其中污泥和辅料混合物的有机碳和氮的比例在8-12的范围内，优选10，以质量计。
2.权利要求1所述的调控方法，其中用酸来除去污泥中的无机碳，优选地，所述酸包括HCl或HF，更优选为HCl，优选地所述酸的浓度为0.4-1.0mol/L，更优选为0.5mol/L。
3.权利要求1或2中所述的调控方法，其中每1g污泥用酸5-15ml处理。
4.如前所述的任意一项方法，污泥和辅料混合物的有机碳含量高于20％，以质量计。
5.如前所述的任意一项方法，污泥和辅料混合物的氮含量高于3％，以质量计。
6.如前所述的任意一项方法，其中所述辅料选自木屑、枯枝或秸秆中的任意一种或更多种，优选为秸秆。
7.如前所述的任意一项方法，其还包括使用植物可利用态重金属提取剂提取植物可利用态重金属。
8.权利要求7所述的方法，所述植物可利用态重金属提取剂为小分子有机酸的混合溶液，其总摩尔浓度为0.005-0.05mol/L(例如0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L)，优选地，所述小分子有机酸包括乙酸、乳酸以及选自柠檬酸、苹果酸、甲酸、草酸、酒石酸中的两种或更多种，优选地，其摩尔质量比为(3-5)∶(1-3)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)∶(0-2)，并且乙酸和乳酸的摩尔含量大于其余的小分子酸。
9.权利要求8所述的方法，所述植物可利用态重金属提取剂包含分析纯乙酸、分析纯乳酸、分析纯柠檬酸、分析纯苹果酸、分析纯甲酸，其摩尔质量比4∶2∶1∶1∶1，总摩尔浓度为0.01mol/L。
10.如前所述的任意一项方法，其还包括使用以下公式(I)：
其中：
a为污泥的有机碳和氮的比例；
b为辅料的碳氮比；
c为污泥和辅料混合物的有机碳和氮的比例；
x为污泥的质量；和
y为辅料的质量。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103242069A (zh) * 2013-05-29 2013-08-14 冯国恒 一种污泥资源化利用方法
CN108607531A (zh) * 2018-05-15 2018-10-02 北京林业大学 利用枯枝落叶作为污泥重金属吸附剂的方法
CN109781830A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 中国环境科学研究院 堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103242069A (zh) * 2013-05-29 2013-08-14 冯国恒 一种污泥资源化利用方法
CN108607531A (zh) * 2018-05-15 2018-10-02 北京林业大学 利用枯枝落叶作为污泥重金属吸附剂的方法
CN109781830A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 中国环境科学研究院 堆肥产品中植物可利用态重金属的测定及风险评估方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
禹兰景: "城市污泥与树皮、秸秆、醋糠混合堆肥研究", 《河北林果研究》 *
郝瑞霞 等编: "《水质工程学实验与技术》", 31 March 2006 *

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