猪粪水热炭重金属污染特性及其环境风险
全国畜禽养殖规模越来越大，尤其是养猪业的规模取得了巨大的发展，在满足人民需求的同时，养猪场对生态环境造成的污染尤其是粪尿污染也日趋严重，已经成为影响养猪业可持续发展的重要因素。近年来，水热碳化技术广泛用于生物质原料的处理研究，水热碳化能够在一定程度上降低生物质原料中重金属风险。本课题以猪粪为原料，在不同碳化温度、碳化时间、硫酸添加量和氢氧化钾添加量条件下进行水热碳化快速处理，研究在不同条件下猪粪水热炭的产率、理化性质、主要营养成分、干燥特性、重金属全量、重金属形态和重金属环境风险评价。 猪粪水热炭的产率在49.79%-88.68%之间，最高产率在添加氢氧化钾6.9g/100g下获得。水热炭pH值在5.5-6.2之间，所以猪粪水热炭显示弱酸性。猪粪水热炭的总营养成分含量满足有机肥料NY525-2012标准，碱性条件有利于总氮、总磷和有机碳的回收。总体而言，水热碳化可降低猪粪中的矿物质成分含量。增加碳化温度和时间以及添加硫酸用量的增加，均可改善水热炭干燥特性，其中温度的影响最大。而碱性水热炭干燥特性与原料相似。 猪粪原料和水热炭中重金属Cu、Zn和Mn含量较高，其他4种（As、Pb、Cd和Cr）含量较低。随着碳化温度和时间的增加，水热炭中重金属有明显的富集作用。酸性和碱性条件均可降低水热炭中重金属的全量。猪粪原料中的Cu和Zn均以可交换和可还原形态为主，猪粪中的重金属生物可利用性较高。水热碳化可有效降低猪粪中重金属的生物可利用态，其中影响最大的是碳化温度。随着温度、时间和氢氧化钾添加量的增大，水热炭中重金属的生物不可利用态含量增加，钝化效果明显。酸性水热碳化条件下，水热炭中的可氧化态向可交换态和可还原态迁移转化，随着添加量的增大，水热炭中重金属的生物可利用态含量增加。 综合比较不同碳化条件下水热炭的Igeo、Er、RI和RAC值及其污染等级可以得出： 猪粪中主要重金属风险为Cu和Zn。较高的碳化温度和较长的碳化时间有利于重金属污染风险的降低。通过风险评价，水热炭酸性制备条件不利于重金属污染风险降低，而碱性条件则有利于重金属污染风险的降低。
猪粪;水热炭;重金属;环境风险评价
浙江农林大学
硕士
农业资源利用
宋成芳
2018
中文
X713;X820.4
2019-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）