城市污泥有机氮矿化动态及其影响因素的研究

第一作者简介:男,31岁,博士城市污泥有机氮矿化动态及其影响因素的研究周立祥　　　　　胡霭堂　胡忠明(中国科学院地理研究所,北京100101)　(南京农业大学自然资源与环境科学学院,南京　210095)摘要　采用好气培养2间歇淋洗法研究了厌气消化脱水污泥的有机氮矿化动态.在污泥用量为3%—24%范围内,污泥有机氮14周矿化率可达31%—65%,前6周矿化相对较快,随后减慢,其矿化动态可用经典一级动力学方程来描述.污泥用量小于6%时,随污泥用量增加,有机氮矿化率明显减小;污泥用量在6%—24%时,污泥用量对有机氮矿化率的影响较小,但温度对有机氮矿化率影响相当明显.关键词　厌气消化污泥;有机氮;矿化;动态;影响因素1城市污泥(sewagesludge)土地利用在发达国家已有广泛的实践.据报道[1],目前美国和欧盟15国每年产生污泥分别达536万t(干重计,下同)和684万t,其中,土地利用所占比例分别为33%和39%.我国目前大约有120座城市污水处理厂,每年产生的污泥已近30万t,按“九五”规划,到本世纪末,我国城市污水处理率将要提高到25%,由此产生的污泥势必越来越多.研究其在土地上合理施用对处置我国城市污泥具有重要意义.污泥含较多的氮,其中90%以上又以有机氮形态存在.污泥供氮力的大小,不仅可衡量污泥肥效高低和作为确定污泥合理施用量的重要依据,而且也是评估污泥土地利用后氮素对环境潜在污染的基础.因此,污泥有机氮的矿化动态受到许多学者的普遍关注,但研究结果颇不一致.例如有报道采用实验室培养方法测得厌气消化污泥16周的有机氮累积矿化率为4%—48%[2];也有报道指出,13周培养污泥累积矿化率为14%—25%[3],15周的矿化率为40%—42%[4].Magdoff则发现[5]培养条件下,厌气消化污泥17周矿化率为54%,与田间条件下所获结果相近(55%),关于污泥用量对污泥有机氮矿化的影响,各种报道也有较大差异,Ryan等的研究认为,随污泥用量增加,有机氮矿化率会明显下降[2],但Sabey等报道[6],污泥有机氮矿化率与污泥用量关系不大.国内尚未见消化污泥矿化方面的研究报道.为有效而合理地利用污泥中的氮,本研究以天津纪庄子污水处理厂厌气消化污泥为例,研究了污泥中有机氮的矿化规律及其影响因素.1　材料与方法111　材料供试污泥为厌气消化脱水污泥,采自天津市纪庄子污水处理厂.该污水处理厂处理的污水40%来自生活污水,60%来自工业废水,采用的污水二级处理工艺为活性污泥法,污泥处理采用中温厌气二级消化工艺,消化污泥经聚丙烯酰胺絮凝后用带式压滤机脱水,这种污泥处理工艺和污水组成,在我国大中型城市污水处理厂中具有一定的代表性.污泥采回后风干,磨细,过20目筛后备用.第17卷第3期1997年7月环　境　科　学　学　报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.17,No.3July,1997©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.供试土壤为天津南郊的石灰性潮土.风干过20目筛备用.供试污泥和土壤的基本性质列于表1.表1　供试土壤和污泥的基本性质Table1　Selectedpropertiesoftheanaerobicallydigestedsewagesludgeandthesoilused样品　挥发性固体,%pH　有机C,g·kg-1总N,g·kg-1NH+42N,mg·kg-1NO-32N,mg·kg-1物理性粘粒(<0101mm),