餐厨垃圾沼渣炭化及其对磷和毒死蜱的吸附与土壤肥效研究

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近年来,随着人们生活水平的提高以及餐饮行业的迅猛发展,餐厨垃圾的产生量不断增加。作为有机固体废弃物无害化、减量化和资源化的有效途径,厌氧发酵产沼气技术日益得到重视。然而,餐厨垃圾厌氧产沼产生的残余物(沼渣)的资源化利用己成为餐厨垃圾厌氧发酵产沼气技术发展过程中迫切需要解决的问题。论文以上海浦东新区黎明有机质固废处理厂餐厨垃圾厌氧发酵残余物沼渣为研究对象,采用限氧热解法,在400oC-900oC的温度范围内,制备沼渣生物炭(BRB)。并用元素分析仪、比表面积分析仪、扫描电子显微镜、XRD等方法,对生物炭热解产率、挥发性物质、固定碳含量、灰分和水分、电导率、pH值、元素组成、X射线、比表面积(SBET)、微孔结构、元素含量及红外光谱FT-IR等进行了系统研究。结果表明,沼渣生物炭的物理化学性质与热解温度密切相关。随着生物炭热解温度从300℃升高到900℃,生物炭表面积和孔容量增加,固定碳从19.18%升高至58.43%,pH从9.19升至12.52,电导率EC从2.23 mScm-1升至11.50 mScm-1,S从0.99%增加到1.57%。与此相反,热解产率从70.35%降低到43.65%,灰分含量从39.55%降低到13.36%,挥发物质含量从40.67%降低到20.68%,H含量从1.51%降至0.63%,N从1.41%降至0.14%,O从21.73%减少到4.92%。不同热解温度对沼渣生物炭磷和毒死蜱吸附性能影响研究结果表明,生物炭热解温度对其吸附性能有显着影响。随着生物炭热解温度从400 oC升高到900 oC,生物炭对磷(P)的平衡吸附浓度从23.04 mg?g-1增加到70.90 mg?g-1。生物炭对P吸附的动力学可用伪二阶方程进行描述。其中,BRB900对P和毒死蜱吸附容量分别达到12.28 mg·g-1和39.18 mg·g-1。盆栽试验表明,餐厨垃圾沼渣制备的生物炭施入土壤,可以提高土壤肥效,促进卷心菜作物的生长。
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