摘要：本文采取通过模拟自然条件下的土壤表面含水量，对城市污泥、粉煤灰及煤灰渣以不同比例进行混合，配比成污泥人工土壤，并对其培养过程理化性质中的有机质指标进行了研究。供相关人员参考借鉴。
关键词：污泥人工土壤；粉煤灰；腐殖质；胡敏酸；
引言：
城市污泥是在污水处理过程中产生的固体废弃物，含有丰富的N、P、K和有机质，从养分含量方面看可以用做良好的有机肥料[1]。而粉煤灰是火力发电厂的固体废弃物，含有大量的砂及粉砂级颗粒，孔隙度高，容重较低，持水量大（50%以上）。粉煤灰又含有大量Ca、Si、B等微量营养元素[2]，且保温性良好，它和石灰一样能起到钝化污泥中的重金属并杀死病原菌的作用[3]。煤灰渣一种工业废物，但其持水性较好。
土壤有机质是在微生物作用下形成的复杂而较稳定的大分子有机化合物。腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，一般占有机质总量的50%～70%。腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。腐殖质并非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的混合物，其中以胡敏酸与富里酸为主。胡敏酸是一类能溶于碱溶液而被酸溶液所沉淀的腐殖质物质，其分子量比富里酸大，对土壤养分的保持及土壤结构的形成都具有重要意义。
一、材料来源与实验方法
1.材料来源
本实验所用的粉煤灰（Fly Ash，F）采自华润（兴宁）电厂，城市污泥（Sewage Sludge，S）采自兴宁市城市污水处理厂，煤灰渣（Ash Residue，R）采自华润（兴宁）电厂，从实际应用出发，考虑到污泥的脱水风干过程，不但耗费时间，而且在堆置过程中还会带来一系列环境问题，是污泥处置中的主要难题之一。因此本试验选用经过短期放置而未风干的污泥（使其含水量保持在55%—60%），与粉煤灰、煤灰渣按照表1中的比例（质量比）进行混合，节省了污泥的堆置程序。
表1 污泥人工土壤配比（%）.png)
2.实验方法
将采集回的城市污泥于室温下自然放置，待其含水量达到55%—60%时，与粉煤灰、煤灰渣进行充分混匀，培养样品处理组的配置包括1个对照（只加入污泥）和3个处理组（见表1），每个处理组3个重复，放于培养桶中（为了避免土壤溶液渗漏对试验结果造成的影响，本试验所用培养桶底部均不带孔隙），每2天称重培养桶一次，用质量法定期把水分含量维持在饱和持水率的55%~60%，以去离子水浇灌，补充水分至正式培养开始时的水分含量，预培养14天后，进入正式培养期后，在第3、7、14、21、35、49、63天各取样一次（每一处理组取平行样3个），每次取样均在培养桶采集约150g新鲜土壤（记录采样重量），其中30g立即装入密封袋中放入冰箱中作为新鲜土样保存。其余120g在实验室摊开风干并测定含水率，样品风干后，尽快（一般采样2-3天后即可）将其中100g左右土壤用瓷研钵全部制成过20目筛土样备用，用20目土壤测定土壤腐殖质含量和易氧化有机质含量。
3.土壤腐殖质组成测定
（1）方法原理
用0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液处理土壤，能将土壤中难溶于水和易溶于水的结合态腐殖质络合成易溶于水的腐殖质钠盐，从而比较完全的将腐殖质提取出来。焦磷酸钠还起脱钙作用，提取的腐殖质用重铬酸钾容量法测定之。
（2）实验药品
0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液：称取分析纯焦磷酸钠44.6g和氢氧化钠4g，加水溶解，稀释至1L，溶液pH为13，使用时新配。
操作步骤
（1）称取20目风干土壤2.50g，置于250 mL三角瓶中，用移液管准确加入0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液50.00 mL，振荡5分钟，塞上橡皮套，然后在恒温箱中静置13—14小时（控制温度在20℃左石），旋即摇匀进行干过滤，收集滤液（一定要清亮，如不能清亮，则离心分离）。
（2）胡敏酸和富里酸总碳量的测定
（3）胡敏酸（碳）量测定
4.结果与分析
1.不同配比污泥人工土壤的腐殖质总碳量
在培养过程中，有机物是污泥人工土壤中微生物赖以生存和繁殖的基本条件，而腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，因此腐殖质含量的变化能在一定程度上反映了污泥人工土壤培养过程的进程。表2为不同配比处理组的污泥人工土壤培养过程中每次取样测得腐殖质总碳量。
表2 实验各阶段测得腐殖质总碳量.png)
图1实验过程中腐殖质总碳量变化.png)
从整个培养过程来看，对照组和不同配比处理组的污泥人工土壤中的腐殖质总碳量含量都明显下降，各组都大致经历了“升高—降低—升高—降低—升高—降低”的变化趋势，总体来看，各种的腐殖质总碳量含量都有降低的趋势。
在污泥人工土壤培养的前14天，对照组和处理组1出现了先上升后下降的过程，而处理组3和处理组4出现了先下降后升高的过程，不利于微生物的生长。
从3个处理组和1个对照组分析来看，培养实验结束时，处理组2和处理组3的腐殖质含量都低于对照组和处理组1，可能是因为城市污泥是一种质地较细的沉淀物，有效孔隙数量少，在污泥中加入一定比例的粉煤灰和煤灰渣后，改善了污泥土壤的孔隙率和结构组合，形成性能较佳的人工土壤孔隙结构，有利于微生物的大量繁殖，污泥人工土壤有机物被消耗，腐殖质含量下降。同时，处理组3的腐殖质含量最低，也说明此处理组中有机质被微生物有效利用，污泥人工土壤中微生物的含量很多，所以处理组3的土壤肥力最强。
图2 腐殖质降解量.png)
从图2可以看出处理组1（污泥：粉煤灰：煤灰渣=50：0：50）腐殖质降解量最低为18%，这是由于煤灰渣本身腐殖质含量极低；只进行污泥培养的对照组（污泥：粉煤灰：煤灰渣=100：0：0）腐殖质降解量达到了21%；对照组2（污泥：粉煤灰：煤灰渣=5：1：4）腐殖质降解量为29%；污处理组3（污泥：粉煤灰：煤灰渣=5：2：3）腐殖质降解量最高为42%，泥人工土壤在适宜的温度、水分等条件下培养，微生物活动旺盛，大量腐殖质不断分解。此结果和腐殖质总碳量分析结果一致，处理组3（污泥：粉煤灰：煤灰渣=5：2：3）的土壤肥料最强。
二、结语：
在污泥人工土壤培养过程中，各不同配比处理组，腐殖质总碳量和富里酸含量呈下降趋势，胡敏酸含量呈上升趋势，胡敏酸与富里酸的比值呈上升趋势。污泥、粉煤灰和煤灰渣配制人工土壤用于园林、农业、生态修复，原料丰富，可就地取材，运输方便、经济，具有环保和生态重建的双重功效，不仅解决了固体废物堆置造成的环境问题，同时还可用作它用，实现了以废治废，达到了资源化利用的目的。
参考文献：
[1] 吴家华，董云中，刘宝山．粉煤灰中有害元素对土壤、粮食影响的初步评价[J]．土壤学报，1995，32（2）：194-201
论文作者:彭海彬
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/7
标签：腐殖质论文; 污泥论文; 土壤论文; 煤灰论文; 含量论文; 粉煤灰论文; 有机质论文; 《基层建设》2016年21期论文;