猪粪污厌氧发酵进程中的Cu、Zn钝化调控机制研究

厌氧发酵技术是实现猪粪污减量化、无害化、资源化的主要途径.厌氧发酵过程中有效钝化Cu、Zn等重金属、降低重金属对土壤及农产品污染风险仍需持续地开展相关研究.该文以猪粪/玉米秸秆为发酵原料,选用腐殖酸、生物炭和粉煤灰制备复合钝化剂,以厌氧发酵产气率和Cu、Zn稳定态钝化率来优化钝化剂复合比,从Cu、Zn的可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态等方面对猪粪污厌氧发酵进程中的钝化调控机制进行研究.结果表明,当腐殖酸、粉煤灰、生物炭的添加比例为发酵系统中干物质量的7.5％、7.5％、5.0％时产气量最高.影响Cu、Zn稳定态钝化率的主次因素并不相同:影响Cu稳定态钝化率的主次因素顺序为腐殖酸＞生物炭＞粉煤灰,腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为7.5％∶7.5％∶7.5％,影响Zn稳定态钝化率的主次因素顺序为粉煤灰＞腐殖酸＞生物炭,腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为5.0％∶7.5％∶7.5％.此外,添加复合钝化剂使得发酵沼渣中Cu、Zn可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态发生显著改变,Cu、Zn由不稳定态向稳定态转化,生物有效性降低.复合钝化剂中的有机、无机成分之间存在一定的协同作用,共同促进厌氧发酵,提高稳定态钝化率,可以安全回用于农业肥料.该研究对于猪粪污的厌氧发酵处置及应用于农业肥料有一定的参考应用价值.