城市污水處理廠污泥處置與利用

城市污水處理廠污泥處置與利用 2008-09-09 13:04:23來源：網(wǎng)友發(fā)表瀏覽次數(shù)：292 目前，我國城市污水處理廠已建成近300余座，年處理水量34億余噸。雖然已處理的污水量只占總量的16左右，但是為改善水環(huán)境污染，提高水資源利用率，起到了重要的作用，同時為21世紀城市污水處理設(shè)施建設(shè)和運行管理提供了保貴的經(jīng)驗。 1前言目前，我國城市污水處理廠已建成近300余座，年處理水量34億余噸。雖然已處理的污水量只占總量的16左右，但是為改善水環(huán)境污染，提高水資源利用率，起到了重要的作用，同時為21世紀城市污水處理設(shè)施建設(shè)和運行管理提供了保貴的經(jīng)驗。眾所周知，城市污水處理廠在運行過程中產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的處理和處置一直是各方面觀注的問題。據(jù)資料介紹，英、美兩國每年產(chǎn)生污泥達1.7106噸和9106噸（干污泥），而我國城市污水處理率較低，但污泥產(chǎn)量達300萬噸（含水率7580）預(yù)計2010年將達到1000萬噸以上。當我國城鎮(zhèn)污水均得到處理，污泥的產(chǎn)量將達到2000萬噸，這是一個驚人的數(shù)據(jù)，所以說解決污泥處置問題日益緊迫。幾十年來，國內(nèi)外常用的污泥處理方法，一是消化、脫水、干化；二是脫水、高溫干化。污泥的處置排放方法是土地利用、焚燒、衛(wèi)生填埋和投海等。在以上幾種處置方法中土地利用是最普遍、最經(jīng)濟的方法之一。沈陽市每天產(chǎn)生污水150萬噸日，2005年污水達到184萬噸日，污水處理率按60計，每天產(chǎn)生污泥148噸（干重），核算濕污泥740噸日（含水率80計），相當于城市垃圾的四分之一，如此大量的污泥采用衛(wèi)生填埋和焚燒方法是非常困難的，因此，污泥處理后采用土地利用成為目前重要的選擇。沈陽市是一座工業(yè)化城市，工業(yè)廢水和生活污水混合排放，污泥中含有對環(huán)境構(gòu)成危害的重金屬，因此，通過污泥制造有機肥在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林使用的研究，提出污泥肥料施用的最佳量對土壤、農(nóng)作物、林木、花卉的影響，為污泥無害化利用提出科學(xué)的依據(jù)，是一項非常重要的課題。2沈陽市城市污水處理廠污泥利用的依據(jù)2.1污泥的營養(yǎng)成份和農(nóng)業(yè)標準城市污水處理廠的污泥作為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、綠化用肥必須滿足三個基本要求。一是污泥中需含有較高的植物所必需的營養(yǎng)成份；二是污泥中的有毒有害物質(zhì)含量不超過國家規(guī)定的污泥農(nóng)業(yè)標準；三是污泥必須經(jīng)過較嚴格的無害化處理。對沈陽市北部污水處理廠污泥進行的不同成份的分析，結(jié)果見表1。表1 污泥成份分析表(mgkg）成份脫水污泥污泥農(nóng)業(yè)標準有機質(zhì)37.55全2.694TP1.686Cd4.695.0Pb197.13320Cu176.22250Zn264.59500從污泥營養(yǎng)成份來看，N、P含量接近和超過禽畜糞便最好的雞糞（N1.63，P2O51.54，K2O0.85）,重金屬元素也均低于農(nóng)業(yè)標準值。沈陽市北部污水處理廠建有污泥厭氧消化池，污泥基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。污泥經(jīng)過脫水、干化具備農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化用肥的基本條件。從長遠方向看，沈陽市正大力控制、監(jiān)督和治理工業(yè)廢水中重金屬和有害物質(zhì)的排放量。隨著時間的推移，污泥中的重金屬含量將逐年降低，對污泥的土地利用更加有利。3污泥制肥方法城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有大量的有機物和N、P營養(yǎng)成份，但是經(jīng)過脫水后，顆粒細微、含水率高，干化后呈硬塊和粉灰狀，直接施肥非常困難，因此，國外常采用高溫干化造?；蚺c工業(yè)廢料、城市垃圾、農(nóng)業(yè)桔桿混合發(fā)酵處理生產(chǎn)有機肥料。前者工藝簡單，但耗能較高、成本高，只有少數(shù)發(fā)達國家采用。后者設(shè)備較少，耗能較低，占地面積大，成本低，幾十年來各國普遍采用，特別是美國近年來污泥與工業(yè)廢料生物堆肥技術(shù)取得了進展，部分污水處理廠取消了污泥厭氧消化處理工藝，污泥肥料的土地利用非常廣泛。我國各地區(qū)的污水處理廠和科研部門也在污泥的處理、處置和利用方面進行了大量的研究工作，并取得了可喜的成果，污泥的土地利用已得到普遍的認同。3.1生污泥堆肥所謂生污泥即未經(jīng)過好氧或厭氧消化處理的污泥，其有機物含量較高（55以上），總堿度較低（PH6.5以下），含有大量活的寄生蟲卵，病原菌等，需要補充的碳源較少。此種污泥在堆制前應(yīng)按比例投加桔桿類、木鋸沫等（膨化劑），以增加生物在發(fā)酵過程中需要的碳量和纖維素，提高肥料的松散性，投加適量的生石灰粉調(diào)整PH值，并增加熱值和污泥發(fā)酵初期溫度，投加以上材料還可以降低污泥堆肥前的含水率，有利發(fā)酵過程，投加適量的粉煤灰降低肥料水份。堆肥物料配比見表2。表2 污泥堆肥物料表公斤污 泥（干）稻 草木鋸沫稻殼粉生石灰粉煤灰（干）100015050505 100 最好投加5熟肥菌種污泥與配料機械混合，按好氣堆肥和厭氣堆肥的不同堆放要求成堆發(fā)酵。3.2熟污泥堆肥所謂熟污泥是指經(jīng)過中溫消化處理的污泥。此污泥的有機物在消化過程中被分解了一部分，病原菌絕大部分被消滅，污泥已基本穩(wěn)定。一般情況下脫水、干化可以直接用于林業(yè)、果園。由于消化后污泥纖維素減少，不能直接用于水田和花卉，因此，向消化污泥投加一定量的配料后，堆肥是肥料廣泛使用的重要方法，堆肥配料見表3。表3 堆肥配料表公 斤污 泥（干）稻 草木鋸沫稻殼粉熟石灰粉煤灰（干）1000752525150 最好投加5的熟肥菌種污泥與配料機械混合后，厭氣堆制一段時間即可成肥。3.3好氣和厭氣堆肥或綜合堆肥方法污泥堆肥一般有兩種方式，一種為農(nóng)林常規(guī)的厭氣堆肥方法，一種為工業(yè)化生產(chǎn)的好氣堆肥方法，前者占地面積大，堆肥時間長（2個月以上），但成本低。后者需要供氣設(shè)備、堆制要求高，消耗一定的電力，成本相對較高，但占地面積小，完全可以工廠化生產(chǎn)。污泥厭氣堆肥可以較大的肥堆，每半個月機械倒堆一次，主要是控制堆內(nèi)充分發(fā)酵，發(fā)酵溫度50度以上。污泥好氣堆肥只能按供氣和通風要求成堆，一般堆長不限，堆高不超過1.2米，上堆寬1.5米，下堆寬3.0米，此種堆肥24小時供氣，3天翻拌倒堆一次，15天即可成肥，發(fā)酵溫度40度以上，夏季溫度可達50度以上。污泥厭氣堆制的肥料有臭味，適用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化，不適用家庭用肥。污泥好氣堆制的肥料不僅適用農(nóng)業(yè)等用肥，還適用于家庭用肥。為減少占地面積，加速制肥速度，可綜合厭氣堆肥成本低和好氣堆肥時間短的優(yōu)點，進行綜合堆肥，即：對于家庭花卉用肥可采用先厭氣堆肥一段時間（一般一個月），再進行好氣堆肥（一周），此種肥料臭味很少。對于農(nóng)業(yè)、林業(yè)的廣泛用肥，先進行好氣堆肥10天左右，再厭氣堆肥2530天，制成的肥料臭味較大。4污泥制肥試驗與結(jié)果本次污泥制肥試驗采用的是污水處理廠初沉和剩余活性污泥的混合污泥，但未經(jīng)消化處理，污泥脫水后含水率7580。其它配料為稻草節(jié)（1.52.0cm）5，木鋸沫5，稻米糠1，人工攪拌后，堆成長寬高2.02.01.5米的臺形堆，堆底下設(shè)排水溝和通風管，用空壓機供氣，風壓0.4MPa，每天供氣6小時，供氣量240m3，核計每m3肥料每天供氣量40m3。污泥腐熟時間24天，腐熟時間溫度變化見圖1（略）。從曲線中可以看出生物好氧消化過程中，產(chǎn)生大量熱量，污泥堆內(nèi)溫度不斷上升，第23天地達到最高，之后溫度下降，說明生物在養(yǎng)料充足時，消化能力強，有機物大量分解產(chǎn)生熱量，當有機物分解40天以上后，污泥處于基本腐熟狀態(tài)，產(chǎn)生的熱量減少，堆內(nèi)溫度不斷下降。堆肥42天,污泥肥料呈淡褐色,無明顯臭味,肥料較為松散，含水率低于50。本次試驗由于供氣設(shè)備原因非連續(xù)供氣方式，因此，污泥腐熟時間較長（23天），經(jīng)過核算以正常24小時供氣計，1315天即可腐熟。5污泥肥料的應(yīng)用試驗（1）未消化污泥脫水后（含水率80），可直接向果樹施肥。方法如下：首先在果樹以外1.5米周圍挖0.5米寬、0.8米深的溝渠，再將污泥在溝渠底施肥0.3米厚，再加0.2米厚土層，再填污泥0.2米厚以0.1米厚土覆蓋之后灌滿清水，施肥后二年內(nèi)無需施肥。污泥果樹施肥應(yīng)注意，施肥時保護主根系不損壞，盡可能肥料距樹桿有一定的距離。施肥的深度不能太深，小樹施肥時應(yīng)將污泥與土壤1:0.5混合后施用。（2）農(nóng)作物施肥。將污泥肥料的基肥與土壤混合，種植玉米和水稻中期追加少量化肥，污泥肥料使土壤松軟、抗旱性能好，作物桔桿黃期延長10天左右，糧食增產(chǎn)515。多年施用污泥肥料土壤有機質(zhì)增加，改良土壤，創(chuàng)造長期增產(chǎn)條件。（3）草地施肥。將污泥肥料以基肥與土壤混合，平整土地，布撒草種或移栽草坪，適時撒水。污泥肥料可以與土壤1:0.5混合成種草土基，敷設(shè)2.0cm在無紡布上，種上草籽，覆蓋無紡布透氣薄模，適時撒水，2個月左右可產(chǎn)出帶土的草坪卷，一年產(chǎn)草坪三次，土地利用率很高。大型草場可將污泥肥料的基肥與土壤混合，土壤可以是生土，敷設(shè)后種草生產(chǎn)草皮卷，不影響原有土地基本條件。經(jīng)現(xiàn)場考察，果樹施用污泥肥料后，生長茂盛，抗旱能力強，果實艷麗；玉米桔桿粗狀，有一定的抗旱能力；水稻色深綠，長勢良好；種植的各種觀賞草，生長茂密，葉長色深綠與正常種植的草相比，根系發(fā)達，抗旱能力強。6污泥肥料應(yīng)用試驗結(jié)果6.1試驗基本參數(shù)污泥田間試驗土壤類型為草甸壤，理化性質(zhì)見表4。表4土壤理化性質(zhì) mgkgPH有機質(zhì)CdPbCuZnAs6.31.550.11518.3515.1146.697.29試驗投加肥料量為1.5噸畝、3噸畝，予留相臨對照區(qū)。根據(jù)沈陽市北部污水處理廠污泥含各元素濃度，確定污泥允許投加總量見表5。表5 污泥允許投加量表項 目單 位CdPbCuZn土壤標準mg/kg0.3300100250沈陽土壤m(xù)g/kg0.1927.9426.7868.89允許總量噸/畝3.07161.364.6192.86從表中數(shù)據(jù)可看出，沈陽市北部污水處理廠污泥肥料施用量（農(nóng)業(yè)）主要受Cd元素濃度限制，根據(jù)計算，污泥干重（純量）施用量不大于3噸畝為宜，由于在制肥過程中添加稻草、鋸沫和粉煤灰等物質(zhì)，且污泥肥料含水率不低于30，因此，實際施用肥料總量為5噸左右。如果近幾年沈陽市的工業(yè)廢水預(yù)處理達到環(huán)保要求，污泥肥料施用量還可增加一倍。6.2作物生長，產(chǎn)量情況施用污泥肥料作物生長良好，經(jīng)實測其結(jié)果見表6、表7。表6 玉米生長與產(chǎn)量施 肥 量株高（米）百粒重（g）莖桿重（g）備 注化肥2.4039.566051.5噸/畝2.4639.769353.0噸/畝2.40406575表7 水稻生長與產(chǎn)量施 肥 量株高（米）百粒重（g）莖桿重（g）備 注化肥80.6730.2539671.5噸/畝81.7531.3336753.0噸/畝78.2030.253400綜合所示，實用污泥肥料可提高產(chǎn)量。6.3土壤重金屬分析施用污泥肥料，由用量的增加土壤重金屬含量也隨之增加，其幅度見表8。表8 土壤Cd含量與污泥用量關(guān)系表污泥量（噸畝）1.53.09.015.0增加率（）304084906.4污泥肥料對糧食影響以Cd為分析對象，水稻實用污泥量1.5噸畝和15噸畝，水稻籽實含Cd量為0.0540.057mgkg，玉米籽實為0.0310.048mgkg，均低于國家標準0.2mgkg，其它重金屬含量也低于相應(yīng)標準值。7結(jié)論（1）根據(jù)國內(nèi)外科研成果和