城市污水處理廠污泥處置與利用

1、城市污水處理廠污泥處置與利用2008-09-0913:04:23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(jì)城市污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行管理提供了保貴的經(jīng)驗(yàn)。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(jì)城市污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行管理提供了保貴的經(jīng)驗(yàn)。眾所周知，城市污水處理廠在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的污

2、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(dá)1.7X106噸和9X106噸（干污泥），而我國城市污水處理率較低，但污泥產(chǎn)量達(dá)300萬噸（含水率7580%）預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到1000萬噸以上。當(dāng)我國城鎮(zhèn)污水均得到處理，污泥的產(chǎn)量將達(dá)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(jì)的方法之一。沈陽市每天產(chǎn)生污水150萬噸/日，2005年污水達(dá)到184萬噸/日，污水

3、處理率按60%計(jì)，每天產(chǎn)生污泥148噸（干重），核算濕污泥740噸/日（含水率80%計(jì)），相當(dāng)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(jī)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(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)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

4、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(biāo)準(zhǔn)；三是污泥必須經(jīng)過較嚴(yán)格的無害化處理。對沈陽市北部污水處理廠污泥進(jìn)行的不同成份的分析，結(jié)果見表1O表1污泥成份分析表（mg/kg）成份脫水污泥污泥農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)質(zhì)37.55全N2.694TP1.686Cd4.695.0Pb197.13320Cu176.22250Zn264.59500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(biāo)準(zhǔn)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。污泥經(jīng)過脫水、

5、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(yuǎn)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(jī)物和N、P營養(yǎng)成份，但是經(jīng)過脫水后，顆粒細(xì)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粒或與工業(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(jī)肥料。前者工藝簡單，但耗能較高、成本高，只有少數(shù)發(fā)達(dá)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(jìn)

6、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(jìn)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(rèn)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(jī)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(bǔ)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

7、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）100015050505100*最好投加5%熟肥菌種污泥與配料機(jī)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(jī)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）相阜木鋸沫稻

8、殼粉熟石灰粉煤灰（干）1000752525150以最好投加5%的熟肥菌種污泥與配料機(jī)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(jī)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(fēng)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

9、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(dá)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(diǎn)，進(jìn)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(jìn)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(jìn)行好氣堆肥10天左右，再厭氣堆肥25-30天，制成的肥料臭味較大。4污泥制肥試驗(yàn)與結(jié)果本次污泥制肥試驗(yàn)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

10、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2.0X2.0X1.523天地達(dá)到最局,之后米的臺形堆，堆底下設(shè)排水溝和通風(fēng)管，用空壓機(jī)供氣，風(fēng)壓0.4MPa,每天供氣6小時，供氣量240m3,核計(jì)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，第溫度下降，說明生物在養(yǎng)料充足時，消化能力強(qiáng)，有機(jī)物大量分解產(chǎn)生熱量，當(dāng)有機(jī)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

11、顯臭味，肥料較為松散，含水率低于50%。本次試驗(yàn)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(jì)，1315天即可腐熟。5污泥肥料的應(yīng)用試驗(yàn)(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(hù)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

12、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)5-15%。多年施用污泥肥料土壤有機(jī)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(qiáng)

13、，果實(shí)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(dá)，抗旱能力強(qiáng)。6污泥肥料應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果6.1 試驗(yàn)基本參數(shù)污泥田間試驗(yàn)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)mg/kgPH有機(jī)質(zhì)CdPbCuZnAs6.31.550.11518.3515.1146.697.29試驗(yàn)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(xiàng)目單位CdPbCuZn土壤標(biāo)準(zhǔn)mg/kg0.3300100250沈陽土壤m(xù)g/kg0.1927.942

14、6.7868.89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(jì)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(shí)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(dá)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(shí)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

15、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(shí)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(%)30%40%84%90%6.4 污泥肥料對糧食影響以Cd為分析對象，水稻實(shí)用污泥量1.5噸/畝和15噸/畝，水稻籽實(shí)含Cd量為0.0540.057mg/kg,玉米籽實(shí)為0.0310.048mg/kg,均低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.2mg/kg,其它重金屬含量也低于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。7結(jié)論(1)根據(jù)國內(nèi)外科研成果