污泥資源化農(nóng)用與控制標準

1、1/3污泥資源化農(nóng)用技術及污染控制（選擇）標準摘要：1、引言隨著我國經(jīng)濟、社會的發(fā)展、城市污水處理率的提高，污泥的產(chǎn)生量也大大增加。污泥是廢水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，包括泥沙、纖維、動植物殘體等固體顆粒及其凝結(jié)的絮狀物、各種膠體、有機質(zhì)及吸附的金屬元素、微生物、病菌、蟲卵等，以固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的形態(tài)存在，污泥的產(chǎn)生量為1.52.0t干污泥/萬噸污水。污泥具有含水率高、含有重金屬、病原菌、寄生蟲、有機污染物以及豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的特點4。污泥的大量產(chǎn)生，不僅占用土地，還會造成環(huán)境污染，制約經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。污泥安全處理、處置及其資源化利用，是各國研究的熱點問題之一。目前，對于污泥處置

2、有填埋、填海、焚燒和土地利用利用四中方式。由于環(huán)境問題和經(jīng)濟等原因，填埋、填海、焚燒三種污泥處理、處置方式已被禁止使用或逐漸減少，而土地利用是目前處理污泥的很好方式。污泥土地利用主要包括三個方向：一是作為農(nóng)作物、牧場草地肥料的農(nóng)用；二是作為林地、園林綠化肥料的林用；三是作為沙荒地、鹽堿地、廢棄礦區(qū)改良基質(zhì)的土壤改良。但是由于污泥中還有大量的重金屬、病原菌、寄生蟲、有機污染物等，從而限制了污泥農(nóng)田實用。污泥農(nóng)田施用所引起的土壤重金屬環(huán)境風險有待進一步探索和研究。2、國內(nèi)外污泥處理現(xiàn)狀由于各國污泥的組成與性質(zhì)存在很大的差異，各國用于污泥的處理、處置方式有很大的差異。2.1國外污泥處理許多發(fā)達國家已

3、從法律層面上把污泥定義為生物固體，而不是廢棄物，強調(diào)和推進生物質(zhì)能源和生物質(zhì)資源的回收利用。其中131萬噸用于建材，35萬噸作為農(nóng)用；英國和法國每年產(chǎn)生的污泥，60用于土地?？傮w來看，歐洲各國52的污泥為土地所利用。在美國，干污泥的產(chǎn)量約560萬t/a，污泥總量的14%衛(wèi)生填埋，22%焚燒，56.5%土地利用，7.5%采取其他方式處理；日本年產(chǎn)污泥223萬噸，污泥總量的5%衛(wèi)生填埋，32.7%焚燒，61.7%土地利用，0.6%采取其他方式；歐洲48%衛(wèi)生填埋，7%采用填海，7.8%采用焚燒，34%采用土地利用，3.2%采取其他方式。根據(jù)數(shù)據(jù)可以看出，西歐以填埋為主，美、英以農(nóng)用為主；在英國，污

4、泥總量的10%采用衛(wèi)生填埋，30%采用焚燒，58%采用土地利用，2%采取其他方式；在法國，污泥總量的19%用于衛(wèi)生填埋，14%采用焚燒，65%采用土地利用，2%采取其他處理方式；2.2國內(nèi)的污泥處理我國的污泥性質(zhì)和國外發(fā)達國家相比存在很大差異，主要表現(xiàn)在低有機質(zhì)、高含砂量（污水處理廠普遍采用了圓形沉砂池，脫砂效率低；大量的基建、施工建設導致泥砂水排入污水管網(wǎng)系統(tǒng)等）、重金屬含量高（工業(yè)污水源頭重金屬處理系統(tǒng)不完善）。由于污泥含砂量高、有機物低、熱值低，大大影響了污泥能源化處理的經(jīng)濟效益；由于污泥重金屬含量高，直接影響了污泥土地利用的可能性。在建成的污水處理廠中約有90%沒有污泥處理的配套設施，

5、60%以上的污泥未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用，而消化后的污泥也由于未進行無害化處理不符合污泥農(nóng)用衛(wèi)生標準。有些地方，由于不合理使用污泥造成重金屬、有機物污染以及病蟲害等，導致嚴重的食品污染問題，直接危及人體健康。3、污泥資源化農(nóng)用污泥農(nóng)用需要注意其中所含有的重金屬、病原菌、寄生蟲、有機污染物等有害成分。未經(jīng)穩(wěn)定化、無害化處理而濫用污泥有可能造成二次污染，進而通過食物鏈危害人體健康直接施用是把未經(jīng)處理的污泥直接施用于農(nóng)田，這種方式成本低，簡單易行，但卻忽視了潛在的環(huán)境問題，而且污泥未經(jīng)穩(wěn)定化、無害化處理，含有害成分，不利于作物的生長。間接施用是指污泥消化、堆肥或制成復XX料后施用3.1、直接施用污泥經(jīng)

6、濃縮、脫水，然后置于干化場自然風干后直接用于農(nóng)田。此生產(chǎn)工藝簡單，一般用于經(jīng)過中溫厭氧消化后的脫水污泥，由于無法有效控制其中有毒、有害物質(zhì)及重金屬含量，并且干污泥顆粒較大，農(nóng)用耕作很不方便，因此，在應用上受到很大限制，對于城市污水中工業(yè)廢水所占比重較小的處理廠，可采用此工藝。喬顯亮等【9】采用盆栽實驗研究了污泥土地利用過程中重金屬對水稻的影響，實驗發(fā)現(xiàn)施用污泥后增加了水稻莖葉和籽粒中重金屬的含量，水稻體內(nèi)重金屬的吸收收沒有明顯變化。X紀慈等【10】用盆栽實驗研究了城市污泥直接肥用對水稻生長及其產(chǎn)量的影響，并測定了污泥中重金屬在稻米和土壤中的殘留量。結(jié)果表明：污泥做水稻基肥使用有明顯增產(chǎn)作用和一

7、定改土效果，但污泥中重金屬大部分殘留在土壤中，少部分被作物帶走，而在水稻中的殘留量符合國家標準。X學洪等【11】以XX污水廠為例，對污泥農(nóng)用的重金屬安全性進行了實驗研究，研究表明：污泥施肥肥效顯著，稻谷和稻徑中的重金屬含量無明顯差異，符合國家標準。目前此方法已無法滿足大部分污水處理廠的污泥處理要求。3.2間接實用3.2.1污泥直接干燥和造粒污泥直接干燥工藝指消化后的污泥經(jīng)濃縮、脫水后，直接或添加外加劑進行干燥成為產(chǎn)品或直接造成肥，采用該工藝處理后的污泥臭味較小、農(nóng)用方便，在干燥過程中殺死了污泥中大部分有毒有害物質(zhì)，從而降低了污泥中有害物質(zhì)對農(nóng)田利用的影響，產(chǎn)品便于運輸，投資、運行費用相對較低，

8、但經(jīng)該方法處理的污泥，肥份較低，在使用過程中秸稈作物容發(fā)生倒。覃廣海等【12】開發(fā)出了污水廠污泥快速干化焚燒及制肥新工藝，并在XX龍崗區(qū)平湖污水廠進行了工程應用，取得了很好效果。污泥造粒工藝指污泥在干燥后，又進行破碎造粒處理。通過干燥造粒工藝，并向污泥中添加必要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，將污泥加工成復合有機肥，大大提高了污泥的肥效和經(jīng)濟價值，是污泥處置的有效途徑和發(fā)展方向。采用該方法生產(chǎn)的污泥肥中，所添加的營養(yǎng)元素進入土壤后可以迅速釋放，而城市污泥中所含的大量有機質(zhì)，具有改良土壤、培肥地力、抗旱和供肥平穩(wěn)等特點，肥效比普XX肥時間長，而且對化肥中氮素具有一定的固定作，使化肥帶入的氮素緩慢釋放，提

9、高其養(yǎng)份，提高其養(yǎng)份的而利用效率。3.2.2、污泥堆肥發(fā)酵堆肥是利用污泥中好氧微生物進行好氧發(fā)酵的過程。污泥與調(diào)理劑(如鋸沫、桔桿、樹葉、糞便等)及膨脹劑(如木屑、桔桿短節(jié)、花生殼等)，在一定條件下(如pH、C/N、通氣、水分、溫度)進行好氧堆漚，借助于微生物群落，在潮濕環(huán)境中對多種有機物進行氧化分解，使有機物轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)。污泥經(jīng)堆肥處理后，病原菌、寄生蟲卵、雜草種子幾乎全部被殺死，揮發(fā)性成分減少且臭味降低重金屬有效態(tài)的含量也會降低，速效養(yǎng)分含量有所增加，成為一種比較干凈而性質(zhì)比污泥堆肥過程是個相當復雜的過程，它受到耗氧率、碳氮比、溫度、pH值、揮發(fā)固體含量、孔隙率等諸因素的影響。魏源送等【

10、13】采用5種調(diào)理劑(木片、麥殼、玉米芯、稻殼和回流堆肥)進行了中試規(guī)模的污泥堆肥實驗研究，對含水率、有機質(zhì)、總氮、BOD，比耗氧速率（SOUR）等參數(shù)的變化進行了監(jiān)測。研究結(jié)果表明：BOD和SOUR指標適用于評價采用不同調(diào)理的堆肥污泥穩(wěn)定度。田寧寧等【14】利用自行研制的生產(chǎn)性規(guī)模的好氧動態(tài)堆肥裝置行了污泥穩(wěn)定化和無害化處理的應用研究，探討了影響好氧堆肥的主要因素溫度、含水率、供氧量和通風方式之間的關系，確定了污泥動態(tài)發(fā)酵的最佳參數(shù)。李艷霞等【15】試驗研究了不同配比的填充料和通氣狀況對污泥堆肥起始升溫的影響。結(jié)果表明：填充料含量高的配比升溫速度明顯比填充料含量低的配比快；高填充料配比的堆體

11、（填充料占堆料的l/21/3)在起始升溫階段可以不進行氧氣的供給；低填充料的配比和加入回流堆肥的配比（填充料占堆料的1/41/9），由于堆體的孔隙少，則必須進行通氣量的調(diào)節(jié)3.3.3污泥制復合微生物肥污泥經(jīng)過烘干、粉碎后加入氮、磷、鉀等植物生長所需營養(yǎng)元素和菌粉，然后進行混合造粒，再經(jīng)低溫干燥冷卻后，加入復XX，能進一步提高污泥中有機廢料的含量。此類肥料在我國主要依賴進口，試驗和生產(chǎn)才剛剛起步。X國占等【16】利用城市污水廠污泥進行了復合有機肥中試及產(chǎn)品的田間試驗，結(jié)果表明污泥復XX可增加農(nóng)作物產(chǎn)量而且不會引起重金屬超標。對污泥制肥中的污泥干燥及相關政策問題進行了探討。此外，還進行了污泥制造有

12、機肥技術應用實踐，并對實驗產(chǎn)品進行了田間試驗，取得了良好效果。X學洪等【17】進行了城市污水污泥有機復XX水稻施肥試驗，結(jié)果表明：該有機復XX對水稻的增產(chǎn)效果顯著，肥效與N、P、K三元復XX相當。陳同斌等【18】通過盆栽和大田試驗，初步探討了污泥復XX種植小麥的肥效及其對小麥重金屬吸收的影響，試驗結(jié)果表明：污泥復XX對小麥的增產(chǎn)效果和土壤的培肥效果明顯優(yōu)于化肥，等同于市售復XX。它能促進植株生長發(fā)育，提高小麥產(chǎn)量，對土壤速效養(yǎng)分的積累有明顯的促進作用。4.污泥農(nóng)用存在的問題4.1有害物質(zhì)的負面效應施用污泥能導致重金屬在土壤中積累，使椰菜、小麥、玉米、甜菜和大豆等作物的收獲部分重金屬含量增加20

13、-23；抑制蔬菜的生長并影響其品質(zhì)24；加重土壤的鹽漬化，降低苗木種子的發(fā)芽率25。污泥使用不當還會增加重金屬、有機污染物等有害物質(zhì)對地下水和生態(tài)環(huán)境的污染風險26-27。但也有研究表明，污泥農(nóng)用雖然明顯增加了土壤中的重金屬總量，其重金屬在土壤中的活性卻受到抑制，從而降低了重金屬通過食物鏈危害人類健康的風險28，如硝態(tài)氮能提高根際土壤的pH值，進而降低根際土壤中的重金屬活性，抑制作物對重金屬的吸收29。4.2運輸成本高、養(yǎng)分含量低、肥效慢新鮮污泥含水量高、易散發(fā)臭氣、運輸不方便，且養(yǎng)分含量低，單位養(yǎng)分運輸成本高，不宜長距離運輸。污泥經(jīng)過干化后其運輸狀況有所改善，但目前仍缺乏配套的機械化施肥機具

14、，播種與施肥無法同步進行，難以在大田作物上推廣。農(nóng)資市場上常見高品位無機復XX的氮磷鉀總量一般在45%以上，而按照干化污泥養(yǎng)分總量5%計算，新鮮污泥的氮磷鉀總量僅為1%左右。盡管污泥中的養(yǎng)分可能以緩效態(tài)為主，利用率較高，但由于養(yǎng)分含量少，肥效慢，為達到同樣的氮磷鉀供應水平，其施用量大，增加了運輸成本和勞動量。以XX潮土的玉米施肥為例，若每公頃施375kg左右養(yǎng)分含量45%以上的三元復XX為底肥，運輸和施用都很方便，采用隨種機播，每公頃投資僅825元左右；而換算成養(yǎng)分含量1%的污泥，則需要施用1125kg以上，按照從污泥堆置場至農(nóng)田平均距離10km，每噸運輸1km的費用5元，田間撒施機械動力成本每噸10元計算（不含勞力投入），則每公頃所需運費和機械動力費為1020元，投資成本明