城市污水处理厂污泥利用及实例研究

作者:佚名    文章来源:中国环保产业    点击数:1091    更新时间:2009/12/29
  城市污水处理厂每年会产生大量的污水污泥,对大气、水和土壤会造成很大的污染。如山西省,2008年全省共有城镇生活污水处理厂132座(含在建),实际运行60家,日处理量为165万吨(约为全省城镇生活污水排放量的50%~60%)。随着全省污水处理厂的不断投运,全省城镇生活污水处理率达到90%以上。如果按0.8%的污泥产生量计算,目前山西省已运行的污水处理厂的污泥产生量将近800万吨/年,每年占地面积约达2万余亩,极易造成城市环境污染。

  城市污水污泥中含有丰富的植物营养成分—氮、磷、钾,若将其作为肥源加以开发利用,不仅可消除其对环境的污染,还可创造一定的经济效益。以年处理利用800万吨污泥计,每年约可获得11.5万吨氮、4.4万吨磷和3.5万吨钾。污水污泥中还含有多种微量元素,是全营养的有机/无机复合肥料,对作物的产量和品质都有良好作用,其开发利用价值很高。

  1城市污水污泥的利用

  1.1高效有机/无机复合肥

  城市污水污泥中含有大量有机质、氮、磷和多种微量元素等植物营养成分,其本身就是一种宝贵的肥源。但由于污水污泥具有臭味并含有大量病原菌、寄生虫卵和杂草种子,因而直接施用会给环境带来污染。向污水污泥加入适当的添加物,进行高温堆制(堆体温度可达50℃以上),病原菌、寄生虫卵可基本杀灭(大肠菌值为103~102个/kg,蛔虫卵死亡率达45.2%~95.9%);同时,由于高温发酵和微生物的分解作用,还可使堆肥中的速效养分提高(NO3-N提高42%,NH3-N提高28%,速效磷提高64%,速效钾提高40%)。

  (1)研制方法

  利用污水污泥制造高效有机/无机复合肥,需将污水污泥与一定比例的添加物(主要是煤气用户的生活垃圾)进行堆制。由于污水污泥与添加物之间的比例会影响肥料质量,为探求适宜比例,本研究将污水污泥与垃圾以l∶1和2∶1两种比例进行堆制,在堆制过程中分别检测了堆肥的温度、大肠菌值、蛔虫卵死亡率和速效养分的变化等,结果如表1、表2。

  从表1看出,污泥与垃圾比为1∶1,堆制物高温维持时间、蛔虫卵死亡率均高于2∶1配比,大肠菌值也更接近于堆肥标准。由表2看出,污泥与垃圾比为1∶1的堆制物比2∶1的堆制物的水分含量有所减少,有机物分解转化率高,各种速效养分大幅度增加(9%~10%)。因此采用1∶1的污泥与垃圾配比进行高效有机/无机复合肥制作是较好的方案。

  (2)成分含量与适用范围

  高效有机/无机复合肥的成分含量因污泥与辅料的来源不同而有差异,所以在每批产品堆制合格后,应取样检测。如采用太原市杨家堡污水处理厂污泥与生活垃圾所堆制的高效有机/无机复合肥的成分含量如下:有机质25.02%、全氮1.11%、全磷0.31%、全钾0.41%、速效氮344mg/kg、速效磷200mg/kg、速效钾430mg/kg、铜12mg/kg、锌168mg/kg、铁295mg/kg、锰19.2mg/kg、钼0.85mg/kg、硼0.89mg/kg。实验证明,若污泥和辅料来源基本相同,则上述各成分含量变动不大。在这种情况下,即可省去每批产品的分析检测工作。

  1.2多微有机营养土

  (1)研制方法

  多微有机营养土以污泥堆肥即高效有机/无机复合肥与黄土和砂进行配制。这3种成分的不同比例将会影响盆土的质量。为寻求这3种成分的最佳配比方案,本研究将高效有机/无机复合肥与黄土和砂按4种不同比例配制,即高效有机/无机复合肥∶黄土∶砂分别为0.5∶1∶1、1∶1∶1、2∶1∶1、2.5∶1∶1。然后以这4种不同配制物对矮串红和小早菊进行了试验。小早菊和矮串红每种处理的盆数为20对。在小早菊和矮串红的各个生育期,对其生长的高度和冠幅、根长、根重等进行了观察记载,结果如表3、表4。

  由表3看出:高效有机/无机复合肥∶黄土∶砂为1∶1∶1时,小早菊和矮串红的地上部分与其它配制比例相比,其株高增长,冠幅增大,花蕾数增多。由表4看出,这种配比无论是对小早菊还是矮串红,其根长、根重都比其它配制比例明显增加。可见1∶1∶1的配比对花卉的生长发育最为有利。也就是说,对花卉盆土的配制,高效有机/无机复合肥与黄土及砂的比例以1∶1∶1的配比最佳。

  (2)成分含量和适用范围

  多微有机营养土的成分含量由于污泥、黄土、砂的来源不同而变动,因而需要对每批产品进行成分分析。本批产品的成分含量例举如下:有机质8.3%、全氮0.36%、全磷0.1%、全钾0.14%、速效氮115mg/kg、速效磷67mg/kg、速效钾143mg/kg、铜40mg/kg、锌50mg/kg、铁98mg/kg、锰6.4mg/kg、硼0.2mg/kg、钼0.28mg/kg。多微有机营养土适合于各种普通花卉培养,使用时打开封口,倒入花盆,即可进行各种花卉的栽培。

  2应用实例

  2.1高效有机/无机复合肥对农作物的作用采用高效有机/无机复合肥对玉米、小麦进行田间试验。在同样施用化肥(每亩施用硝酸铵和过磷酸钾各40kg)和相同耕作管理的条件下,种植玉米和小麦,以一组施用该产品4000kg/亩为基肥、另一组不施肥为对照。在作物收获时,测试了作物的株高、穗长和产量。结果如表5。

  由表5看出,高效有机/无机复合肥对玉米和小麦的株高、穗长都有较好的影响,并使玉米增产10.2%、小麦增产9.4%。因此,对于农作物,高效有机/无机复合肥是一种优质肥料。

  2.2高效有机/无机复合肥对煤矿复垦土的作用

  本研究利用高效有机/无机复合肥对煤矿复垦土的效果进行了试验。由于煤矿复垦的土壤大多缺乏有机质和植物所必需的各种营养成分,而高效有机/无机复合肥恰好可满足这一需要。据此,本研究将高效有机/无机复合肥试用于安太堡露天煤矿的复垦土地,试验种植了草红花、板兰根、黄芪等中药材,试验过程中测量了植物的株高、叶长、叶宽等生长特征和生物量,结果如表6。

  由表6看出,高效有机/无机复合肥对各种药材的株高、叶长、叶宽和生物量都表现了良好的作用,其中草红花和板兰根的生物量增加了29.9%~32.4%;使黄芪的株高增加131.9%。试验证明了高效有机/无机复合肥对矿坑复垦土、恢复植被、维持生态平衡具有明显的效果。

  2.3多微有机营养土对花卉的作用

  利用多微有机营养土种植小早菊和矮串红,并以花卉园土(马粪∶黄土∶砂=1∶1∶1)为对照进行应用试验。结果见表7、表8。

  由表7看出,在小早菊的整个生长期间,施用多微有机营养土与花卉园土相比,其株高虽无明显差异,但根长、根重、花蕾数均显著高于施用花卉园土。经测定,施用了多微有机营养土培植的小早菊与施用花卉园土的相比,其叶片平均大1mm/圈,花朵平均大0.5mm/圈,同时花期也比施用花卉园土的小早菊提前了3~5天。

  由表8看出,苗期阶段,对矮串红施用多微有机营养土与花卉园土相比,就其株高和冠幅长度而言,差异虽不甚明显,但两个月后,施用了多微有机营养土培植的矮串红长势明显增强,表现为根长与根重显著增加。据测试,根长平均增长21.2%,根重平均增加了5.9%。

  3 结论

  (1)经合理配比堆制的污水污泥可以成为一种含有机质多、全养分和速效养分多的高品质的有机/无机复合肥料。

  (2)污水污泥的成分接近马粪,甚至优于马粪,将其用于花卉盆土的配制,不仅可节省马粪的购置费,而且可将污水污泥这一废物转化成城市绿化美化的资源。同时这种花卉盆土使用非常方便,不仅适于大面积的城市绿化,而且适用于城市居民的花卉种植。所以这种含多种营养成分且使用方便的花卉营养土的开发前景良好。

  (3)污水污泥对农作物、林木、花卉等表现出了良好的施用效果。高效有机/无机复合肥可使玉米增产 10.2%、小麦增产9.4%;多微有机营养土对各种花卉的株高、花蕾数、根长、根重和冠幅等的生长都起到了显著的促进作用。

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