城市污水处理厂污泥处置与利用_精品文档.doc
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城市污水处理厂污泥处置与利用
2008-09-0913:
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·目前，我国城市污水处理厂已建成近300余座，年处理水量34亿余吨。
虽然已处理的污水量只占总量的16％左右，但是为改善水环境污染，提高水资源利用率，起到了重要的作用，同时为21世纪城市污水处理设施建设和运行管理提供了保贵的经验。
1前言
目前，我国城市污水处理厂已建成近300余座，年处理水量34亿余吨。
虽然已处理的污水量只占总量的16％左右，但是为改善水环境污染，提高水资源利用率，起到了重要的作用，同时为21世纪城市污水处理设施建设和运行管理提供了保贵的经验。
众所周知，城市污水处理厂在运行过程中产生大量的污泥，这些污泥的处理和处置一直是各方面观注的问题。
据资料介绍，英、美两国每年产生污泥达1.7×106吨和9×106吨（干污泥），而我国城市污水处理率较低，但污泥产量达300万吨（含水率75～80％）预计2010年将达到1000万吨以上。
当我国城镇污水均得到处理，污泥的产量将达到2000万吨，这是一个惊人的数据，所以说解决污泥处置问题日益紧迫。
几十年来，国内外常用的污泥处理方法，一是消化、脱水、干化；二是脱水、高温干化。
污泥的处置排放方法是土地利用、焚烧、卫生填埋和投海等。
在以上几种处置方法中土地利用是最普遍、最经济的方法之一。
沈阳市每天产生污水150万吨／日，2005年污水达到184万吨／日，污水处理率按60％计，每天产生污泥148吨（干重），核算湿污泥740吨／日（含水率80％计），相当于城市垃圾的四分之一，如此大量的污泥采用卫生填埋和焚烧方法是非常困难的，因此，污泥处理后采用土地利用成为目前重要的选择。
沈阳市是一座工业化城市，工业废水和生活污水混合排放，污泥中含有对环境构成危害的重金属，因此，通过污泥制造有机肥在农业、林业、园林使用的研究，提出污泥肥料施用的最佳量对土壤、农作物、林木、花卉的影响，为污泥无害化利用提出科学的依据，是一项非常重要的课题。
2沈阳市城市污水处理厂污泥利用的依据
2.1污泥的营养成份和农业标准
城市污水处理厂的污泥作为农业、林业、绿化用肥必须满足三个基本要求。
一是污泥中需含有较高的植物所必需的营养成份；二是污泥中的有毒有害物质含量不超过国家规定的污泥农业标准；三是污泥必须经过较严格的无害化处理。
对沈阳市北部污水处理厂污泥进行的不同成份的分析，结果见表1。
表1污泥成份分析表 （mg／kg）
成份
脱水污泥
污泥农业标准
有机质％
37.55
全Ｎ
2.694
TP
1.686
Cd
4.69
5.0
Pb
197.13
320
Cu
176.22
250
Zn
264.59
500
从污泥营养成份来看，N、P含量接近和超过禽畜粪便最好的鸡粪（N1.63％，P2O51.54％，K2O0.85％）,重金属元素也均低于农业标准值。
沈阳市北部污水处理厂建有污泥厌氧消化池，污泥基本达到稳定状态。
污泥经过脱水、干化具备农业、林业、园林绿化用肥的基本条件。
从长远方向看，沈阳市正大力控制、监督和治理工业废水中重金属和有害物质的排放量。
随着时间的推移，污泥中的重金属含量将逐年降低，对污泥的土地利用更加有利。
3污泥制肥方法
城市污水处理厂产生的污泥含有大量的有机物和N、P营养成份，但是经过脱水后，颗粒细微、含水率高，干化后呈硬块和粉灰状，直接施肥非常困难，因此，国外常采用高温干化造粒或与工业废料、城市垃圾、农业桔杆混合发酵处理生产有机肥料。
前者工艺简单，但耗能较高、成本高，只有少数发达国家采用。
后者设备较少，耗能较低，占地面积大，成本低，几十年来各国普遍采用，特别是美国近年来污泥与工业废料生物堆肥技术取得了进展，部分污水处理厂取消了污泥厌氧消化处理工艺，污泥肥料的土地利用非常广泛。
我国各地区的污水处理厂和科研部门也在污泥的处理、处置和利用方面进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认同。
3.1生污泥堆肥
所谓生污泥即未经过好氧或厌氧消化处理的污泥，其有机物含量较高（55％以上），总碱度较低（PH6.5以下），含有大量活的寄生虫卵，病原菌等，需要补充的碳源较少。
此种污泥在堆制前应按比例投加桔杆类、木锯沫等（膨化剂），以增加生物在发酵过程中需要的碳量和纤维素，提高肥料的松散性，投加适量的生石灰粉调整PH值，并增加热值和污泥发酵初期温度，投加以上材料还可以降低污泥堆肥前的含水率，有利发酵过程，投加适量的粉煤灰降低肥料水份。
堆肥物料配比见表2。
表2污泥堆肥物料表 公斤
污泥（干）
稻草
木锯沫
稻壳粉
生石灰
粉煤灰（干）
1000
150
50
50
5
100
※最好投加5％熟肥菌种
污泥与配料机械混合，按好气堆肥和厌气堆肥的不同堆放要求成堆发酵。
3.2熟污泥堆肥
所谓熟污泥是指经过中温消化处理的污泥。
此污泥的有机物在消化过程中被分解了一部分，病原菌绝大部分被消灭，污泥已基本稳定。
一般情况下脱水、干化可以直接用于林业、果园。
由于消化后污泥纤维素减少，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，堆肥是肥料广泛使用的重要方法，堆肥配料见表3。
表3堆肥配料表 公斤
污泥（干）
稻草
木锯沫
稻壳粉
熟石灰
粉煤灰（干）
1000
75
25
25
1
50
※最好投加5％的熟肥菌种
污泥与配料机械混合后，厌气堆制一段时间即可成肥。
3.3好气和厌气堆肥或综合堆肥方法
污泥堆肥一般有两种方式，一种为农林常规的厌气堆肥方法，一种为工业化生产的好气堆肥方法，前者占地面积大，堆肥时间长（2个月以上），但成本低。
后者需要供气设备、堆制要求高，消耗一定的电力，成本相对较高，但占地面积小，完全可以工厂化生产。
污泥厌气堆肥可以较大的肥堆，每半个月机械倒堆一次，主要是控制堆内充分发酵，发酵温度50度以上。
污泥好气堆肥只能按供气和通风要求成堆，一般堆长不限，堆高不超过1.2米，上堆宽1.5米，下堆宽3.0米，此种堆肥24小时供气，3天翻拌倒堆一次，15天即可成肥，发酵温度40度以上，夏季温度可达50度以上。
污泥厌气堆制的肥料有臭味，适用于农业、林业、园林绿化，不适用家庭用肥。
污泥好气堆制的肥料不仅适用农业等用肥，还适用于家庭用肥。
为减少占地面积，加速制肥速度，可综合厌气堆肥成本低和好气堆肥时间短的优点，进行综合堆肥，即：
对于家庭花卉用肥可采用先厌气堆肥一段时间（一般一个月），再进行好气堆肥（一周），此种肥料臭味很少。
对于农业、林业的广泛用肥，先进行好气堆肥10天左右，再厌气堆肥25－30天，制成的肥料臭味较大。
4污泥制肥试验与结果
本次污泥制肥试验采用的是污水处理厂初沉和剩余活性污泥的混合污泥，但未经消化处理，污泥脱水后含水率75―80％。
其它配料为稻草节（1.5―2.0cm）5％，木锯沫5％，稻米糠1％，人工搅拌后，堆成长宽高2.0×2.0×1.5米的台形堆，堆底下设排水沟和通风管，用空压机供气，风压0.4MPa，每天供气6小时，供气量240m3，核计每m3肥料每天供气量40m3。
污泥腐熟时间24天，腐熟时间温度变化见图1（略）。
从曲线中可以看出生物好氧消化过程中，产生大量热量，污泥堆内温度不断上升，第23天地达到最高，之后温度下降，说明生物在养料充足时，消化能力强，有机物大量分解产生热量，当有机物分解40天以上后，污泥处于基本腐熟状态，产生的热量减少，堆内温度不断下降。
堆肥42天,污泥肥料呈淡褐色,无明显臭味,肥料较为松散，含水率低于50％。
本次试验由于供气设备原因非连续供气方式，因此，污泥腐熟时间较长（23天），经过核算以正常24小时供气计，13－15天即可腐熟。
5污泥肥料的应用试验
（1）未消化污泥脱水后（含水率80％），可直接向果树施肥。
方法如下：
首先在果树以外1.5米周围挖0.5米宽、0.8米深的沟渠，再将污泥在沟渠底施肥0.3米厚，再加0.2米厚土层，再填污泥0.2米厚以0.1米厚土覆盖之后灌满清水，施肥后二年内无需施肥。
污泥果树施肥应注意，施肥时保护主根系不损坏，尽可能肥料距树杆有一定的距离。
施肥的深度不能太深，小树施肥时应将污泥与土壤1:
0.5混合后施用。
（2）农作物施肥。
将污泥肥料的基肥与土壤混合，种植玉米和水稻中期追加少量化肥，污泥肥料使土壤松软、抗旱性能好，作物桔杆黄期延长10天左右，粮食增产5－15％。
多年施用污泥肥料土壤有机质增加，改良土壤，创造长期增产条件。
（3）草地施肥。
将污泥肥料以基肥与土壤混合，平整土地，布撒草种或移栽草坪，适时撒水。
污泥肥料可以与土壤1:
0.5混合成种草土基，敷设2.0cm在无纺布上，种上草籽，覆盖无纺布透气薄模，适时撒水，2个月左右可产出带土的草坪卷，一年产草坪三次，土地利用率很高。
大型草场可将污泥肥料的基肥与土壤混合，土壤可以是生土，敷设后种草生产草皮卷，不影响原有土地基本条件。
经现场考察，果树施用污泥肥料后，生长茂盛，抗旱能力强，果实艳丽；玉米桔杆粗状，有一定的抗旱能力；水稻色深绿，长势良好；种植的各种观赏草，生长茂密，叶长色深绿与正常种植的草相比，根系发达，抗旱能力强。
6污泥肥料应用试验结果
6.1试验基本参数
污泥田间试验土壤类型为草甸壤，理化性质见表4。
表4 土壤理化性质 mg／kg
PH
有机质％
Cd
Pb
Cu
Zn
As
6.3
1.55
0.115
18.35
15.11
46.69
7.29
试验投加肥料量为1.5吨／亩、3吨／亩，予留相临对照区。
根据沈阳市北部污水处理厂污泥含各元素浓度，确定污泥允许投加总量见表5。
表5污泥允许投加量表
项目
单位
Cd
Pb
Cu
Zn
土壤标准
mg/kg
0.3
300
100
250
沈阳土壤
mg/kg
0.19
27.94
26.78
68.89
允许总量
吨/亩
3.07
161.3
64.61
92.86
从表中数据可看出，沈阳市北部污水处理厂污泥肥料施用量（农业）主要受Cd元素浓度限制，根据计算，污泥干重（纯量）施用量不大于3吨／亩为宜，由于在制肥过程中添加稻草、锯沫和粉煤灰等物质，且污泥肥料含水率不低于30％，因此，实际施用肥料总量为5吨左右。
如果近几年沈阳市的工业废水预处理达到环保要求，污泥肥料施用量还可增加一倍。
6.2作物生长，产量情况
施用污泥肥料作物生长良好，经实测其结果见表6、表7。
表6玉米生长与产量
施肥量
株高（米）
百粒重（g）
茎杆重（g）
备注
化肥
2.40
39.5
6605
1.5吨/亩
2.46
39.7
6935
3.0吨/亩
2.40
40
6575
表7水稻生长与产量
施肥量
株高（米）
百粒重（g）
茎杆重（g）
备注
化肥
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