我國污泥制作肥料的試驗與生產(chǎn)現(xiàn)狀
引言
城市污水污水處理過程中大量活性污泥的處置，一直是難以解決的環(huán)境問題。近年來利用污泥制成肥料并施用農(nóng)田作物或花卉植物等，取得了顯著效果。在農(nóng)田施用和生產(chǎn)試驗的基礎上，綜合我國污泥制作肥料的各種試驗、試驗效果、試驗與生產(chǎn)的工藝和方法，探討了我國污泥制作肥料的現(xiàn)狀與進展，為今后新建的污水污水處理廠綜合利用污泥、化害為利、變廢為寶提供依據(jù)。
國外對污泥的處置已有60多年的歷史，主要方法有填埋、焚燒和土地利用。目前普遍重視的方法是土地利用，也有一些國家將污泥干燥后制成肥料。在我國，土地利用也有10多年的歷史，將污泥直接進行應用試驗的污水污水處理廠很多。其中山東省淄博市污水污水處理公司試驗時間較長，效果較為顯著。該公司曾在褐土、潮土、棕壤和砂姜黑土等四類土壤中施用污泥，小麥、玉米增產(chǎn)效果十分顯著，無重金屬污染；將污泥施用于花卉和樹木的試驗研究主要由西北農(nóng)業(yè)大學和西安污水污水處理廠共同進行，試驗應用效果較好，也無重金屬污染。將污泥直接干燥成型或造粒，制成有機顆粒肥、有機復混肥和有機微生物肥料試生產(chǎn)運行的廠家主要有大連水質(zhì)凈化一廠、徐州污水污水處理廠、淄博市污水污水處理公司、北京北小河污水污水處理廠、秦皇島東部污水污水處理廠和唐山西郊污水污水處理廠。
1污泥的農(nóng)田施用試驗
以淄博所做試驗為例說明如下：
1.1污泥在不同土類施用后的效果
將污泥風干后直接施用于砂姜黑土、褐土、潮土和棕壤等四類不同土壤中，試驗結(jié)果表明，玉米、小麥的增產(chǎn)效果分別為11.57%、6.07%、6.33%、4.99%。各類土壤增產(chǎn)效果差異較大。
1.2大田施用后效果
施用效果參見表1。
表1大田示范區(qū)畝產(chǎn)量統(tǒng)計
 |
從表1中可以看出，污泥在大面積施用的情況下，增產(chǎn)5.4%～12.5%，平均增產(chǎn)10.1%。
1.3污泥中有害物質(zhì)進入土壤中的情況
對棕壤、褐土、潮土和砂姜黑土四類土壤施用不同量污泥之后，土壤中重金屬元素含量見表2。
表2試驗土壤中重金屬含量
 |
大田試驗表明，無論是在酸性土壤上還是在堿性土壤上施用污泥，土壤中五項重金屬元素含量均符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》規(guī)定。
1.4污泥有害物質(zhì)對作物的影響
試驗表明，上述四類土壤畝施量為1000kg和2000kg時，玉米、小麥籽粒中重金屬元素的含量均符合國家糧食衛(wèi)生標準，為未污染級。
2綠化試驗
以西北農(nóng)業(yè)大學和西安污水污水處理廠所做試驗結(jié)果為例。供試驗的花卉種類有美人蕉、雞冠花和小麗花，草類為日本本藤及1年生楊樹。
2.1施用污泥對試驗植物生長的影響
施用污泥6個月后，試驗植物生長結(jié)果表明，各試驗中3種花卉株高的增長率分別比對照的高8.7%～49.4%、8.7%～44.6%和4.4%～38.6%；草的株高增長率則比對照的高100.0%、83.3%和83.3%；楊樹株高的增長量提高92.5%、77.5%和47.5%。
2.2污泥綠化施用后重金屬對土壤的影響
施用污泥7個月后，5種重金屬僅在土壤表層，未向下遷移，也未發(fā)現(xiàn)對試驗植物有毒害作用。
2.3土壤養(yǎng)分的變化
施用污泥后，無論花卉、草皮還是樹木，在土壤0～20cm層中的氮、磷和有機質(zhì)顯著增加。其株高、分支及生長表現(xiàn)出良好的響應，且與化肥相比，施用污泥的土壤養(yǎng)分種類較為齊全，并有一定的后效。
另外，還在高速公路綠化帶進行綠化試驗，其試驗結(jié)果同上述綠化試驗結(jié)果基本一致。
3污泥直接干燥和造粒試驗與生產(chǎn)
該工藝指未經(jīng)消化的污泥直接進行干燥成為產(chǎn)品或直接造粒成肥。大連水質(zhì)凈化一廠、徐州污水污水處理廠和秦皇島東部污水污水處理廠進行過該項試驗與生產(chǎn)。
3.1大連水質(zhì)凈化一廠
處理污水污水能力為8萬m3/d，污泥未經(jīng)消化，脫水污泥直接進行干燥后包裝，不再造粒。工藝流程如下：
污泥→濃縮池→帶式壓濾機→干燥機→包裝
采用污泥干燥機烘干，即使含水率高達87%，也可直接一次性烘干，突破了污泥含固率若不達50%就不能直接烘干的常規(guī)。干燥后污泥呈不規(guī)則顆粒狀，不再造粒，直接裝袋封口。
該項目投資為65萬元，每小時產(chǎn)300kg含水20%的干污泥，耗煤量300kg/h。優(yōu)點是省略了干污泥返流輸送設備、混合設備和造粒設備，占地面積。蝗秉c則是燃煤時會產(chǎn)生二次污染，耗煤量較大。不進行造粒，銷售會有些阻力。干燥后的顆粒狀有機肥在蔬菜和果木土地上施用效果較好。
3.2徐州污水污水處理廠
處理污水污水能力為16.5萬m3/d，污泥未經(jīng)消化，采用中科院農(nóng)科所技術，通過烘干進行殺滅病菌再混合造粒成有機復混肥。
該廠投資400萬元，設備費用330萬元，其中滾桶式烘干爐配置了3套，還設置了集粉倉、超細破碎機、雙軸臥式鏈磨機，烘干機內(nèi)設旋料板、阻料圈、舉式料抄板，外置多組震錘，熱交換功能良好。上述設備實際運行生產(chǎn)中烘干爐可省掉一套，集粉倉和超細破碎機可省掉不用。該生產(chǎn)線年綜合生產(chǎn)能力為2.5萬t。試生產(chǎn)中，6t含水98%的濕泥出1t干污泥，每噸獲利50元，農(nóng)用試驗初步效果較明顯。該生產(chǎn)線是處理垃圾的設備改造而成，采用圓盤造粒。該廠廠房設備較為正規(guī)，生產(chǎn)規(guī)模也較大。目前存在的問題是烘干過程中臭味較大，除塵問題也正在解決之中，生產(chǎn)成本主要高在煤的燃燒方面。
3.3秦皇島東部污水污水處理廠
處理污水污水能力為4萬m3/d，雖有消化系統(tǒng)卻未使用。
該生產(chǎn)線設計產(chǎn)肥料5t/d，投資60萬元，實際每小時可生產(chǎn)700kg肥料，摻混粉煤灰后，使污泥含水率降至20%，再采用滾桶式干燥爐進行烘干，造粒采用擠壓式造粒機，烘干采用自然風。目前生產(chǎn)的有機復混肥試運行階段每噸可獲利50元左右，應用效果較好。該廠試生產(chǎn)過程中存在的問題與徐州廠相同，即烘干過程中的除臭和除塵問題未能解決。目前該廠已注冊了商標，大田應用效果較好。
但上述三廠都沒有烘干過程對環(huán)境影響的具體資料，應該進一步研究。
4堆肥發(fā)酵的試驗與生產(chǎn)
污泥經(jīng)過堆肥發(fā)酵后，可使有機物腐化穩(wěn)定，把寄生卵和病菌滅活，提高污泥的肥效。
堆肥發(fā)酵制肥的廠家有唐山西郊污水污水處理廠一家。其處理污水污水能力為3.6萬m3/d，堆肥發(fā)酵生產(chǎn)線年產(chǎn)肥料1000t，設計能力為3t/d，投資70萬元。
脫水污泥按1∶0.6的比例摻混粉煤灰，降低含水率，自然堆肥發(fā)酵。其中加有鋸末和秸桿作為膨脹劑。肥料為5mm柱狀，在大蔥、芥菜等蔬菜田上施用肥效明顯。該種方法的優(yōu)點是惡臭減少，病菌通過發(fā)酵基本被滅活，缺點是占地面積大。
5復合微生物肥料的試驗與生產(chǎn)
復合微生物肥料是一種很有應用前景的無污染的生物肥料，此類肥料在我國主要依賴于進口，試驗和生產(chǎn)也剛剛起步。主要試生產(chǎn)運行的有北京北小河污水污水處理廠和淄博市污水污水處理公司兩家。
5.1北小河污水污水處理廠
處理污水污水能力為4萬m3/d，污泥未進行消化，肥料設計生產(chǎn)能力為3000t/a，投資200萬元，1999年動工建成，目前處在試運行階段。
該生產(chǎn)線與普通肥料廠工藝相同，僅在混合部分增多了一個摻混生物鉀菌的工序，生產(chǎn)運行中烘干問題是關鍵，烘干對有機質(zhì)有一定影響。烘干后含有機質(zhì)25%，N、P、K含量未達25%，目前試生產(chǎn)階段每噸生物肥可獲利50元，應用效果顯著。存在問題也同上述廠家一樣是除臭和除塵問題。
5.2淄博市污水污水處理公司
處理污水污水能力為25萬m3/d，污泥采用中溫消化系統(tǒng)。該項微生物肥料生產(chǎn)工藝主要是以脫水污泥為基質(zhì)，制成固氮菌、解鉀細菌、解磷細菌三種互不產(chǎn)生拮抗作用的微生物肥料。因菌種含有芽孢，所以耐高溫、耐干燥，施入土壤后不僅固氮，還可分解磷和鉀，促進吸收，比其他生物肥的存活時間要高出2～3倍多。該項技術為中國農(nóng)科院和上海豫園生物工程公司提供，該項目1999年11月被國家計委定為國家農(nóng)用肥料高科技產(chǎn)業(yè)化重大專項。
最大年產(chǎn)規(guī)模為2萬t，日產(chǎn)肥料77t。
生產(chǎn)采用微機控制系統(tǒng)進行中心控制，配料工段設有配料倉7組，綜合各廠家優(yōu)點，為了除塵，還設置了除塵器，配料采用電腦自動配料，程序預設。肥料產(chǎn)量為3.2t/h。生產(chǎn)出的肥料中，三種菌的活菌數(shù)為2500萬個/g，經(jīng)過試驗與大田應用，肥效高于進口生物肥，每噸可獲利200元左右。
6結(jié)論
(1)污泥不經(jīng)過加工，直接施用于四種不同土壤中，玉米、小麥平均增產(chǎn)10.1%，污泥直接施用在花卉、樹木和草皮及高速公路綠化帶時，植物株高和分支高于化肥施用組，肥力具有長效作用。
(2)試驗結(jié)果表明，其土壤和作物的籽粒中的重金屬含量均符合國家標準。以目前污泥中重金屬含量和國家污泥農(nóng)用標準為參照，全國大多數(shù)污水污水廠若將污泥制成肥料后施用于農(nóng)田，以每畝每年施100kg計算，大約要連續(xù)施用100甚至200年，重金屬才會累積到污染的程度。目前對重金屬防止污染的研究已有微生物降解、根系吸附、生物吸附等多種方法獲得成功的先例，預計在幾年內(nèi)，防止重金屬污染的問題會得到解決。
(3)我國是一個農(nóng)業(yè)大國，將污泥作為一種肥料資源加以利用，不但減少了污染，還具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
參考文獻
1薛棟森.美國污水污水污泥的研究和利用概況.國外環(huán)境保護，1991(1)：31～33
2張?zhí)旒t，等.西安市污水污水污泥林地施用效果的研究.中國科協(xié)首屆青年學術年會論文集.西安：陜西師大出版社，1992
3王虹，等.厭氧消化污泥風干后直接施用于農(nóng)田的試驗研究.給水排水，1998，24(5)：19～24
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
