堆肥污泥范文

堆肥污泥范文（精选10篇）

堆肥污泥 第1篇

1 材料和方法

1.1 试验材料和装置

玉米秸秆是山东省济宁市微山县某农村农田废弃物, 待秸秆在通风处完全自然风干后, 用粉碎机粉碎成粒度较小的碎屑。污泥取自青岛某水产品加工厂。生产废水经过专门的污水处理设施处理排放, 产生的剩余污泥, 经过板框压滤机进行脱水即为所用污泥。

试验装置 (图1) 主要由2部分构成。一部分是堆肥反应器, 容器选用HDPE塑料桶, 直径140 mm, 高250 mm。在桶盖中心位置开小孔, 连接聚四氟乙烯管用于气体导出。另一部分是集气部分, 由有机玻璃U型集气管组成。每个集气管由前后两竖管组成, 管直径15 mm, 高20 mm。

1.2 试验设计

本部分试验考察堆肥产气的影响因素包括初始C/N比、含水率、温度。试验进行前设置的各项指标分别为初始C/N比 (20、25、30、35) 、含水率 (55%、65%、75%) 、温度 (15℃、25℃、35℃) 。

调配污泥与玉米秸秆按一定比例混合, 去离子水调节不同的堆料含水率, 并添加湿重比为0.8%的EM菌液提供足够微生物。在每个容器中加入约700 g堆料, 保证塑料桶的密封性良好, 桶盖上方连接到U型管中, 管中放有稀硫酸溶液用于吸收过程中所产的氨气, 而排出水体积即所产生不溶性气体的体积, 主要为二氧化碳、有机挥发性气体等。定时更换U型管中吸收液, 并测定所吸收氨气的浓度, 根据产气时间计算阶段产气速率。改变堆料C/N比、含水率、温度影响因素, 观察各条件下产气速率及产气累积量的不同。采用控制变量法, 试验分3次进行, 每次改变1个参数。表1为各试验组设定参数值及其组合。

1.3 分析方法

氨气测定:利用U型管中的吸收液对氨气进行吸收, 后采用纳氏试剂分光光度法测定氨气含量[4]。通过管中排出液体体积来计算其它气体的体积, 从而计算混合气体中的氨气浓度。

2 结果与分析

2.1 堆肥初始C/N比对氨气产生速率的影响

由于操作过程的人工误差以及水分挥发等原因, 按照计算比例对污泥和玉米秸秆进行混合并不能精确地得到设定C/N比值, 需要在二者混合均匀后对堆料重新测定。通过测定, 4组堆料初始C/N比值分别为17、24、31、37。图2为不同初始C/N比氨气的产生速率与浓度变化。

由图2可看出, 4组堆肥试验组氨气产气速率变化规律基本一致。在堆肥的开始阶段产气速率不断增大, 直至第5天左右达到峰值, C/N比为17堆料组最高, 且产气速率随碳氮比增高而减小。分析原因可能是随着碳氮比的减小, 堆体中的氮元素逐渐增多, 微生物氨化作用增强, 产生的氨氮浓度不断增加, 氨气释放量增大。但在第12天时碳氮比为17试验组产气速率小于24 ml/d, 原因可能是由于虽然氮元素过量但碳元素不足, 不能提供给微生物充足营养物质提供能量[5]。碳氮比为17时, 氨气质量浓度最大可以达到165 mg/L, 高于C/N比为24时的氨气浓度, 分析原因可能是在碳氮比较低时堆肥过程产生的其它种类气体较少, 如二氧化碳、甲烷等, 即在产生的气体中氨气所占比例更高[6]。

2.2 堆料含水率对产生氨气速率的影响

图3为不同初始含水率对氨气的产生速率与浓度变化影响。

由图3可知, 在含水率55%~75%范围内, 随着含水率的降低, 氨气产生速率和浓度都增加, 氨气产生速率峰值分别为46.13、36.90、17.70 ml/d。观察图形可以发现, 氨气产生速率和产生浓度峰值出现的时间并不一致, 这与其他种类的产生时间和含量有关。在堆肥约15天后, 含水率为55%的堆体氨气产生速率及浓度降为0, 此时含水率为65%的堆体仍然有氨气产生, 直至23天以后逐渐消失。分析原因, 可能是由于在经历高温后, 含水率有所下降, 水中溶解的氨气与水蒸气一起从堆料中挥发出来。而当含水率过大时, 氨气产生量大幅减小。

2.3 环境温度对产生氨气速率的影响

图4为不同温度下堆肥中氨气的产生速率与浓度变化情况。

图4显示, 随着温度升高, 氨气的产生速率急剧增加, 最高达到56.2 ml/d, 在13天后基本趋近于0。生成的混合气体中氨气的浓度变化趋势较为复杂。温度为35℃时的堆体氨气浓度最高值低于温度为35℃时的堆体挥发的氨气浓度, 同时浓度峰值相对于氨气产生速率峰值来说延迟出现。原因可能是由于温度较高时, 微生物分解作用较强, 会产生大量二氧化碳等气体, 并带出大量水蒸气, 导致氨气浓度下降。

3 结论

(1) 在高氮污泥和秸秆混合堆肥过程中, 氨气的产生主要集中在前期, 产气高峰出现在堆肥开始第4天, 至第15天后产气量很少, 逐渐趋近于0。

(2) 随着C/N比的升高, 氨气的产生速率及浓度都降低。但由于有机物对微生物生长的限制作用, 碳氮比为17的堆体产气速率低于碳氮比为24。为减少氨气的释放量, 适宜采用较高的碳氮比。但当碳氮比过高时, 微生物代谢作用受到氮元素限制。因此, 堆制肥料时选取碳氮比为31较为合适。

(3) 随着含水率增加, 氨气挥发量减少, 但当含水率过高达到75%时, 堆体通气性变差容易产生厌氧环境, 微生物降解有机质速率降低。含水率65%堆体后期随着水分挥发, 堆体含水率下降, 溶解的氨氮又会转化为氨气逸出。因此, 堆料含水率选取55%较为合适。

(4) 随着环境温度升高, 氨气释放速率大幅增高。但在温度为15℃时, 微生物活性受到抑制, 降解代谢作用受到限制。这将使得预堆肥周期加长, 因此选择温度为25℃为宜。

摘要：为减少堆肥过程中所产生的臭气污染, 探讨了高氮污泥堆肥过程中氨气的产生规律及影响因素。改变堆肥原料的C/N比、含水率及温度, 观察氨气产生速率及浓度的变化。结果表明:氨气产生速率峰值约出现在第4天, 在第15天后基本趋近于0;当碳氮比达到31, 初始含水率为55%, 环境温度为25℃时, 氨气产生速率及浓度较小。

关键词：高氮污泥,堆肥,氨气

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施用污泥堆肥对木槿生长的影响研究 第2篇

以城市污水处理厂堆肥污泥为研究对象,采用田间小区实验方法开展了污泥土地利用对土壤环境和植物影响的研究.结果表明,污泥土地利用可显著提高土壤中氮、磷及有机质的含量,污泥用量为10%、30%和50%时均不同程度地促进了木槿的`生长发育,地上生物量比对照分别提高12.8%～200.8%、23.9%～134.1%和16.4%～112.3%,地下生物量分别提高13.7%～253.9%、16.4%～132.2%和9.3%～123.5%.污泥施用量只要控制在10%以内,污泥中重金属不会对土壤环境产生不良的影响.

作 者：李宇庆 陈玲 赵建夫 LI Yu-qing CHEN Ling ZHAO Jian-fu  作者单位：李宇庆,LI Yu-qing(广州市环境保护工程设计院有限公司,广东,广州,510115)

陈玲,赵建夫,CHEN Ling,ZHAO Jian-fu(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092)

堆肥污泥 第3篇

关键词：污泥堆肥；土地利用；重金属；环境风险

中图分类号： X703文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0324-03

收稿日期：2013-06-02

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（编号：2012ZX07204-001）；河南省重大公益性科研招标项目（编号：101100910300）。

作者简介：刘桓嘉（1987—），男，河南扶沟人，硕士研究生，主要从事污泥无害化与资源化利用研究。E-mail：catkinsimple@163.com。随着我国城市化进程的加快以及污水深度处理效率的提高，城市污水处理的副产物——污泥产量急剧增加。将城市生活污泥堆肥后加以利用是符合我国国情的一种污泥处理方式，这种处理方式在美国、欧盟等国家也十分流行[1]。城市污泥土地利用能够改善土壤理化性质、减小土壤密度、促进作物生长、提高土壤保水能力，同时能缓和因大量施用化肥造成的土壤板结、肥效下降等问题，但土壤中的盐分、持久性有机污染物、重金属等有害成分增加了土地利用的环境风险[2-6]。目前，污水污泥处置方式主要包括焚烧、填埋、制作建筑材料、土地利用等。卫生填埋在有条件的地方可以作为一种处置方式，但需要在底部铺设防水层以防地下水污染，而且应经过稳定化处理，这种处置方式成本相对较低，但需要特殊的位置条件；焚烧法处理污泥最彻底，减量化程度最大，但成本较高，焚烧过程中由于污泥盐分含量高，对设备的腐蚀性较强；利用污泥制作陶粒、砖等建筑材料，重金属滤出量极少，对于重金属污染较严重的工业污水污泥来说是一条合适的利用途径，但对于城市生活污泥而言，这种处置方式浪费了大量的有机质、氮、磷、钙、镁等营养元素，同时处理量少，不能处理大量污泥。我国是农业大国，滥用化肥现象严重，污泥经堆肥后几乎可以杀死全部的病原菌、寄生虫、杂草种子[7]。本研究对城市污泥堆肥土地利用及环境风险作了介绍，并指出今后城市污泥堆肥土地利用的发展方向。

1城市污泥堆肥土地利用

1.1城市污泥堆肥在林业上的应用

随着城镇化建设的不断加快，城市污泥堆肥在林地、园林绿化等方面的应用越来越多。污泥经堆肥后用于林业是一种安全、有效、可行的利用途径，可以改善林地土壤肥力，为林地植物生长提供营养[8]。研究表明，污泥堆肥后土壤有机质含量、总氮、总磷含量均有不同程度的增加，与对照相比，榆树树高增加了11%～25%，径粗增加了19%～50%，增加了木材产量[9]。污泥堆肥不仅能促进乔木生长，同时还能促进灌木生长，土壤理化性质得到明显改善[10]。陈彩云等研究发现，施用污泥后，杨树幼苗叶片POD活性与SOD活性降低[11]。由于污泥中含有大量的微生物种群，污泥堆肥施用于土壤后会显著增加土壤中微生物种类及数量，促进了土壤物质循环，提高了土壤肥力。污泥堆肥在林业中的另一个应用领域是人工速生林，我国每年速生林对有机肥的需求量高达1.2×107 t，因此污泥堆肥及其商品化复混肥的应用前景十分广阔。

1.2城市污泥堆肥在草业上的应用

传统的草坪生产方式需要消耗大量耕地，生产适合草坪生产的基质替代物是目前草业发展的重要方向。污泥堆肥能显著提高高羊茅、黑麦草的生物量及叶绿素含量，延长草坪绿期[12]。城市生活污泥可以增加草坪氮、磷、有机质含量，促进植物对氮的吸收，提高草坪综合品质，草坪保水保肥能力得到明显提高[13-14]。

1.3城市污泥堆肥在花卉蔬菜上的应用

城市污泥堆肥可以作为花卉蔬菜的育苗栽培基质。近年来我国花卉市场交易异常火爆，但腐殖土等营养土运输成本较高，施用量较少，城市污泥堆肥可以完全替代腐殖土。马 达等研究发现，加入25%～50%的污泥堆肥可以显著改善袖珍椰子、富贵竹、撇金竹生长状况，改善观赏品质[15]。肖祖飞等将污泥堆肥、珍珠岩按3 ∶1比例用作矮牵牛的无土栽培基质，能够增加矮牵牛的叶片数、冠幅[16]。康少杰等将污泥堆肥用于油菜种植，发现在适宜的施用量范围内，可以明显提高油菜的产量及品质，增加油菜可溶性糖、还原性维生素C含量，但当污泥堆肥施用量过高时会抑制油菜的生长[17]。

1.4城市污泥堆肥在粮食作物上的应用

污泥经堆肥处理后含有大量有机质、腐殖质，可以改善土壤结构，增加土壤孔隙率，起到保水保肥的效果。目前国内外许多学者对污泥堆肥在粮食作物上的应用进行了大量研究[18-19]。Xie 等[20]、陈同斌等[21]、Parkpian 等[22]、Garrido 等[23]、王连敏等[24]、林代炎等[25]分别对污泥堆肥在水稻、小麦、大豆上的应用做了研究，发现施用适量污泥后水稻、小麦返青加快、分蘖增多，叶片叶绿素含量增加，产量及品质显著提高。污泥堆肥与化肥混配可以显著提高土壤中硝态氮、铵态氮含量，促进土壤中钾元素矿化，显著提高土壤中速效磷、速效钾、碱解氮含量[26]。施用污泥堆肥可以提高玉米秸秆、籽粒中氮含量，增加穗粒数、百粒重，提高玉米的品质[27]。施用污泥堆肥可以替代50%的化学氮肥，但施用量过高会减少小麦产量，增加秸秆、籽粒重金属超标的风险[28]。城市污泥堆肥具有缓释、长效特点，适当适量施用污泥堆肥可以起到修复、改良土壤的作用[29]。

2城市污泥堆肥土地利用环境风险

2.1重金属风险

2.1.1重金属对土壤、地下水的风险与水污染、大气污染相比，土壤污染具有隐蔽性、滞后性、积累性的特点，从污染到发现问题需要较长的时间。Gavalda 等[30]、Antolín 等[31]、Garrido 等[23]分别在法国、西班牙、墨西哥研究了短期常量施用污泥堆肥对土壤重金属的影响，与对照相比，施用污泥堆肥的土壤重金属含量有少量增加，但都在标准值以内。研究表明，长期施用重金属含量较低的污泥堆肥不会造成重金属污染[32-34]，但长期施用重金属含量高的污泥堆肥会造成土壤表层重金属含量超标[35-36]。

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2.1.2对作物的风险城市污泥堆肥施用于土壤后，污泥中的有机质会在各种微生物及酶的作用下分解，与有机质相结合的部分重金属会被释放出来，增加了重金属生物富集的环境风险[37]。重金属在作物上的富集情况还与重金属的形态有密切的关系，水溶态的重金属可以被作物直接吸收，较容易在作物上富集[38]。Xie 等[20]、陈同斌等[21]、郭郿兰等[39]分别将堆肥污泥应用到小麦、水稻、番茄等作物上，作物中重金属含量与对照相比有所增加，但都在我国食品卫生标准范围之内。此外，不同作物的不同部位对重金属的转移系数也不相同。

2.2盐分的环境风险

污泥中盐类种类较多。生活污水中氯化钠浓度较高，污水处理使用的无机絮凝剂主要是铝盐，导致污泥中氯化钠及铝盐含量比其他盐分高很多，过高的盐分含量导致土壤电导率明显提高，同时抑制了作物对营养元素的吸收，盐类离子之间的抗拮作用导致营养元素淋失加剧。如不对污泥加以处理便直接施用于作物可能会造成作物少苗等问题。

2.3持久性有机物风险

目前关于污泥堆肥土地利用的重金属研究较多，对于污泥中有机物研究较少。污泥堆肥农用后有机污染物的环境行为主要包括挥发、吸附、淋滤、动植物吸收、生物或非生物降解等几种。污泥堆肥土地利用后，一些挥发性的有机污染物会向土壤表面迁移。部分水溶性有机污染物会沿着土壤空隙向下迁移，有可能对地下水造成污染，难降解的有机污染物如PAHs、PCDD/Fs、PCBs等容易被土壤吸附，不易迁移到地下水层[40]。施用污泥堆肥后，部分有机污染物会在土壤中积累。Goodin发现，污泥改良土的PAHs浓度比对照高5倍以上，苯并芘浓度高达200 μg/kg。目前我国仅对苯并芘的含量制定了相关的标准，其安全使用标准为3 mg/kg，欧盟也规定了9种PAHs的含量限制。

3结论

城市污泥经堆肥后可以杀死绝大部分的病原菌，有机质逐渐向稳定的腐殖质转化，同时改变重金属形态，脱水污泥中的重金属有效性低于原污泥，污泥经堆肥后重金属有效性低于脱水污泥。由于我国城市污泥重金属含量普遍低于欧美发达国家，并且重金属含量呈逐年递减趋势，因此城市污泥经堆肥后完全可以施用于土壤，不必担心重金属污染问题，但要禁止长期大量施用，同时未经堆肥腐熟的生物泥也禁止施用于土壤。短期适量施用污泥堆肥不会对作物、土壤、地下水造成危害。污泥堆肥短期利用未见明显的盐分、有机污染物环境风险。污泥堆肥厂的上游城市污水处理厂要严格限制环境风险较高的工业废水排入，充分利用土壤容量消纳大量城市污泥堆肥。

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污泥堆肥产物的应用研究进展 第4篇

污水经处理厂处理产生的剩余污泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾及多种微量元素, 也含有有害成分如重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物等。剩余污泥既是一种资源又是一种污染物。在我国往往只重视污水的处理效果, 轻视污泥的处理处置, 导致许多城市将污泥露天堆置, 产生渗滤液、臭气等许多环境问题。

污泥堆肥技术主要是利用微生物的作用, 将污泥中不稳定的有机质降解和转化成较为稳定的腐殖质, 并使其物理性状明显改善 (如含水量低、呈疏松、分散、粒状) , 处理后便于贮存、运输和使用[1]。高温堆肥还可以杀死病原菌、虫卵等, 使污泥堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源, 提供养分, 改善土壤结构与性能, 可广泛应用于农田、林地、草地、高速公路绿化带以及尾矿堆、采石场、露天矿坑的修复等, 这样既节约了资源, 又消除了污泥污染。

2 污泥堆肥产物应用途径

2.1 应用于农田

污泥堆肥农用主要有两种方式, 一是污泥堆肥后直接农用;二是污泥经过堆肥发酵制成复合肥农用。污泥堆肥发酵产物含有大量的腐殖质, 含有植物生长发育的必要元素, 能够有效改善土壤结构使土壤疏松透气[2]。同时能有效促进土壤中的微生物和蚯蚓的滋生, 而微生物和蚯蚓能腐化分解土壤中的有机质形成更多的生物肥料, 使土壤更加肥沃, 农作物生长也会更加茁壮[3]。因此, 污泥堆肥可在农业中应用。

李淑芹等人[4]研究了施用污泥堆肥对大豆种植的影响, 发现随着污泥堆肥施入量的增加, 土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量及大豆不同器官中Cu、Zn、Cd的含量均逐渐增加, 但土壤和大豆籽粒中Cu、Zn、Cd、Pb均未超过国家相关标准, 污泥堆肥施用量为24t/hm2大豆增产效果最好, 增产率为12.65%, 建议在实际农业生产中, 污泥堆肥与化肥配施, 这样对环境和食品安全更有利。褚艳春等人[5]研究了污泥堆肥在青菜种植中的应用, 结果显示, 适量施用污泥堆肥能促进青菜生长, 提高青菜产量, 10%污泥堆肥处理已能满足植物生长的需求。但过量施用污泥堆肥, 青菜中部分重金属会高于食品中污染物限量标准。因此, 为降低重金属在作物体中积累, 在污泥堆肥农用过程中应确保污泥来源于生活污水处理, 并应严格控制污泥堆肥施用量。

2.2 应用于草坪绿化

草坪绿化是衡量城市现代化的重要指标, 在城市建设中具有突出的作用, 不但可以绿化城市、保护环境, 还能维持城市的生态平衡。由于草皮基质的供应不足, 导致无法满足草皮生产的需要[6]。将污泥堆肥应用于草坪生产, 不但可以降低草坪肥料成本, 又能解决污泥的出路问题[7]。

李艳霞等人[8]研究了城市污泥堆肥用作草皮基质对草坪草生长的影响。结果表明, 城市污泥堆肥能明显提高黑麦草的地上和地下生物量和叶绿素含量, 可增加土壤有效态氮、磷含量, 促进植物叶片对氮的吸收, 提高草坪的质量。

李萍萍等人[9]研究了施用城市污泥堆肥对土壤理化性质及白三叶生长的影响, 发现施加污泥堆肥可提高土壤中有机质含量和肥效, 土壤中各形态氮的含量均有增加, 并且能促进白三叶的生长。显然, 污泥堆肥既可以保证草坪的茁壮成长, 也能提升草坪的质量, 污泥堆肥应用于草坪生产具有广阔前景。

2.3 应用于林地

近年来, 随着我国城市化进程加快, 城市绿化率不断提高, 急需大量苗木种植, 营养土资源紧缺, 大部分园林绿地土壤处于营养严重不足的状态, 苗木长势欠佳。将污泥堆肥作为林地土壤营养基质, 不但使污泥堆肥远离食物链, 就近得以安全处置, 又增加了林地土壤营养基质, 加快苗木生长, 对城市可持续发展有重要意义。

刘海星等人[10]研究了污泥堆肥对绿化土壤特性和香樟树生长的影响, 发现随着污泥堆肥比例的增加, 土壤有机质、全氮、全磷明显增加, pH值明显降低, 香樟树在污泥堆肥占25%、30%比例时, 叶绿素含量、株高达最大值。

赵广琦等人[11]田间试验研究发现, 污泥堆肥的不同用量处理与对照相比, 12种花灌木的株高、冠幅都有不同程度的增加。施用污泥堆肥的株高比同期的对照处理增长了13%~28%, 冠幅增加了26%~48%, 处理量5.0%是各花灌木生长的最佳投放量。同时污泥堆肥使它们的开花、结果习性产生了一定程度的变化, 对提高它们的开花质量有一定的促进作用。

2.4 应用于矿山修复

经过开采的矿山周围的生态是极其脆弱的, 尤其是土壤结构发生了巨大的改变, 土壤中有机质含量减少, 导致土壤贫瘠[12]。而污泥堆肥产物中含有许多有机质, 利用其作为矿山废弃地的土壤修复基质, 不但可以消纳大量污泥, 而且可以利用污泥中植物必需的养分, 以及污泥堆肥较强的持水性和保水性等物理特性, 更新废弃地土壤生态系统, 改善矿山土壤环境, 使其有利于植物生长进而修复矿山环境。

武淑文等人[13]研究了城市污泥用于尾矿废弃地土壤改良的可行性, 研究结果表明污泥堆肥从3方面对尾矿废弃土地进行了修复, 分别为提高尾矿废弃地的土壤肥力, 改善尾矿废弃地理化性质, 提高矿山废弃地微生物的活性, 从而解决了矿山修复的难题。

赖发英等人[14]将污泥施入矿区土壤种植枸树, 发现随着污泥施用量的增加, 土壤有机质含量呈递增趋势, 增幅为32.58%~126.9%, 土壤养分整体上也呈递增趋势。因此, 尾矿废弃地施用污泥堆肥能有效改善土壤肥力, 有利于植被恢复。

2.5 应用于垃圾填埋覆盖

传统垃圾填埋场大多数使用黏土对垃圾填埋体进行覆盖, 造成土壤资源浪费, 而垃圾填埋场封场种植是国内填埋场生态修复土地再利用的主要手段, 种植植物对营养基质需求量大, 将污泥堆肥后的产物应用于垃圾填埋场覆盖[15], 既解决了城市土地资源紧缺和污泥堆肥安全利用的问题, 又解决了垃圾填埋场封场种植植物营养不足的问题, 为加速垃圾填埋场封场绿化转化为植物园、园林、公园等生态景观创造条件。

3 结语

污水处理厂污泥的厌氧堆肥探讨 第5篇

污水处理厂污泥的厌氧堆肥探讨

摘要：通过污泥厌氧堆肥试验,对堆肥过程中含水量、pH值、NH4+-N和挥发性脂肪酸的变化规律和过程的机理进行探讨,为实现污泥工业化应用创造条件.作 者：鞠猛    JU Meng  作者单位：辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺,113001 期 刊：当代化工  ISTIC  Journal：CONTEMPORARY CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：, 37(4) 分类号：X703 关键词：城市污水    污泥    厌氧堆肥   

污泥好氧发酵堆肥试验条件研究 第6篇

随着世界工业生产的迅速发展及城市人口的急剧增长,城市生活污水和工业废水处理量日益增多,污泥的产出量也急剧上升。根据《中华人民共和国国民经济与社会发展的“九五”计划和2010年远景目标纲要》的要求,我国城市污水处理率在20世纪末提高到25%左右,意味着一年会有几百万吨的污泥产出量[1]。污泥量数据如此巨大,若不对污泥加以妥善地处理处置,必将引起严重的二次污染[2]。因此,污泥的处理问题已成为中国城市发展的重要问题。

污泥的处理与处置方法有焚烧、填埋、投海和堆肥等多种形式。焚烧法的技术与设备复杂、能耗大和投资高,并伴有大气污染问题[3]。由于土地资源的紧缺,各国正逐步降低污泥填埋的比例。投海对环境卫生及水体会造成严重污染,对海洋生态系统和人类食物链也造成威胁,美国与欧共体已规定禁止在海洋中处置污泥[4,5]。因此,污泥如何资源化处理是当前亟待解决的问题。一些国家采用高温好氧发酵技术对污泥进行无害化处理。该技术利用微生物群落在特定环境中对有机物进行分解,将污泥改良成稳定的腐殖质,可以用于肥田或土壤改良[6]。

针对城镇中小型污水厂的特点,根据投加菌种量、辅料配比比例和通风方式的改变,确定污泥好氧发酵的基本工艺参数。

1 试验材料与方法

1.1 试验装置和材料

1.1.1 试验装置

好氧发酵装置由内外两个方形筒构成。外筒由隔热材料做成,可以保持筒内水温。内筒下方设有布气板,外接空气压缩机和流量计,可调节空气流量。两筒之间以恒温水相隔,在一侧装有温度探头,另一侧装有加热棒,可以使水温保持在40～50℃范围内。内筒上方设有盖板,对于堆肥仓的保温起到一定作用。在盖板上设有出气口,便于堆肥仓的排气。好氧发酵装置示意图如图1所示。

1.1.2 试验材料

某污水厂脱水污泥,投加辅料为谷壳。本工艺选用发酵菌种为放线菌,只需在发酵初期一次性投加。

1.2 试验方法

综合大多数研究结果,普遍认为温度在55～65℃范围内时,堆肥综合效果最好[6]。在此温度下,强制通风量应控制在3～7m3/ h·t。在堆肥后期,要增加通风量,以减少臭气量,尽快降低堆肥的温度。

试验中,污泥由顶部投入好氧发酵装置,掺合料为谷壳,菌种投加比例为0.1%,脱水污泥量为100kg。用人工将物料均匀搅拌,启动空气压缩机,使发酵过程处于最佳条件。发酵过程中产生的热量可保持物料高温,降低含水率,有效杀灭病原菌。

本试验预设条件:污泥投加量100kg,水温箱温度控制范围为40～50℃,供气量为5 m3 /h·t。分别进行4个工况试验,通过投加菌种量、辅料量和通风方式的改变,根据污泥发酵温度得出试验的最佳条件。

2 试验结果及分析

2.1 不同的菌种投加量的对比

工况1和工况2的试验条件如表1所示,污泥温度变化曲线如图2所示。

从图2可知,工况1中污泥好氧发酵的升温过程不理想,持续时间较长。60h后,污泥的发酵温度才上升到50℃,没有出现明显的高温,随后温度开始下降;而工况2的升温则有了明显变化,物料高温出现时间要比工况1提前近15h,且最高温度达到了58℃。投加菌种,激活污泥中原有微生物,发挥菌群的优势作用,利用微生物自身代谢活动,加速有机质的分解,缩短发酵时间,使得工况2中的污泥发酵效果有明显改善。这说明,投加菌种可有效加快微生物好氧发酵的进程,有利于后续工艺过程的进行。

2.2 不同的辅料比例

确定了投加菌种对污泥发酵有促进作用以后,在其后的工况试验中保持0.1%比例的菌种投加量。根据好氧发酵原理,为了能够维持物料温度在55℃以上48h,同时考虑以后运行成本和工艺要求,在下面的试验中通过投加不同比例的辅料,调整物料起始含水率,以改善污泥发酵效果。决定采用不同配比的辅料进行试验(所有比例均为质量比)。工况2和工况3的试验条件如表2所示,污泥的温度变化曲线如图3所示。

从图3中的温度变化情况看来,工况3的污泥发酵效果要好于工况2的发酵效果。工况2中污泥的发酵温度只能在55℃以上维持20h左右,而工况3不仅仅能够保持物料温度在55℃以上维持48h,并且物料高温出现时间要比工况2提前了10h左右。这说明,不同的辅料配比对污泥发酵温度升高有一定影响,但由于工况3所加的辅料过多,增加了成本,所以不打算通过提高辅料投加量来提高发酵效果,希望通过其他方法来提高物料发酵温度。

2.3 不同的通风方式

工况2和工况4的试验条件如表3所示,污泥温度变化曲线如图4所示。

由图4可以看出:由于采用间歇式通风,污泥在保证充足氧含量供应的基础上,内部温度又得到了维持,避免了通风量过大而导致的污泥发酵温度降低。从温度变化情况来看,污泥温度增长很快,其效果已明显改善。两天后物料平均温度已经达到58℃,并且温度在55℃以上可保持48h。由于温度保持在一个较高的温度段,所产生的水蒸汽被适宜的通风带出设备,所以堆肥过程中污泥的含水率降低速度会很快。污泥中的团状物料明显减少,表明该工况能达到理想的污泥发酵效果。

3 好氧发酵成品结果分析

将处理后的污泥对不同植物施肥,进行4个月后,试验中3种花卉株高的增长率分别为41.1 %、36.9%和34.2%;草的株高增长率分别为89.6% 、83.3%和83.3%;杨树株高的增长量分别为92.5%、77.5%和47.5%。试验结果表明,污泥经过处理后可达到减量化、稳定化和无害化的目的。经过相关植物栽培试验证明,污泥处理后具有促进植物根系增长的作用,达到了污泥资源化的效果。

污泥成品为棕色粉状,无臭味,有机质含量为45%左右,总养分(N+P+K)>6%,蛔虫卵死亡率在100%,病原菌全部被杀灭,粪大肠菌值大于10-1,周围无苍蝇孳生,无活的蛆、蛹或新羽化的成蝇,达到《高温堆肥的卫生标准》中的《粪便无害化卫生标准》(GB7959—87)。这表明,污泥经好氧发酵后可达到减量化、无害化和稳定化的要求,不会产生二次污染。

4 结论

1) 温度是考察发酵过程的综合指标。根据卫生学要求,污泥发酵温度至少要达到55℃,才能杀灭病原菌和寄生虫卵。工况4中污泥经历了完整的升温、恒温和降温阶段。开始发酵后,堆体温度持续升高,在第1～2d,温度由17℃升至50℃;第3d达到最高,保持恒温在 55～60℃左右,持续2天左右;之后,温度下降。这说明,微生物在养料充足的时候消化能力强,有机物大量分解产生热量。

2) 在污泥好氧发酵过程中,通风是堆肥过程的控制手段,要达到最佳条件就要控制通风效果。通风的目的:一方面是为好氧微生物分解有机物提供生物反应所需的氧气,维持微生物好氧状态;另一方面则有蒸发水分、干燥发酵物料、驱散热量和控制发酵过程中温度的作用。通风量过大时,水分会大量蒸发,导致温度降低,不利于微生物的繁殖;反之,通风量不足,好氧微生物则因缺氧而活性减慢甚至停止反应。为此,通过试验找出适当的通风方式。结果表明,间断强制通风方式的升温效果比较好,最高可达到64℃;而连续强制通风方式由于一直通风,通风过程中在带走大量水分的同时也带走了热量,使得升温困难,温度普遍在55℃以下,这对杀死致病菌和寄生虫卵是不利的。

3) 工艺试验的最佳参数:投加菌种比例为0.1%(一次性),污泥投加量为100kg,供气量为5m3 /h·t,水温箱的温度为40～50℃,辅料的比例为30%,间歇式通风。

参考文献

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[2]柯建明,王凯军,田宁宁.北京市城市污水污泥的处理和处置问题研究[J].中国沼气,2000,18(3):35-38.

[3]张建频.上海市城市污泥处理与处置方法探讨[J].建设科技,2002(10):64-66.

[4]陈涛,熊先哲.污泥的农林处置与利用[J].环境保护科学,2000,26(3):32-34.

[5]黄懂宁.城市污泥处置概述[J].环境科学动态,1999(4):27-29.

[6]桥本奖[日].活性污泥中微生物之间互相作用的基础研究[J].下水道协会志,1991,298(334):33-34.

堆肥对城市污泥重金属的影响 第7篇

目前,城市污泥处理处置方法有焚烧、填埋、投海、土地利用等。污泥投海处理会造成海洋环境的严重污染,这种方法在很多国家已被禁用。污泥焚烧的成本很高,且污泥中的重金属可能随着烟尘的扩散而污染空气。填埋占用大量土地,而适合城市污泥填埋的场所因城市污泥的大量产出而越来越有限。和以上处理方法相比,污泥的土地处理方式可以有效利用其有机质和N、P等营养元素,改良土壤,促进作物增产,是一种具有广阔前景的污泥处置方法。然而,由于城市污泥中含有一定量的重金属元素,在污泥施用于土地后会造成土壤的二次污染并影响农作物质量,进而威胁到人体健康,关于这方面的研究已经有所报导。简言之,污泥中的重金属元素已经成为限制其土地利用的主要因素之一。

1 城市污泥中重金属的含量和形态

城市污泥中主要含有Cd、Pb、Hg、Cr、As、Ni、Zn、Cu等有毒有害重金属。从表1可以看出,Zn含量普遍较高,其次是Cu、Cr,而毒性较大的元素Hg、Cd、As 含量往往较低,通常在几个到十几个mg/kg 范围内。不同污水处理厂重金属的含量差别较大,这可能与污水来源、污水量及处理工艺有关[3]。

随着城市工业废水的控制排放及清洁技术的应用,城市污泥中的重金属含量呈现出下降的趋势。2006年,中科院地理科学与资源研究所[4]从全国范围内选取了107个城市污水处理厂的污泥样品,测定其重金属含量(见表2)[4]。结果表明,城市污泥中的重金属含量与2001年以前的调查结果相比总体呈下降趋势,其中,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量分别降低了32.3%、49.7%、54.9%、25%、37.2%、44.8%和27%。与我国《农用污泥中污染物控制标准》相比,重金属的超标率很低,由污泥农用引发的重金属污染风险并不高。然而如果以瑞典污泥农用标准作为参照,则我国城市污泥中重金属Zn、Cd都超过了标准要求。

目前普遍认为,重金属总量不能准确反应重金属的潜在环境影响,重金属的化学形态决定着其生物有效性,进而决定着其生态环境效益。比如,无机汞与甲基汞的形态不同,毒性差别巨大,甲基汞易于生物蓄积而无机汞则难于生物蓄积,对人体健康造成的危害不可同日而语。仅仅从重金属总量的角度,来评价污泥堆肥土地利用的重金属污染风险,有可能造成对该风险的低估。因而,污泥中的重金属化学形态的研究,更能准确反应其生物有效性和环境风险。

在重金属存在形态的研究中,Tessier[5]提出的化学试剂分步提取法把污泥中的重金属分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态5种形态,其中前3种形态稳定性差,易被植物吸收利用,对农作物毒性最大;而后2种形态稳定性较强,不易释放到环境中。

由表3数据分析可得,猎德污水厂污泥中的Cu主要以有机结合态存在,Zn主要以残渣态存在,Cd的不稳定形态的比例达到了76.5%,稳定形态相对较少,仅占23.5%,相比较而言,Cd的活性较大,施用时危险也最大,应特别注意。天津污水厂污泥中的Cu、Zn都以稳定性较好的有机结合态和残渣态形式存在,生物毒性较小,Cd主要以残渣态形式存在,比例达80%以上。Pb在两家污水厂污泥中都主要以残渣态存在。由此可知,不同城市污泥中的重金属,以及同一污水厂污泥中的不同重金属形态分布存在较大差异。

2 污泥堆肥化处理对重金属含量和形态的影响

堆肥是利用微生物分解污泥中有机物,并杀灭传染病菌、寄生虫卵和病毒,提高污泥肥分的污泥处理技术,其产品可以用于补充土壤有机成分,提高土壤肥力,应用于农田、园林、草坪等,促进作物的生长。污泥堆肥主要有两种方式,一是污泥消化或污泥和垃圾与其他物质混合堆肥后农用;二是污泥经过堆肥发酵制成复合肥农用。将污泥进行堆肥化处理以后施用,不仅可以消除臭味,杀死病原茵和寄生虫卵,而且可以降解大多数毒性有机物,固化和钝化重金属,改善物理性状,降低含水率,提高有机质的腐殖化程度,从而提高其农业利用的可行性和安全性。

我国是一个以农业为主的发展中国家,无论从经济因素还是从肥效利用出发, 将经过堆肥稳定化后的污泥进行土地利用,应该是一种符合我国国情的处置方法,在经济发达地区可根据实际情况选择合适的处置方法。然而,污泥堆肥化利用面临的一个主要问题,即是污泥中的重金属对施用土壤造成污染,进而危害食品安全和人体健康。

目前,部分学者开展了一些污泥堆肥中重金属的形态研究工作。李国学等[8]利用城市污泥和稻草进行高温堆肥处理,发现污泥中重金属Cu、Zn、Mn的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态的含量有所降低,有机结合态和残渣态的含量则有所升高。Canarutto等[9]利用不同堆肥工艺堆腐了污泥,最终水溶态和可交换态的Cu、Cd、Zn、Ni、Pb 和Cr 均显著减少。孙西宁等[10]对城市污泥进行好氧堆肥,研究结果发现,经过堆肥化处理后重金属的形态发生了一定变化,除Cd以外,其它重金属有效态含量均降低,大都以稳定的残渣态形式存在,成功降低了污泥农用的重金属污染风险。

表3给出了堆肥前后重金属Cu、Cd、Zn、Pb的形态分布数据。从中可看出,猎德污泥经堆肥后其产品中Cu、Zn、Pb的可交换态和碳酸结合态的相对含量较堆肥前污泥稍有增加,而高毒性的Cd的可交换态由堆肥前的28.4%下降到堆肥后的14.0%,残渣态由14.56%上升为25.71%,其生物有效性较低了,其对植物的毒性威胁也降低了。天津污泥堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%,Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。由此可知,城市污泥中的重金属在堆肥前后形态发生了变化,且不同污水厂污泥中重金属的形态变化幅度不同。

由以上研究可以看出,污泥中的重金属可交换态含量总体上呈下降趋势,重金属由可交换态向与腐殖质类有机物结合的稳定形态转化,生物有效性降低,进而降低了污泥堆肥的重金属污染风险[7]。

3 重金属对污泥土地利用的影响

城市污泥中的重金属由于具有高毒性和不可降解性,土地利用有可能造成土壤的重金属污染,并对植物的生长和发育产生负面影响[11,12]。

从表4中可以看出,长期大量施用污泥及污泥堆肥可引起重金属在土壤和农作物体内发生累积,并随着施用量的增加,导致可食部分中重金属浓度的增加,甚至超过国家食品卫生标准,进入食物链而危害人类健康。

4 结 语

城市污泥处理中高温堆肥技术的研究 第8篇

污泥处理的主要方法有减量化、浓缩、脱水、消化、堆肥等[2]。而城市污水污泥处置的主要方法有填埋、焚烧、堆肥、建材利用、化工利用等,污水、污泥经过压缩、稳定和无害化处理后,可以变为资源加以综合利用。污泥作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题[3]。本文以山西省太原市某污水处理厂的污泥处理为例,对堆肥过程中的多种影响因素进行分析、探讨,希望能对污泥处理中高温堆肥技术的应用提出合理建议。

1 实验装置及过程

对太原市某污水处理厂污泥堆肥间内某堆堆肥污泥进行跟踪采样分析,重点分析该堆污泥在整个堆肥过程中的温度、含水率、有机物含量随堆肥时间变化而变化的规律。寻求最佳的堆肥方法,使堆肥过程的时间缩短,效果变好。

1.1 实验装置及设备简介

高温堆肥仓一间(配有自动翻仓机,污泥运送混合传送带及供气设备),电热鼓风干燥箱(型号101—2S),电阻炉及配件,插入式温度计一根METTLER—AE100型电子天平1台,G-4坩埚、卧螺式离心机两台等其他仪器若干。该污水厂产生的污泥主要是城市生活污泥以及一部分剩余污泥。

配药系统、加药系统及其混合机1台,皮带两条等混合设备。

1.2 具体实验过程

实验将脱水后含水率比较高的污泥和已经堆肥完成的干料混合物作为下次堆肥的初始原料,堆肥前两种物料的参数见表1。

本实验以二者的混合为开始,然后对该堆污泥连续跟踪测试23 d,该试验的主要操作工艺流程图见第70页图1。

1.3 实验数据的获得

试样经过1个月时间的稳定培养,每天2次分别在同一时间段测定污泥的温度、含水率和有机物含量,每次2组每天获得2个数据,每次数据取平均值,为了保证堆肥污泥均匀混合、反应充分,大约每10 d进行一次翻仓。

2 实验结果与分析

在1个月的实时监测中,监测频率为2次/d,实验过程中具体的物料参数及性能见表1,温度变化如图2,含水率变化如图3,有机物含量如图4。

2.1 污泥高温堆肥中的温度变化

从图2可以看出,在高温堆肥的一个周期里,前期温度迅速升高,后期温度降低,是因为在堆肥过程初期,微生物大量繁殖,反应迅速,释放出大量的热能,使温度迅速升高到70℃以上,最高达到85℃左右,并在该温度范围下持续15 d左右。反应末期,温度降至50℃左右,污泥内微生物大量死亡,堆肥过程基本结束。

通过对图2中的温度曲线分析,堆肥试样在反应中期保持很长一段时间的高温状态,虽然在此期间进行了翻仓处理,但对温度的影响并不明显,反应过程稳定,可以使污泥得到充分发酵,并可以有效杀死大部分的寄生虫卵、病毒、细菌等,使得污泥能够达到“减量化、无害化”的要求。

2.2 污泥高温堆肥中含水率变化

从图3可以看出,在一个周期的堆肥过程中,含水率总体上是逐渐下降的。根据曲线分析发现,前期因为细胞较多,细胞死亡后,细胞破裂产生的水分增多,使得含水率异常增高。从图中曲线可以发现,每到一个细胞死亡较多的时期,含水率就会上升,但每次上升高度都会比上一次最高峰要低,仔细看曲线不难发现,最高点基本呈线性下降关系,说明高温堆肥过程使得污泥的含水率逐步降低。

2.3 污泥高温堆肥中有机物含量的变化

从图4可以直观地看出,在高温堆肥的一个周期中,物料中的有机物含量是明显降低的。通过观察有机物含量变化曲线可知,有机物含量前期相对比较稳定,变化规律不明显,有时候会异常升高。通过类比污泥中含水率变化,经过合理分析认为,该变化是由于物料中微生物死亡后,细胞体内的有机物混入物料中,使得物料的有机物含量增高,但随着反应过程的稳定进行,细胞繁殖相对稳定后,有机物含量变化曲线呈下降趋势,证明了高温堆肥过程可以有效降低污泥中的有机物含量。

3 高温堆肥技术与其他污泥处理技术的比较

用高温堆肥技术处理污泥,有净化环境、减少污染、改良土壤、成本低等诸多优点[3,4]。而污泥卫生填埋技术[5,6]对于污泥的土力学性质要求较高,易产生有害物质,经雨水的侵蚀和渗漏易污染地下水及土壤。污泥焚烧技术[7]一次性投资大,运行费用高,焚烧的烟尘如果直接排放,污泥中的重金属物质会随着烟尘扩散而污染空气。因此,比较其他污泥处理技术,认为高温堆肥技术在我国污水处理技术方面具有推广的合理性、可行性。

高温堆肥周期的时间选定,主要有以下两个因素,一是堆体温度能否达到满足杀死病原体、昆虫虫卵和杂草种子所需温度;二是保证有机物可以充分分解。综合温度和有机物分解率两个因素要求,堆肥的最佳周期应在8～15 d。

另外,该污水处理厂污泥中重金属成分及含量平均值见表2,污泥所含营养物质平均值见表3。

该污水处理厂经过高温堆肥处理后的污泥大大减少了有机污染物的含量。表2和表3数据显示,该厂的污泥重金属含量也达到了QB 4284—84农用污泥中污染物控制标准,所以通过高温堆肥技术,该污水处理厂污泥“变废为宝”,可以达到无害化、稳定化、减量化、资源化的要求。

(mg/kg)

(mg/kg)

4 结论

通过对实验结果进行综合分析和讨论,得出以下结论。

1)在高温堆肥过程中,有机物含量受到堆肥温度、翻仓时间、微生物分解速率影响,呈现出逐渐下降的趋势。

2)在高温堆肥过程中,堆肥温度受微生物繁殖速度、有机物分解速率、翻仓时间及环境温度的影响,呈现出先快速上升,升高后保持整个堆肥周期,然后在堆肥将要结束时迅速降低的过程。

3)在高温堆肥过程中,污泥含水率受堆肥温度和翻仓、污泥中微生物分解等因素的影响,总体上呈现逐渐下降的趋势。

4)经过高温堆肥处理后,污泥的含水率和有机物含量在高温条件下,都得到了很好的处理,可以达到“四化”(无害化、稳定化、减量化、资源化)的要求。

摘要：简要介绍了城市污水处理厂污泥处理处置技术,阐述了城市污泥处理的基本方法。以山西省太原市某污水处理厂为例,对城市污泥的处理方法进行分析研究,探讨高温堆肥过程中有机物含量、含水率、温度等影响堆肥效果的主要因素;通过重金属含量分析,得出土地利用是符合我国国情的污泥处置方向之一。

关键词：城市污水处理,环境保护,高温堆肥

参考文献

[1]陈鸣.城市污水处理厂最终处置方式的探讨[J].中国给水排水,2000,16(8):23-24.

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污泥堆肥中高温菌的研究进展 第9篇

1 污泥堆肥中高温阶段群落结构

高温菌的酶对热是稳定的, 且高温菌的DNA熔点比较高, 所以它能适应高温环境[3]。 污泥堆肥中, 温度的变化是先升至高温期再逐步降低的, 在此过程中, 微生物群落结构的变化和堆肥温度的变化紧密相连。

堆肥初期, 在好氧条件下, 那些容易被分解的有机物质, 如蛋白质、淀粉类物质及简单的糖类被微生物迅速分解, 并放出大量的热量。 参与这一阶段的微生物以中温好氧性类为主, 常见的有细菌和丝状真菌。

当堆肥的温度超过50 ℃即认为进入高温阶段, 这一阶段中, 除少部分残留下来的和新形成的水溶性有机物继续分解外, 复杂有机物, 如纤维素和半纤维素开始剧烈分解, 同时腐殖质开始形成, 并出现了能溶于弱碱的黑色物质。这一阶段主要以高温微生物最为活跃, 常见的有好热真菌和好热放线菌等, 其中以放线菌占优势。

当温度上升到60 ℃以上时, 好热丝状真菌几乎全部停止活动, 好热放线菌和芽孢杆菌占优势。

到了70 ℃以上, 只有好热芽孢杆菌在活动。 很多的好热细菌、真菌、放线菌, 分解纤维素、果胶类物质能力很强。 因此, 在高温阶段, 纤维素、果胶类物质旺盛分解, 并产生大量腐殖质。 温度达到70 ℃以上时, 大量微生物死亡或者进入休眠状态。

2 污泥堆肥中高温菌的筛选与驯化

采用传统的育种方法如诱导育种、 基因突变、基因重组等很难得到高温菌, 所以高温菌的获得主要采用驯化法。 即在特定条件下, 长期处理某一微生物培养物, 同时不断地移种传代, 以达到积累和选择合适的自发突变的育种方法。

污泥堆肥过程本身就是一个复杂的微生物变化过程, 在堆肥样品中直接分离筛选高温菌是众多研究者采用的主要手段。

韩波波[4]从高温堆肥中按60 ℃, 65 ℃, 70 ℃, 分离得到形态结构不同的高温菌共217 种, 其中大多数的高温菌表现出对淀粉和油脂较强的降解能力, 一些高温菌株对纤维素也具有良好的降解能力, 3 个温度条件下分离出高温菌株的细胞形态以杆状为主, 60 ℃和70 ℃温度条件下分离出的高温菌株主要以革兰氏阳性菌为主, 而65 ℃温度条件下分离出的高温菌株则以革兰氏阴性菌为主。

秦蓉[5]等从高温堆肥物料中通过平板分离法分离、纯化并筛选出一株高效高温菌Y16, 初步鉴定Y16 属于芽孢杆菌, 最适生长温度为65 ℃左右。

程旭艳[6]等采用稀释平板法和水解试验初筛及酶活性复筛的方法, 从好氧堆肥样品中筛选出一株可同时高效降解纤维素、蛋白质和淀粉的高温细菌HN-5, 其最适生长温度为60 ℃。

3 堆肥中高温菌的应用

高温菌的筛选主要是为了应用到堆肥中, 以期得到良好的堆肥效果。 众多研究证实, 高温菌的应用能有效强化污泥堆肥。

李秀艳[7]等接种适用于70~80 ℃高温环境的高效微生物菌剂, 接种高温菌剂的堆肥初始升温速度快, 前8 h温度升高37 ℃, 而对照组前13 h堆肥温度仅升高5 ℃; 接种堆肥在前3 d高温期温度达到80~85 ℃, 有机物去除质量分数19.2% (前3 d) , 第3 d好气性异养细菌仍保持在1010 数量级;而对照组前3 d高温期的温度变化范围为65~70 ℃, 有机物去除质量分数为11.9% (前3 d) , 第3 d好气性异养细菌降为109 数量级;接种堆肥较对照组发酵周期明显缩短, 一次发酵缩短3~4 d, 二次发酵缩短了6~7 d。表明高温菌剂的投加, 增强了微生物生态系统的功能, 可以使堆肥的一次发酵阶段在高温条件下高效进行。

李卓[8]从样本中分离到高效产生蛋白酶和纤维素酶的高温菌株3 株, 其中A2 高温菌的产纤维素酶和蛋白酶的效率高, 将其制成有机腐熟剂后作为生物添加剂添加到污泥堆肥中进行高温堆肥, 各处堆肥后的pH值介于7.4 之间, 菌数为2.6×1011个, 纤维素酶活336. 67 U/mL, 蛋白酶活76.67 U/mL。

4 结语

综上所述, 高温菌在高温条件下降解酶活性高, 代谢能力强, 可以缩短生物转化的周期, 提高有机物降解效率。但是如何将高温菌高效的与其他菌种复合作为生物添加剂有效的应用在污泥堆肥当中, 在今后的研究当中还需进一步拓展。

参考文献

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堆肥污泥 第10篇

本文介绍长乐市城区污水处理厂的工艺选择、工艺设计。

1 工程概况

污水处理厂位于长乐市厂区航城街道霞洲村太平港以西, 主要处理城区生活污水。2007年12月通水运行, 目前处理规模5.0万m3/d;采用CASS池的主体生化处理工艺, 污泥采用“重力浓缩+机械脱水 (带式压滤机) ”方式, 污泥脱水至含水率80%以下外运至长乐市车里垃圾填埋场, 与城市生活垃圾进行混合填埋。现状剩余污泥量为80%, 含水率污泥32.5 t/d。

随着长乐市经济的发展, 城市生活垃圾产生量逐渐增加, 现状污泥填埋场的容量也接近饱和, 同时根据GB/T 23485—2009《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》的要求, 用于混合填埋的污泥含水率应<60%, 因此长乐市城区污水处理厂应另辟污泥处置出路。

由于排水体制、生活习惯、气候条件、污水处理工艺等因素的不同, 不同地区污水处理厂污泥的泥质、成分含量差异性较大。我国污泥的有机质平均含量为37.18%, 总氮、总磷和总钾平均含量分别为3.03%、1.52%和0.69%[2], 均高于堆肥需要的养分标准, 因此污泥是很好肥源。

长乐市城区污水处理厂污泥泥质与农用泥质的实测成分对照表见表1。

mg/kg

从表1可以看出, 污泥重金属均在标准范围之内, 有机质及氮磷钾营养成分也均高于堆肥需要的养分标准, 因此污泥符合堆肥泥质要求。

2 工艺选择

2.1 污泥处置工艺选择

2009年3月, 住房和城乡建设部、环境保护部和科学技术部联合发布《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》。该“技术政策”对污泥用于土地的处置方式, 推荐厌氧消化和高温好氧发酵的处理技术。厌氧消化是目前大型污水处理厂采用较多的污泥稳定处理工艺, 但存在建设周期长、投资费用高、工艺复杂的问题, 不适合中、小规模城镇污水处理厂采用, 而且经厌氧消化的污泥还存在一个最终处置的问题。相比之下, 好氧堆肥具有工艺简单、投资省、运行费用低、能有效杀灭病原微生物、可因地制宜利用当地的各种资源等突出特点[3], 符合中、小城镇污水处理厂的自身特点和地域优势。

目前接纳长乐市城区污水处理厂污泥的垃圾填埋场面临着容量饱和的局面, 同时根据污水处理厂污泥泥质成分的分析结论, 采用污泥好氧堆肥是可行的。

2.2 除臭工艺选择

考虑到污泥好氧发酵过程中偶尔出现发酵效果不佳及翻堆过程中会产生一定的臭气 (有生物除臭与离子除臭2种) , 生物除臭存在除臭菌种培养难、填料寿命短、需连续运行等特点, 又考虑到污泥臭气间歇产生的特点, 该处理厂污泥堆肥工程除臭工艺推荐采用“活性氧离子的除臭工艺”。

2.3 好氧堆肥翻堆设备的选择

目前市场上好氧堆肥翻堆设备主要有条跺式机械翻堆机、槽式翻堆机和半开放式翻堆机 (见图1) 。3种翻堆机综合比较分析见表2。

由表2可以看出, 3种型式的翻堆机均有其适应性, 总体上半开放式翻堆机兼具条跺式机械翻堆机与槽式翻堆机的优点, 具有进出料简便、空间利用率高、堆肥效果好及环境整洁美观等优点, 因此该处理厂污泥堆肥选用半开放式翻堆机。采用先进的半开放式翻堆机堆肥技术, 可使污泥中的有机物发生生物化学降解, 形成一种类似腐殖质土壤的物质, 有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种子, 从而达到减量化、稳定化、无害化处理。

2.4 工艺流程

该处理厂污泥堆肥工程的工艺流程图见图2, 具体包括预混、一次发酵、二次腐熟、筛分、包装等步骤, 并在翻堆过程中进行除臭。

3 工艺设计

设计堆肥车间及辅助用房1座, 建筑占地面积3 443 m2, 包括污泥堆肥车间 (混料车间、发酵车间、成品储存车间) 及辅助用房 (除臭车间、配电间及管理监控休息室) 。

3.1 结构形式及尺寸

1) 污泥堆肥车间平面尺寸:长度L×宽度B=66.80 m×48.80 m。结构形式为“混凝土基础+门式钢构”, 上部及四周覆盖防紫外线的透明PC板, 利于冬季采集阳光, 保证发酵堆体的温度。

2) 配电及除臭车间平面尺寸:L×B=14.4 m×7.1 m。结构形式为“混凝土基础+框架结构”。

3) 管理、监控及休息用房平面尺寸:L×B=12.9 m×7.1 m。结构形式为“混凝土基础+框架结构”。

3.2 主要设计参数

进泥:80%含水率污泥32.5 t/d;辅料:20%蘑菇渣5 t/d (第一次10.83 t) ;返料:40%堆肥产品10.5 t/d;堆肥产品产量:17.5 t/d (按含水量40%污泥堆肥产品计) ;初始混料含水率:65%;一次发酵时间:20 d, 二次发酵时间:20 d;一次发酵温度:65~75℃;一次发酵槽有效堆积宽9.5 m、高1.9 m、长63.0 m;出泥泥质:含水率<40%、粪大肠菌群菌值>0.01、蠕虫卵死亡率>95%、总养分 (N+P2O5+K2O) 含量≥3%、有机质含量≥25%, 重金属污染及其他主要技术工艺参数符合GB/T 23486—2009《城镇污水处理厂污泥处置泥质园林绿化用泥质》限值要求;臭气浓度符合GB14554—1993《恶臭污染物排放标准》厂界 (防护带边缘) 废气排放二级标准及GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准。

3.3 车间布局及主要工艺设备

1) 混料车间:L×B=33.0 m×24.6 m。主要设备有如下几种 (V为容积, Q为输送量, N为功率, P为压力) 。

(1) 设污泥料仓 (V=43 m3, Q=15.0 m3/h, N=25 k W) 、辅料料仓 (V=43 m3, Q=3.0 m3/h, N=18 k W) 和返料料仓 (V=43 m3, Q=6.0 m3/h, N=18 k W) 各1个, 带集料皮带、防堵和控制系统。

(2) 水平皮带输送机1台, Q=100 m3/h, B=1 000 mm, L=16.5 m, N=7.5 k W;倾斜皮带输送机1台, Q=100 m3/h, B=1 000 mm, L=19.5 m, N=5.5 k W。

(3) 倾斜皮带输送机1台, Q=100 m3/h, B=1 000 mm, L=10.0 m, N=5.5 k W。

(4) 混料机1台, Q=20~50 m3/h, N=30.0 k W。

2) 发酵车间:L×B=66.3 m×23.6 m。分为一次发酵槽、二次发酵槽和混料存区。配有图3所示的半开放式翻堆机1台, L跨=10.0 m, v=18 m/h, N=32.7 k W;鼓风机7台, Q=12.5 m3/h, p=6.74 k Pa, N=2.2 k W。一次发酵槽底部按1.5 m均布曝气风管槽, 上敷细砂。

3) 成品储存车间:L×B=33.0 m×24.6 m, 设熟料筛分区和成品储存区。主要设备有如下几种。

(1) 设卸料斗1个, 带集料皮带、防堵和控制系统, V=43 m3, Q=20 m3/h, N=18 k W。

(2) 滚筒筛1台, Q=50 m3/h, N=18 k W。

(3) 上料倾斜皮带输送机1台, Q=50 m3/h, B=1 000 mm, L=10.0 m, N=7.5 k W。

(4) 筛下物倾斜皮带输送机1台, Q=50 m3/h, B=1 000 mm, L=16.5 m, N=7.5 k W。

(5) 筛上物倾斜皮带输送机1台, Q=20 m3/h, B=1 000 mm, L=6.0 m, N=5.5 k W。

(6) 包装坪1台, N=0.75 k W。

4) 物料转移设备:装载车1部、叉车1部。一期污泥浓缩脱水机房80%含水率污泥通过皮带输送机输送至污泥储存区。水平皮带输送机 (带除臭罩) 1台, Q=20 m3/h, B=1 000 mm, L=27.0 m, N=7.5 k W;水平皮带输送机 (带除臭罩) 1台, Q=20 m3/h, B=1 000 mm, L=73.0 m, N=15 k W;水平皮带输送机 (带除臭罩) 1台, Q=20 m3/h, B=1 000 mm, L=18.0 m, N=5.5 k W。

5) 除臭车间:主要臭气源集中于两处。

(1) 发酵堆体:堆肥发酵过程中臭气主要是在翻堆过程中产生, 针对性设计移动式除臭罩罩在翻堆机上, 翻堆机工作时除臭罩跟着翻堆机运行, 翻堆产生的臭气停留在除臭罩内, 罩子的顶端配有专门收集臭气的风管, 能有效收集产生的臭气, 在除臭车间通过活性离子氧除臭装置进行除臭, 达到项目建设的环境要求。移动式除臭罩体积约500 m3;堆肥原料在发酵过程中, 当机器翻动产生较大异味时, 换气次数增至20次/h。

(2) 污泥暂存区:污泥暂存区易产生轻微的恶臭, 在上方设收集罩, 通过臭气收集管输送至除臭车间一并处理。主要设备:移动式除臭罩1套, 配套臭气收集不锈钢风筒、轨道、发酵槽侧密闭帘装置;臭气处理装置 (活性氧离子除臭装置) 1套, 配套除臭离心风机1台, Q=30 000 m3/h, p=1.3 k Pa, N=38 k W。

4 结语

将条跺式堆肥和槽式堆肥优点有机结合的半开放式翻堆机, 能利用好氧堆肥过程臭味产生的空间、时间分布特点, 巧妙地引进移动式除臭罩收集系统, 使得长乐市城区污水处理厂污泥堆肥工艺具有堆肥效果好、设备集约化程度高、运行维护管理简单、工艺能耗低、运行费用低及环境整洁等特点。

摘要：介绍长乐市城区污水处理厂污泥堆肥工程采用的半开放式翻堆机好氧堆肥工艺。着重探讨污泥处置和除臭的工艺选择、好氧堆肥翻堆设备的选择和工艺流程, 以及工艺设计、厂房结构、车间布局及主要工艺设备等特点。

关键词：污水处理厂,污泥处理,污泥堆肥,好氧堆肥,翻堆机,发酵

参考文献

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