引言

城市污水污水處理過(guò)程中大量活性污泥的處置，一直是難以解決的環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)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(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合我國(guó)污泥制作肥料的各種試驗(yàn)、試驗(yàn)效果、試驗(yàn)與生產(chǎn)的工藝和方法，探討了我國(guó)污泥制作肥料的現(xiàn)狀與進(jìn)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(guó)外對(duì)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(guó)家將污泥干燥后制成肥料。在我國(guó)，土地利用也有10多年的歷史，將污泥直接進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)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(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，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(wú)重金屬污染；將污泥施用于花卉和樹(shù)木的試驗(yàn)研究主要由西北農(nóng)業(yè)大學(xué)和西安污水污水處理廠共同進(jìn)行，試驗(yàn)應(yīng)用效果較好，也無(wú)重金屬污染。將污泥直接干燥成型或造粒，制成有機(jī)顆粒肥、有機(jī)復(fù)混肥和有機(jī)微生物肥料試生產(chǎn)運(yùn)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(yàn)

以淄博所做試驗(yàn)為例說(shuō)明如下：

1.1污泥在不同土類施用后的效果

將污泥風(fēng)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(yàn)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(jiàn)表1。

表1大田示范區(qū)畝產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

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(jìn)入土壤中的情況

對(duì)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(jiàn)表2。

表2試驗(yàn)土壤中重金屬含量

大田試驗(yàn)表明，無(wú)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(xiàng)重金屬元素含量均符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定。

1.4污泥有害物質(zhì)對(duì)作物的影響

試驗(yàn)表明，上述四類土壤畝施量為1000kg和2000kg時(shí)，玉米、小麥籽粒中重金屬元素的含量均符合國(guó)家糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，為未污染級(jí)。

2綠化試驗(yàn)

以西北農(nóng)業(yè)大學(xué)和西安污水污水處理廠所做試驗(yàn)結(jié)果為例。供試驗(yàn)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(shù)。

2.1施用污泥對(duì)試驗(yàn)植物生長(zhǎng)的影響

施用污泥6個(gè)月后，試驗(yàn)植物生長(zhǎng)結(jié)果表明，各試驗(yàn)中3種花卉株高的增長(zhǎng)率分別比對(duì)照的高8.7%～49.4%、8.7%～44.6%和4.4%～38.6%；草的株高增長(zhǎng)率則比對(duì)照的高100.0%、83.3%和83.3%；楊樹(shù)株高的增長(zhǎng)量提高92.5%、77.5%和47.5%。

2.2污泥綠化施用后重金屬對(duì)土壤的影響

施用污泥7個(gè)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(duì)試驗(yàn)植物有毒害作用。

2.3土壤養(yǎng)分的變化

施用污泥后，無(wú)論花卉、草皮還是樹(shù)木，在土壤0～20cm層中的氮、磷和有機(jī)質(zhì)顯著增加。其株高、分支及生長(zhǎng)表現(xiàn)出良好的響應(yīng)，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(jìn)行綠化試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果同上述綠化試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

3污泥直接干燥和造粒試驗(yàn)與生產(chǎn)

該工藝指未經(jīng)消化的污泥直接進(jìn)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(jìn)行過(guò)該項(xiàng)試驗(yàn)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(wàn)m3/d，污泥未經(jīng)消化，脫水污泥直接進(jìn)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(jī)→干燥機(jī)→包裝

采用污泥干燥機(jī)烘干，即使含水率高達(dá)87%，也可直接一次性烘干，突破了污泥含固率若不達(dá)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(xiàng)目投資為65萬(wàn)元，每小時(shí)產(chǎn)300kg含水20%的干污泥，耗煤量300kg/h。優(yōu)點(diǎn)是省略了干污泥返流輸送設(shè)備、混合設(shè)備和造粒設(shè)備，占地面積��；缺點(diǎn)則是燃煤時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次污染，耗煤量較大。不進(jìn)行造粒，銷售會(huì)有些阻力。干燥后的顆粒狀有機(jī)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(wàn)m3/d，污泥未經(jīng)消化，采用中科院農(nóng)科所技術(shù)，通過(guò)烘干進(jìn)行殺滅病菌再混合造粒成有機(jī)復(fù)混肥。

該廠投資400萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)用330萬(wàn)元，其中滾桶式烘干爐配置了3套，還設(shè)置了集粉倉(cāng)、超細(xì)破碎機(jī)、雙軸臥式鏈磨機(jī)，烘干機(jī)內(nèi)設(shè)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(shè)備實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)中烘干爐可省掉一套，集粉倉(cāng)和超細(xì)破碎機(jī)可省掉不用。該生產(chǎn)線年綜合生產(chǎn)能力為2.5萬(wàn)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(yàn)初步效果較明顯。該生產(chǎn)線是處理垃圾的設(shè)備改造而成，采用圓盤(pán)造粒。該廠廠房設(shè)備較為正規(guī)，生產(chǎn)規(guī)模也較大。目前存在的問(wèn)題是烘干過(guò)程中臭味較大，除塵問(wèn)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(wàn)m3/d，雖有消化系統(tǒng)卻未使用。

該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)肥料5t/d，投資60萬(wàn)元，實(shí)際每小時(shí)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(jìn)行烘干，造粒采用擠壓式造粒機(jī)，烘干采用自然風(fēng)。目前生產(chǎn)的有機(jī)復(fù)混肥試運(yùn)行階段每噸可獲利50元左右，應(yīng)用效果較好。該廠試生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題與徐州廠相同，即烘干過(guò)程中的除臭和除塵問(wèn)題未能解決。目前該廠已注冊(cè)了商標(biāo)，大田應(yīng)用效果較好。

但上述三廠都沒(méi)有烘干過(guò)程對(duì)環(huán)境影響的具體資料，應(yīng)該進(jìn)一步研究。

4堆肥發(fā)酵的試驗(yàn)與生產(chǎn)

污泥經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵后，可使有機(jī)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(wàn)m3/d，堆肥發(fā)酵生產(chǎn)線年產(chǎn)肥料1000t，設(shè)計(jì)能力為3t/d，投資70萬(wàn)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(diǎn)是惡臭減少，病菌通過(guò)發(fā)酵基本被滅活，缺點(diǎn)是占地面積大。

5復(fù)合微生物肥料的試驗(yàn)與生產(chǎn)

復(fù)合微生物肥料是一種很有應(yīng)用前景的無(wú)污染的生物肥料，此類肥料在我國(guó)主要依賴于進(jìn)口，試驗(yàn)和生產(chǎn)也剛剛起步。主要試生產(chǎn)運(yùn)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(wàn)m3/d，污泥未進(jìn)行消化，肥料設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3000t/a，投資200萬(wàn)元，1999年動(dòng)工建成，目前處在試運(yùn)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(gè)摻混生物鉀菌的工序，生產(chǎn)運(yùn)行中烘干問(wèn)題是關(guān)鍵，烘干對(duì)有機(jī)質(zhì)有一定影響。烘干后含有機(jī)質(zhì)25%，N、P、K含量未達(dá)25%，目前試生產(chǎn)階段每噸生物肥可獲利50元，應(yīng)用效果顯著。存在問(wèn)題也同上述廠家一樣是除臭和除塵問(wèn)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(wàn)m3/d，污泥采用中溫消化系統(tǒng)。該項(xiàng)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(xì)菌、解磷細(xì)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(jìn)吸收，比其他生物肥的存活時(shí)間要高出2～3倍多。該項(xiàng)技術(shù)為中國(guó)農(nóng)科院和上海豫園生物工程公司提供，該項(xiàng)目1999年11月被國(guó)家計(jì)委定為國(guó)家農(nóng)用肥料高科技產(chǎn)業(yè)化重大專項(xiàng)。
最大年產(chǎn)規(guī)模為2萬(wàn)t，日產(chǎn)肥料77t。

生產(chǎn)采用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行中心控制，配料工段設(shè)有配料倉(cāng)7組，綜合各廠家優(yōu)點(diǎn)，為了除塵，還設(shè)置了除塵器，配料采用電腦自動(dòng)配料，程序預(yù)設(shè)。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(wàn)個(gè)/g，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與大田應(yīng)用，肥效高于進(jìn)口生物肥，每噸可獲利200元左右。

6結(jié)論

(1)污泥不經(jīng)過(guò)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(shù)木和草皮及高速公路綠化帶時(shí)，植物株高和分支高于化肥施用組，肥力具有長(zhǎng)效作用。

(2)試驗(yàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以目前污泥中重金屬含量和國(guó)家污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)為參照，全國(guó)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(jì)算，大約要連續(xù)施用100甚至200年，重金屬才會(huì)累積到污染的程度。目前對(duì)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(yù)計(jì)在幾年內(nèi)，防止重金屬污染的問(wèn)題會(huì)得到解決。

(3)我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，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(jì)效益和環(huán)境效益。

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