生物瀝浸污泥工程化好氧堆肥效果及其機(jī)理研究.pdf

1、截至2014年，我國(guó)設(shè)市城市、縣共建成城市污水處理廠3717座，污水處理能力達(dá)1.57億M3/日，相應(yīng)的含水率80％的城市污泥產(chǎn)生量達(dá)10×104噸/日。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的原因，我國(guó)城市污泥尚未得到妥善處置，污泥隨意棄置或不合理的施用已對(duì)環(huán)境造成了潛在危害。污泥堆肥后土地利用是目前最經(jīng)濟(jì)有效的污泥資源化利用方式，污泥堆肥產(chǎn)品具有改良土壤、增產(chǎn)增收的效應(yīng)。然而由于常規(guī)脫水污泥含水率達(dá)78％～85％，需要加入大量的調(diào)理劑或有機(jī)添加劑以降低

2、含水率并增加孔隙率，導(dǎo)致堆肥占地面積大、操作不便、堆肥效率低、成本難以控制、堆肥質(zhì)量不穩(wěn)定。因此實(shí)現(xiàn)污泥高效脫水得到較低泥餅含水率（小于60％）是改善當(dāng)前這些問題的關(guān)鍵。
　　以復(fù)合硫桿菌為主體的微生物生物瀝浸技術(shù)可以對(duì)城市污泥實(shí)現(xiàn)很好的調(diào)理，明顯改善污泥脫水性能。工程實(shí)踐表明，生物瀝浸后的污泥可機(jī)械脫水至含水率低于60％，并且與化學(xué)調(diào)理不同，污泥生物瀝浸后有機(jī)質(zhì)、氮、磷等養(yǎng)分含量無明顯降低，泥餅肥效沒有損失。將含水率60％的生物

3、瀝浸污泥餅進(jìn)行工程化堆肥，無需加入大量調(diào)理劑調(diào)節(jié)含水率，可節(jié)約運(yùn)行成本并且堆肥操作更加簡(jiǎn)便。然而，目前生物瀝浸污泥工程化堆肥處理的相關(guān)研究仍然缺失。
　　本文針對(duì)生物瀝浸污泥堆肥資源化過程中可能遇到的問題，重點(diǎn)開展了生物瀝浸污泥工程化堆肥效果及生物瀝浸污泥堆肥過程中氮素?fù)p失控制、生物瀝浸污泥工程化堆肥條件優(yōu)化、生物瀝浸污泥堆肥腐熟度評(píng)價(jià)方法的研究。
　　經(jīng)過系列試驗(yàn)，主要研究結(jié)論如下:
　　1、江蘇省無錫市城市污水處理

4、廠脫水污泥含水率平均值達(dá)80.8％，有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷以及總鉀含量的均值為45.4％、3.49％、2.02％和0.24％，其中總氮和總磷含量均高于普通農(nóng)家肥，全部滿足污泥土壤改良及污泥農(nóng)用處置養(yǎng)分要求。然而脫水污泥中的重金屬含量均有不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，污泥中的重金屬是制約城市污泥土地利用的重要因素。
　　2、利用污泥生物瀝浸反應(yīng)器對(duì)城市污泥進(jìn)行生物瀝浸處理。處理后的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水，泥餅含水率下降至55.8％，同時(shí)污泥養(yǎng)分含量

5、未發(fā)生明顯減少。生物瀝浸污泥餅中重金屬Cu、Zn、Cr與Ni的含量相比原始污泥分別下降48.2％、11.4％、9.8％和12.3％，并且重金屬的形態(tài)也發(fā)生較大變化，重金屬的生物有效性明顯降低，有利于污泥后續(xù)土地利用。
　　3、對(duì)生物瀝浸污泥工程化好氧堆肥效果及其降低堆肥氮素?fù)p失的機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明，生物瀝浸污泥堆肥所需調(diào)理劑約為常規(guī)脫水污泥堆肥的10％，堆體pH值相比常規(guī)脫水污泥堆肥低0.2～0.3;生物瀝浸污泥堆肥體系中的有

6、機(jī)物更易被微生物降解，有機(jī)氮更容易發(fā)生礦化，NH4+-N含量明顯升高，然而累計(jì)氨氣揮發(fā)量?jī)H為常規(guī)脫水污泥堆肥的51％。研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)較低的堆體pH值、微生物氨同化作用以及生物瀝浸污泥中存在的水溶性鐵離子聯(lián)合抑制生物瀝浸污泥堆肥氨氣揮發(fā)，減少了氮素?fù)p失，因而生物瀝浸污泥堆肥產(chǎn)品肥力更高并且重金屬含量低。
　　4、使用不同有機(jī)調(diào)理劑進(jìn)行生物瀝浸污泥條垛式堆肥，發(fā)現(xiàn)麥糠的加入可以促進(jìn)堆體升溫，堆料有機(jī)物和粗纖維降解率最高，麥糠是生物瀝浸污

7、泥堆肥快速腐熟的高效有機(jī)調(diào)理劑;添加菇渣的堆肥氨氣揮發(fā)速率最低，氨氣揮發(fā)量?jī)H為麥糠處理的31％，且堆肥產(chǎn)品的總氮含量最高，較堆肥前增加23.6％。通過分析得知，菇渣比表面積較高，結(jié)構(gòu)疏松多孔，具有較強(qiáng)的氨氣吸附能力。菇渣是減少生物瀝浸污泥堆肥氮素?fù)p失的優(yōu)良調(diào)理劑。
　　5、采用硫酸亞鐵、沸石和過磷酸鈣作為減少氨氣揮發(fā)的生物瀝浸污泥堆肥保氮?jiǎng)＝Y(jié)果表明，相比對(duì)照處理，過磷酸鈣和硫酸亞鐵的加入使得累計(jì)氨氣揮發(fā)量分別減少了30％和94％

8、，而沸石處理增加了38％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸亞鐵固定了堆肥過程中產(chǎn)生的NH4+-N，堆肥氮素?fù)p失減少45.6％。硫酸亞鐵可以作為生物瀝浸堆肥工程中高效、廉價(jià)的氮素?fù)p失抑制劑。
　　6、通過對(duì)不同堆肥時(shí)期生物瀝浸污泥堆肥樣品的理化性質(zhì)和生物指標(biāo)分析，建立了一種簡(jiǎn)單快捷的生物瀝浸污泥工程化堆肥腐熟度評(píng)價(jià)方法并提出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn):以CO2釋放速率≤5000 mg CO2/kg vs/d作為堆肥樣品完全腐熟的標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)CO2釋放速率＜12000

9、mg CO2/kg vs/d時(shí)，可以認(rèn)為堆肥樣品接近腐熟，對(duì)作物沒有毒害作用，可直接進(jìn)行土地利用。選取不同原料堆肥樣品進(jìn)行腐熟度測(cè)定，結(jié)果表明，該方法對(duì)不同原料的堆肥具有一定的適用性。
　　7、建立了生物瀝浸脫水污泥餅高溫堆肥工程并詳細(xì)分析工程工藝流程、設(shè)備選型、運(yùn)行參數(shù)、處理效果及經(jīng)濟(jì)性。二年多的工程實(shí)踐結(jié)果表明，生物瀝浸污泥堆肥系統(tǒng)解決了目前常規(guī)脫水污泥堆肥所遇到的諸多問題，堆肥產(chǎn)品用于園林綠化，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。