污水处理厂污泥堆肥资源化利用技术浅析_刘健 3页

长江大学学报(自然科学版)2011年4月第8卷第4期·246·JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Apr.2011,Vol.8No.4doi:10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.120污水处理厂污泥堆肥资源化利用技术浅析刘健(贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550003)[摘要]对污泥进行稳定化、资源化与无害化的处理是人与自然协调发展的要求。随着现代城市污水处理厂的增加,污泥的堆积量也逐渐增加,如对污泥不进行适当的处理,将会对环境造成巨大的威胁。在分析目前国内污泥处理的现状的基础上,对污泥堆肥资源化的处理技术进行了分析。[关键词]污水处理;污泥;堆肥;资源化[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1673-1409(2011)04-0246-03随着经济社会的发展以及城市化进程加快,近年来水资源保护工程日益增多,全国污水处理工程的建设进程也随之加快,污水处理率也逐渐提高,伴随而来是污水处理厂污泥的堆积量不断增加。然而,目前大部分污水处理厂的污泥处理并没有形成一种稳定化、资源化与无害化的模式。因此,污泥的出现不仅成为了污水处理厂的负担,而且污泥的随意排放也对环境造成了巨大的压力,如何处理这些污泥迫在眉睫。针对这一现实情况,对污泥处理最有效的方式是变废为宝地加以利用。1国内污水厂污泥处理的现状20世纪中期以前,由于经济发展水平不高,我国污水厂的数量有限,产生的污泥数量少、成分简单,因而大多直接采用就地解决的方式处理污泥。由于产生的污泥数量少,当时并没有对环境造成很大的威胁。到20世纪后期,我国各地开始大规模地修建污水处理厂,但是并没有及时对污泥进行适当的[1]处理,以致现在污泥开始成为威胁环境的一个重大隐患。与西方发达国家相比,我国的排水业还是比较落后,污泥处理技术更是滞后,大部分的污泥要么不经处理即填埋或送往垃圾场,要么直接用于农业,有的甚至随意堆放。目前国内对污泥的主要处置方法有焚烧法、填埋法、直接烘干法和生物处理法4种。其中,直接烘干法是将污泥用气流千燥烘干,温度要达到200℃以上,杀死各种细菌,再进行填埋处理;而生物处理法则利用好氧菌种与氧气,将污泥进行高温发酵,利用微生物在特定的环境下对有机物进行分解,使污[2]泥转变为腐殖质,用于土壤改良或肥沃土地。在我国的污水处理厂,大部分的污泥是没有经过任何处理就直接用于农业,即直接使用。所谓直接使用是指污泥经过简单的脱水处理后用于农田,甚至将污泥直接作为一种肥料来使用。使用后容易出现死秧、烧苗、虫害。如农民把污泥用于果园与菜园,施用污泥后果蔬都成长迅速,但是后来就发现果蔬产量低下,而且虫害非常严重。因此,农民直接拿污泥作为农业肥料的积极性备受打击,因此对污泥使[3]用的热情也逐渐下降,使得污泥的施用范围逐渐缩小。在我国,除了直接使用,有大约40%的污水处理厂将污泥经消化后用于农业,即间接使用。经过了消化处理的污泥,可以减少污泥中的有害细菌,提高污泥的稳定性,减少污泥用于农业的负面影响。此外,国内也有将污泥堆积后用于农业,污泥经过堆积发酵后,可以将污泥内的有害细菌杀死,还可以增加其内部的腐殖质,使污泥变废为宝。[收稿日期]2011-03-08[作者简介]刘健,男,现从事环境工程污水处理研究。\n第8卷第4期刘健:污水处理厂污泥堆肥资源化利用技术浅析·247·2污泥堆肥技术分析将污泥堆肥资源化是对污泥处理一种行之有效的方式。2.1污泥堆肥的过程目前,污泥堆肥的常用方式污泥有厌氧堆肥与好氧堆肥2种。好氧堆肥是指在有氧条件下对有机物进行分解的过程,其分解的代谢产物主要是水、热以及二氧化碳。厌氧堆肥是在无氧气的条件下对有机物进行分解。无氧堆肥最后的产物是二氧化碳、甲烷以及一些低分子量的中间产物。同好氧堆肥相比,厌氧堆肥的有机质降解的能量较少,而且容易产生臭味。所以,好氧堆肥比厌氧堆肥更有优势。另外,厌氧堆肥耗时比较长,生产周期也比较长,不利于提高经济效益,因此大部分污水厂都采用好氧堆肥处[4]理。好氧堆肥在有氧的条件下,好氧细菌对废物进行氧化、吸收与分解,可以将一部分有机物氧化成简单的无机物,同时还释放出大量能量,而另外一部分有机物则被合成新物质,供微生物生长繁殖。有机物分解时伴随有热量产生,因为堆肥过程中所产生的热量并不能全部散发出去,就必然会使得[5]堆肥物质的温度升高。在这种高温条件下,许多不耐高温的微生物就会死亡,而耐高温的细菌则会快速繁殖。好氧堆肥一般划分为3个阶段。(1)升温阶段这是堆肥过程的第1次升温,属初期阶段。在该阶段中,堆肥是物质的温度逐渐升高至45℃左右,主导性微生物以嗜温性微生物为主,主要有放线菌、细菌与真菌,分解物以淀粉和糖类为主。(2)高温阶段这是堆肥过程的第2次升温,当温度45℃以上时就进入到高温阶段。在该阶段中,嗜温微生物就会因受到抑制而死亡,而嗜热的微生物则会成为主导微生物。堆肥残留物与新形成的有机物继续被氧化,一些复杂的有机物如纤维素也开始被强制分解。微生物的活动通常在50℃左右嗜热性真菌最为活跃,温度上升到60℃时真菌就几乎停止所有活动,仅剩下嗜热性细菌,当温度达到70℃,绝大部分的嗜热性微生物就开始不适应,开始走向休眠阶段甚至死亡。在现代堆肥过程中,最适宜的温度在55℃左右,在这个温度范围内,大部分微生物最活跃也最容易分解有机物,而其中的寄生虫等均可被杀死。(3)降温阶段经过高温阶段,微生物绝大部分被杀死或活动减少,接下来就进入到降温阶段。在降温过程中,嗜温性生物就会逐渐占优势,进一步分解剩余的有机物。但是该过程堆肥物体释放的热量较少,温度会逐渐下降,有机物也会逐渐趋于稳定,堆肥进入到腐熟或者后熟阶段。2.2污泥堆肥工艺分析[4]目前,典型的堆肥工艺技术主要有以下几种。(1)发酵槽式堆肥该种堆肥工艺主要分为隧道式发酵仓堆肥与阳光棚发酵槽堆肥。第一种是利用封闭式的结构,物料在发酵与堆肥过程中产生的粉尘与臭气,通过废气管收集再进行处理。这种堆肥周期一般半个月左右,温度可达60～70℃。第二种堆肥工艺是利用太阳能提高发酵温度。可保证发酵不因天气温度的变化而中断,周期一般在半个月左右,槽内温度须在55℃以上。(2)条垛式堆肥该种堆肥工艺可以分为静态堆肥与动态堆肥。静态堆肥是指在整理后的堆肥物料上采用强制通风来保证所需氧气。动态堆肥采用轮式或履带式机械翻堆来使堆肥物料获得充足氧气的一种方式。堆肥过程中温度可以达到75℃以上,一般翻堆的周期为每周2次。整个堆肥过程需要半个月左右。2.3污泥堆肥的控制参数污泥堆肥的最终目的是使污泥处理形成一种稳定化、资源化与无害化的模式,同时投资成本低、操[5]作方便、技术工艺成熟,这就要求污水处理厂进行污泥好氧堆肥时要控制好参数。(1)温度温度在堆肥工艺过程中起着重要的作用,堆肥的关键是要使堆肥的物料温度能够尽快升高,维持适当的温度以及能够使温度顺利下降。因为只有在高温下才能够杀死病菌,而只有在适宜温度下才能够最快降解有机质。从开始发酵开始,在1～7d左右,温度会从18℃上升到55℃,然后保持恒温55℃至60℃,持续18d左右后,温度会下降到30℃左右。24d后,堆体的温度就会保持平稳,不再\n·248·长江大学学报(自然科学版)2011年4月上升。温度的变化对堆肥的过程的每个阶段都发挥着必不可少的作用。(2)供氧量好氧堆肥过程中,微生物是依赖氧气而存活的。氧气不足会使得微生物大量死亡,分解速度减缓。通常供氧的方式是采用强制通风。(3)水分在好氧堆肥过程中,水分也是一个重要的因素,对于任何微生物,水分都是不可缺少的。水分在堆肥过程中的作用主要是溶解有机物及调节温度。堆肥物料中水分参数能否控制好,直接关系到好氧堆肥的反应速度,甚至会影响到整个堆肥工艺的成效。(4)pHpH对微生物的生长也非常重要。在堆肥最开始阶段,由于酸性细菌的作用,pH会下降到5.5～6.0,使堆肥物质呈酸性,在后期,pH会有所升高,堆肥过程结束后,pH会上升到8.5～9.0左右。3小结与展望污泥的堆肥资源化是对污泥的一种有效处理方式,可以将污泥变废为宝,进行生态化的循环利用,有利于减少对环境的严重威胁,缓解对环境所造成的压力。但是,我国污泥堆肥资源化的技术还不成熟,设施条件也不完善,因而有必要加强对该技术的研究。例如,污泥的资源化利用及环境风险受到气候条件、植物种类、土壤性质和污泥性状象等因素影响,使用时须考虑上述相关因素,但我国还缺乏一套完善的污泥利用技术规范,而且对污泥与施用污泥土壤中有机污染物的研究较少,不利于污泥利用的规范化管理和土壤生态保护。此外,由于过量重金属随污泥进入土壤会造成环境危害,因此重金属含量是限制污泥大规模利用的最关键因素,需通过化学或生物学方法来降低污泥中重金属含量。因此,必须加强开展污泥堆肥资源化技术的研究,并制定技术性规范和法规,以利于该技术应用和推广。[参考文献][1]王敦球,解庆林,李金城.城市污水污泥农用资源化研究[J].重庆环境科学,1999,11(2):95-96.[2]韦朝海,陈传好.污泥处理、处置与利用的研究现状分析[J].城市环境与城市生态,1998,22(1):168-136.[3]林春野,董克虞.污泥农用对土壤及作物的影响[J].农业环境保护,1994,13(1):102-103.[4]张霞.城市污水处理厂污泥堆肥资源化利用的可行性研究[D].四川:西南交通大学,2008.[5]周少奇.城市污泥处理处置与资源化[M].广州:华南理工大学出版社,2002.