昆明市污水处理厂污泥成分及利用方式分析 4页

南方农业学报JOURNALOFSOUTHERNAGRICULTURE2013，44(10)：1681—1684ISSN2095—1191；CODENNNXAABDOI：10．3969／j：issn．2095—1191．2013．10．1681昆明市污水处理厂污泥成分及利用方式分析卢怡，杨光(西南林业大学环境科学与工程学院，昆明650224)摘要：【目的】对昆明市污水处理厂剩余污泥成分进行分析，为污泥土地合理利用提供参考。【方法】采用常规化学分析法测定昆明市主城区7座污水处理厂污泥的养分及重金属含量，结合文献及相关标准对污泥进行评价分析。【结果】昆明市污水厂污泥有机质、全效氮、磷、钾含量丰富，而重金属cu、Zn、Pb、Cd、cr含量较低，且均符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质B级要求，基本满足园林绿化及土地改良用泥质要求。【结论】昆明市污水处理厂污泥可用于花卉种植、园林绿化、矿山废弃地等土壤改良及油料作物、饲料作物等非粮食作物种植。关键词：污水处理厂；污泥；养分含量；重金属含量；土地利用；昆明中图分类号：$237．5文献标志码：A文章编号：2095—1191(2013)10—1681—04SludgecomponentsandusetypesofwastewatertreatmentfactoriesinKunmingCityLUYi，YANGGuang(EnvironmentalScienceandEngineeringCollege，SouthwestForestryUniversity，Kunming650224，China)Abstract：【Objective】ThecomponentsofsewagesludgeinKunmingwastewatertreatmentfactorieswereanalyzedtoprovidereferencesforappropriateuseofsewagesludge．【MethodlThecomponentsofsewagesludgeinKunmingwastewatertreatmentfactoriesweremeasuredusingconventionalchemicalana]ysisandevaluatedbasedonrelevantliteratureandstandard．【Result】Theresultsshowedthattheconcentrationsoforganicmaterial，totalnitrogen，totalphosphateandtotalpotassiumwerehigh，whiletheamountofheavymetals(Cu，Zn，Pb，Cr，Cd)wasrelativelylowandreachedtheBstandardforagricultureuseofdisposalofsludgefrommunicipalwastewatertreatmentplantinKunming(CJ／T309—2009)．Thequalityofsludgemetthebasicrequirementforlandscapingandlandimprovement．【Conclusion】ThesludgefromwastewatertreatmentfactoriesinKunmingcouldbeappliedtoflowercultivation，landscaping，non-foodplantingincluding0ilcropsandfeedcropsaswellastherecoveryoftheminingarea．Keywords：wastewatertreatmentfactories；sludge；untrientcontent；heavymetalcontent；landapplication；Kun—O引言【前人研究进展】目前，国内外对城市污泥的常用处置【研究意义】据统计，我国年废水排放总量约400方法有填埋、焚烧、土地利用等(郑翔翔等，2007)，但多亿t，每年排放干污泥为550万～600万t，且呈不断增基于处置费用和废物再生利用的考虑，污泥土地利用加趋势(谢荣珍，2008)，污泥的处理已引起人们的广已经成为当前污泥处置的最重要途径。将污泥应用于泛关注。昆明市作为国家园林城市和优秀旅游城园林绿肥地、林地，甚至将污泥制成肥料后用于农地市，生态环境质量备受关注。昆明市主城区现有污水等。张增强和薜澄泽(1996)研究表明，污泥堆肥施用处理厂7座，日处理能力达110．5万ITI，13产干污泥约于花卉可使开花量增加，花径增大，花期延长，花色艳1000t，大部分污泥主要是在东、西郊两个垃圾堆放场丽而且生物量增大。王新等(2003)对使用沈阳市北部和垃圾一起填埋，如今这两个垃圾填埋厂均已接近饱污水处理厂污泥对草坪草的影响研究结果表明，草坪和，因此，寻求有效的污泥资源化利用途径对昆明城草获得了良好的生长响应，生物量增加，绿期延长，但市生态环境的改善及污泥合理利用具有重要意义。需严格控制土壤中的Cd。此外，王新和周启星(2005)收稿13期：2013—03—15基金项目：云南省教育厅科研项目(2012Y218)；西南林业大学面上基金项目(110945)作者简介：卢怡(1979一)，副教授，主要从事农业资源开发利用研究工作，E-mail：1079946339@qq．corn\n·1682·南方农业学报还开展了污泥堆肥对树木的影响研究，结果表明树高2结果与分析增加了11％～25％，地径粗增加了19％～50％，加速了树2．1污泥的pU和含水率木生长，缩短了木材的生长循环，增加了木材产量。欧由表1可知，昆明市污水处理厂污泥的pH为根能等(2009)通过添加不同比例污泥(0％、5％、10％、5．72～7．42，平均为6．76。污泥的含水率很高，平均为15％、20％)及分别混合40盆粉煤灰和3g／盆石灰，在86．15％，无法满足直接填埋或其他资源化利用对含水温室内研究了小白菜和萝卜生长发育及吸收重金属率的要求，因此在后续的处置利用前必须对污泥进行的规律，结果表明，堆肥施人量低于10％时，可促进小进一步的脱水处理。白菜和萝卜生长，施入量达15％时，小白菜和萝卜生表1昆明市污水厂污泥DH和含水率长受到抑制。于瑞莲(2011)采用盆栽的方式研究了污Tab．1pHvaluesandmoisturecontentsinsewagesludges泥施用对小白菜生长和产量及重金属迁移转化和积累情况，结果表明，适宜的污泥施用量可促进小白菜的生长，当污泥用量过多时，小白菜的生长明显受到抑制。【本研究切入点】目前，有关昆明市污水处理厂污泥成分分析研究报道较少。【拟解决的关键问题】在对现运行的昆明市城区各污水处理厂剩余污泥成分进行分析的基础上，结合昆明市实际，对污泥土地利用的合理途径进行初步探讨。2．2污泥中的营养成分由表2可知，昆明市不同污水厂污泥的养分含量1材料与方法各不相同，主要是由于各厂污水、污泥处理工艺及污1．1试验材料水来源等的差异所致。但综合来看，昆明市污泥养分供试污泥样品取自昆明市主城区各污水处理厂含量比较丰富。有机质含量是土壤肥力的一个重要指的脱水污泥。标。昆明市污水厂污泥的平均有机质含量为351．761．2试验方法g／kg，虽然略低于中国城市污泥有机质的平均值，但远分别于2010年10月及2011年10月两次对昆明市高于一般高肥力土壤中的有机质含量(有机质≥1．7％)，主城区各污水处理厂的脱水污泥进行取样。取样时，符合3个相关标准中对有机质的要求；其次，从氮、磷、在每个污水厂的污泥脱水传送带出口下方，以梅花形钾含量来看，与中国城市污泥的平均值相比，昆明市布点的方法取7个样，混合后作为1个污泥样品，将样污水厂污泥的全效氮、磷、钾含量均分别高于中国城品在室温下自然风干，研磨后过100目筛备用。市污泥的平均值，其中全氮含量高于中国城市污泥平1．3测定项目及方法均值的33．2％，全磷含量高于中国城市污泥平均值的污泥化学成分的分析参照《土壤农化分析》中的1．5％，全钾含量高于中国城市污泥平均值的40．3％，并方法进行(鲍士旦，2000)：污泥含水率采用烘干法，pH且全效氮、磷、钾含量均符合3个相关标准中对总养分采用pHS一25酸度计电位法，有机质采用重铬酸钾一(总氮+总磷+总钾)的要求。此外，昆明市污泥的速效硫酸氧化法，全氮采用双酸解一半微量凯式法，全磷养分含量也较高，从平均值来看，速效氮及速效磷的采用HCIOH：SO4钼锑抗比色法，全钾采用NaOH熔含量分别占全量的7．43％和2．93％，因此，可将污泥作融一火焰光度法，速效氮采用半微量凯式法，速效磷为肥料进行利用。昆明市污泥的c／N比值较低，平均值采用NaHCO钼锑抗比色法。为6．32，说明污泥施于土壤后将有利于有机质的快速污泥重金属铜、锌、铅、镉、铬的测定均采用HC10分解和养分的释放，故可将污泥作为有机肥料进行农Hsogfi煮，原子吸收分光光度法测定。污泥有关指标业生产利用。对比以下标准进行：《城镇污水处理厂污泥处置农用对比昆明市污水厂污泥与几种常用农家肥及栽泥质标准》(CUT309．2009)，下文简称《农用泥质标培基质(许亚等1999；中国农业科学院土壤肥料研究准》；《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质标准》所，1994)养分含量可知(表3)，与几种传统农家肥及(GB／T23486．2009)，下文简称《园林绿化用泥质标准》；栽培基质相比，昆明市污泥的有机质及全氮、全磷含《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质标准》量均明显高于几种农家肥及栽培基质，全钾含量除低(GB／T24600．2009)，下文简称《土地改良用泥质标准》。于腐殖土外均高于其他的农家肥及栽培基质。可见，1．4统计分析昆明市污泥具有较高的肥料利用价值，在土地上利用试验数据采用Excel2003软件进行统计分析。的潜力大\n卢怡等：昆明市污水处理厂污泥成分及利用方式分析·1683·2．3污泥中的重金属表3昆明市污泥与几种农家肥及栽培基质的养分含量(gg)Tab．3Nutrientcontentsofsludgesfarmmanureandculture由表4可知，昆明市污水厂脱水污泥的重金属含量basematerials(g／kg)较低，除cd含量高于我国城市污泥Cd的平均值外，其项目有机质全氮全磷全钾余Cu、Zn、Pb、Cr的含量均远低于我国城市污泥中相应ItemOrganicmatterTotalNTotalPTotalK重金属含量的平均值。另外，对tL3个相关标准中的相应指标，昆明市污水厂污泥Cu、Zn、Pb、Cd、Cr含量均符合污泥农用时B级污泥要求，可用于油料作物、饲料作物等的种植，且基本满足《绿化用泥质标准》及《土地改良用泥质标准》中对重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr含量的要求，可用于园林绿化及对废弃矿场土壤的改良。表4昆明市污水厂污泥重金属含量与城镇污水处理厂污泥处置利用标准的比较(mg／kg)Tab．4ComparisonbetweenheavymetalscontentinsludgeofKunmingCityandutilizationstandardsofsludgefrommunicipalwastewatertreatmentplantsinChina(mg&g)2．4昆明市污水厂污泥利用方式分析水处理厂污泥作为肥料资源施于矿山废弃地，可以改2．4．1花卉种植及园林绿化昆明市作为我国主要善土壤的物理性质，提高土壤中有机质含量，减少水的花卉生产基地和生态园林城市，在花卉种植及园林土流失，而且还能有利于矿山废弃地的植被恢复。此绿化等方面对肥料的需求量较大，将昆明市污水厂污外，由于昆明周边土壤多呈酸性，有机质含量低，氮磷泥直接施用于林地、草坪及花卉等，既避开了食物链，元素尤为缺乏，因此，将污泥作为土壤改良剂施用，还就近消化污泥，为花卉种植及城市园林绿化提供可观能有效增加昆明周边土壤的有机质及氮磷等养分含的有机肥，又能利用园林花卉草地对污泥中有毒有害量，为园林绿化、花卉种植及农作物种植打下良好的物质的吸收净化功能，减少污染物对土壤、地下水等基础。的负面影响，具有重要的生态效益及经济效益。2．4．2土壤改良云南矿产资源丰富，在全国171种2．4．3种植利用昆明市污水厂污泥中含有丰富的矿产中云南已发现143种，但由于过度开发，导致矿山植物生长必须营养成分，速效养分含量高，且污泥中土地土壤物理结构不良，持水保肥能力差，氮、磷、钾的重金属含量符合《农用泥质标准》中B级污泥要求，经及有机质含量贫乏，重金属含量过高等。将昆明市污适当处理后可用于非粮食作物种植。\n·1684·南方农业学报3讨论业科学，37(5)：2159—2162．OuGN，NingP，YangYH，ZhaoJR，FangZG，ZhangHN．在污水处理工程中，污水中50％～80％的重金属通2009．Effectsofsludgecompostonvegetablegrowthstatus过细菌吸收、细菌和矿物颗粒表面吸附以及无机(磷andabsorptionofheavymetallJj．JournalofAnhuiAgri-culturalSciences，37(5)：2159—2162．酸盐、硫酸盐)共沉淀等多种途径浓缩到污泥中，因王硕，鲍建国，刘成林．2010．城市污泥特性研究与园林绿化此，重金属成为制约污泥处置利用的重要因素。污泥利用前景分析[J]_环境科学与技术。33(6)：238—240．中重金属种类和数量也因城市生活、生产特点的不同WangS，BaoJG，LiuCL．2010．Thestudyoncharacteristicsofmunicipalsewagesludgeandanalysisoftheprospectsfor而异。本研究结果表明，昆明市污水厂污泥pH与我国landscapinguselJJ．EnvironmentalScience&Technology，其他城市污泥的pH(6．30～6．91)相近(高婷等，33(6)：238—240．2009)，重金属含量较低，Cu、Zn、Pb、Cd、Cr含量均符王新，周启星，陈涛，葛英华，台培东．2003．污泥土地利用对合《农用泥质标准》中B级污泥要求，基本满足《绿化草坪草及土壤的影响[J]．环境科学，24(2)：50—53．用泥质标准》及《土地改良用泥质标准》的要求，并且WangX，ZhouQx，ChenT，GeYH，TaiPD．2003．EffectsoflandutilizationofsewagesludgeongrassandsoilslJJ．En-随着污水处理厂处理lT艺的改进，昆明市污泥中重金vironmentalScience，24(2)：50—53．属含量还将进一步减少(胡慧蓉等，2009)，因此，将昆王新，周启星．2005．污泥堆肥土地利用对树木生长和土壤环明市污水厂污泥进行土地利用，具有巨大的潜力。但境的影响[J]．农业环境科学学报，24(1)：174—177．考虑到污泥含水率很高，易腐烂发臭，含有病原菌及WangX，ZhouQx．2005．EffectsoflandutilizationofsewagesludgecompostontreesgrowthandsoilenvironmentlJJ．其他有机毒物等，在土地利用之前有必要进行堆肥，JournalofAgro—EnvironmentScience，24(1)：174—177．而在堆肥前进行稳定化处理(张培玉和刘晗，2009)，并谢荣珍．2008．国内城市污水厂污泥的资源化利用[J]．广东严格控制施用量和施用期限。此外，如果污泥长期作化工，35(8)：110一l12．为肥料施用，还要考虑每隔一段时间对土壤进行适当XieRZ．2008．Study0nresourcereuseofmunicipalsewagesludge[J]．GuangdongChemicallndust~，35【8)：110-112．的去表皮处理，从而减少重金属对土壤的污染(王硕许亚，韩晓梅，黄众．1999．昆明市城市污水污泥的肥效及其等，2010)。昆明市污水厂污泥经适当处理后可用于油资源化利用[J1．云南环境科学，18(3)：44—46．料作物、饲料作物等非粮食作物的种植，另外在花卉XuY，HanXM，HuangZ．1999．Fertilityefficiencyandutiliza-种植、园林绿化等方面将具有更为广阔的应用前景，tionofsludgeinmunicipalsewageofKunming[J]．Envi—ronmenta[ScienceofYunnan，18(3)：44—46．但考虑到污泥施用对周围环境的影响，因此，在施用于瑞莲，徐加庆，胡恭任，胡可旺．2011．施用污泥对小白菜生时应注意控制施用量且严格按照相关规范进行监测。长及其迁转重金属的影响[J]．生态学杂志，30(1)：82—86．4结论YuRL，XuJQ，HuGR，HuKW．2011．Effectsofapplying昆明市污水厂污泥养分含量丰富，重金属含量较sewagesludgeonpakchoisgrowthandtransferofheavy低，Cu、Zn、Pb、Cd、Cr含量均符合城镇污水处理厂污metalslJj．ChineseJournalofEcology，30(1)：82—86．郑翔翔，崔春红，周立祥，陈浩．2007．江苏省城市污水处理厂泥处置农用泥质B级要求，可基本满足花卉种植、园林污泥重金属含量与形态研究[J]．农业环境科学学报，26绿化、矿山废弃地等的土壤改良及油料作物、饲料作(5)：1982—1987．物等非粮食作物的种植要求。ZhengXX．CuiCH，ZhouLX，ChenH．2007．ConcentrationsandchemicalfractionsofheavymetalsinsewagesludgeofJiangsuProvince[JJ．JournalofAgro—EnvironmentScience，参考文献：26(5)：1982一l987．鲍士旦．2000．土壤农化分析[M]．北京：中国农业出版社．中国农业科学院土壤肥料研究所，1994．中国肥料tn]．卜海：BaoSD．2000．AgriculturalSoilAnalysislMj．Beijing：China上海科学技术出版社．AgriculturePress．SoilandFertilizerInstitute，ChineseAcademyofAgricultural高婷，李传红，谭镇，程振春．2009．城市污水厂污泥资源化利Sciences．1994．ChinaFertilizer[M]．Shanghai：Shanghai用——以惠州市为例[J]．湖南科技学院学报，30(8)：80—Scientific&TechnologicalPublishingHouse．82．张培，刘晗．2009．城市污水处理厂污泥的综合利用与资源GaoT，LiCH，TanZ，ChengZC．2009．Discussionontheuti—化[J]．环境科学与技术，32(12)：109一l12．lizationofsludgefrommunicipalsewagetreatmentplantsZhangPY，LiuH2009．UtilizationandreuseofmunicipalwithHuizhoucityforexampleJ1．JournalofHunanUni—wastewatersludge[J]．EnvironmentalScience＆Technolo—versityofScienceandEngineering．30(8)：80—82．gy，32(12)：109—1l2．胡慧蓉，叶秋涵，武淑文，浦艳丽，尹冲开．2009．昆明市政污张增强，薛澄泽．1996．污泥堆肥对几种花卉的生长响应研究泥中植物养分含量与林地利用探讨[J]．环境科学导刊，[J]．环境污染与防治，18(5)：1-5．28(6)：83—86．ZhangZQ．XueCZ．1996．Studyontheresponseofsomeorna—HuHR，YeQH，WuSW，PuYL，YingCK．2009．Nutrientmentalplantstothesewagestudgecompost[J]．Environ-contentandforestlandaDplicationofmunicipalsludgeinmentalPollution&Control，18(5)：l-5．KunminglJ1．EnvironmentalScienceSurvey，28(6)：83—86．欧根能，宁平，杨月红，赵健蓉，方祖国，张慧娜．2009．污泥堆(责任编辑汪羽宁)肥农用对蔬菜生长状况及重金属吸收的影响[J]．安徽农