涪陵污水处理剩余污泥的好氧、厌氧两种堆肥处理比较 4页

2014年第3期重庆三峡学院学报No．3．2014第30卷(151期)JOURNALOFCHONGQINGTHREEGORGESUNIVERSITYV0l-30N0．151涪陵污水处理剩余污泥的好氧、厌氧两种堆肥处理比较陈科平’杨琼杨季冬。(1．重庆市涪陵环境监测中心，重庆涪陵408000)(2．长江师范学院化学与化工学院，重庆涪陵408100)(3．重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆万州404100)摘要：好氧堆肥和厌氧堆肥是较为成熟的堆肥技术，在堆肥成效上各有优劣．文章在涪陵城区污水处理厂所产污泥的成分分析的基础上，对其好氧堆肥和厌氧堆肥作了比较实验，提出一些关键性的实验参数以资后续研究参考依据．同时，探索了好氧厌氧交替堆肥实验，取得令人满意的数据成果．关键词：剩余污泥；好氧堆肥；厌氧堆肥；涪陵污水污泥处理；交替堆肥技术中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009-8135(2014)03—0094—04城镇污水处理厂剩余污泥经过资源化再处理，可作为农业、林业、绿化用肥，均须满足三个基本要求：一是污泥需经全分析监测有毒有害物质含量不超过国家规定的污泥农业标准，严控Hg、Cd、Cr、Pb、As等重金属绝不超标；二是污泥必须经过较严格的无害化处理，即除去污泥中的有毒有害有机物和重金属；三是堆肥成熟产品中需含有较高的植物或作物所必需的营养成分，即含有大量的矿质元素和营养元素，具有较高的肥料价值．污泥的无害处理方法有很多，其中最简单、最经济的方法是堆肥发酵．本文以涪陵城区污水处理厂剩余污泥为对象作好氧堆肥和厌氧堆肥实验，同时对特征参数和优劣进行比较．涪陵城区污水处理厂日处理生活污水16．0wfd，可日产剩余污泥40．0fd．其组成与成分见下表．表1涪陵城区污水处理厂剩余污泥性质从表1可知涪陵区内各污水处理厂的剩余污泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养物质，含氨态氮较多．除此之外还含有大量的难降解的含氮、硫有机物，重金属，病原体和寄生虫卵等有毒有害成分，其组成和性能不稳定．如处置不及时或不断累积将会对库区环境和长江生态构成严重威胁，因而必须对这些污泥进行合理妥善的处理处置．目前堆肥处置剩余污泥常见有两种方式：好氧堆肥和厌氧堆肥，我们以实验室规模小试两种过程以比较研究两种结果，研究对象以日处理16．0wfd污水，日产干污泥约40．0t的涪陵城区污水处理厂的脱水污泥(含水率为75％～80％)为样本．以资后续研究和政府投资参考．1堆肥实验装置及方法收稿日期：2014-03-26作者简介：陈科平(1963一)，女，陕西成阳人，重庆市涪陵环境监测中心高级工程师，主要研究环境监测科学．通讯作者：杨季冬(1956一)，男，重庆丰都人，重庆三峡学院教授，博士，博士生导师，主要研究分子光谱分析．基金项目：教育部春晖计划(Z2009—1—63003)资助项目阶段性成果\n童矢三峡学院掌报1．1实验装置氧堆肥的最佳含水量为50％~60％，厌氧堆肥则在两个圆柱形堆肥反应池相互串联，一个用于好80％以上．氧堆肥实验，另一个用于厌氧堆肥实验．反应池高2．3适宜的0／N比1．0m，柱半径0．4m(见图1)．池中设置带叶轮的微生物在新陈代谢中获得能量需要c源，合成搅拌轴，由电机驱动搅拌通气均匀，池底为铁丝网细胞蛋白质需要N源，可见微生物作用过程中对面及承托物架．分别在柱体高、中、低(距离底部C／N比值的要求是很重要的．在微生物新陈代谢过分别为30cm、40cm、60cm)部位设置三个采样程中，相当多的碳转化成二氧化碳，另一些碳则转口，同时用热电偶测定堆体温度．为原生质和储存物．而氮主要在合成作用中转成原生质．虽在两种堆肥过程中初始碳氮比是有差异的，但均为决定分解速度的重要因素，实验表明初始碳氮比在30～35：1之间是最理想的．为了保证好氧堆肥适当的碳氮比及水分含量，在堆肥前必须向堆肥污泥中加入锯末、木屑、粉煤灰以及生活垃圾等富含有机质的填充料．2．4控制通风量藏风机在串联的两个堆肥反应池中，通风控制间歇循国1串磺目来，难反应池示意圉环进行．好氧堆肥须强制通风，厌氧堆肥须密闭不1．2实验方法通风．在堆肥的前期，通风主要是为了提供微生物强制通风供氧为好氧堆肥实验，密闭封实发酵所需要的氧气，以降解有机物．在堆肥的后期，则为厌氧堆肥实验．两个发酵反应池先后启动，顺序应加大通风量，蒸发水分以降低堆体温度．厌氧过经历好氧和厌氧堆肥过程，循环通风，交替轮流实程中不需要通氧，在产气阶段需要及时排气．验．一般好氧堆肥7d，厌氧堆肥15d后切换．根2．5控制pH据堆料含水率的要求，将污泥与调理剂按照一定的在堆肥初始过程中pH值最好在6．5左右，最后体积比例混合，混合均匀后装入静态堆肥反应池，待堆肥腐熟时的pH值应为8左右．加入不同类型顺次交替进行两种堆肥试验研究．的填充剂对堆肥混合物的pH值有较大影响，石灰可以防止pH值的降低，锯末或桐壳灰可以避免pH2堆肥实验条件升高．好氧或厌氧堆肥的pH值均应控制在6～9之间最合适．2．1适宜温控和时间流程根据相关要求堆肥至少要达到55℃并保持33两种堆肥的特点比较天以上，才能保证杀灭堆肥中大肠杆菌及病原菌．堆肥过程中微生物分解有机物而释放出热量，堆温经好氧堆肥是在有氧的条件下，好氧微生物通过历上升、稳定、下降三个过程．故好氧堆肥和厌氧自身的生命活动促进氧化、还原及合成等过程，氧堆肥的的温控适宜范围均在50～60℃．化被吸收的有机物成简单的无机物，还原高价态为好氧堆肥经历二次发酵，一般可控制在7d内低价态，并放出生物生长活动所需要的能量；同时完成；厌氧堆肥需有合成产酸和分解产气两步，最合成转化新的细胞质，繁衍壮大微生物自身．一般短也需控制在15d内完成．一次发酵在2～4d左右，二次发酵在3～7d便可完2．2适宜的含水量成．由于好氧堆肥温度高，可以灭活病原体、虫卵，堆肥发酵过程中水分参与微生物的新陈代谢，使堆肥达到无害化．但由于好氧堆肥必须通氧，因厌氧堆肥中水还要参与反应，最后的分解反应都要此堆制成本并不低．产生水，所以水在下部渗出，导致堆层中、上层水厌氧堆肥要在无氧条件下，厌氧微生物分解污分少，下层水分多．水分蒸发散热可调节堆肥温度，泥中有机物主要经历合成酸化和分解产气两个阶还能直接影响堆肥反应速度的快慢、堆肥的质量，段，共需漫长的15～30d．在酸化过程中，菌、产甚至关系到堆肥工艺的成败．因故，一般认为，好氢产酸菌将水解产生的小分子物质进一步转化为醋一95—\n陈科平杨琼杨季冬：涪陵污水处理剩余污泥的好氧、厌氧两种堆肥处理比较酸等挥发性脂肪酸，以及醇类、氨、二氧化碳、硫4．1物理指标化物、氢和能量，并形成新的细胞物质．在分解过堆体温度变化主要经历三个阶段，即升温期、程中微生物分解有机酸和醇，生成甲烷和二氧化碳，持续高温期、降温期、稳定期．在一定程度上堆体pH值迅速上升，产生大量的沼气．温度可以反应堆肥的进程，因此要评价堆肥腐熟度，温度是一个直接指标(如表2)．4两种堆肥的参数特征4．2化学指标若堆肥腐熟，应含有较低的碳氮比，富含一定评判堆肥的腐熟度和成效要求是：(1)在微生的铵态氮，有机酸的变化以及有一定的含水率变化．按物协同作用下，有机质矿化、固化，腐殖化，堆肥好氧堆肥7d、厌氧堆肥15d完成后取样，分析按从而达到稳定化无害化；(2)使用成熟的堆肥不《土壤和农业化学常规分析方法》操作(如表3)．影响土壤耕作和作物生长，不会传递转移积累有害4．3生物学指标成分，没有对植物的有害成分和动物病原菌，堆肥堆肥过程中，腐殖质的形成，生化需氧量安全使用可资源化．堆肥成效评价有物理学、化学(BOD5)的降低，微生物种群数量增加至稳定，都是和生物学的众多指标，以下为实验室测定好氧堆肥堆肥腐熟的衡量指标．同样在堆肥完成后取样，我们和厌氧堆肥的成效参数．以近红外光谱法分析得到堆肥的BOD值(如表4)．表2剩余污泥堆肥后的温度、颜色及气味变化堆肥方式腐殖质(Humus)／mg．g生化需氧量(B0D)／mg．g微生物量(MicrobialBiomass)／(个／g)解，pH值又迅速上升，此分解为碱性发酵阶段．经5两种堆肥的优势比较厌氧堆肥处理，污泥形态由粘结块状变为疏松分散，且颗粒均匀．铵态氮含量也大大提高，且还有一定好氧堆肥是通过微生物吸收有机物质的生物的磷和钾，更有利于植物吸收，适用于农业用肥和活动，溶解转化降解有机物质，在氧化还原污泥有土壤的改良．厌氧堆肥同时产生甲烷为主的沼气，机质的同时，将一部分有机质转化合成同化为细胞可提供清洁能源，但厌氧堆肥耗时较长．生物质．好氧堆肥可控制、易操作，具有对有机物无害化堆肥处理可以改变污泥的重金属元素分解速度快、降解彻底、堆肥周期短的特点．还由的形态，但不能降低其中的重金属元素的含量．可对于好氧堆肥温度高，可以灭活病原体、虫卵，好氧污泥处理过程作进一步的改进，在堆肥前加入锯末和堆肥发酵所产生的气味很小，使堆肥达到无害化，粉煤灰等钝化调理剂，在堆肥过程中将重金属尤其是消除难闻的臭气，不恶化环境．但由于好氧堆肥必Pb、Cd、Hg等离子转型失活稳固在钝化态中，从须通氧运行，因此堆制成本较高．而降低重金属的活性含量，提高污泥资源的利用率．厌氧堆肥是在无氧条件下，厌氧菌分解污泥中污泥堆肥后期应采取一定的化学方法除臭，在有机物，在分解初期产酸，有机酸积累，pH值下调节pH值的同时，加入比表面积较大生物化学填降．其后是甲烷菌开始分解有机物和醇，产物是甲料，通过生物化学作用除臭，增加泥土气息，使堆烷和二氧化碳．随着甲烷菌的繁殖，有机酸迅速分肥结果更为亲善．\n"It庆三峡学院学报[3】朱南文．城市污水处理厂污泥处置途径的选择6好氧厌氧交替堆肥展望[J]．上海环境科学．1998．【4】Hal1JE．SewageSludgeproduction。treetment综合好氧堆肥和厌氧堆肥的优势和劣势，为了enddisposalintheEuropeanUnion[J]．，Chartered更好地处置剩余污泥，使之无害化、稳定化，实现InstitutionofWaterandEnvi-ronmenta1资源化，我们也初步探索了交替式好氧厌氧堆肥的Managoment，1995，19(8)：176．处置技术．具体的实验设施是改进本实验的两个堆[5】何品晶，顾国维，李笃中，等．城市污泥处理与肥反应池，将其串联交替使用，厌氧堆肥所产生的利用[M]．北京：科学出版社，2003．沼气可返回到好氧堆肥作为加热能源使用，从而使[6】戚海雁，何品晶，章骅．给水厂排泥水及污泥的两种堆肥方式有机联动，优劣互补，堆肥成效更显处置⋯．上海环境科学，2002，21(7)：442-443，458．著，资源化利用效率更高．[7】张智，罗金华，马明初，等．卧式螺旋式污泥好在人工控制条件下好氧堆肥利用微生物的代氧动态堆肥装置的试验研究～一含水率对污水厂消化污谢作用，将有机固体废物分解、腐熟，转化成稳定泥一次发酵的影响⋯．环境工程，2004(2)，66-69．的腐殖土．而厌氧发酵是在微生物作用下的生物氧【8]CLiang，KCDds．RWMcCIendon．Theinfluence化还原反应，其过程包括液化阶段，产酸和产气阶oftemperatureandmoisturecontentsregimesofthe段．根据其机理，我们探索研发交替好氧厌氧堆肥aerobicmicrobia1activityofabiosolidscomposting技术并应用于剩余污泥处置．实验突出在污泥和有blend[J]．BioresourceTechno1ogy，2003，86(2)：131．机质添加剂及锯末和粉煤灰等钝化调节剂的比例筛【9]李燕霞，王敏健，王菊思．环境温度对污泥堆肥选上，最佳堆体温度控制，好氧菌种和厌氧菌种添的影响⋯．环境科学，1999，20(6)，63—66．加量等影响因素的加强优化试验，同时对重金属离[10]徐红，樊耀波，贾智萍，等．时间温度联合控制的子的消除钝化失活稳固，以及堆肥后期的除臭也纳强制通风污泥雄肥教术[J】．环境科学，2000，21(6)：51-55．入进一步的探索中．本实验的目的是进一步探索交【11]施跃锦，李非里，张嗣炯．城市污水污泥的厌氧替好氧厌氧堆肥技术应用在城市污泥和有机垃圾堆消化与厌氧堆肥⋯．浙江工业大学学报，2002，30(4)：肥处理过程中的相关参数变化与堆肥过程的影响因377-381I素，为交替式好氧厌氧堆肥的应用提供技术支持．[12】吕彦，马利民．快速堆肥对污泥中重金属的影响参考文献：⋯．东华理工学院学报，2005，28(1)：30-33．[1]张清敏，陈卫平，胡国臣，等．污泥有效利用研[13]田炀，柳丽芬，张兴丈，等．秸秆与污泥混合堆究进展[J】．农业环境保护，2000，19(1)：58-61．肥研究[J]．大连理工大学学报，2003，43(6)：753-758．[2]国家环保局编．水污染及城市污水污泥资源化技(责任编辑：张新玲)术[M]．北京：科学出版社，1998．AContrastiveStudyonAerobicCompostingandAnaerobicCompostingofSewageSludgeRetreatmentinFuling．CHENKeping’YANGQiongYANGdidong。r．EnvironmentalMonitorCentre，Fuling,Chongqing408100；2．SchoolofChemistryandChemicalEngineering．YangtzeNormalUniversi。ChongqingFuling4o8loo；3．SchoolofChemistryandEnvironmentalEngineering，ChongqingThreeGorgesUniversity,Wanzhou,Chongqing404100；JAbstract：Aerobiccompostingandanaerobiccompostingisamaturecompostingtechnology，andeachhasadvantagesanddisadvantagesinthecompostingresults．ThisarticleanalyzesthecomponentsofsludgefromthesewagetreatmentplantinFulingcity．Onthebasisoftheaerobiccompostingandanaerobiccompostingexperiment，somekeyexperimentalparametersreferencetofurtherresearchiscompared．Theexperimentalsoexploredthealtemativeaerobicandanaerobiccompostingtechnology，andthedataandresultsobtainedaresatisfactory．Keywords：surplussludge；aerobiccomposting；anaerobiccomposting；Fulingsewagesludgetreatment；alternatecompostingtechnology一97—