天津市瑞德赛恩水业有限公司 天津市 300270
[摘要]我国城市化发展不断推进,城市人口增加,市政污水产生量增加,导致市政污泥产生量也在增多,出现多数市政污泥不能有效的无害化与资源化处置,只能进入填埋场填埋或进行焚烧(热解)处置,填埋过程不仅占用了大量土地还存在着一定的环境污染隐患,而焚烧(热解)过程产生大气污染物且投资、运行成本高,所以市政污泥无害化与资源化实施迫在眉睫。 [关键词]市政污泥;肥料化资源化;策略研究 在城市污水的处理中会产生大量市政污泥。通常,市政污泥由各种细菌菌体、胶体、有机残片与无机颗粒等组成,其结构非常复杂,是一种特殊的非均质体。从性质方面来看,其有机物所占比例往往超过一半,N、P等营养物质的含量非常高,其中N的含量大多为1.5%~7.0%,而P的含量则为0.8%~3%。在污水处理的过程中,其所产生的污泥约占其总量的1‰左右(以含水80%计)。
从整体上来看,我国市政污泥具有结构复杂、产量大等特点,其大多富含有机物,极其容易腐蚀,散发出恶臭,给环境带来二次污染。我国市政污泥的这些特点恰恰使得其在处理后可以被用作肥料,具有非常高的利用潜力。
一、污泥处置现状
据不完全统计,我国当前能够对污泥进行有效处理的设施,还不到总量的一半。拥有较成熟工艺和相对完善的配套设施的仅仅为总量的10%。这直接导致我国大量的污泥没有经过充分处理,就采用脱水等简单办法处理,最终加以掩埋与焚烧(热解)。这种方式带来了诸多不利,具体体现在如下三个方面:一是由于所需要处理的量庞大,安置污泥成本高;二是污泥的稳定性非常差,在土壤和空气中,其内在的有机成分容易变质,从而给环境带来二次污染;三是污泥内的各种物质资源没有得到充分的利用,使得资源浪费。显而易见,这些都与可持续发展的目标背道而驰,亟待解决。
二、污泥好氧发酵技术介绍
好氧生物发酵是在氧气充足的条件下,借助好氧微生物(主要是好氧细菌)将有机物不断分解转化的过程,其代谢产物主要是二氧化碳、水、热。
好氧发酵一般分三个阶段:
1、升温阶段 一般指发酵过程的初期,在该阶段,堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右,主导微生物以嗜温性微生物为主,包括真菌、细菌和放线菌,分解底物以糖类和淀粉类为主。
2、高温阶段 堆温升至45℃以上即进入高温阶段,在这一阶段,嗜温微生物受到抑制甚至死亡,而嗜热微生物则上升为主导微生物。发酵中各种有机物被强烈分解。温度升到70℃时大多数湿热微生物已不再适应,并大批进入死亡和休眠阶段。好氧发酵的最佳温度一般为55℃,这是因为大多数微生物在该范围内最活跃,最易分解有机物,其中的寄生虫卵和病原微生物可被杀死。
3、降温阶段 高温阶段必然造成微生物的死亡和活动减少,自然进入低温阶段。在这一阶段,嗜温性微生物又开始占据优势,对残余较难分解的有机物做进一步的分解,但微生物活性普遍下降,堆体发热量减少,温度开始下降,有机物趋于稳定化,需氧量大大减少,发酵进入腐熟或后熟阶段。
三、好氧堆肥与有机肥对照
针对“市政污泥堆肥”和“有机肥”,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布了“GBT23486-2009城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质”,中华人民共和国农业部发布了“NY525-2012 有机肥料”分别针对市政污泥应用于园林绿化和农业用有机肥做出了具体要求。
经过对北方某市几个市政污水厂污泥调研、分析,并根据好氧堆肥工艺模拟产出肥料指标,与两标准对比分析如下表:
序号 |
| NY525-2012 有机肥料 | GBT23486-2009城镇污泥处理厂污泥处置园林绿化用泥质 | 北方某市市政污泥指标 | 该市政污泥好氧发酵后预计指标 | |
酸性土壤(pH<6.5) | 中性和碱性土壤(pH≥6.5) | |||||
1 | 有机质的质量分数,单位(以烘干基计),% | ≥45 | ≥25 | ≥25 | ≥45,堆肥添加15%~30%辅料(绿植固废) | |
2 | 总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)的质量分数,单位(以烘干基计),% | ≥5 | ≥3 | - | ≥5,堆肥添加2%以上无机肥 | |
3 | 水分(鲜样)的质量分数,% | ≤30 | <40 | ≤80 | ≤30 | |
4 | 酸碱度(pH) | 5.5~8.5 | 6.5~8.5 | 5.5~7.8 | 5.5~8.5 | 5.5~8.5 |
6 | 总砷(As)(以烘干基计) | ≤15 mg/kg | <75 mg> | <75 mg> | ≤15 mg/kg | <13mg> |
7 | 总汞(Hg)(以烘干基计) | ≤2 mg/kg | <5 mg> | <15 mg> | ≤2 mg/kg | <2 mg> |
8 | 总铅(Pb)(以烘干基计) | ≤50 mg/kg | <300 mg> | <1000 mg> | ≤50 mg/kg | <45 mg> |
9 | 总镉(Cd)(以烘干基计) | ≤3 mg/kg | <5 mg> | <20 mg> | ≤3 mg/kg | <3 mg> |
10 | 总铬(Cr)(以烘干基计) | ≤150 mg/kg | <600 mg> | <1000 mg> | ≤150 mg/kg | <130 mg> |
11 | 总镍(Ni)(以烘干基计) | — | <100 mg> | <200 mg> | <35 mg> | <30 mg> |
12 | 总锌(Zn)(以烘干基计) | — | <2000 mg> | <4000 mg> | <900 mg> | <800 mg> |
13 | 总铜(Cu)(以烘干基计) | — | <800 mg> | <1500 mg> | <80 mg> | <70 mg> |
14 | 硼(以烘干基计) | — | <150 mg> | <150 mg> | <170 mg> | <150 mg> |
15 | 矿物油 | — | <3000 mg> | <3000 mg> | <70 mg> | <60 mg> |
16 | 苯并(a)芘 | — | <3 mg> | <3 mg> | <3 mg> | ND |
17 | 可吸附有机卤化物(AOX) | — | <500 mg> | <500 mg> | <500 mg> | ND |
18 | 粪大肠菌 | 粪大肠菌群数,≤100个/g | 粪大肠菌群值>0.01 | — | 粪大肠菌群值>0.01 | |
19 | 蠕虫卵死亡率,% | ≥95 | >95 | — | >95 |
四、肥料化应用
为了解决“市政污泥处置成本高、处置能力不足和企业处置后资源化产品附加值低”的问题,将市政污泥好氧堆肥产品相应指标提升、使其满足有机肥料的指标要求,应用于园林、绿化领域,形成不进入食物链的“园林、绿化用有机肥”产品迫在眉睫。
结束语
因此,国家对市政污泥肥料化日益重视,虽然,在处理与处置的政策,相关标准,资金投入以及技术等方面存在一些问题,但是我们有理由相信必定会得到长足发展。
参考文献:
郭勇.市政污泥处理工艺解析[J].建材发展导向,2016,(1)
黄亚.冯海波.张非非.浅析市政污泥处理工艺[J].化学工程与装备,2015,(8)