【污水處理廠工藝】城市污水處理廠污泥利用探討
城市污水處理廠每年會產(chǎn)生大量的污水污泥，對大氣、水和土壤會造成很大的污染。如山西省，2008年全省共有城鎮(zhèn)生活污水處理廠132座（含在建），實(shí)際運(yùn)行 60家，日處理量為165萬噸（約為全省城鎮(zhèn)生活污水排放量的50%～60%）。隨著全省污水處理廠的不斷投運(yùn)，全省城鎮(zhèn)生活污水處理率達(dá)到90％以上。如果按0.8％的污泥產(chǎn)生量計算，目前山西省已運(yùn)行的污水處理廠的污泥產(chǎn)生量將近800萬噸/年，每年占地面積約達(dá)2萬余畝，極易造成城市環(huán)境污染。
城市污水污泥中含有豐富的植物營養(yǎng)成分—氮、磷、鉀，若將其作為肥源加以開發(fā)利用，不僅可消除其對環(huán)境的污染，還可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。以年處理利用800萬噸污泥計，每年約可獲得11.5萬噸氮、4.4萬噸磷和3.5萬噸鉀。污水污泥中還含有多種微量元素，是全營養(yǎng)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥料，對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)都有良好作用，其開發(fā)利用價值很高。
1 城市污水污泥的利用
1.1 高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥
城市污水污泥中含有大量有機(jī)質(zhì)、氮、磷和多種微量元素等植物營養(yǎng)成分，其本身就是一種寶貴的肥源。但由于污水污泥具有臭味并含有大量病原菌、寄生蟲卵和雜草種子，因而直接施用會給環(huán)境帶來污染。向污水污泥加入適當(dāng)?shù)奶砑游?，進(jìn)行高溫堆制（堆體溫度可達(dá)50℃以上），病原菌、寄生蟲卵可基本殺滅（大腸菌值為103 ～102 個/kg，蛔蟲卵死亡率達(dá)45.2%～95.9％）；同時，由于高溫發(fā)酵和微生物的分解作用，還可使堆肥中的速效養(yǎng)分提高（NO3-N提高42％，NH3-N提高28％，速效磷提高 64％，速效鉀提高40％）。
（1）研制方法
利用污水污泥制造高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥，需將污水污泥與一定比例的添加物（主要是煤氣用戶的生活垃圾）進(jìn)行堆制。由于污水污泥與添加物之間的比例會影響肥料質(zhì)量，為探求適宜比例，本研究將污水污泥與垃圾以l∶1和2∶1兩種比例進(jìn)行堆制，在堆制過程中分別檢測了堆肥的溫度、大腸菌值、蛔蟲卵死亡率和速效養(yǎng)分的變化等，結(jié)果如表1、表2。
（2）成分含量與適用范圍從表1看出，污泥與垃圾比為1∶1，堆制物高溫維持時間、蛔蟲卵死亡率均高于2∶1配比，大腸菌值也更接近于堆肥標(biāo)準(zhǔn)。由表2看出，污泥與垃圾比為1∶1的堆制物比2∶1的堆制物的水分含量有所減少，有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化率高，各種速效養(yǎng)分大幅度增加（9%～10％）。因此采用1∶1的污泥與垃圾配比進(jìn)行高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥制作是較好的方案。
高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥的成分含量因污泥與輔料的來源不同而有差異，所以在每批產(chǎn)品堆制合格后，應(yīng)取樣檢測。如采用太原市楊家堡污水處理廠污泥與生活垃圾所堆制的高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥的成分含量如下：有機(jī)質(zhì)25.02％、全氮1.11％、全磷0.31％、全鉀0.41％、速效氮344mg/kg、速效磷200mg/kg、速效鉀430mg/kg、銅12mg/kg、鋅168mg/kg、鐵295mg/kg、錳19.2mg/kg、鉬0.85mg/kg、硼 0.89mg/kg。實(shí)驗(yàn)證明，若污泥和輔料來源基本相同，則上述各成分含量變動不大。在這種情況下，即可省去每批產(chǎn)品的分析檢測工作。
1.2 多微有機(jī)營養(yǎng)土
（1）研制方法
多微有機(jī)營養(yǎng)土以污泥堆肥即高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥與黃土和砂進(jìn)行配制。這3種成分的不同比例將會影響盆土的質(zhì)量。為尋求這3種成分的最佳配比方案，本研究將高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥與黃土和砂按4種不同比例配制，即高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥∶黃土∶砂分別為0.5∶1∶1、 1∶1∶1、2∶1∶1、2.5∶1∶1。然后以這4種不同配制物對矮串紅和小早菊進(jìn)行了試驗(yàn)。小早菊和矮串紅每種處理的盆數(shù)為20對。在小早菊和矮串紅的各個生育期，對其生長的高度和冠幅、根長、根重等進(jìn)行了觀察記載，結(jié)果如表3、表4。
由表3看出：高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥∶黃土∶砂為 1∶1∶1時，小早菊和矮串紅的地上部分與其它配制比例相比，其株高增長，冠幅增大，花蕾數(shù)增多。由表 4看出，這種配比無論是對小早菊還是矮串紅，其根長、根重都比其它配制比例明顯增加?？梢?∶1∶1的配比對花卉的生長發(fā)育最為有利。也就是說，對花卉盆土的配制，高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥與黃土及砂的比例以 1∶1∶1的配比最佳。
（2）成分含量和適用范圍
多微有機(jī)營養(yǎng)土的成分含量由于污泥、黃土、砂的來源不同而變動，因而需要對每批產(chǎn)品進(jìn)行成分分析。本批產(chǎn)品的成分含量例舉如下：有機(jī)質(zhì)8.3％、全氮 0.36％、全磷0.1％、全鉀0.14％、速效氮115mg/kg、速效磷67mg/kg、速效鉀143mg/kg、銅40mg/kg、鋅 50mg/kg、鐵98mg/kg、錳6.4mg/kg、硼0.2mg/kg、鉬0.28mg/kg。 多微有機(jī)營養(yǎng)土適合于各種普通花卉培養(yǎng)，使用時打開封口，倒入花盆，即可進(jìn)行各種花卉的栽培。
2 應(yīng)用實(shí)例
2.1 高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對農(nóng)作物的作用采用高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對玉米、小麥進(jìn)行田間試驗(yàn)。在同樣施用化肥（每畝施用硝酸銨和過磷酸鉀各 40kg）和相同耕作管理的條件下，種植玉米和小麥，以一組施用該產(chǎn)品4000kg/畝為基肥、另一組不施肥為對照。在作物收獲時，測試了作物的株高、穗長和產(chǎn)量。結(jié)果如表5。
由表5看出，高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對玉米和小麥的株高、穗長都有較好的影響，并使玉米增產(chǎn)10.2%、小麥增產(chǎn)9.4％。因此，對于農(nóng)作物，高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥是一種優(yōu)質(zhì)肥料。
2.2 高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對煤礦復(fù)墾土的作用
本研究利用高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對煤礦復(fù)墾土的效果進(jìn)行了試驗(yàn)。由于煤礦復(fù)墾的土壤大多缺乏有機(jī)質(zhì)和植物所必需的各種營養(yǎng)成分，而高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥恰好可滿足這一需要。據(jù)此，本研究將高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥試用于安太堡露天煤礦的復(fù)墾土地，試驗(yàn)種植了草紅花、板蘭根、黃芪等中藥材，試驗(yàn)過程中測量了植物的株高、葉長、葉寬等生長特征和生物量，結(jié)果如表6。
由表6看出，高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對各種藥材的株高、葉長、葉寬和生物量都表現(xiàn)了良好的作用，其中草紅花和板蘭根的生物量增加了29.9%～32.4％；使黃芪的株高增加131.9％。試驗(yàn)證明了高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥對礦坑復(fù)墾土、恢復(fù)植被、維持生態(tài)平衡具有明顯的效果。
2.3 多微有機(jī)營養(yǎng)土對花卉的作用
利用多微有機(jī)營養(yǎng)土種植小早菊和矮串紅，并以花卉園土（馬糞∶黃土∶砂=1∶1∶1）為對照進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。結(jié)果見表7、表8。
由表8看出，苗期階段，對矮串紅施用多微有機(jī)營養(yǎng)土與花卉園土相比，就其株高和冠幅長度而言，差異雖不甚明顯，但兩個月后，施用了多微有機(jī)營養(yǎng)土培植的矮串紅長勢明顯增強(qiáng)，表現(xiàn)為根長與根重顯著增加。據(jù)測試，根長平均增長21.2％，根重平均增加了5.9％。 由表7看出，在小早菊的整個生長期間，施用多微有機(jī)營養(yǎng)土與花卉園土相比，其株高雖無明顯差異，但根長、根重、花蕾數(shù)均顯著高于施用花卉園土。經(jīng)測定，施用了多微有機(jī)營養(yǎng)土培植的小早菊與施用花卉園土的相比，其葉片平均大1mm/圈，花朵平均大0.5mm/圈，同時花期也比施用花卉園土的小早菊提前了3～5天。
3 結(jié)論
（1）經(jīng)合理配比堆制的污水污泥可以成為一種含有機(jī)質(zhì)多、全養(yǎng)分和速效養(yǎng)分多的高品質(zhì)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥料。
（2）污水污泥的成分接近馬糞，甚至優(yōu)于馬糞，將其用于花卉盆土的配制，不僅可節(jié)省馬糞的購置費(fèi)，而且可將污水污泥這一廢物轉(zhuǎn)化成城市綠化美化的資源。同時這種花卉盆土使用非常方便，不僅適于大面積的城市綠化，而且適用于城市居民的花卉種植。所以這種含多種營養(yǎng)成分且使用方便的花卉營養(yǎng)土的開發(fā)前景良好。
（3）污水污泥對農(nóng)作物、林木、花卉等表現(xiàn)出了良好的施用效果。高效有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥可使玉米增產(chǎn) 10.2％、小麥增產(chǎn)9.4％；多微有機(jī)營養(yǎng)土對各種花卉的株高、花蕾數(shù)、根長、根重和冠幅等的生長都起到了顯著的促進(jìn)作用。
