城市污泥堆肥处理过程中面临的问题及堆肥的应用

城市污泥堆肥处理过程中面临的问题及堆肥的应用

摘要：近年来，城市污水污泥总量迅速增加，污泥堆肥产品含有丰富的养料，有作为草坪基质，花卉与蔬菜育苗的肥料，改善土壤等广泛应用。但受处理技术水平、人们的认知和可以接受程度的限制以及国家政策法规、产品出路、政策保障等问题的困扰, 城市污泥堆肥处理仍面临诸多不利因素，急需我们解决。

关键词：城市污泥；堆肥；污染物；不利因素；堆肥应用

一、前言

（一）有关城市污泥

城市污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒及胶体等组成的极其复杂的非均质体。城市污泥具有以下三个特点:一是数量大，增长迅速。随着城市的发展，城市污水处理量的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大的增长。二是污泥中养分丰富，含有较高的有机质和丰富的氮磷等矿质营养元素。三是污泥成分比较复杂。由于来源于各种工业和生活污水，故含有一些对环境和生物有害的物质，如Cd、Pb、As、Cu 和Zn 等，还含有病原菌、寄生虫（卵）和一些有毒的有机物。i （二）城市污泥的处理的主要方法及其利弊分析

1.卫生填埋

其特点为操作相对简单, 投资费用较小, 适应性强, 但是侵占土地严重, 存在潜在的土地污染和地下水污染, 缩短填埋场的使用年限。

2.污泥农用

其特点为投资少。能耗低, 有机部分可转化成土壤改良剂成分, 但是直接农用存在重金属污染、病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。

3.污泥焚烧

其特点为彻底的无害化, 杀死病原体, 最大限度的减少污泥体积, 但是设施投资大, 处理费用高, 有机物燃烧会产生二恶英等剧毒物质。

4.污泥堆肥

其特点为自动化程度高,周期短, 日处理量大, 处理后污泥质量稳定, 容易有效利用, 可广泛用于农业和林业, 可以有效控制臭气等防止二次污染，综合效应好。

5.海洋倾倒

其特点为费用少,但二次污染严重, 限制于沿海城市。

以上污泥处理方法各有优缺点,堆肥处理可将污泥做到无害化、减量化、资源化, 在污泥处理过程中可控制性好, 城市堆肥处理厂还可接受粪渣、木屑、落叶等其他垃圾, 同时改善污泥堆肥特性, 制成的肥料可广泛适用于农业、城市绿化, 适合我国目前农业大国和高速城市化对城市绿化用肥料的需求, 适合中国国情。ii

（三）城市污泥堆肥工艺比选

堆肥工艺主要有三种，它们分别是是高温好氧堆肥工艺、湿式厌氧消化工艺、干式厌氧消化。

就目前的技术状况而言, 厌氧消化工艺与好氧高温堆肥工艺相比, 其最大的优势是资源化程度较高。但结合本工程的实际情况, 有如下几点不适合采用厌氧消化工艺的因素：第一, 由于工程规模相对较小, 加之产气率低, 运行耗能大, 维护较难同时,由于加人厨余垃

圾, 导致工艺难度加大。第二, 工艺产生的沼气利用方式受到周边环境限制, 由于沼气量不大, 单独上沼气发电机组不经济。第三, 在技术方面, 虽然厌氧消化工艺在国外已有应用, 但国内尚无先例, 而且该工艺在规模生产中并不很成熟, 运行管理亦较复杂。综上比较, 该工程采用高温好氧堆肥工艺。iii

二城市污泥堆肥处理发展中的面临问题及解决办法

（一）人为夸大重金属污染阻碍了城市污泥堆肥的发展

人们对城市污泥土地利用过程中重金属环境污染风险的担心是制约其大规模土地利用的关键。但是随着城市工业废水的控制排放及清洁技术的应用,国内外城市污中的重金属含量都呈现出随年代的推延而逐年下降的趋势。2006年, 中国科学院地理科学与资源研究所从全国范围内选取了107个城市污水处理厂的污泥样品, 测定其重金属含量。结果表明, 中国城市污泥中A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量, 与2001年以前的调查结果相比总体上呈下降趋势, 与我国《农用污泥中污染物控制标准》相比, 当前我国城市污泥重金属的超标率很低, 我国城市污泥中的重金属污染风险并不高, 绝大部分可以经过无害化处理后进行土地利用。iv

在《城市污泥堆肥过程中重金属形态的特征变化》和《城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化》这两篇论文经实验给出的结论综合结果如下：污泥堆肥处理的最终产品中, Zn、Cu、Ni、Pb、Cd和Cr的总量都低于我国污泥农用控制标准并且远低于美国城市优质污泥的控制标准。堆肥处理降低了污泥中重金属的活性和环境毒性, 使污泥中各重金属的形态发生了明显改变(向比较稳定的残渣态转变), 有利于污泥作为肥料的资源化利用。v vi 在《城市污泥堆肥施用及重金属问题探讨》这篇论文通过研究给出城市污泥堆肥营养物质及重金属成分。分析了大田作物水稻、冬小麦、玉米、棉花、、果树、草坪肥料施用情况。研究结果表明城市污泥是无可辩驳的可再生资源, 合理的利用好污泥, 发挥它正面作用, 与我国农业大国的现状具有强烈的互补性。但是目前污泥堆肥技术应用推广阻力较大, 关键在于人为夸大金属元素危害, 忽略有益的方面, 造成“谈金色变”的局面。vii

（二）污泥的复杂成分增加了公众的担忧

除担心重金属污染外, 人们还会担心污泥施用时带来的其他问题, 如病原体、有机污染物、烧苗、恶臭、盐害等。

1.污泥中的病原体使人担忧

城市污泥中存在大量的病原微生物和寄生虫卵, 许多人畜共患疾病与来自污泥中的病原体有关。当这些含病原体的污泥施入土壤后, 容易对生态环境、食物安全和人体健康产生潜在威胁, 必须通过灭活处理达到无害化的卫生要求后才能进行土地利用。因此, 现在普遍采用高温好氧堆肥处理, 使堆体维持一定的高温灭菌时间, 杀灭污泥中的大部分病原体, 从而达到污泥农用的卫生要求。

2.污泥中的有机污染物使人担忧

目前, 对城市污泥堆肥中有机污染物降解的研究尚处于起步阶段, 但最新的研究报道指出, 堆肥处理可以显著降低有机污染物的浓度。堆肥可以使污泥中的有机污染物降至园林和农业可以施用的标准。实验证明利用污泥中固有的微生物群落, 将污泥与稻草、玉米秸秆和木屑等混合进行适当的堆肥处理, 有效地降低了污泥中多环芳烃类、氯苯类等有机污染物的含量, 并指出多环芳烃类化合物在堆肥过程中是比较容易降解的。

3.污泥施用可能导致烧苗

未腐熟的城市污泥施入土壤后, 由于不稳定有机物的强烈分解, 会消耗根际土壤中的