2017-04-19  来自: 鹤壁市在线荷官发牌网址生物科技有限公司 浏览次数:648
摘要:本文对城市污水污泥与麻 黄废渣进行堆肥无害化处理,考察了温度、水分、pH及各有机成分的变化趋势,探讨了堆肥腐熟度的指标。

关键词:城市污水污泥 堆肥化 麻 黄废渣

  1 前言

  我国城市污水处理厂每年产生湿污泥约4.5×106吨,每年以15%的速度增长[7]。污泥的成分非常复杂,不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质,同时还含有病原菌、寄生虫(卵)、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。因此,必须进行适当处理,才能二次利用,否则会引起二次污染。[1-4]

  处理污泥的方法主要有四种:填埋、投海、焚烧和土地利用[2]。因环境压力与经济压力的日益增大,世界各国已减少或禁止前三种,而加大以土地利用为主的无害化、资源化处理力度。由于污水污泥处理的投资和运行费用巨大(分别占污水处理厂费用的12 ~30%和20~50%)[2],我国尤其是新疆的污水污泥基本没有正常的出路,给污水厂造成沉重负担。例如,乌鲁木齐市河东污水处理厂的污泥已堆积成山,任意堆放,造成严重的二次污染。研究探索一种适合新疆污水污泥的处理方法和技术,是很有必要的。另外,新疆是我国麻 黄素生产基地之一,将麻 黄素厂的麻 黄废渣与污水污泥进行堆肥化研究,化害为利,变废为宝,服务于人类,实现可持续发展战略,具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。  

  2 试验材料

  2.1 污泥的来源及成分析分

  本试验的污泥来自乌鲁木齐市河东污水处理厂。该厂的污水处理能力为20万吨/日,以其中含污泥量0.02%计,将产生污泥约40吨/日。 污泥成分分析[1-6]结果见表1。 从表1可知,乌市污泥中的有机质含量较高,其堆肥在线荷官发牌网址的品质会好。氮和钾的含量也较高,对于缺钾的土壤来说是一个很好的钾肥来源。污泥中磷的含量偏低,但是磷肥是价格比较昂贵的肥料,因此污泥中的磷作为磷肥的有益补充有价值的。由于对进入市政排污系统的污水缺少严格的质量控制,很难保证污泥中低的重金属含量。与国家标准 GB4284-84对照可以看出,河东污水厂污泥中重金属除Zn外,均未超过国家标准。而新疆的土壤又是普遍缺Zn的,施用污泥有助于补充土壤中的Zn。因此,该污泥作为农用是无害的,不会对作物产生重金属污染。

  2.2 麻 黄废渣来源及分析结果  

  麻 黄废渣取自新疆制药厂麻 黄素车间。用化学分析法测定麻 黄废渣的主要成分[2],结果见表2。 从表2可知,麻 黄废渣中的粗灰分为16.54%,这主要是各种金属元素的无机盐;有机物含量为83.54%,主要富含纤维素、半纤维素、木质素、蛋白和脂肪,完全可作为堆肥的有机原料。

  3. 试验设计[5]

  堆肥化过程是复杂的生物化学过程。试验选用的填充料为剪碎的麻 黄杆废渣。把麻 黄废渣和污泥进行混合堆肥,不仅能减少环境的污染,降低大量费用,更重要的是能变费为宝,使原来废弃的废渣成为可利用的原料。给麻 黄废渣找到了一条合理的出路。试验是模拟大规模堆肥中的一小块污泥微元,可认为与环境没有热交换下,进行九个样的污泥堆肥处理。

  4. 实验结果与讨论

  堆肥过程是在一定的温度、湿度和pH条件下,利用微生物的作用使有机物发生生物化学降解,把废弃有机质转化为类腐殖质的生化过程。本试验考察了各因素在堆肥过程中的变化。

  4.1 温度

  温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。对堆肥过程来讲,温度是其状态的表观体现。所有过程参数的控制都是为了使堆肥时堆体的温度最快上升、维持适当的堆腐温度及顺利地下降。因为堆体的高温才能杀死其中的病原菌,在堆体适当的温度范围内有机质降解最快,同时在适当的情况下进行水分的去除和堆肥温度的下降,结束堆肥。试验中堆肥的温度随堆肥时间的变化情况如图1所示。

  堆肥经历了24天的时间。   

  从堆肥的温度变化情况看,堆肥都经历了完整的升温、恒温和降温阶段。从开始发酵,堆体温度持续升高,在1-7天,温度由17℃升至55℃;保持恒温 55~60℃,持续18天左右;随后堆体温度下降到30℃。24天以后,堆体温度保持平稳,继续监测温度,未见温度有上升。说明堆肥已达稳定。

  堆肥过程中,寄生虫和病原菌[6]被杀死,在12天测定细菌数,结果见表3。实验表明,污泥堆肥经过9、10、11三天的55℃高温,即可杀灭决大多数的病原菌符合堆肥的卫生学指标,可以安全施用。

   4.2 水分

  在堆肥生态系统中,水分含量是一个重要的物理因素。水分对于有机物的分解和微生物的生长繁殖是不可缺少的。堆肥中水分的主要作用在于:1.溶解有机物,参与微生物的新陈代谢;2.水分蒸发时带走热量,起调节堆肥温度的作用。堆肥原料水分的多少,直接影响好氧堆肥反应速度的快慢,影响堆肥的质量,甚至关系到好氧堆肥工艺过程的成败,因此堆肥中水分的控制十分重要。在堆肥过程中,取污泥样品,在105~110℃的烘箱中烘干4小时,称量以烘干损失重量作为水分含量[1.2]。     

 从图中总的水分变化趋势可以看出,水分的变化不大,在69—75%之间变化,这也是微生物活动的适宜条件。从图2可以看出,在达到高温44℃后,即第5天,大量微生物开始进行有机质的降解,出现了水分含量升高的现象,这一现象完全符合有机质的好氧分解会有水分产生的原理。

 C10H19O3N+12.5O2→10CO2+8H2O+NH3

随后堆肥达到高温55℃,水分含量基本保持不变。这说明,好氧微生物在适宜条件下,能迅速繁殖,进行有机物的降解,放出热量,以维持堆体高温,同时也分解生成水分。到第17天,堆肥温度开始下降,堆体的水分也略有降低,堆肥过程结束。

  4.3 pH值

  对堆肥体系进行pH值的测定。在堆肥过程中,pH值变化不大,均在6~7之间变化。说明堆肥在接近中性条件下进行。

  4.4 有机成分

  快速高温堆肥,首要的是热量平衡问题。低的有机质含量产生的热量不足以维持堆肥所需的温度,并且堆肥在线荷官发牌网址由于肥效低而影响使用。有机质含量过高,又会给通风供氧带来影响,可能造成部分厌氧状态和产生恶臭。堆肥原料适宜的有机质含量为20~80%。本试验的堆肥污泥有机质含量在50~70%之间,因此适宜堆肥。对堆肥体系的有机质、腐殖质、脂肪和蛋白质的含量变化[7]作了监测,平均含量变化结果见图3。  

  从图3可以看出:1.随着堆肥的进行,各堆肥有机质均呈现下降趋势;2.腐殖质总的趋势呈下降趋势;3.脂肪、蛋白质的含量也有所下降。4.淀粉的含量由开始的0.18%在第九天即降为零。 本试验把污泥中的有机质划分为淀粉类、类脂物类、蛋白质类、腐殖质类,纤维素类等[20]。在微生物的作用下,这些有机质都应发生不同程度的分解,最终都呈下降趋势。淀粉、蛋白质、脂肪、腐殖质等有机物降解难易程度不同。在中、高温期的降解顺序是:淀粉>脂肪>蛋白质>腐殖质。应该加以说明的是,本次试验未测定堆肥过程中纤维素的降解情况。文献综述中已提到,纤维素与淀粉、蛋白质、脂肪、腐殖质相比是较稳定的,是不易被分解的有机质。

   4.5 堆肥腐熟度的初步探讨

   本次试验堆肥在线荷官发牌网址的腐熟度从以下几个方面分析:

   1.堆肥的物理性状:

  (1)本次试验的堆腐污泥,后期温度自然下降,不再上升;

  (2)堆肥后的污泥含水率下降,呈现疏松的团粒结构,臭味消失。

   2.堆肥的化学性状:

  (1).腐殖质、蛋白质的降解。堆肥过程中,腐殖质和蛋白质的含量均呈现下降趋势;

  (2)脂肪的降解。脂肪的降解随堆肥的进行逐渐平缓,呈较强的规律性。当脂肪降解平缓时,堆体中降解的主要是腐殖质和纤维素,它们不会产生太多的热量使堆体升温,因此堆体的温度保持平缓。因此,使用脂肪作为腐熟度的指标是合理及可行的。只要处于正常的堆肥状态下,当其中的脂肪降解达到平缓时,说明堆体中的易降解有机物已经降解完全,堆体的温度不会再次上升,堆肥已达稳定。

      (供应有机肥发酵菌种和生物有机肥生产技术。本技术适宜于处理的废弃物包括:(1)粪便类 鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、马粪等动物粪便;(2)秸秆类 玉米秸秆、稻草、麦秸、豆秸等农作物秸秆;(3)壳糠类 稻壳、稻壳粉、花生壳粉、花生秧粉、谷糠、菌糠等;(4)糟渣类 酒糟、酱油糟、醋糟、糠醛渣、木糖渣、酶渣、大蒜渣、糖渣等;(5)饼粕类 豆饼、豆粕、油枯、菜籽饼等;(6)其他 生活污泥、滤泥等。通过生物发酵腐熟,制作成达到NY525-2002标准的有机肥料。http://www.nbpojie.com/。专家热线:15803924096)
关键词: 城市污水污泥及麻 黄废渣堆肥化研究           

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