
城镇污水污泥的含水率高、体积庞大,不便于运输与再利用,所以污泥的出路成为很多污水厂面临的难题。但污泥中含有丰富的营养成分,对于植物生长具有很好的利用价值,因此对污水厂所产生的污泥进行有效的脱水处理,以大大减少污泥体积,实现污泥合理的资源化利用。
天津市华静污水厂采用的高含固率污泥直接高效喷雾干化工艺,是在传统干燥工艺的基础上发展起来的,具有高效、低耗、快速等特点。它采用二次切向内混三流式气流喷嘴,在温度高达800℃的干燥塔内将污泥高速雾化喷出,形成粒径为200~300um的雾状微粒,使得污泥接触热空气的表面积增加,从而使污泥在极短时间(2s)内得到有效干化。
污泥的资源化利用越来越受到人们的重视,一些学者关注于污泥农业利用、土地利用、建筑利用以及园林绿化利用等方面的研究。掌握城镇污泥的泥质是科学合理地进行污泥的资源化利用的前提,基于此,本文研究了干化污泥的泥质,即研究干化污泥中的理化指标、营养成分与污染物含量,以期达到既合理利用污泥中有益成分又能避免带来二次污染,为干化污泥资源化利用和土壤改良提供科学依据。
1 材料及方法
试验材料为天津市华静污水厂经过高含固率污泥直接高效喷雾干化后形成的干化污泥。
依据相关的污泥农用污染物控制标准、园林绿化用泥质标准、土地改良泥质标准与农用泥质标准中的污染物浓度限值要求,确定本研究分析测定的泥质指标包括:理化指标(pH值、含水率)、营养成分(有机物、有机质、总养分)、污染物(重金属、类金属、细菌总数和矿物油)。
按照《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005),分析测定污泥的pH值、含水率、有机物、总养分、重金属、类金属、细菌总数和矿物油等泥质指标;按照《土壤有机质测定法》(GB 9834-1988)分析测定污泥中有机质含量。
2 结果与分析
对试验污泥进行检测,测得其相关指标如下:pH值为6.1~7.7、含水率为37.5%~44.6%、有机物含量为51%~59.2%、有机质含量为61.4~651g/kg干污泥、总养分(TN+TP+TK)为28.1%~65.6、总氮(以氮计)为14.3~19.3g/kg干污泥、总磷(以P205计)为8.7~36.9g/kg干污泥、总钾(以K2O计)为7.6~210.3g/kg干污泥、总镉为5.7~8.5mg/kg干污泥、总汞为7.3~11.7mg/kg干污泥、总汞为7.3~11.7mg/kg干污泥、总镍为15.9~117mg/kg干污泥、总铅为11.0~116mg/kg干污泥、总砷为38.1~80.5mg/kg干污泥、总铜为54.8~308mg/kg干污泥、总锌为317~7160mg/kg干污泥、总铬为49.3~146mg/kg干污泥、矿物油为4.8~652mg/kg干污泥、细菌总数为(3.65~5.3)×1000000MPN/kg。将以上测定结果分别于土地改良泥质标准、园林绿化与农用泥质标准对照,分析探索经高含固率污泥直接高效喷雾干化后的干化污泥的资源化途径。
2.1 干化污泥土地改良可行性分析
干化污泥的理化指标、营养成分、污染物含量等各项泥质指标均满足《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》(GB/T 24600-2009)在中性和碱性土壤中的要求,干化污泥可用于中性和碱性土壤的土地改良。干化污泥的营养成分含量均较高,总养分、有机物的含量分别高于各自土地改良标准限值的(27.1~64.6)、(4.1~4.9)倍,有机质含量超过土地改良标准限值的2.3倍。
2.2 干化污泥园林绿化可行性分析
干化污泥的含水率超过《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质标准》(CJ 248-2007)在中性和碱性土壤中其标准限值的0.11倍;总锌含量差异大,浓度范围为317~7160mg/kg干污泥,总锌含量超过标准限值的0.79倍,其余各项指标均满足要求。需进一步降低含水率与总锌含量,只有在满足绿化泥质要求后方可用于绿化。
干化污泥的营养成分含量均较高,总养分、有机质含量分别高于各自绿化泥质标准限值的(8.3~20.9)、(1.4~25.1)倍。
2.3 干化污泥农用可行性分析
干化污泥的总锌含量差异较大,且超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中“污泥农用时污染物控制标准限值”、《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》(CJ/T 309-2009)与《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-84)(B级)在中性和碱性土壤中的标准限值,其超标达6.2倍,其余各项指标均满足上述标准的要求。该干化污泥只有在总锌含量满足农用泥质要求后方可农用。
干化污泥富含营养成分,有机质含量超过农用泥质标准限值的2.3倍。
3 结论与展望
采用高含固率污泥直接高效喷雾干化工艺处理天津市华静污水厂的脱水污泥,形成的干化污泥适于中性和碱性土壤的土地改良。但其含水率超过园林绿化用泥质标准,需进一步提高干化率,使干化污泥的含水率降至40%以下,从而用于园林绿化。
总锌超标与污水厂服务范围内工业污染物排放的水污染物密切相关,需加强对某些工业企业含锌污水达标排放的监管力度,使华静污水厂收纳的各工业企业污水持续稳定达标排放,干化污泥的泥质方可满足在中性和碱性土壤中的农用污染物控制标准与农用泥质标准限值的要求。但污泥农用须慎重,研究污泥合理的施用量与施用时间,以避免其对环境产生负面影响。
另外,干化污泥的养分含量高于农用、园林绿化与土地改良泥质标准数倍至数十倍,将其直接用于农用与园林绿化时会因为养分过多而导致植物不能正常生长,因此干化污泥农用与用于绿化前还需研究干化污泥经过腐熟后的总养分含量水平,并且通过发芽试验等研究确定的污泥施用比例。