目前我國城市園林綠化蓬勃發展,城郊花卉苗圃日益增多。汙泥有機肥用于花?S苗圃,一可以改良土壤,增加土壤有機質和養分,二可以促進花卉生長,三可以避免汙泥中的重金屬和有害物質進人生物鏈,而且樹木花?S對重金屬和有害物質也有一定的淨化作用。有關試驗證明,在酸性和微酸性土壤中,如果將汙泥中某主要重金屬元素作爲限制因子,並根據其在土壤中的環境容量、背景值、在汙泥中的含量等計算得出其大使用量,則在其大使用量限度內,無論一次投加還是多次投加,土壤或作物籽實中的各種重金屬元素含量都低于環境允許標准,地下水中氮、磷濃度也都符合國家地下水級標准。
汙泥的土地利用將是汙泥資源化的主要發展趨勢,通過對汙泥進行無害化、穩定化處理後用做土壤改良劑或肥料,更適用于林地的土壤修複和生態工程建設。汙泥土地利用較常見的處理方法是汙泥堆肥。
汙泥堆肥處理是指在人爲控制條件下,利用微生物的生物化學作用,將脫水汙泥中的有機物分解、腐熟並轉變成穩定腐殖土的微生物過程。堆肥處理強調人爲控制,不同于有機物的自然腐爛或腐敗。“堆肥”有時也指汙泥經過堆肥處理後得到的现有產品,是汙泥經生物降解和轉化的產物,是腐殖質含量很高的疏松物質。
利用這一工藝可制取穩定性較高的有機肥料,同時使脫水汙泥體積減少1/2以上。通常是在汙泥中加人一定比例的膨松劑和調理劑(如秸杆、稻草、木屑或生活垃圾等),利用微生物群落在潮濕環境下對多種有機物進行分解並轉化爲類腐殖質。研究表明,經過堆肥的汙泥質地疏松,容重減小,可被植物利用的營養成分增加,病原菌和寄生蟲卵兒乎全被殺滅。
1.汙泥堆肥的基本形式
(1)厭氧堆肥
厭氧堆肥是在缺氧的條件下,厭氧微生物代謝有機物的過程,其主要經曆產酸和產氣階段。反應初期,厭氧微生物將有機物分解爲有機酸、醇等中間產物及co2、nh3、h2s、h2o等,有機酸的積累使PH值下降。這一階段是酸性發酵過程,微生物主要是產酸菌。反應後期由于氨的增加,使pH值上升,中間產物逐漸分解爲甲烷和C02、H20。這一階段是產氣過程,其主要微生物是甲烷菌。
厭氧堆肥雖然具有運轉費用低的優點,但由于它分解有機物緩慢、堆肥周期長、占地面積大,而且在堆肥過程中會產生惡臭,因此此法不適于在廠區內處理大量脫水汙泥。
(2)好氧堆肥
好氧堆肥是利用好氧微生物在通氣條件下,代謝汙泥中可降解有機物得到腐殖質的過程。其特點是堆體中總維持足夠的氧濃度,好氧微生物代謝有機物的同時產生的熱量使堆體溫度升高、殺死汙泥中大量存在的病原微生物,並且使水分蒸發、汙泥含水率下降、體積縮小,達到了汙泥減容化、穩定化、無害化的目的。後得到含有大量腐殖質能改善土壤結構的堆肥现有產品。
好氧堆肥降解有機物速度快、堆肥周期短、不產生惡臭,是一種經濟有效的汙泥處理方法。一般所說的堆肥都是指高溫好氧堆肥。
2.高溫好氧汙泥堆肥
好氧堆肥過程完成速度快,堆體溫度高,一般爲50~60t,極端溫度可超過80T,故又稱高溫堆肥。高溫堆肥過程可分爲三個階段:
①發熱升溫階段(一次發酵的前期,1~3d):堆肥初期,好氧的中溫細菌和真菌利用汙泥中容易分解的可溶解性物質(如澱粉等糖類)迅速增殖,釋放出熱量,使堆體溫度不斷提高。
②高溫消毒階段(一次發酵的主要階段,3-8d):隨着堆體熱量的積累,溫度逐漸上升到50T以上,即進人了高溫階段。這時候,好熱性的微生物如纖維素分解氧化菌逐漸代替了中溫微生物的活動,堆體中殘留的有機物繼續被分解氧化,一些複雜的有機物如纖維素等也開始得到分解,病原菌、寄生蟲卵與病毒被殺滅。
③降溫和腐熟保肥階段(一次發酵的後期和二次發酵過程, [#]0~30d):經過高溫階段,汙泥中大部分易于生物降解的有機物得到分解,剩下的是木質素等較難分解的有機物和新形成的腐殖質。此時微生物活動量減弱,產熱量也隨之減少,溫度逐漸下降,中溫微生物又逐漸成爲優勢菌種,殘余物質進一步分解,腐殖質繼續不斷地積累,堆肥進人腐熟階段。
3.高溫好氧堆肥的工藝控制
高溫好氧堆肥的工藝控制主要有以下幾個方面:
①有機物含量:堆體堆料組成成分中有機物的含量應≥20%o
②含水率:堆體堆料的含水率應維持在40%~60%之間。含水率過高,會產生厭氧而延長有機物分解的時間,含水率過低,有機物又不容易分解,含水率低于15%時,微生物的活動將幾乎停止。
③溫度:堆體高溫度要維持在50~65℃之間,其中保持 [#]5℃;以上的時間要超過3d,這樣才能殺滅汙泥中的病原菌、寄生蟲卵等。
④碳氮比(C/N):20:1~ [#]0:1。C/N越大,堆肥所需時間越長。
⑤pH值:pH值控制在7~ [#].5之間。
⑥通風量:3.0~3.6m3/(m3堆料*h)。
根據經驗和實際情況,以上某些指標要結合汙泥的具體性質而定,甚至有可能有較大偏差。
4.汙泥堆肥的運行維護
爲了使汙泥堆肥過程滿足上述工藝條件,必須要對進堆肥倉的汙泥進行適當調整,使堆料能進行堆肥化處理。尤其是含水率、pH值、粒度等三項指標,經過調理、濃縮及脫水處理後,汙泥的這三個指標與堆肥的要求值差別極大。
①含水率:汙泥脫水後的泥餅含水率一般?達65%-85%,有時接近90%,因此通氣性很差,在堆肥處理前必須調整其含水率。調整的方法有幹燥、掺加輔料、成品回流等。掺加輔料法可以將含水率降到60%以下,通常使用的輔料有木屑刨花、糠殼、稻草和其他莊稼秸杆等。成品回流法適用于處理含水率在 [#]5%左右的壓濾泥餅,不適用于高含水率(超過80%)的泥餅。對含水60%?65%的壓濾泥餅,加人差不多同等體積的成品,可將含水率降到50%左右,同時也能調整pH值。
②PH值:汙泥在穩定處理或脫水處理時,有時添加了石灰助劑,其脫水泥餅的pH值很高,有時可達11~ [#]3,根本不適于堆肥時微生物的生長活動。對這樣的汙泥進行堆肥處理時,除了可用成品回流法調整pH值外,還可以向堆肥倉裏吹人C02廢氣的方法將堆料的PH值降下來。
③粒度:脫水泥餅一般呈板狀、片狀或團塊狀,片狀泥餅含水率高,貯存時由于壓密也會形成團塊狀。爲了改善板狀或團塊狀泥餅的發酵性能,必要時可進行粉碎以調整其粒度。在實際生產中,掺加輔料或與成品回流混合的過程中,可以將團塊狀泥餅松散開來,從而達到調整粒度的目的。
④接種:汙水處理場產生的汙泥中含有大量的微生物,因此在滿足堆肥基本條件的情況下,脫水汙泥堆肥根本用不着接種。但在使用特殊機械裝置進行快速發酵時,爲了加快反應,必須接種,保證堆料中微生物的含量足夠。接種有時使用特殊的菌種或專門的活性微生物。
5.汙泥動態堆肥
汙泥高溫好氧堆肥的方式有靜態堆肥和動態堆肥兩種,靜態堆肥采用傳統的條形靜態通風垛,動態堆肥則采用現代工業化的發酵倉工藝,並擁有一系列配套設備。動態堆肥裝置工藝流程如圖4- [#]6所示。
汙泥動態堆肥裝置分堆肥和制肥兩個環節,使用的設備除了上面流程圖中提到的機械外,還有穿叉于各個環節之間的螺旋輸送機和皮帶輸送機等各種配套設備。根據堆肥過程的進行,需要的設備有螺旋輸送器、帶式輸送機、粗混機、帶式輸送布料機、氣動側犁式卸料器、翻堆機、裝載機、精混機、造粒機、氣流1f燥機、裝袋機等,另外還需要在各個機械設備之間設置各種轉接料鬥。其中翻堆機是汙泥堆肥發酵倉中的核心設備,其他設備的作用是向堆肥倉進料或將堆肥倉出料進行加工。
螺旋輸送器或帶式輸送機的使用場合有六個:①將脫水汙泥輸送到粗混機,②將用于造粒的堆肥倉出料從料鬥輸送到精混機,③將向用于造粒的堆肥倉出料中添加的氮、磷等增效成分從料鬥輸送到精混機,④將經過精混的物料從料鬥輸送到造粒機,
⑤將經過造粒的物料輸送到氣流幹燥機,⑥將向堆肥發酵倉回流的堆肥倉出料從料鬥輸送到粗混機。
粗混機將脫水汙泥和回流堆肥倉出料混合後,經過帶式輸送布料機和氣動側犁式卸料器進人堆肥倉。在發酵過程中,翻堆機定時對堆料進行翻動,使堆料上下混合均勻,同時將堆料向堆肥倉出口推移。裝載機將堆肥倉出料送到回流料鬥和造粒料鬥,進人回流料鬥的物料經輸送機進人粗混機,進人造粒料鬥的物料則依次經過精混機、造粒機、氣流幹燥機、裝袋機等設備處理',終制成成品複合肥料。
相關现有產品