河南省永城市污水处理厂剩余污泥用于 豫东矿区采煤塌陷复垦区土壤改良研究

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/4/28来源:《基层建设》2019年第4期文/刘四化
[导读]摘要:权威统计,2018年底,全国城镇污水处理量已经达到600亿吨,产生市政生活污泥4382万吨。

        安徽崇一环境工程技术有限公司
        摘要:权威统计,2018年底,全国城镇污水处理量已经达到600亿吨,产生市政生活污泥4382万吨。国家对其无害化处理与资源化利用日益重视并予以产业引导,本文就河南省永城市市政生活污泥用于豫东采煤沉降区复垦土壤改良做了深入研究,期待找到一条适合本地特色的污泥资源化路径。
        关键词:污水处理;污泥处置;资源化;厌氧堆肥;污泥调理;土壤供肥力;作物需肥量
        前言
        污泥是污水处理后的产物,其主要有四部分组成,一是微生物,二是微生物自身氧化分解的残留物,三是吸附在污泥上的惰性有机物,四是无机物。由于有机物含量高,易腐化发臭,同时含有寄生虫、病原微生物,因而处理不好会产生二次污染。
        永城地区污水处理厂目前处理能力为6.5万吨/日,日排放剩余污泥约40吨(含水量80%),连续监测显示,剩余污泥重金属含量均远低于污泥农用标准限值,这与该地区产业结构有着密切关系,因而,本地区污泥经稳定化,减量化之后完全具备堆肥农用条件。
        永城市是全国六大无烟煤基地之一,压煤面积1100平方公里,内有永煤、神火两大集团公司,共有8对矿井,年塌陷耕地面积近万亩,自2004年以来,已经造成2.7平方公里土地出现不同程度沉降,平均深度2.7米,并形成大面积沼泽,造成大范围农田失去耕作功能。在永城市市委、政府高度重视下,采煤沉降区复垦整治工作已经开展数年,但由于复垦土地严重破坏了原有耕层,土壤黏粒结构、土地肥力均较低,亟待进一步改良、提升肥力。
        客观上的供给能力和有机肥的需求缺口促使剩余污泥的资源化利用成为可能。
        一、污泥处理处置路径及发展前景展望。
        根据现行行业规范,污泥最终去向遵循以下几个方向。
        (一)填埋处理。即将城市污泥稳定和进一步脱水后干燥后,单独或混合城市垃圾进行填埋处置。
        (二)污泥堆肥资源化利用与土地处理。
        1、污泥中富含有机物及氮磷钾,经检测、稳定、干化、堆肥腐熟后可作为农业肥料,可改善耕地肥力,增加土壤团粒结构;
        2、土壤处理,用污泥改造不毛之地。
        (三)自然干化。
        (四)焚烧或裂解,非生石灰路径(技术不成熟)。
        十三五初,国内以上四种处理方式的占比分别是65%、15%、6%、3%,可以看到,填埋依然是主要处理方式,普篇存在着污泥处理处置能力不足、处置手段落后,大量污泥污泥未得到规范化处置,直接造成二次污染,对生态环境造车工严重威胁。
        为此,2011年11月财政部、国家税务总局联合下发《关于调整完善资源综合利用产品及劳务增值税政策的通知》、2013年10月国务院下发《城镇污水处理与污泥处理条例》、2016年12月国务院印发《“十三五”生态环境保护规划的通知》要求大力推进污泥处置稳定化、无害化和资源化,地级以上城市污泥无害化处理率要达到90%以上。
        在以上产业政策的引导下,全国污泥处理处置发展方向朝着资源化方向发展,2016年底填埋、资源化堆肥、自然干化、焚烧四种处理的占比分别变化未40%、25%、15%、8%。数据变化见证着资源化、无害化、规范化处理率的大幅度提高。
        二、永城市污水污泥处理处置现状。
        河南省永城市建成区区域50平方公里,常住人口50万人。2005年以来,随着国家对水环境污染的控制日益严格,该市陆续建成投运城市集中式污水处理厂5座,截止2018年底总处理能力达到7.75万立方米/日,实际处理量为6.5万立方米/日,负荷率为83%。
        由于该市居民生活特性以及纳管区域存在大量食品加工制作企业,企业小而散乱,很多没有建设污水预处理设施,少量建设污水处理设施运行不规范,高难度有机废水直排进入城市下水道,造成原水有机污染物质及总氮、总磷过高。实测平均原水COD为330mg/L,BOD为110mg/L,氨氮为50mg/L,总磷为6.5mg/L。同时,永城市污水处理厂设计均采用A/O或A/A/O工艺,无污泥好氧硝化系统,因而日产生剩余污泥剩余量较大,为40吨左右(含水率80%),污泥产生率0.66kgMLVSS/kgBOD或者0.85kgMLSS/kgBOD。
        2016年9月,永城市污泥干化厂建成投运,采用铁盐+生石灰调理,高压带机二次压滤工艺,压滤后污泥含水率为60%—65%。由于生石灰的加入,压滤后污泥不具备生物活性,不可以堆肥农用;同时,污泥中含有大量的石灰成分,造成循环流化床结垢,也不可以单独或混合焚烧处置。
        因而,永城市污泥最终处置只能是填埋,但随着环境容量的日益缩减,填埋处置的弊端日益显现。
        期待着更为合理地路径解决污泥的最终去向问题。
        三、采用土壤改良的方式进行处置的构想的合理性。
        本市污水为居民生活排水及市区周边食品加工业废水,无涉及重金属、毒害、化工类废水进入,因而污泥具有农用的可能性。
        永城地区属豫东矿区,出现采煤沉降区,很多土地急需复垦,更多的是大量复垦后的土地土壤贫瘠、土壤有机质及氮磷钾含量很低,不能形成团粒结构,土壤板结严重,亟待大量有机质进行改良。因而,对有机质的需求量是客观的也是巨大的。
        同时,污泥对永城地区是一个潜在的巨大资源,2018年底污泥总量约为1.44万吨(含水率80%),而且均为市政污泥,污泥重金属含量远低于农用标准限值。但必须结合污泥处置、土壤学、农田改造等多专业联合加以解决。
        污泥从一般固废到有机肥,需要解决一下问题。
        一是解决污泥含水率的问题;
        二是解决污泥的腐熟、灭菌问题;
        三是做好检测检验工作;
        四是严格按照国家行业规范控制使用量;
        五是做好需要改良土壤的养分检测摸底工作;
        六是针对不同作物需肥特征搞好配方施肥工作;
        七是做好田间管理及资料数据的积累整理,以便于在较大范围内推广。
        四、技术路线确定及实施步骤
        技术路线:
        1、租用采煤沉降区复垦土地100亩,位于永城市庙桥乡,为采煤沉降区复垦土地,表土为回填土壤,肥力较为贫瘠,检测显示土壤营养元素含量见表一。
        (2016年中科院大学检测数据)
        2、污水处理厂采用隔膜式厢式压泥机对污泥脱水,采用PAM絮凝,脱水后含水率65%左右,脱水后的泥饼粉碎后待用;
        3、建设厌氧堆肥车间两座,每座50立方米,交替使用。粉碎后污泥进入车间堆肥,冬季15日左右开始发热,20日堆体核心温度63度左右,30日腐熟;夏季7日开始发热,10日对体核心温度65吨度,20日腐熟。
        腐熟后污泥含水率降低至50%左右,可以直接施用或者参与配方施肥。
        4、腐熟后的污泥对营养物质进行检测,针对不同作物需肥要求,掺合一定比例的磷酸铵、氯化钾、尿素等高品位肥料,制成有机复混肥;也可以单纯施用污泥,作为基肥,其他化肥作为追肥施用,但同样要求配方施肥。
        5、腐熟后的有机肥,施用于复垦土地,参照GB4284-84标准,控制每亩每年使用量不超过两吨(干物质重),力求均匀施肥,精细耕作;
        6、委托检测公司对污泥重金属及毒害物质检测,各种指标须符合农用标准(GB18918-2002)。
        7、可用于经济作物,粮食作物种植。做好田间管理,精耕细作,把好种子关,精选良种。做好苗期除草、防病防虫工作,注意观察作物长势,旱季要做好灌溉工作。作物成熟时及时收获入库。
        8、原始资料数据归档整理,连续若干年对土壤本底值进行检测记录,进一步了解污泥有机肥使用后土壤各种元素含量的动态变化,以便及时调整用量,指导农业生产。
        严格认真做好记录,对每个环节用工人数、机械台班用时数、外运污泥车次、吨位做好详实记录;认真按照环保局要求,每500立方米做一次取样检测,同时对拟施用地块原土壤本底值有关指标取样检测,对使用后一年、二年、三年土壤有关指标做比对检测,做好记录。
        9、总结推广。
        实验成功后,我们准备下一步大规模推广以及市场化运作,以项目方式申报立项,按照标准复混肥厂程序进行设计建设。优化产品配方,结合测土施肥技术资料,优选不同产品配方,制造不同品位含量产品,采用先进制粒成球设备造粒、烘干、计量包装,为下一步市场化销售推广打下基础。