城市污泥堆肥处理及其产业化发展中的几个关键问题

城市污泥堆肥处理及其产业化发展中的几个关键问题作者：陈同斌，郑国砥，高定，刘洪涛，杜伟，杨军，CHENTong-bin，ZHENGGuo-di，GAODing，LIUHong-tao，DUWei，YANGJun作者单位：陈同斌,郑国砥,高定,刘洪涛,杨军,CHENTong-bin,ZHENGGuo-di,GAODing,LIUHong-tao,YANGJun(中国科学院地理科学与资源研究所,环境修复中心,北京,100101)，杜伟,DUWei(北京中科博联环境工程有限公司,北京,100080)刊名：中国给水排水英文刊名：CHINAWATER&WASTEWATER年，卷(期)：2009，25(9)被引用次数：3次参考文献(11条)1.陈同斌.黄启飞.高定中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[期刊论文]-环境科学学报2003(05)2.高定.郑国砥.陈同斌堆肥处理对排水污泥中重金属的钝化作用[期刊论文]-中国给水排水2007(04)3.赵水富.郑正.袁守军污泥辐照处理后农用的卫生化研究[期刊论文]-核农学报2005(02)4.罗宇煊.张甲耀.马瑛有害废物堆肥技术及堆肥生态系统研究进展1999(10)5.LazzariL.SperniL.SalizzatoMGaschromatographicdeterminationoforganicmicropollutantsinsamplesofsewagesludgeandcompost:BehaviourofPCBandPAHduringcomposting1999(08)6.HackettGAR.EastonCA.DuffSJBCompostingofpulpandpapermillflyashwithwastewatertreatmentsludge1999(03)7.蔡全英.莫测辉.吴启堂城市污泥堆肥处理过程中有机污染物的变化[期刊论文]-农业环境保护2001(03)8.陈同斌.郑国砥.高定关于农用污泥中污染物控制标准中锌限量值的讨论[期刊论文]-环境科学学报2007(07)9.蔡全英.莫测辉.朱夕珍城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应[期刊论文]-中国环境科学2003(03)10.蔡全英.王伯光城市污泥和土壤中苯并(a)芘的初步研究[期刊论文]-应用生态学报2001(05)11.杭世珺.陈吉宁.郑兴灿污泥处理处置的认识误区与控制对策[期刊论文]-中国环保产业2005(03)相似文献(10条)1.期刊论文周东兴.魏丹.КасатиковBA.王宏燕.ZHouDongxing.WEIDan.КасатиковBA.WANGHongyan城市污泥及其堆肥对土壤农化性质的影响-东北农业大学学报2009,40(7)通过对城市污泥及其堆制的有机肥田间对比试验,探讨了城市污泥及其堆肥对土壤农业化学性质的作用时效与作用后效.结果表明,施用城市污泥及其堆制的有机堆肥导致土壤的水解酸下降,盐基饱和度增加.城市污泥及其堆肥处理相应提高了土壤速效磷的含量2.9～7.9倍和3.1～6.5倍.在作用后效方面,水解酸随着施入的有机肥剂量增加而降低.城市污泥及其堆肥在作用后效方面与上年相比,盐基饱和度相应降低了21%～33%和12%～13%,土壤中速效磷含量增加10%～26%,对于有机堆肥,土壤中速效磷含量降低了16%～32%.2.学位论文逯延军城市生活垃圾与城市污泥好氧共堆肥的工艺特性及机理研究2008由于堆肥处理能够使有机固体废弃物无害化、减量化、稳定化和资源化，重新进入到自然界的物质循环中，解决有机固体废弃物的最终处置问题，因此好氧堆肥工艺一直是城市生活垃圾和城市污水厂脱水污泥处理领域的研究热点之一。我国的城市生活垃圾分类收集程度低，成分复杂，好氧堆肥时会出现供氧不均匀，发酵不彻底的现象；脱水污泥的C/N低，结构粘稠密实，含水率高，好氧堆肥时需要添加大量的碳源和膨胀剂(如木屑、秸秆等)。如果将新鲜的生活垃圾和脱水污泥进行混合可解决污泥的碳源和膨胀剂问题，但是垃圾产生的渗滤液，会将污泥颗粒带走，而影响堆肥处理的效果。针对两者好氧堆肥中存在的问题，本文提出将经过预处理(经过物理分选、静置沥水和兼氧发酵、滚筒筛分等)后、成分较均匀的城市生活垃圾和城市污水厂脱水污泥进行共堆肥的新工艺方案，通过将预处理过的垃圾作为污泥的碳源和膨胀剂，调节污泥的碳氮比，缩短垃圾的发酵时间，达到高效、经济地同时处理垃圾和污泥的目的。实验中采用静态强制供气的方式进行城市生活垃圾和城市污水厂脱水污泥混合物的高温好氧共堆肥实验，主要对新工艺的特性及机理进行了研究。实验过程中，探讨了主要工艺参数的影响，把握了物料理化指标的变化，监测了重金属含量和形态的变化；利用凝胶色谱和傅里叶红外光谱等分析方法对腐殖质(富里酸，胡敏酸)的分子量和结构的变化进行了分析；利用传统的培养法和先进的分子生物学手段对堆肥过程中微生物的多样性及其群落演替规律做了研究；同时探讨了回用堆肥熟料对发酵过程的影响，并对相关的腐熟度指标进行了讨论。通过较系统的实验研究，验证了“经过预处理的城市生活垃圾与城市污泥好氧共堆肥”工艺方案的可行性，给出了相应的工艺参数值范围，验证了混合堆肥是无害化、减量化和稳定化的过程，堆肥过程中微生物能保持多样性，优势菌种能互惠同生和共生。实验研究主要得到以下结论：1．工艺参数(混合比例、供气方式、供气量等)的研究表明：垃圾和污泥的体积比例为3：1时，能够获得较佳的温度(≥55℃持续5天以上)、耗氧速率(最高达4.0O2％/min)以及对有机物的降解(降解率53.1％)；连续供气更有利于高温好氧发酵；适当的风量是保证高温好氧堆肥的重要因素，供气量为4.8m3空气/(h·m3物料)适合于本实验。2．论文存详细监测物料理化指标变化的基础上对堆肥机理进行了较为系统的研究，主要涉及了包括碳、氮、重金属、磷、钾、腐殖质和微生物等的变化，研究表明：(1)堆肥过程中有机碳、全氮和氮氮逐渐下降，高温段降低明显，尤其是在第3d到9d，在后期变化较小，说明共堆肥过程是减量化稳定化的过程；硝态氮在整个堆肥过程中都很少，说明硝化作用受到了高温的抑制。氮素损失在3～9d比较明显，且随污泥比例增加而增加，说明氮素损失受高温和碳氮比的影响显著，主要是以氨气形式挥发掉。堆肥过程中，水提取的有机碳、全氮、碳氮比、氨氮和硝态氮的变化过程也说明了共堆肥过程是稳定化的过程。(2)堆肥过程中pH值呈现先上升后下降的趋势，污泥比例越高，则pH最大值就越大，且到达最大值以及下降的时间就越提前。电导率(EC)首先有较明显的下降，之后又逐渐上升，在堆肥结束阶段又有所下降。(3)采用微波消解和ICP—AES的方法能够简单、快速、准确测定共堆肥的产品中的磷和钾含量。垃圾和污泥混合堆肥有助于平衡磷和钾的含量，堆肥后全钾、全磷、速效磷和速效钾的含量都逐渐增加。堆肥后重金属(Zn、Cu、Cd、As、Pb、Cr、Ni)的浓度都有所增加，在前12d增加显著，浓度增加是由于有机物降解造成固体量减少所致；重金属的形态除Cu主要仍以较稳定的有机结合态存在，其余的都是朝着更稳定的残渣态转变。(4)堆肥过程中，腐殖质/总碳、胡敏酸/富里酸的比值在逐渐增加，表明堆肥是向着芳香化和稳定化的方向发展的，胡敏酸E4/E6值的降低说明胡敏酸的缩合和芳构化的程度增加。胡敏酸的分子量在开始主要在分布在105～106之间，第3d～12d主要分布在105.5～106.8之间，但出现了在102以下的分子量，从18d～24d主要分布在105.6～106.8之间，表明堆肥过程胡敏酸中的大分子物质有的断裂分解为小分子的易降解物质，随着堆肥的进行不断形成芳香类的稳定的化合物；胡敏酸的平均分子量分布的离散度在3～6d较大，也在此阶段的分子量分布的更广泛一些。富里酸的分子量分布在堆肥过程中的变化不大，平均分子量分布的离散度变化较小。胡敏酸的红外光谱图表明，在堆肥过程中脂肪族化合物逐渐转变为稳定的芳香族化合物，特别是在1711cm—1处的峰(脂肪族碳)有显著降低，1650cm—1的峰(芳香族碳)有明显的增加，1180—1050cm—1为多糖的吸收，也有明显的降低，醚和芳香酯的吸收存1034cm—1，其峰也随着堆肥的进行而逐渐变得明显。胡敏酸的光谱特征峰的吸光度比值(如1650cm—1/2930cm—1，芳香族碳/脂肪族碳等)不断的增加，并且增加幅度越来越大，说明在堆肥后期腐殖化更加明显。(5)堆肥过程过程中主要微生物是细菌、真菌和放线菌，温度对微生物的影响较大。高温段中温细菌的数量有明显减少(从1010cfu/g下降到106cfu/g)，高温细菌的数量最大，高温放线菌的数量不多，高温真菌从温度上升期开始有明显的上升；中温真菌的数量保持在104～106cfu/g。中温放线菌在堆肥后期有显著上升，高温放线菌的数量不多。DGGE分析中样品条带非常丰富，说明共堆肥过程能够保持微生物的多样性，并随时间及温度不断变化，群落的演替是动态变化的。多样性指数表明堆肥初期和高温期，微生物的群落相对比较丰富。聚类分析说明了环境条件(如温度、物料成分等)对微生物的种群有比较明显的影响。FISH分析更直观地显示出堆肥原料中含有较多细菌，升温阶段细菌的数量减少，高温阶段细菌总数又有所增加，堆肥后期细菌总数又逐渐减少；堆肥过程中亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌数量随温度升高显著下降，说明高温段硝化菌受到了抑制。(6)添加熟料能够加快启动速度，缩短温度到达55℃的时间。试验原料体积比为垃圾：污泥：熟料3：1：1的混合物的堆肥效果较好。(7)腐熟度评价认为，高温堆肥后的堆肥样品的性质已经相当稳定，基本达到腐熟，重金属含量和营养元素含量能满足园林绿化的泥质的要求。3.期刊论文周东兴.于颍.KacaTNKOBB.A.魏丹.ZHOUDong-xing.YUYing.KacaTNKOBB.A.WEIDan城市污泥及其堆肥对草甸灰化壤的影响-农业现代化研究2009,30(2)研究了城市污泥堆肥对草甸灰化壤性质的影响.第一组试验中,在作用时效方面,施入城市污泥及其堆肥的土壤,耕层中水解性酸分别降低了5.4%和8.5%,可吸收阳离子总量增加8.5%和7.5%,速效磷含量增加2.93和3.82倍.在作用后效方面,有机堆肥与对照相比,速效磷含量增加了4.46倍.对于城市污泥处理的土壤,速效磷含量只增加2.5倍.第二组试验中,有机堆肥处理,钾含量分别增加39%和50%,土壤石灰处理导致土壤中交换性钾含量分别下降2%和3%.在作用后效方面,与石灰配合施用的处理,土壤交换性钾含量增加52%-86%.对于两组实验,城市污泥和堆肥处理,导致土壤耕层中的重金属总量和有效态含量与对照相比有明显增加.施用城市污泥及其堆肥的不同处理土壤表现为轻度污染.4.期刊论文蔡全英.莫测辉.朱夕珍.吴启堂.王伯光.李桂荣城市污泥与稻草堆肥中邻苯二甲酸酯(PAEs)的研究-应用生态学报2003,14(11)将广州城市污泥与稻草进行翻堆、接菌-翻堆、连续通气和间歇通气4种方式的堆肥,应用GC/MS技术对堆肥中6种属于USEPA优控污染物的邻苯二甲酸酯化合物(PAEs)进行分析,探讨堆肥产物中PAEs的含量分布以及不同方式堆肥对PAEs的降解效果.结果表明,4种方式堆肥中PAEs总含量(∑PAEs)在9.815～17.832mg*kg-1之间,依次为翻堆(17.832mg*kg-1)＞接菌-翻堆(13.927mg*kg-1)＞间隙通气(10.765mg*kg-1)＞连续通气(9.815mg*kg-1).堆肥中PAEs以邻苯二甲酸正二辛酯(DnOP)为主,占∑PAEs的82.2%～89.6%.不同方式堆肥中∑PAEs的降解率为连续通气(45.71%)＞间隙通气(40.46%)＞接菌-翻堆(22.97%)＞翻堆(1.37%)(平均降解率为27.63%),其中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)的降解率分别为95.76%～98.68%、79.56%～99.46%和87.42%