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城市污泥高干脱水后用作绿化草坪基质的可行性研究

北极星环保网来源:绿色科技 江姝瑶等2017/10/12 15:00:47我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:城市污泥 污水处理 脱水污泥

北极星环保网讯:通过南京市某污水处理厂化学改性高干脱水污泥开展草坪种植试验,探究了化学改性高干脱水污泥基质化利用的可行性。试验结果表明:高干脱水污泥pH值呈中性,含水率约为60%,养分含量满足植物生长需求,重金属含量不超过相关控制标准,经过破碎、堆肥处理后污泥的理化性质、养分(N、P、K)含量、腐熟情况、重金属污染等指标均符合相关标准的要求,作为园林绿化用草坪栽培基质时可以明显提高植物生物量和叶绿素含量,高干脱水污泥用作绿化草坪基质具有较强可行性。

 城市污泥

关键词:城市污泥;堆肥;绿化草坪基质

1引言

城市污水處理厂污泥含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,以及钙、镁、铜、锌、铁等植物生长必需的微量元素,将污泥应用于草坪、花卉种,在实现资源回收的同时也避免了食物链污染的危险。污泥的高干脱水是指对城市污水处理厂的剩余污泥进行化学调质—高干脱水(膈膜压滤)方法处理,该脱水方法处理得到的污泥含固率可达40%以上,较大程度地实现了污泥减量化。

另外,高干污泥pH值呈中性,疏松性能好,在污泥的资源化利用过程中可以节约污泥调理时为改善污泥性状而需投入的部分人力和物力,相比于传统的带式或离心式污泥脱水方法所得含水率高于70%的污泥,高干脱水污泥在污泥资源化利用方面更具优势。

2材料与方法

2.1试验材料

试验材料的主要理化性质详见表1,表中除pH值、含水率外,养分、有机质及重金属含量均为干基含量。

城市污泥

2.2试验场地

为保证试验不受大风、降雨等不利天气影响,试验于覆膜试验大棚内进行,棚内日间温度在试验期间维持在22~27℃,湿度30%~50%。

2.3污泥基制化利用的预处理方法设计

预试验发现污泥破碎后不做其他处理、破碎后与秸秆或牛粪按适当比例混合不经堆腐两类预处理方法,种子发芽指数低于70%,不考虑用作草坪基质。污泥破碎后晒干、与秸秆或牛粪混合堆肥处理后种子发芽指数达85%~95%,具体处理方法为污泥与秸秆或牛粪按质量比6∶1混合,或三者按污泥∶秸秆∶牛粪=10∶1∶1的质量比混合堆肥。

2.4草坪栽培试验设计

设计草坪基质规格为80cm×80cm×4cm。基质配方如下。

处理1-基质成分为100%土壤;

处理2-基质成分为100%晒干污泥;

处理3-基质成分为50%土壤+50%晒干污泥;

处理4-基质成分为50%纯污泥堆肥+50%晒干污泥;

处理5-基质成分为50%污泥与牛粪的混合堆肥+50%晒干污泥;

处理6-基质成分为50%污泥与秸秆混合堆肥+50%晒干污泥;

处理7-基质成分为50%污泥与秸秆及牛粪混合堆肥+50%晒干污泥。

3结果与分析

3.1污泥基质化利用预处理途径效果研究

进行改性高干脱水污泥的草坪基质化利用前,经处理的脱水污泥,其理化性质和养分含量应该满足草坪植物的生长需求,《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)[1]中对相关的指标有明确规定,标准规定:新鲜的污泥和经过处理的污泥,含水率应<40%、pH值的范围是5.5~8.5、有机质的含量≥250g/kg,总养分(TN+TP+TK)>30g/kg。

3.2草坪种植试验

试验中用于草坪试验的草坪草种为黑麦草种,黑麦草是一种常见的一年生草本植物,该草种具有较强的适应性,耐寒性及抗病性较强,丰产率高,既可以作为城市园林绿化用的草坪植物,也可种植作为青储饲料。

各试验组的黑麦草种子出苗率均不低于80%,符合种子的品质说明,可以判断黑麦草种的出苗没有受到胁迫。比较各组的黑麦草植株的株高均值可以发现,含有高干脱水污泥的基质上生长的黑麦草,株高比纯土壤基质上生长的黑麦草株高要高。

比较各组的黑麦草分蘖情况,黑麦草单株分蘖数最少的是纯土壤种植的一组,其他各组的黑麦草分蘖情况均不低于7/株。比较各组的黑麦草生物量可以发现,4~7组基质上黑麦草的生物量是1组的2倍以上,即含有污泥堆肥的处理组黑麦草产量是纯土壤种植黑麦草产量的2倍以上。

更进一步可以发现,含有秸秆的处理组,黑麦草生物量比其他组相对更高,其原因可能是秸秆的存在为黑麦草根系提供了更好的通气条件,使黑麦草根系呼吸更佳。纯土壤基质上生长出的黑麦草叶绿素含量远低于含有污泥的各组基质,原因在于黑麦草的生长过程中需要大量的氮肥,而纯土壤基质的供肥能力相对不足[2]。

由于污泥处理后仍可能含有多种重金属,重金属在黑麦草生长期间可能被吸收,影响黑麦草的正常生长以及草坪修剪废弃物的处理,因此,该试验对割取的黑麦草也进行了重金属元素含量的检测。

测定结果表明,高干脱水污泥经过处理后作为基质的各组之间黑麦草植株体内的重金属含量差别不大,而且所有样品中都没有检测到Pb、Cr两种元素,其原因可能是由于栽培基质中,Pb、Cr两种元素的含量较低并且植物可利用形态占比较少,同时,Pb、Cr并非植物生长必需。处理4~7等4组基质栽培出的黑麦草体内重金属含量比完全以晒干污泥为基质栽培出的低,且第7组的重金属总量最低[3]。

统计数据表明,我国黑麦草饲草的年产量约为1.27kg/m2,试验中的黑麦草栽培试验除了处理1的纯土壤栽培之外,其余的各组黑麦草产量均高于此统计值。通常,在饲草植物的种植之前和其生长过程中均需要进行外源施肥,而研究中在黑麦草的栽培过程中没有施用肥料,可以认为该试验中污泥基质具备较好的供肥能力,试验中黑麦草基本没有受到养分胁迫[4]。

4结论

(1)污泥堆肥是一种有效的污泥处置方法,高干脱水污泥在经过晒干或堆肥的处理后,其基本理化性质、养分含量均符合相关标准要求。

(2)高干脱水污泥经过处理作为黑麦草基质可以满足植物生长需要,使用完全由污泥预处理后制成的基质也不会对黑麦草的生长造成不利影响。

(3)高干脱水污泥作为草坪基质是对污水处理厂污泥的资源化利用,实现了资源回收具有较强的环境、经济效益,更具市场竞争力。

来源:《绿色科技》作者:江姝瑶,赵金君,陶先兵,李惠,于高伟,宗良纲

延伸阅读:

污水处理中城市污泥好氧堆肥工艺的研究

城市污泥处理的污泥焚烧试验研究

我国市政污泥干化焚烧技术及应用

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