【污水处理厂工艺】城市污水处理厂污泥利用探讨
城市污水处理厂每年会产生大量的污水污泥，对大气、水和土壤会造成很大的污染。如山西省，2008年全省共有城镇生活污水处理厂132座（含在建），实际运行 60家，日处理量为165万吨（约为全省城镇生活污水排放量的50%～60%）。随着全省污水处理厂的不断投运，全省城镇生活污水处理率达到90％以上。如果按0.8％的污泥产生量计算，目前山西省已运行的污水处理厂的污泥产生量将近800万吨/年，每年占地面积约达2万余亩，极易造成城市环境污染。
城市污水污泥中含有丰富的植物营养成分—氮、磷、钾，若将其作为肥源加以开发利用，不仅可消除其对环境的污染，还可创造一定的经济效益。以年处理利用800万吨污泥计，每年约可获得11.5万吨氮、4.4万吨磷和3.5万吨钾。污水污泥中还含有多种微量元素，是全营养的有机/无机复合肥料，对作物的产量和品质都有良好作用，其开发利用价值很高。
1 城市污水污泥的利用
1.1 高效有机/无机复合肥
城市污水污泥中含有大量有机质、氮、磷和多种微量元素等植物营养成分，其本身就是一种宝贵的肥源。但由于污水污泥具有臭味并含有大量病原菌、寄生虫卵和杂草种子，因而直接施用会给环境带来污染。向污水污泥加入适当的添加物，进行高温堆制（堆体温度可达50℃以上），病原菌、寄生虫卵可基本杀灭（大肠菌值为103 ～102 个/kg，蛔虫卵死亡率达45.2%～95.9％）；同时，由于高温发酵和微生物的分解作用，还可使堆肥中的速效养分提高（NO3-N提高42％，NH3-N提高28％，速效磷提高 64％，速效钾提高40％）。
（1）研制方法
利用污水污泥制造高效有机/无机复合肥，需将污水污泥与一定比例的添加物（主要是煤气用户的生活垃圾）进行堆制。由于污水污泥与添加物之间的比例会影响肥料质量，为探求适宜比例，本研究将污水污泥与垃圾以l∶1和2∶1两种比例进行堆制，在堆制过程中分别检测了堆肥的温度、大肠菌值、蛔虫卵死亡率和速效养分的变化等，结果如表1、表2。
（2）成分含量与适用范围从表1看出，污泥与垃圾比为1∶1，堆制物高温维持时间、蛔虫卵死亡率均高于2∶1配比，大肠菌值也更接近于堆肥标准。由表2看出，污泥与垃圾比为1∶1的堆制物比2∶1的堆制物的水分含量有所减少，有机物分解转化率高，各种速效养分大幅度增加（9%～10％）。因此采用1∶1的污泥与垃圾配比进行高效有机/无机复合肥制作是较好的方案。
高效有机/无机复合肥的成分含量因污泥与辅料的来源不同而有差异，所以在每批产品堆制合格后，应取样检测。如采用太原市杨家堡污水处理厂污泥与生活垃圾所堆制的高效有机/无机复合肥的成分含量如下：有机质25.02％、全氮1.11％、全磷0.31％、全钾0.41％、速效氮344mg/kg、速效磷200mg/kg、速效钾430mg/kg、铜12mg/kg、锌168mg/kg、铁295mg/kg、锰19.2mg/kg、钼0.85mg/kg、硼 0.89mg/kg。实验证明，若污泥和辅料来源基本相同，则上述各成分含量变动不大。在这种情况下，即可省去每批产品的分析检测工作。
1.2 多微有机营养土
（1）研制方法
多微有机营养土以污泥堆肥即高效有机/无机复合肥与黄土和砂进行配制。这3种成分的不同比例将会影响盆土的质量。为寻求这3种成分的最佳配比方案，本研究将高效有机/无机复合肥与黄土和砂按4种不同比例配制，即高效有机/无机复合肥∶黄土∶砂分别为0.5∶1∶1、 1∶1∶1、2∶1∶1、2.5∶1∶1。然后以这4种不同配制物对矮串红和小早菊进行了试验。小早菊和矮串红每种处理的盆数为20对。在小早菊和矮串红的各个生育期，对其生长的高度和冠幅、根长、根重等进行了观察记载，结果如表3、表4。
由表3看出：高效有机/无机复合肥∶黄土∶砂为 1∶1∶1时，小早菊和矮串红的地上部分与其它配制比例相比，其株高增长，冠幅增大，花蕾数增多。由表 4看出，这种配比无论是对小早菊还是矮串红，其根长、根重都比其它配制比例明显增加。可见1∶1∶1的配比对花卉的生长发育最为有利。也就是说，对花卉盆土的配制，高效有机/无机复合肥与黄土及砂的比例以 1∶1∶1的配比最佳。
（2）成分含量和适用范围
多微有机营养土的成分含量由于污泥、黄土、砂的来源不同而变动，因而需要对每批产品进行成分分析。本批产品的成分含量例举如下：有机质8.3％、全氮 0.36％、全磷0.1％、全钾0.14％、速效氮115mg/kg、速效磷67mg/kg、速效钾143mg/kg、铜40mg/kg、锌 50mg/kg、铁98mg/kg、锰6.4mg/kg、硼0.2mg/kg、钼0.28mg/kg。 多微有机营养土适合于各种普通花卉培养，使用时打开封口，倒入花盆，即可进行各种花卉的栽培。
2 应用实例
2.1 高效有机/无机复合肥对农作物的作用采用高效有机/无机复合肥对玉米、小麦进行田间试验。在同样施用化肥（每亩施用硝酸铵和过磷酸钾各 40kg）和相同耕作管理的条件下，种植玉米和小麦，以一组施用该产品4000kg/亩为基肥、另一组不施肥为对照。在作物收获时，测试了作物的株高、穗长和产量。结果如表5。
由表5看出，高效有机/无机复合肥对玉米和小麦的株高、穗长都有较好的影响，并使玉米增产10.2%、小麦增产9.4％。因此，对于农作物，高效有机/无机复合肥是一种优质肥料。
2.2 高效有机/无机复合肥对煤矿复垦土的作用
本研究利用高效有机/无机复合肥对煤矿复垦土的效果进行了试验。由于煤矿复垦的土壤大多缺乏有机质和植物所必需的各种营养成分，而高效有机/无机复合肥恰好可满足这一需要。据此，本研究将高效有机/无机复合肥试用于安太堡露天煤矿的复垦土地，试验种植了草红花、板兰根、黄芪等中药材，试验过程中测量了植物的株高、叶长、叶宽等生长特征和生物量，结果如表6。
由表6看出，高效有机/无机复合肥对各种药材的株高、叶长、叶宽和生物量都表现了良好的作用，其中草红花和板兰根的生物量增加了29.9%～32.4％；使黄芪的株高增加131.9％。试验证明了高效有机/无机复合肥对矿坑复垦土、恢复植被、维持生态平衡具有明显的效果。
2.3 多微有机营养土对花卉的作用
利用多微有机营养土种植小早菊和矮串红，并以花卉园土（马粪∶黄土∶砂=1∶1∶1）为对照进行应用试验。结果见表7、表8。
由表8看出，苗期阶段，对矮串红施用多微有机营养土与花卉园土相比，就其株高和冠幅长度而言，差异虽不甚明显，但两个月后，施用了多微有机营养土培植的矮串红长势明显增强，表现为根长与根重显著增加。据测试，根长平均增长21.2％，根重平均增加了5.9％。 由表7看出，在小早菊的整个生长期间，施用多微有机营养土与花卉园土相比，其株高虽无明显差异，但根长、根重、花蕾数均显著高于施用花卉园土。经测定，施用了多微有机营养土培植的小早菊与施用花卉园土的相比，其叶片平均大1mm/圈，花朵平均大0.5mm/圈，同时花期也比施用花卉园土的小早菊提前了3～5天。
3 结论
（1）经合理配比堆制的污水污泥可以成为一种含有机质多、全养分和速效养分多的高品质的有机/无机复合肥料。
（2）污水污泥的成分接近马粪，甚至优于马粪，将其用于花卉盆土的配制，不仅可节省马粪的购置费，而且可将污水污泥这一废物转化成城市绿化美化的资源。同时这种花卉盆土使用非常方便，不仅适于大面积的城市绿化，而且适用于城市居民的花卉种植。所以这种含多种营养成分且使用方便的花卉营养土的开发前景良好。
（3）污水污泥对农作物、林木、花卉等表现出了良好的施用效果。高效有机/无机复合肥可使玉米增产 10.2％、小麦增产9.4％；多微有机营养土对各种花卉的株高、花蕾数、根长、根重和冠幅等的生长都起到了显著的促进作用。
