西安市城市污泥和園林綠地廢棄物制備有機(jī)肥研究

郭 平, 韋文娟

(1.西安市新城區(qū)城市管理和綜合執(zhí)法局，陜西 西安 710003; 2.西安市三環(huán)路綠化養(yǎng)護(hù)有限公司,陜西 西安 710000)

為加快城市垃圾資源化處理利用步伐，實(shí)現(xiàn)有機(jī)垃圾無(wú)害化分類消納，增強(qiáng)城市垃圾減量分配和有機(jī)垃圾穩(wěn)定化利用處理能力[1]，研究以西安市生活污水廠污泥和園林綠化樹(shù)枝落葉有機(jī)處理為著力點(diǎn)，針對(duì)城市污泥有機(jī)處理技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展應(yīng)用前景進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)和研究總結(jié)，旨在為城市有機(jī)垃圾可持續(xù)消納提供簡(jiǎn)單實(shí)用技術(shù)參數(shù)，解決城市污泥和園林綠地廢棄物垃圾有效利用難題。

2020年末期，西安市中心城區(qū)有污水處理廠25座，各區(qū)縣另有污水處理場(chǎng)12座，日處理污水總量約430萬(wàn)t，產(chǎn)生含水率80%達(dá)標(biāo)污泥[2]約3 000 t，污泥中有機(jī)利用處理量不足10%。而園林樹(shù)枝落葉等廢棄物垃圾按照2018年末西安市僅行道樹(shù)中，種植僅15年以上樹(shù)齡懸鈴木數(shù)量達(dá)15.1萬(wàn)株，欒樹(shù)、國(guó)槐、苦楝等小葉落葉樹(shù)10.9萬(wàn)株，年產(chǎn)生落葉垃圾約105萬(wàn)m3，年均修剪產(chǎn)生木質(zhì)垃圾約75萬(wàn)m3，這些垃圾體積大，外運(yùn)成本高，目前均采用人工零散收集、遠(yuǎn)距離集中裝卸運(yùn)輸方式處理，分類收集困難，填埋處理不安全隱患多，已經(jīng)成為城市發(fā)展中的重要制約性問(wèn)題。

1 研究方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為西安市第四污泥廠干化處理后(80%含水率)污泥；園林植物樹(shù)枝落葉自然晾干(5%～10%含水率)固體垃圾，粉碎加工成0.2～0.5mm絲狀植物纖維粉末；干化腐熟處理或自然腐熟、烘干后的成品雞糞(約15%含水率)以重量公斤數(shù)按比例安置于專用氧化池、淺槽、溝處待用。

1.2 試驗(yàn)配方

試驗(yàn)設(shè)4種處理樣品。

處理樣品①：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹(shù)枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以6：3：1混合養(yǎng)護(hù)。

處理樣品②：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹(shù)枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以3：6：1混合養(yǎng)護(hù)。

處理樣品③：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹(shù)枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以4.5：4.5：1混合養(yǎng)護(hù)。

處理樣品④：水溶(樣③加同體積水)養(yǎng)護(hù)發(fā)酵、熟化、過(guò)濾等制成可溶性液肥。

1.3 制作工藝

幾種有機(jī)垃圾材料于25～38℃環(huán)境下，按比例分層均勻攤鋪于事先修建好的專用隔水氧化池、淺槽或溝道內(nèi)(深度1.5～2 m，帶頂棚，避免雨水和陽(yáng)光影響)，攤鋪總層厚度1～1.5 m，壓實(shí)使其緊密結(jié)合。人工每日1-3次(外界氣溫升高，堆內(nèi)溫度高于55℃度時(shí)灑水降溫，加大翻耕次數(shù))養(yǎng)護(hù)翻耕，有氧發(fā)酵3～7 d，取得有機(jī)肥(控制含水率達(dá)10%～20%)，選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格試驗(yàn)檢測(cè)樣篩，將樣品過(guò)篩，并將液肥按烘干樣和原樣分別包裝，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)定[3]；選擇下一個(gè)自然時(shí)間段，制作重復(fù)一次，檢驗(yàn)后產(chǎn)品對(duì)比國(guó)家NY525-2012、GB15063-2009標(biāo)準(zhǔn)取得試驗(yàn)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

2.2 不同質(zhì)量干化污泥對(duì)有機(jī)肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

從表1可以看出，在同樣方法制備有機(jī)肥條件下，污泥的含量和配比越大，有機(jī)肥中氮(N)素含量越高，而總養(yǎng)分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)質(zhì)量分?jǐn)?shù)則由于磷(P)和鉀(K)的不穩(wěn)定性而出現(xiàn)較大上浮或下降，但總養(yǎng)分量均超過(guò)國(guó)家農(nóng)用有機(jī)肥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 不同比例樣品混合處理檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)

2.3 不同質(zhì)量園林樹(shù)枝落葉垃圾對(duì)有機(jī)肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

表1中較高的磷(P)、鉀(K)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比說(shuō)明，園林樹(shù)枝落葉垃圾質(zhì)量越大時(shí)，因其較強(qiáng)的碳素和生物氧化酵解作用對(duì)有機(jī)肥中磷和鉀元素含量升高有顯著的增強(qiáng)作用；同樣條件下，增加園林樹(shù)枝落葉用量，對(duì)平衡微量重金屬如汞(Hg)含量有顯著的減量和降低作用。

2.4 液肥加工中水分對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

表2中看出，樣③加入同體積水后，總養(yǎng)分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較表1原樣檢測(cè)值顯著減低不達(dá)標(biāo)，而有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總量因其它可溶性有機(jī)質(zhì)質(zhì)量增加而顯著增高，此時(shí)烘干基質(zhì)水(H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已出現(xiàn)對(duì)照值不合格。

表2 同樣③配比加同積水制成液肥處理檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)

2.5 與發(fā)達(dá)國(guó)家堆肥養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)比較分析

表3顯示，國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于有機(jī)堆肥標(biāo)準(zhǔn)值中無(wú)論是總養(yǎng)分含量或有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及重金屬汞(Hg)的要求，均低于我國(guó)限制，日本標(biāo)準(zhǔn)略低于我國(guó)較接近。而美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等對(duì)于堆肥中的氮、磷、鉀及總養(yǎng)分含量不進(jìn)行要求和約束[3]，只限制堆肥處理以后產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)值，這樣會(huì)更好的起到鼓勵(lì)和鞭策有機(jī)垃圾處理應(yīng)用作用。

表3 國(guó)際上不同國(guó)家對(duì)堆肥養(yǎng)分的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)限值

3 結(jié)論

3.1 污泥和園林樹(shù)枝落葉混合生產(chǎn)有機(jī)肥簡(jiǎn)單可行

2018年3月以來(lái)，通過(guò)連年試驗(yàn)生產(chǎn)和多次檢測(cè)對(duì)照和結(jié)果分析說(shuō)明，無(wú)論是城市污泥還是城市園林樹(shù)枝落葉，在有氧菌作用下，簡(jiǎn)單、便捷的通過(guò)人工或淺槽設(shè)備[4]等養(yǎng)護(hù)工藝處理，極易生成符合國(guó)家農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥。

試驗(yàn)工藝材料配比中，樣③顯著優(yōu)于其他配方，它具有總養(yǎng)分高，氮、磷、鉀含量比例適度，生產(chǎn)配比用原材料比例合理，操作易于達(dá)到批次標(biāo)量統(tǒng)一等目的；而樣①②配方也有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，若遇污泥或樹(shù)枝落葉產(chǎn)出量超大季節(jié)，可調(diào)整配比，針對(duì)性加工和處理大量堆積的城市有機(jī)垃圾。此項(xiàng)生產(chǎn)若遇秋冬季節(jié)氣溫較低時(shí)，則可于大棚內(nèi)加溫處置，加快垃圾資源化處理周轉(zhuǎn)和消納速度。

樣④配方中同體積水份的加入減慢了有氧發(fā)酵速度，使交接狀污泥難以與物料混合形成局部聚集。增加攪拌翻耕次數(shù)后，可溶性有機(jī)質(zhì)成分顯著增高[5]，但總養(yǎng)分含量和水分控制在技術(shù)上仍存在一定的矛盾，致使產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)，有待進(jìn)一步試驗(yàn)和研究。

3.2 高氮污泥肥供給城市綠地花木種植更經(jīng)濟(jì)便利

試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可以看出，污泥高氮的特性明顯優(yōu)于園林樹(shù)枝落葉配比高時(shí)生產(chǎn)的有機(jī)肥，在城市垃圾綜合處理時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮其高氮供給于城市綠地中常綠植物和花卉等喜氮植物，可減少城市垃圾反復(fù)遠(yuǎn)距離包裝、轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用，也可于污水處理廠或垃圾處理廠混合腐熟處理后直接包裝運(yùn)輸，應(yīng)用于城市園林綠地中。

3.3 借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，啟動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于有機(jī)廢棄物處理標(biāo)準(zhǔn)專門成立了協(xié)會(huì)或?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行推進(jìn)和規(guī)范管理[3]。我國(guó)大多數(shù)城市人口密集，生活污水廠清潔處理后污泥產(chǎn)量富余[6]，城市園林綠地廢棄物垃圾量巨大，而相反，城市綠地土壤瘠薄，綠化覆蓋率低，有機(jī)肥資源欠缺，故應(yīng)參照美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和管理體系，成立專門生產(chǎn)、管理機(jī)構(gòu)，制定適合各城市污泥等有機(jī)肥發(fā)展的政策體系和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，快速、規(guī)范地啟動(dòng)城市污泥和園林綠地廢棄物處理消納政策，推動(dòng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。