勝利油田污水廠污泥好氧堆肥的試驗研究

李金滏，張曉敏

（中國石化勝利油田油地結合辦公室，山東 東營 257000）

勝利油田日處理生活污水23.5萬m3/d，每天產生的污泥量按含水率80%計算，約50 t/d。生活污泥中含有植物生長發育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常生長發育的多種微量元素和能改良土壤結構的有機質，把它進行堆肥處理后，做成復合有機肥料，不但可為城市園林綠化、高速公路綠化帶等提供充足的有機肥料；也為污水處理廠的污泥處理與處置找到了一條化害為利、變廢為寶的合理出路，因而具有很好的經濟效益、環境效益和社會效益。

1 勝利油田污水廠污泥泥質堆肥適應性

按照GB/T 23486—2009城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質對勝利油田污水廠產生的脫水污泥（含水率80%）進行全分析，檢測結果見表1。

由表1可見，勝利油田污水廠所產生的污泥中重金屬含量都不超標；C/N與堆肥溫度的關系比較密切，堆肥原料中C/N過小，溫度上升的快，但堆層達到最高溫度低；C/N超過40∶1時，溫度上升的慢，但堆層達到的最高溫度較高，這是因為原料中C/N高，碳素多，氮素養料相對缺乏，堆肥微生物的生理活動受到限制，有機物的分解速度慢，堆溫上升的也慢，堆肥周期將延長。堆肥物料的最佳C/N為（25～35）∶1，勝利油田污水廠的含水率80%的原污泥中C/N達到29.08，恰好是好氧堆肥的最佳比例。

表1 勝利污水廠污泥全分析

由表1數據還可看出，石油類含量超出標準476.3 mg/kg；氮磷鉀植物營養物質為2.954%，比標準低0.046%，這2點都可以在堆肥過程中選擇合適的調理劑進行改善。

EC值是測量介質中的可溶性離子濃度。正常的EC值在1～4 mS/cm。高濃度的可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡。因為基質中可溶性鹽含量（EC）過高，可能會形成反滲透壓，將根系中的水分置換出來，從而使根尖變褐或者干枯。用作綠化地時，標準中規定施用到耐鹽植物的泥土EC不能超過2 mS/cm，因此堆肥過程中需要重點監測一下EC的變化，盡可能地降低鹽類含量。

種子發芽指數（GI）是最直接反映堆肥產品生物毒性的參數，原污泥的種子發芽率較低，與原污泥中的超標物質有關，這一指標可以在堆肥腐熟過程中得到改善。

綜上對勝利油田污水處理廠原污泥泥質的分析，對其堆肥過程中需要選擇氮磷鉀營養物質含量相對高的調理劑，且調理劑的鹽類含量要盡可能低。盡量不采用回流堆肥的方式調理堆肥的初始物料。

2 生活污泥的好氧堆肥評價

2.1 好氧堆肥試驗裝置

污泥堆肥中試試驗分為3個工作區：晾曬區、發酵區和成品區。污水廠含水率80%的污泥運至晾曬區進行攤曬，使含水率降至70%左右；再送入發酵區進行好氧發酵，使污泥腐熟；將污泥產品放入成品區進行攤曬，使含水率降到40%以下。

堆肥發酵區使用磚+混凝土砌成，共有5個寬高長為2 m×2 m×5 m的條形發酵池。上方設遮雨棚，四周預留活動擋板插槽，氣溫低的時候和保溫材料圍成保溫墻，自然通風順暢。整個堆肥系統主要由堆肥倉、送風系統等組成。污泥堆肥反應采用機械混料、人工翻堆和強制通風的方式。風機是用來為堆體提供氧氣和加快水氣蒸發，其風量維持整個堆肥過程的需氧要求，人工控制堆肥的通風時間和間隔頻率。

2.2 采樣和檢測方法

采用多點混合法，分別在堆體的上層（距離頂部20 cm）、中層（距離頂部65 cm） 和下層（距離底部20 cm） 采集若干樣品，混合均勻，過7 mm篩。將采集的樣品裝入干凈的密封袋中，部分新鮮樣品在4℃冰箱內保存，24 h內分析完畢；另一部分樣品平鋪在托盤中自然風干，研磨過篩后進行分析，樣品各化學指標的分析方法見表2。

表2 堆肥化學指標及其檢測方法

2.3 試驗方法

在攤曬后含水率降到70%以下的污泥中加入適量的高效復合菌劑，再依據混合后的初始物料含水率控制在60%左右，確定污泥與調理劑的質量比，經攪拌機混合均勻后，堆入發酵池中進行好氧發酵。

在發酵池中，每天人工翻堆1次，使物料充分混均，促進水分蒸發；采用間歇強制通風，通風量為0.1 m3/（min·m3），為堆體提供充足的氧氣。堆肥初期，通風時間60 s/h，堆體的溫度逐漸上升，當上升至55～60℃，通風時間調整為90 s/h，使這一溫度保持3～5 d，當堆體溫度開始下降，并穩定在35～40℃，表明易腐有機物的降解基本完成，一次發酵結束，停止通風，出料，放到成品區露天堆置，堆體高度達到0.5 m，讓其自然進行后腐熟。

2.4 好氧堆肥試驗

根據原污泥的性質及調理劑來源充足、成本低的因素，分別選擇了玉米秸桿和纖維素做調理劑，按1∶1的物料配比，投加5%的高效復合微生物菌劑，進行堆肥試驗。

溫度是堆肥過程中重要影響因素之一，也是判定堆肥能否達到無害化要求的最重要指標之一。本試驗通過測量堆體上、中、下3層和環境溫度的變化情況，檢測采用不同調理劑的污泥堆肥效果，如表3所示。從表3可以看出，纖維素調理劑升溫速率稍快，且最高溫度比秸桿復混污泥略高。

表3 不同調理劑污泥堆肥堆體中溫度特性變化

2.5 堆肥產品的各指標

2種調理劑污泥堆肥產品的各指標如表4所示，經堆肥腐熟后，污泥產品的指標基本能滿足綠化用的泥質標準。只有EC都還略超出園林泥質標準，但有研究表明，當EC小于4 mS/cm時，就不影響植物的生長，因此，這2種調理劑復混的堆肥產品明顯改善了原污泥的性質，各項指標基本都達到了綠化用泥質的標準。

可見，油區污水廠產生的污泥具有較好的C/N，按1∶1配比秸桿和纖維調理劑后，纖維復混污泥好氧堆肥時間略短于秸桿復混的污泥，形成的污泥產品除EC分別為3.8 mS/cm和3.6 mS/cm略高出園林綠化用泥質標準規定的2 mS/cm，其余指標均在要求范圍之內。油區生活污泥經過好氧堆肥后，達到園林綠化用的泥質要求，可以進行土地利用。

表4 堆肥產品檢測指標及標準

3 堆肥產品的土地利用評價

堆肥產品施用到草坪草上，檢測污泥堆肥產品土地利用后對草坪草生長的影響和土壤環境的影響。

3.1 實驗方法與材料

試驗土壤取周圍農田的土壤，試驗污泥為好氧生物發酵工程示范產生的污泥產品，其理化性質見表5。污泥堆肥粉碎，采用粒徑2 mm的過濾篩。盆栽容器：直徑18 cm、高25 cm的塑料盆，每盆裝組配好的基質2 kg。試驗的草種選擇早熟禾（Poa annua），具有抗病蟲害、抗寒性強和綠期長等特點，以盆栽方式培育，播種量為10～15 g/m2。該試驗共設6種處理，污泥堆肥與土壤按不同的質量比（0、5%、10%、20%、30%、40%）配成6種復配基質，其中設空白（CK）對照，每個處理設5個重復。試驗期為2011年3月至2011年8月，第1茬為5月7日，第2茬為6月17日，第3茬為7月27日。

表5 試驗污泥產品和土壤的理化性質

3.2 結果與分析

3.2.1 不同基質對草坪草生物量的影響

不同基質處理下早熟禾的生物量及生長高度見表6，表7。

表6 不同基質處理下早熟禾的生物量

表7 不同基質處理下早熟禾的生長高度

由表6可知，早熟禾（Award） 的第1茬鮮質量以5%污泥堆肥處理最高，為7.66 g，且顯著高于其他處理；5%、10%和20%污泥堆肥處理的第2茬鮮質量均顯著高于其余處理；第3茬鮮重以5%處理為最高。在3茬鮮質量中，5%污泥堆肥處理均顯著高于其余處理，且隨著堆肥施用比例的增加，鮮質量呈下降的趨勢，處理5%、10%、30%和40%差異顯著。從總的生長趨勢來看，5%污泥堆肥處理長勢較好，說明污泥堆肥施用量較大時，對草地早熟禾的生長有一定的抑制作用，其生物量反而下降，污泥高比例施用不適合植物生長。

3.2.2 不同基質對草坪草高度的影響

由表7可知，從早熟禾整個生長期來看，在堆肥施用量5%～10%內，每一茬的生長高度都大于前一茬；而堆肥施用量在20%～40%內，每茬的高度都小于前一茬；在20%堆肥施用量以后，隨著污泥堆肥施用量的增加，早熟禾的茬高小于原土壤的高度。因此，高堆肥施用量影響了草地早熟禾的生長。

3.2.3 污泥土地利用對土壤的影響

土壤有機質含量是土壤肥力高低的重要表征。污泥施用半年后，采集草地土壤樣品，并測定土壤養分含量，結果見8。結果表明，隨著污泥施用量的增加土壤有機質含量與對照（CK） 相比增加3.9%～55.3%，呈明顯遞增趨勢。TN只有40%處理與對照相比差異顯著，TP在5%、10%、20%處理時與對照相比分別增加了26.7%、53.3%、113.3%。污泥土地利用明顯增加了土壤有機質含量，提高了土壤養分含量水平。

污泥的施用不但增加了土壤養分含量，同時也改善了土壤物理性狀。

表8 施用污泥產品對土壤養分含量的影響

污泥的施用調節了土壤水、氣、熱狀況，進而改變了土壤密度、持水量和孔隙度等物理性狀。對土壤保水保肥有重要作用，在國外常將污泥用作調節土壤結構的改良劑。

3.3 污泥肥土地利用效果評價

將發酵腐熟的污泥產品施用到植物，施用5%污泥產品的早熟禾土壤中時，早熟禾長勢最好，生物量和高度都相對較高；土壤施用污泥產品后，土壤的養分含量增大，污泥產品可用作土壤改良劑。勝利油田污泥可利用并改良土壤，同時改善區域環境。

4 結論

通過對油區生活污泥的資源化利用研究驗證了污泥好氧堆肥技術適用于處置油區生活污泥；經檢驗，得出油區生活污泥堆肥產品的各項指標達到土地利用的標準，不再對環境造成污染；通過好氧堆肥產生的污泥堆肥產品的土地利用試驗，驗證了油區生活污泥堆肥產品有利于土壤改良和植物生長。