城市污泥高干脫水后用作綠化草坪基質(zhì)的可行性研究

江姝瑤+趙金君+陶先兵+李惠+于高偉+宗良綱

摘要：通過南京市某污水處理廠化學(xué)改性高干脫水污泥開展草坪種植試驗，探究了化學(xué)改性高干脫水污泥基質(zhì)化利用的可行性。試驗結(jié)果表明：高干脫水污泥pH值呈中性，含水率約為60%，養(yǎng)分含量滿足植物生長需求，重金屬含量不超過相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過破碎、堆肥處理后污泥的理化性質(zhì)、養(yǎng)分（N、P、K）含量、腐熟情況、重金屬污染等指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，作為園林綠化用草坪栽培基質(zhì)時可以明顯提高植物生物量和葉綠素含量，高干脫水污泥用作綠化草坪基質(zhì)具有較強(qiáng)可行性。

關(guān)鍵詞：城市污泥；堆肥；綠化草坪基質(zhì)

中圖分類號：S273.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-9944（2016）22-0066-02

1引言

城市污水處理廠污泥含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，以及鈣、鎂、銅、鋅、鐵等植物生長必需的微量元素，將污泥應(yīng)用于草坪、花卉種，在實現(xiàn)資源回收的同時也避免了食物鏈污染的危險。污泥的高干脫水是指對城市污水處理廠的剩余污泥進(jìn)行化學(xué)調(diào)質(zhì)—高干脫水（膈膜壓濾）方法處理，該脫水方法處理得到的污泥含固率可達(dá)40%以上，較大程度地實現(xiàn)了污泥減量化。另外，高干污泥pH值呈中性，疏松性能好，在污泥的資源化利用過程中可以節(jié)約污泥調(diào)理時為改善污泥性狀而需投入的部分人力和物力，相比于傳統(tǒng)的帶式或離心式污泥脫水方法所得含水率高于70%的污泥，高干脫水污泥在污泥資源化利用方面更具優(yōu)勢。

2材料與方法

2.1試驗材料

試驗材料的主要理化性質(zhì)詳見表1，表中除pH值、含水率外，養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)及重金屬含量均為干基含量。

2.2試驗場地

為保證試驗不受大風(fēng)、降雨等不利天氣影響，試驗于覆膜試驗大棚內(nèi)進(jìn)行，棚內(nèi)日間溫度在試驗期間維持在22～27℃，濕度30%～50%。

2.3污泥基制化利用的預(yù)處理方法設(shè)計

預(yù)試驗發(fā)現(xiàn)污泥破碎后不做其他處理、破碎后與秸稈或牛糞按適當(dāng)比例混合不經(jīng)堆腐兩類預(yù)處理方法，種子發(fā)芽指數(shù)低于70%，不考慮用作草坪基質(zhì)。污泥破碎后曬干、與秸稈或牛糞混合堆肥處理后種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)85%～95%，具體處理方法為污泥與秸稈或牛糞按質(zhì)量比6∶1混合，或三者按污泥∶秸稈∶牛糞=10∶1∶1的質(zhì)量比混合堆肥。

2.4草坪栽培試驗設(shè)計

設(shè)計草坪基質(zhì)規(guī)格為80cm×80cm×4cm。基質(zhì)配方如下。

處理1-基質(zhì)成分為100%土壤；

處理2-基質(zhì)成分為100%曬干污泥；

處理3-基質(zhì)成分為50%土壤+50%曬干污泥；

處理4-基質(zhì)成分為50%純污泥堆肥+50%曬干污泥；

處理5-基質(zhì)成分為50%污泥與牛糞的混合堆肥+50%曬干污泥；

處理6-基質(zhì)成分為50%污泥與秸稈混合堆肥+50%曬干污泥；

處理7-基質(zhì)成分為50%污泥與秸稈及牛糞混合堆肥+50%曬干污泥。

3結(jié)果與分析

3.1污泥基質(zhì)化利用預(yù)處理途徑效果研究

進(jìn)行改性高干脫水污泥的草坪基質(zhì)化利用前，經(jīng)處理的脫水污泥，其理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量應(yīng)該滿足草坪植物的生長需求，《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T23486-2009）[1]中對相關(guān)的指標(biāo)有明確規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：新鮮的污泥和經(jīng)過處理的污泥，含水率應(yīng)<40%、pH值的范圍是5.5～8.5、有機(jī)質(zhì)的含量≥250g/kg，總養(yǎng)分（TN+TP+TK）>30g/kg。

3.2草坪種植試驗

試驗中用于草坪試驗的草坪草種為黑麥草種，黑麥草是一種常見的一年生草本植物，該草種具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，耐寒性及抗病性較強(qiáng)，豐產(chǎn)率高，既可以作為城市園林綠化用的草坪植物，也可種植作為青儲飼料。

各試驗組的黑麥草種子出苗率均不低于80%，符合種子的品質(zhì)說明，可以判斷黑麥草種的出苗沒有受到脅迫。比較各組的黑麥草植株的株高均值可以發(fā)現(xiàn)，含有高干脫水污泥的基質(zhì)上生長的黑麥草，株高比純土壤基質(zhì)上生長的黑麥草株高要高。比較各組的黑麥草分蘗情況，黑麥草單株分蘗數(shù)最少的是純土壤種植的一組，其他各組的黑麥草分蘗情況均不低于7/株。比較各組的黑麥草生物量可以發(fā)現(xiàn)，4～7組基質(zhì)上黑麥草的生物量是1組的2倍以上，即含有污泥堆肥的處理組黑麥草產(chǎn)量是純土壤種植黑麥草產(chǎn)量的2倍以上。更進(jìn)一步可以發(fā)現(xiàn)，含有秸稈的處理組，黑麥草生物量比其他組相對更高，其原因可能是秸稈的存在為黑麥草根系提供了更好的通氣條件，使黑麥草根系呼吸更佳。純土壤基質(zhì)上生長出的黑麥草葉綠素含量遠(yuǎn)低于含有污泥的各組基質(zhì)，原因在于黑麥草的生長過程中需要大量的氮肥，而純土壤基質(zhì)的供肥能力相對不足[2]。

由于污泥處理后仍可能含有多種重金屬，重金屬在黑麥草生長期間可能被吸收，影響黑麥草的正常生長以及草坪修剪廢棄物的處理，因此，該試驗對割取的黑麥草也進(jìn)行了重金屬元素含量的檢測。

測定結(jié)果表明，高干脫水污泥經(jīng)過處理后作為基質(zhì)的各組之間黑麥草植株體內(nèi)的重金屬含量差別不大，而且所有樣品中都沒有檢測到Pb、Cr兩種元素，其原因可能是由于栽培基質(zhì)中，Pb、Cr兩種元素的含量較低并且植物可利用形態(tài)占比較少，同時，Pb、Cr并非植物生長必需。處理4～7等4組基質(zhì)栽培出的黑麥草體內(nèi)重金屬含量比完全以曬干污泥為基質(zhì)栽培出的低，且第7組的重金屬總量最低[3]。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國黑麥草飼草的年產(chǎn)量約為1.27kg/m2，試驗中的黑麥草栽培試驗除了處理1的純土壤栽培之外，其余的各組黑麥草產(chǎn)量均高于此統(tǒng)計值。通常，在飼草植物的種植之前和其生長過程中均需要進(jìn)行外源施肥，而研究中在黑麥草的栽培過程中沒有施用肥料，可以認(rèn)為該試驗中污泥基質(zhì)具備較好的供肥能力，試驗中黑麥草基本沒有受到養(yǎng)分脅迫[4]。

4結(jié)論

（1）污泥堆肥是一種有效的污泥處置方法，高干脫水污泥在經(jīng)過曬干或堆肥的處理后，其基本理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）高干脫水污泥經(jīng)過處理作為黑麥草基質(zhì)可以滿足植物生長需要，使用完全由污泥預(yù)處理后制成的基質(zhì)也不會對黑麥草的生長造成不利影響。

（3）高干脫水污泥作為草坪基質(zhì)是對污水處理廠污泥的資源化利用，實現(xiàn)了資源回收具有較強(qiáng)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益，更具市場競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家質(zhì)監(jiān)總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)：GB/T23486-2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]王瑞慧，宋永忠，任蘭，等.南京市污水處理廠污泥處理處置現(xiàn)狀[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2010，22（4）：4～6.

[3]王雅婷.城市污水廠污泥的處理處置與綜合利用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011，26（1）：90～94.

[4]王軍輝，方海蘭，黃懿珍，等.程橋污水廠污泥來源堆肥產(chǎn)品的綠地利用可行性探討[J].上海交通大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2005，23（4）：424～429.