白酒廢水污泥農用的可行性研究

唐 云 黃小紅 崔紅秀 王宏強

（金徽酒股份有限公司 甘肅隴南 742300）

引言

廢水處理過程中產生的污泥既是污染物又是一種資源，如將污泥進行資源化利用，一方面可緩解當下剩余污泥處置的難題，另一方面可實現資源的回收與利用，有效減少資源浪費。目前，污泥處理主要有衛生填埋、污泥焚燒、污泥堆肥、污泥制建材、污泥園林化利用等方法。而在污泥資源化利用方式中，污泥堆肥農用由于污染小、成本低、操作簡單、污泥利用率高等特點而受到廣泛關注。

1 白酒廢水污泥

白酒廢水污泥產量約為污水量的0.5%，產生量較大[1]。濃香型白酒釀造以高粱、玉米、糯米、小麥、大米為原料，過程中排放的廢水采用生化處理法進行處理。與一般城市污泥相比，白酒廢水污泥中蛋白質、有機質、氮、磷、鉀等營養元素含量更高，而重金屬含量相對較低。分析白酒廢水污泥和城市污泥的特征，有助于因地制宜地合理利用白酒廢水污泥，發揮污泥的資源優勢。

2 研究內容及分析方法

2.1 研究對象

本實驗選取甘肅省隴南市徽縣金徽酒股份有限公司污水處理站產生的污泥，每季度定期采樣，采用多點取樣法進行取樣，每次采集樣品重量均為2kg 左右。測定污泥的含水率、pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、重金屬含量，并對檢測數據進行分析。

選取面積為1 畝的2 塊農用地，用于進行玉米和小麥輪種試驗，分別施入污泥和化肥，根據產量對比分析農作物的種植效果。

2.2 檢測分析方法

檢測項目及分析方法見表1。

表1 檢測項目及分析方法

3 結果與分析

3.1 濃香型白酒廢水污泥特性

每季度污泥檢測結果（見表2）與《農用污泥污染物控制標準》（GB4284-2018）中污染物濃度限值、衛生學指標限值、理化指標限值進行比較并與城市污泥平均水平進行對比（見表3），分析白酒廢水污泥用于農業生產的可行性。

表2 白酒廢水污泥季度檢測結果

表3 白酒廢水污泥檢測對比項目表

表4 農用地種植效果

季度檢測結果顯示，污泥的有機質含量范圍700～728g.kg-1，平均為716g.kg-1，高于《農用污泥污染物控制標準》2.58 倍，高于城市污泥平均水平86.4%；全氮含量范圍42～44g.kg-1，平均為43g.kg-1，高于城市污泥平均水平59.2%；全磷含量范圍63.8～72.5g.kg-1，平均為43g.kg-1，高于城市污泥平均水平3.75 倍；全鉀含量范圍7.3～7.8g.kg-1，平均為7.5g.kg-1，高于城市污泥平均水平7.1%。以上數據充分說明，釀造廢水污泥不僅含有豐富的有機物質，還含有植物生長所需的氮、磷、鉀等營養元素。這主要是由于釀造原料采用五糧，釀造廢水為高濃度有機廢水，故而廢水處理產生的污泥含大量有機營養成分。

污泥的汞含量范圍1～1.3g.kg-1，平均為1.17g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》61%，低于城市污泥平均水平45%；砷含量范圍13.8～14.55g.kg-1，平均為14.11g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》52.9%，低于城市污泥平均水平30.1%；鉻含量范圍66.55～72g.kg-1，平均為69.5g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》86.1%，低于城市污泥平均水平25.3%；鎳含量范圍41.15～42.55 g.kg-1，平均為41.8g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》58.2%，低于城市污泥平均水平14.1%；銅含量范圍39.8～42.2g.kg-1，平均為40.85g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》91.8%，低于城市污泥平均水平81.3%；鋅含量范圍430.25～460g.kg-1，平均為446.37g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》62.8%，低于城市污泥平均水平57.8%；鎘含量范圍0.93～1.2g.kg-1，平均為1.07g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》64.3%，低于城市污泥平均水平46.7%；鉛含量范圍23.85～24.55g.kg-1，平均為24.12g.kg-1，低于《農用污泥污染物控制標準》91.9%，低于城市污泥平均水平66.6%。以上數據表明，污泥中重金屬含量顯著低于《農用污泥污染物控制標準》，且低于城市污泥平均水平，完全滿足污泥農用的重金屬含量標準，這主要是因為廢水來源為釀造廢水，釀酒原料為糧食，并且經營過程中嚴格把控糧食質量關口，原糧產地均經過綠色食品認證，重金屬含量相對較低。

白酒廢水污泥的石油類含量遠低于《農用污泥污染物控制標準》和城市污泥平均水平，pH、含水率、糞大腸菌群、粒徑均符合標準要求；蛔蟲卵死亡率、苯并（a）吡、多環芳烴未檢出，均符合污泥農用標準。

3.2 污泥農用前的預處理

污泥堆肥因易于控制管理且運行成本較低，成為污泥處理的主要方式，污泥堆肥一般分為升溫階段、高溫階段、降溫腐熟階段。升溫階段，堆體溫度逐漸上升且基本維持在15～45℃，一般持續 3～5d，此階段堆體中的細菌、真菌、放線菌等嗜溫菌利用堆體中的糖類、淀粉等可溶性有機物作為營養物質，將其迅速分解成二氧化碳和水，同時釋放出大量的熱量[4]。高溫階段，堆體溫度逐漸升高并達到 50℃以上，大多數的嗜溫菌被抑制生長甚至出現死亡，嗜熱菌開始活躍，一些殘留物、復雜難降解的有機物也逐漸開始被降解[5]。降溫腐熟階段，堆體溫度較低，嗜溫菌開始活躍起來，分解剩余的有機物，堆體的溫度逐漸降低、耗氧速率減小、孔隙度增加，逐漸穩定進入腐熟階段[6]。

污泥農用前進行堆肥預處理，可進一步降低污泥中的有害物質含量。堆肥前加入一定比例的填充物料，如樹葉、木屑、秸稈、動物糞便等，增加污泥的孔隙率，有利于堆體中氣體的流通，經堆肥污泥中的微生物將有機物降解成腐殖質并使污泥達到穩定化、無害化[7]，污泥中的有機質分解后形成的速效養分更利于植物吸收，施用于農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長，且適量污泥堆肥農用不會引起土壤重金屬污染[8]。

3.3 污泥農用種植效果

我國農業生產中化肥的使用較為普遍，是促進農作物增產的重要方法，但增施化肥的同時卻會造成土壤退化、溫室氣體排放等一系列環境問題[9]。研究表明，作物對氮肥的吸收利用率僅為30%，大量氮肥的施用導致氮肥利用效率低下，同時，化肥不合理施用和過量投入，還會導致施入土壤的養分流失且給環境帶來嚴重危害[10]。相關學者發現，過度施用化肥使得土壤發生酸化、板結以及肥力下降等現象[11]。土壤酸化會令植物毒害元素活性增加，土壤有益元素（鈣、鎂、鉀）的含量或活性降低，給植物生長發育造成危害，嚴重制約中國農業的可持續發展。因此，合理的有機物料使用是提高化肥利用率、實現化肥施用零增加目標和農業可持續發展的重要途徑[9]。

研究表明，不同比例有機物料替代化肥均有利于土壤pH、有機質、全氮及有效養分含量的提升，可在減少化肥施用的同時提升土壤肥力[12]。其原因是由于試驗施用的污泥堆肥呈堿性且含有大量有機物質，能通過提高土壤的酸堿緩沖性能，從而提高土壤pH[13]。另外，污泥堆肥的比重一般比土壤小，施入土壤后能降低土壤容重，改善土壤的物理性狀[14]。

白酒廢水污泥有機質含量非常高，氮、磷營養成分較為豐富，重金屬含量較低，性質較為穩定，具有較強的農用價值。金徽酒股份有限公司位于甘肅省隴南市徽縣伏家鎮，廠區周邊農業生產較為豐富，污泥堆肥預處理后用于農業生產，符合當地的農業種植環境，同時能極大程度地解決污泥處置問題，并發揮污泥的資源化利用價值。

污泥堆肥中含有大量的有機質和氮磷鉀元素，是作物生長發育過程中不可或缺的營養元素。同時，污泥堆肥替代無機肥料的施用，有利于降低農田氮磷流失，提高土壤有機質，從而改善土壤的生物、化學和物理性質，并增加作物產量。Skowronska aM 等[15]的研究表明，高量施用污泥產物能顯著增加土壤碳氮含量及酶活性。

選擇在2 塊試驗地進行玉米和小麥輪種試驗。1#農用地施入污泥，施入量為10t，在種植前與土壤進行拌合，玉米的產量為750kg.畝-1，小麥的產量為500kg.畝-1。2#農用地施入化肥，施入量為50kg，在種植前與土壤進行拌合，玉米的產量為600kg.畝-1，小麥的產量為400kg.畝-1。結果表明，使用污泥的種植產量較使用化肥的產量高25%，且使用污泥可以節約化肥投入費用。

結論

白酒釀造廢水污泥不僅含有豐富的有機物質，還含有植物生長所需的氮、磷、鉀等營養元素，污泥呈中性，性質穩定，污泥中重金屬含量顯著低于污泥農用標準，且低于城市污泥平均水平，衛生學指標和理化指標均符合污泥農用標準。污泥經堆肥無害化處理后施入農用地的種植效果優于使用化肥的種植效果，并可以節約化肥投入費用。因此，污泥農用具備可行性，能極大程度地解決污泥處置問題，并能發揮污泥的資源化利用價值。