简介:城市污水处理厂污泥和生活垃圾及粉煤灰富含作物生长所需的氮、磷、钾等营养成份和大量有机质,可以充分利用到农业生产中,将污泥、垃圾和粉煤灰按4∶5∶1配比堆肥发酵,并根据地域特点研制水稻和甘蔗有机复合肥。田间试验表明,制成的有机复合肥对水稻和甘蔗均有较好的增产效果,并可以改善土壤结构,提高土壤的肥力。关键字:污水处理厂污泥生活垃圾粉煤灰有机复合肥为保护环境,我国近几年建设了大量的污水处理厂,相应地产生了大量的污水污泥,据统计英、美两国在过去的几年中污泥每年增长5%~10%,年产干污泥分别达到1.7×106t和9×106t[1]。我国每年产生的污水污泥达到1亿t[2]以上(湿污泥)。由于污泥中含有大量的有害物质及细菌、各种寄生虫卵、大量的病原微生物等,热值低、含水率偏高,极有可能产生二次污染现象。1998年我国668座城市共产生城市生活垃圾达1.2亿t[3],而我国城市生活垃圾的增长速度为10%左右[4],这些城市固体废弃物的处置方法主要有焚烧、填埋、投海、烧砖、筑路等,这些处置方法均有较大的弊端,如费用高、能耗大或卫生问题等。因此利用其堆肥制造成有机复合肥,走资源化利用之路,对今后合理利用城市固体废弃物具有重要的现实意义。 将污泥、垃圾和粉煤灰按4∶5∶1的配比先常温下好氧堆肥15d,再经过40~50d的厌氧堆肥发酵,这些物质中有机物基本上转化为较为稳定的腐殖质,而且其中的臭味全部去除,外观呈松散状。将堆肥成品经自然干化、烘干后和经过配方计量所需的无机肥料氮、磷、钾肥及部分微量元素等混合后进行粉碎造粒,最后制成有机复合肥。 堆肥试验自1998年6月至9月,历时3个多月。堆肥期间,通过记录温度和测量堆料中氧浓度的变化情况,相应改变通风量大小,以保证最佳堆肥效果。并于1999年至2000年将研制好的有机复合肥送桂林市农业科学研究所分别对早稻、晚稻和甘蔗进行田间试验,验证施用效果。 1城市固体废弃物制造有机复合肥的肥效 城市固体废弃物制造的有机复合肥中含有大量的有机质,它会增加土壤中负电荷及促进微生物活动,通过化学、电化学及生物化学作用,对NH4+,K+等养分产生吸附和调节作用,速效成分快而不猛,与其中的缓效成分配合得当,肥效快而持久,可避免施用化肥那种大起大落不均衡供肥的毛病,还可以增强保肥力,减少养分的淋失,特别在南方高温多雨的条件下,在缺乏有机质的瘦土、沙土上,有机复合肥的保肥力特别明显。另外有机复合肥还可以活化土壤中的N,P,K及Si,Mn,Zn等成分,提高有效性,改善土壤理化性质。有研究[5]认为,施用有机复合肥存在着时空效应,有机复合肥中有机无机成分具有同时间、共空间的特点,即有机复合肥中的有机无机成分从一开始就结合在一起,这比先施有机肥、后施化肥的传统施肥方法优越,传统方式即使同时施用有机肥和无机肥,有机无机成分在土壤中的空间分布上也有差异,远不如有机复合肥均匀。 考虑到广西地区的土壤特征,结合桂林市污泥、垃圾的特点,根据广西地区主要农作物为水稻和甘蔗。因此本研究选取水稻和甘蔗作为主试作物,分别研制了供水稻和甘蔗施用的有机复合肥。要满足作物对N,P,K需求,污泥的添加量一般不会超过40%,这样对于直接施用污泥垃圾堆肥产品时,重金属的含量可减少一半,试验时采用的配比见表1。 表1 有机复合肥中主要物质比例成份堆肥产品过磷酸钙尿素钾肥比例(%)29~3326~2823~2518~20 从表1可以看出,污泥垃圾的添加量未占到13,最后生产出的两种有机复合肥的肥效成分见表2。 表2 两种有机复合肥的成分肥料种类N(%)P2O5(%)K2O(%)水稻用11 45甘蔗用14.345 2有机复合肥的增产效果 研制的两种有机复合肥的成分完全满足国家有机复合肥的标准,即N,P,K总量(N+P2O5+K2O)≥18%。笔者在桂林市农业科学研究所的协助下对早稻、晚稻、甘蔗等作物进行了作物田间施肥试验。从表3可知,对于晚稻施用有机复合肥和市售高效三元复合肥均比对照组增产,平均增产约12%,有机复合肥比市售三元复合肥每亩少施5kg,因此有机复合肥肥效略优于市售三元复合肥。 表3 施肥后晚稻的产量情况(1亩=666m2)处理试验面积(m2}肥料施用量(kg亩)试验区水稻平均产量(kg亩)较对照区增产(kg亩)(%)对照组13.30446.75市售复合肥13.34050053.2511.9有机复合肥13.335504.2557.512.9 注:市售高效三元复合肥肥效成分为N∶P2O5∶K2O=13%~15%∶7%∶3%。 对于早稻,我们也进行了试验。在同一水平下,有机复合肥比对照组增产约18%~19%,而市售高效三元复合肥比对照组增产约13%,有机复合肥的肥效比市售三元复合肥高6个百分点,见表4。 表4 施肥后早稻产量情况(1亩=666m2)处理试验面积(m2}肥料施用量(kg亩)试验区水稻平均产量(kg亩)较对照区增产(kg亩)(%)对照区13.30408 市售复合肥13.340460.552.512.9有机复合肥*13.3404837518.4有机复合肥*13.3404867819.1 注:①*号表示为两平行试验; ②市售三元复合肥成分为N∶P2O5∶K2O=13%∶5%∶7%。 有机复合肥对甘蔗的生长有更加明显的促进作用,甘蔗的出苗数、产量均有较大幅度增加,见表5。 表5 施用肥料后甘蔗的产量情况(1亩=666m2)处 理试验面积(m2)肥料施用量(kg亩)下种数(颗亩)出苗数(颗亩)试验组甘蔗平均产量(kg亩)增产(%)混合肥24.0尿素50;钙镁磷肥53.5;氯化钾15750335304903市售复合肥24.020075033891519322有机复合肥24.0160750340586336.529 注:①肥料施用量以亩施氮量为标准; ②市售高效三元复合肥的成分为N∶P2O5∶K2O=13%∶7%∶5%。 3施用有机复合肥的安全问题 3.1城市固体废弃物中重金属问题 对于我国大部分大城市,由于工业废水接入城市排水管网,因此会造成污水污泥中某些重金属离子的含量偏高。城市垃圾和粉煤灰中也存在着某些重金属离子偏高的问题。在处理这类城市固体废弃物时应谨慎对待,避免由于重金属而引起二次污染。桂林市属于旅游城市,重工业少,城市污水厂主要以处理生活污水为主,正常情况下不存在重金属离子超标问题,城市垃圾也基本满足要求,见表6。 表6 城市固体废弃物中金属离子含量组 分AsCdPbCuCrNiZn污水处理厂污泥37.00.8538413659498453国家农用污泥标准[6]7515100050010002001000城市垃圾75.71.16390.3162.3157.356.8352城镇垃圾农用标准[6]303100300粉煤灰301.124104618071农用粉煤灰标准[6]7510500500500 注:数据单位为mgkg。 从表6可以看出,桂林市污水污泥中重金属含量完全符合国家农用污泥标准,可以在每666m2中以2000kg的施用量长期施用。城市垃圾也基本满足国家标准,粉煤灰由于只作为添加剂,故其重金属含量不会带来直接影响。本研究用堆肥物料进行堆肥时,污泥为40%,垃圾为50%,粉煤灰为10%,其堆肥成品在制作的有机复合肥中用量为29%~33%左右,所以成品肥料中重金属的含量不会超标。 3.2有机复合肥农用重金属安全性 为确定施用有机复合肥是否安全,在有机复合肥、市售高效三元复合肥进行肥效试验时,采集了稻茎和稻谷样品测定其重金属含量,见表7。 表7 水稻稻茎、稻谷中重金属元素含量样品AsCdCrCuNiPbZn备注有机复合肥-0.0239.31581119.3稻谷中市售复合肥-0.018127820对照组-0.023101499.334.3有机复合肥-0.042255141559稻茎中市售复合肥-0.052518131667对照组-0.05733201720.377.7 注:①数据单位为mgkg;②-表示含量小于0.005;③数据由原中南工业大学重点实验室测定,分析方法均为等离子-原子发射光谱法。 从表7中可以看出,在水稻的稻谷和稻茎中,重金属元素含量均无明显差异,表明施用有机复合肥不会造成重金属在植物体内和果实中蓄积,进一步说明施用有机复合肥是安全的。由于肥料中重金属含量没有超过国家农用标准,故本研究未对土壤中重金属的变动情况进行测定。 4效益分析 (1)环境效益。利用城市污水污泥和生活垃圾堆肥后生产有机复合肥,大大减少蚊蝇等的滋生机会,降低病原菌存活时间,切断了病原菌传播到人类的途径,避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潜在威胁。将城市固体废物回用到自然中,在保护城市环境的同时,又解决了农业上造成的偏施无机肥使土壤养分比例失调、土壤退化等问题,有利于农业生态环境良性循环和农业经济的可持续发展。 (2)社会效益。把污泥、垃圾、粉煤灰综合利用生产农用有机复合肥,为农业部门提供了优质、价廉、高效的生态肥料,也使作物增产增收,同时变废为宝,既发展了环保产业,同时也为城市增加了新的就业机会。 (3)经济效益。若按年产5万t的生产能力进行经济核算,按照本研究的方法生产出的有机复合肥成本价为800~850元t,而市售高效三元复合肥市场售价一般为1100~1200元t,因此本研究的有机复合肥有较好的经济效益,市场应用前景良谩? 参考文献 1RDDavis.TheimpactofEVandUKenvironmentalpressuresonthefutureofsludgetreatmentanddisposal.WaterEnvironManage,1996,10(2):65~69 2韦朝海,陈传好.污泥处理、处置与利用的研究现状分析.城市环境与城市生态,1998,11(4):10~13 3冯亚斌,陈全.关于我国垃圾填埋厂目前存在问题的探讨.环境保护,2000,(10):14~16 4吴鸿钧.城市垃圾处理技术及应用前景.环境保护,2000,(12):14~16 5廖宗文.工业废物的农用资源化:理论、技术和实践.北京:中国环境科学技术出版社,1996 6杨丽芬,李友虎.环保工作者实用手册.北京:冶金工业出版社 ◇作者通讯处:541004广西桂林工学院资源与环境工程系 ○电话:(0773)5828097 ○龙腾锐 姜文超400045重庆大学B区城市建设与环境工程学院
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