活性污泥农用化价值探讨

徐 震 ，金 丽 ，李庆国

（1.济南大学，山东 济南 250022；2.山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

随着城市化的深入推进，各城市污水处理厂大量兴建，有效缓解了城市生活污水和工业废水对环境的污染，但处理过程中产生的大量污泥很容易对环境造成二次污染，由于污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，其资源化农用已经成为当今研究的热点。本文以黄河三角洲利津地区的盐碱土为例，用城市污水处理厂的剩余活性污泥作为研究物质，以减少重金属毒素作用为目的，以活性污泥的绿色型农用化的土壤改良作为最终目标，对本研究区污泥农用化的可行性进行探讨研究。

1 活性污泥的处理现状

1.1 污泥填埋

城市剩余污泥填埋方式经济快捷，所以在部分地区这是一种主要的污泥处理途径。但是这种手段不仅会占用许多土地，而且污泥中有大量的毒素，若缺乏有效的处理可能会使有害物质渗滤液污染水源，对人们的饮水质量和身体健康造成威胁。因此，污泥填埋场地的选定，必须要考虑当地地形、地貌、水文地质、人口分布等因素。

1.2 污泥投海

污泥投海是利用海洋强大的净化作用，这种处理手段在世界上被部分沿海国家（地区）应用。然而这种方式会对海洋生态系统产生巨大的危害。因此，美国、法国、瑞士等欧洲国家及组织对这种活性污泥的处理手段均作了严格的规范标准。目前污泥投海方式已经慢慢地受到约束，直至停止应用。

1.3 污泥焚烧

活性污泥的焚烧可以将其矿化并且可以转化为一部分能量。然而反应过程需要的能量不能自给自足，必须消耗大量的外界能源作为动力，大大提高污泥处理的成本。例如：日本处理城市剩余污泥的手段主要是焚烧处置，约占70%左右，每年需要用掉多达3.9×105m3的重油，并且会排放出大量的有害气体，对空气造成严重污染。

1.4 农用化

城市剩余污泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等植物生长必备的微量元素，是非常宝贵的再生资源，因此可以将活性污泥作为营养物质用于土壤改良和植物生长，充分将污泥“变废为宝”。但是城市剩余污泥中含部分重金属元素和病菌、寄生虫（卵），如伤寒杆菌、沙门氏杆菌、大肠杆菌、结核分支杆菌等有害物质，若处理不当则会通过食物链将毒害传递给人类。活性污泥堆肥是一种无害化、安全化、稳定化的污泥处置工艺，将不稳定的有机质降解成稳定的有机质。高温堆肥同时能杀死堆料中的病原菌等有害物质，有利于减少对环境的危害以及提高土壤的改良性能。未来活性污泥处理工艺中，农用化是最具生态意义的。

2 污泥堆肥

2.1 堆肥的原理

堆肥就是依靠自然界中大量存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，在必备的反应条件下，促进能被微生物降解的有机质向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。各种微生物可以将不稳定的有机质降解和转化成为较为稳定的有机质，并且可以降低有害臭气的排放，堆肥后的活性污泥的含水率明显降低，变得疏松呈渣粒状态，对于装载运输以及使用是十分方便的。

按照需氧程度活性污泥堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥，好氧堆肥利用好氧微生物降解不稳定的有机物，降解过程温度稳定在50～70℃之间，极限温度为70～80℃，因此也可以称作为高温堆肥，通常说的堆肥一般指高温好氧堆肥。高温堆肥微生物活性强、不稳定有机质降解快、时间短、性价比高，适用于现代化生产；在堆肥工艺反应过程中，由于温度较高可以杀死大量的病原菌、虫卵等，在工艺反应的后半段，细菌、真菌、放线菌等微生物会产生的大量抗生素，可以杀死许多病源毒性物质，大大提高处理后污泥的稳定性和安全性。

2.2 好氧堆肥主要影响因素

堆肥过程是可降解有机质在微生物作用下的分解、稳定化的过程，该过程与微生物的生殖繁衍、物料成分和控制条件有直接的关系。影响活性污泥堆肥降解过程的因素众多，包括：堆体温度、水分、供氧量以及有机质含量、污泥颗粒度等。对于这几种因素的有效控制，能加快有机质的降解速率和提高最终堆肥产品的品质。

3 污泥农用化的控制标准

为了防止过量污泥施用耕田会对农作物和周围环境系统造成危害，欧洲、美国、日本等发达国家都制定了符合自己国情的污泥农用化技术标准。美国政府对污泥农用化有着严格的规定，将其分成A级和B级。经过高温堆肥无菌化、减量化、稳定化后，各类有毒害的物质能够达到符合土地环境要求的为A级；经过简单脱水处理后的为B级，只能用于绿化等林业类型，不能用于改良耕地。

我国根据酸性、碱性、中性不同的土壤类型分别制定了资源农用化污泥中污染物的控制标准。严格规定了城市剩余活性污泥必须经过无害化高温有氧堆肥处理后才可以施用与耕田。各国控制标准如表1所示。由表1可以看出，与西方各国污泥农用标准相比我国的标准是十分严格的，因此我国城市剩余活性污泥资源农用化还是比较安全的。

表1 各国污泥农用化标准 mg/kg

4 实例分析

4.1 研究区概况

黄河三角洲高效生态经济区共有土地面积264.48万hm2，盐渍化土壤面积达82.35万hm2，故该区域的土壤改良刻不容缓，本次研究所需改良的土质来自黄河三角洲利津县盐碱土。

4.2 材料与方法

1）实验材料。经高温堆肥后的活性污泥，研究区盐碱土壤。

2）实验设计。本实验分为两组对照实验，A组空白，对盐碱土壤进行测定，B组在盐碱土壤中加入处理后的污泥，泥土∶污泥=2∶1，经过长时间一系列处理，对两组数据进行测定分析。

3）分析指标。土壤有机质以及土壤pH值。

4）分析方法。本实验有机质测定采用K2Cr2O4容量法，对pH值进行直接测定。

4.3 结果分析

1）不同组pH的变化。由图1可知，A组pH是7.9，B组pH是7.3，这是由于污泥中的有机物成分在土壤微生物的作用下分解为有机酸，使得土壤pH下降。2）不同组有机质的变化。土壤肥力的重要指标之一是土壤有机质含量，他在提供作物生长所需的完全养分，在改善土壤结构上发挥着重要作用。由图1可见，B组土壤中有机质的含量相比A组略有提升。

5 结论与展望

1）城市剩余污泥来源简单方便，含有大量可供植物生长所需元素，实验证明：城市剩余活性污泥经过严格工艺处理可以用于黄河三角洲盐碱地改良，不仅使剩余活性污泥得到了处置，也实现了资源再利用，使其“变废为宝”，达到双赢。

图1 不同组pH值以及有机质变化图

2）加强对污泥土地利用。用标准规范的更新，有氧堆肥处理技术的优化改进等，突破污泥农用化技术瓶颈，更好地实现城市污泥资源利用最大化，促进污泥处理与处置形成良性循环。