白酒废水污泥农用的可行性研究

唐 云 黄小红 崔红秀 王宏强

（金徽酒股份有限公司 甘肃陇南 742300）

引言

废水处理过程中产生的污泥既是污染物又是一种资源，如将污泥进行资源化利用，一方面可缓解当下剩余污泥处置的难题，另一方面可实现资源的回收与利用，有效减少资源浪费。目前，污泥处理主要有卫生填埋、污泥焚烧、污泥堆肥、污泥制建材、污泥园林化利用等方法。而在污泥资源化利用方式中，污泥堆肥农用由于污染小、成本低、操作简单、污泥利用率高等特点而受到广泛关注。

1 白酒废水污泥

白酒废水污泥产量约为污水量的0.5%，产生量较大[1]。浓香型白酒酿造以高粱、玉米、糯米、小麦、大米为原料，过程中排放的废水采用生化处理法进行处理。与一般城市污泥相比，白酒废水污泥中蛋白质、有机质、氮、磷、钾等营养元素含量更高，而重金属含量相对较低。分析白酒废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废水污泥，发挥污泥的资源优势。

2 研究内容及分析方法

2.1 研究对象

本实验选取甘肃省陇南市徽县金徽酒股份有限公司污水处理站产生的污泥，每季度定期采样，采用多点取样法进行取样，每次采集样品重量均为2kg 左右。测定污泥的含水率、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、重金属含量，并对检测数据进行分析。

选取面积为1 亩的2 块农用地，用于进行玉米和小麦轮种试验，分别施入污泥和化肥，根据产量对比分析农作物的种植效果。

2.2 检测分析方法

检测项目及分析方法见表1。

表1 检测项目及分析方法

3 结果与分析

3.1 浓香型白酒废水污泥特性

每季度污泥检测结果（见表2）与《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-2018）中污染物浓度限值、卫生学指标限值、理化指标限值进行比较并与城市污泥平均水平进行对比（见表3），分析白酒废水污泥用于农业生产的可行性。

表2 白酒废水污泥季度检测结果

表3 白酒废水污泥检测对比项目表

表4 农用地种植效果

季度检测结果显示，污泥的有机质含量范围700～728g.kg-1，平均为716g.kg-1，高于《农用污泥污染物控制标准》2.58 倍，高于城市污泥平均水平86.4%；全氮含量范围42～44g.kg-1，平均为43g.kg-1，高于城市污泥平均水平59.2%；全磷含量范围63.8～72.5g.kg-1，平均为43g.kg-1，高于城市污泥平均水平3.75 倍；全钾含量范围7.3～7.8g.kg-1，平均为7.5g.kg-1，高于城市污泥平均水平7.1%。以上数据充分说明，酿造废水污泥不仅含有丰富的有机物质，还含有植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素。这主要是由于酿造原料采用五粮，酿造废水为高浓度有机废水，故而废水处理产生的污泥含大量有机营养成分。

污泥的汞含量范围1～1.3g.kg-1，平均为1.17g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》61%，低于城市污泥平均水平45%；砷含量范围13.8～14.55g.kg-1，平均为14.11g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》52.9%，低于城市污泥平均水平30.1%；铬含量范围66.55～72g.kg-1，平均为69.5g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》86.1%，低于城市污泥平均水平25.3%；镍含量范围41.15～42.55 g.kg-1，平均为41.8g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》58.2%，低于城市污泥平均水平14.1%；铜含量范围39.8～42.2g.kg-1，平均为40.85g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》91.8%，低于城市污泥平均水平81.3%；锌含量范围430.25～460g.kg-1，平均为446.37g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》62.8%，低于城市污泥平均水平57.8%；镉含量范围0.93～1.2g.kg-1，平均为1.07g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》64.3%，低于城市污泥平均水平46.7%；铅含量范围23.85～24.55g.kg-1，平均为24.12g.kg-1，低于《农用污泥污染物控制标准》91.9%，低于城市污泥平均水平66.6%。以上数据表明，污泥中重金属含量显著低于《农用污泥污染物控制标准》，且低于城市污泥平均水平，完全满足污泥农用的重金属含量标准，这主要是因为废水来源为酿造废水，酿酒原料为粮食，并且经营过程中严格把控粮食质量关口，原粮产地均经过绿色食品认证，重金属含量相对较低。

白酒废水污泥的石油类含量远低于《农用污泥污染物控制标准》和城市污泥平均水平，pH、含水率、粪大肠菌群、粒径均符合标准要求；蛔虫卵死亡率、苯并（a）吡、多环芳烃未检出，均符合污泥农用标准。

3.2 污泥农用前的预处理

污泥堆肥因易于控制管理且运行成本较低，成为污泥处理的主要方式，污泥堆肥一般分为升温阶段、高温阶段、降温腐熟阶段。升温阶段，堆体温度逐渐上升且基本维持在15～45℃，一般持续 3～5d，此阶段堆体中的细菌、真菌、放线菌等嗜温菌利用堆体中的糖类、淀粉等可溶性有机物作为营养物质，将其迅速分解成二氧化碳和水，同时释放出大量的热量[4]。高温阶段，堆体温度逐渐升高并达到 50℃以上，大多数的嗜温菌被抑制生长甚至出现死亡，嗜热菌开始活跃，一些残留物、复杂难降解的有机物也逐渐开始被降解[5]。降温腐熟阶段，堆体温度较低，嗜温菌开始活跃起来，分解剩余的有机物，堆体的温度逐渐降低、耗氧速率减小、孔隙度增加，逐渐稳定进入腐熟阶段[6]。

污泥农用前进行堆肥预处理，可进一步降低污泥中的有害物质含量。堆肥前加入一定比例的填充物料，如树叶、木屑、秸秆、动物粪便等，增加污泥的孔隙率，有利于堆体中气体的流通，经堆肥污泥中的微生物将有机物降解成腐殖质并使污泥达到稳定化、无害化[7]，污泥中的有机质分解后形成的速效养分更利于植物吸收，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长，且适量污泥堆肥农用不会引起土壤重金属污染[8]。

3.3 污泥农用种植效果

我国农业生产中化肥的使用较为普遍，是促进农作物增产的重要方法，但增施化肥的同时却会造成土壤退化、温室气体排放等一系列环境问题[9]。研究表明，作物对氮肥的吸收利用率仅为30%，大量氮肥的施用导致氮肥利用效率低下，同时，化肥不合理施用和过量投入，还会导致施入土壤的养分流失且给环境带来严重危害[10]。相关学者发现，过度施用化肥使得土壤发生酸化、板结以及肥力下降等现象[11]。土壤酸化会令植物毒害元素活性增加，土壤有益元素（钙、镁、钾）的含量或活性降低，给植物生长发育造成危害，严重制约中国农业的可持续发展。因此，合理的有机物料使用是提高化肥利用率、实现化肥施用零增加目标和农业可持续发展的重要途径[9]。

研究表明，不同比例有机物料替代化肥均有利于土壤pH、有机质、全氮及有效养分含量的提升，可在减少化肥施用的同时提升土壤肥力[12]。其原因是由于试验施用的污泥堆肥呈碱性且含有大量有机物质，能通过提高土壤的酸碱缓冲性能，从而提高土壤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，改善土壤的物理性状[14]。

白酒废水污泥有机质含量非常高，氮、磷营养成分较为丰富，重金属含量较低，性质较为稳定，具有较强的农用价值。金徽酒股份有限公司位于甘肃省陇南市徽县伏家镇，厂区周边农业生产较为丰富，污泥堆肥预处理后用于农业生产，符合当地的农业种植环境，同时能极大程度地解决污泥处置问题，并发挥污泥的资源化利用价值。

污泥堆肥中含有大量的有机质和氮磷钾元素，是作物生长发育过程中不可或缺的营养元素。同时，污泥堆肥替代无机肥料的施用，有利于降低农田氮磷流失，提高土壤有机质，从而改善土壤的生物、化学和物理性质，并增加作物产量。Skowronska aM 等[15]的研究表明，高量施用污泥产物能显著增加土壤碳氮含量及酶活性。

选择在2 块试验地进行玉米和小麦轮种试验。1#农用地施入污泥，施入量为10t，在种植前与土壤进行拌合，玉米的产量为750kg.亩-1，小麦的产量为500kg.亩-1。2#农用地施入化肥，施入量为50kg，在种植前与土壤进行拌合，玉米的产量为600kg.亩-1，小麦的产量为400kg.亩-1。结果表明，使用污泥的种植产量较使用化肥的产量高25%，且使用污泥可以节约化肥投入费用。

结论

白酒酿造废水污泥不仅含有丰富的有机物质，还含有植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素，污泥呈中性，性质稳定，污泥中重金属含量显著低于污泥农用标准，且低于城市污泥平均水平，卫生学指标和理化指标均符合污泥农用标准。污泥经堆肥无害化处理后施入农用地的种植效果优于使用化肥的种植效果，并可以节约化肥投入费用。因此，污泥农用具备可行性，能极大程度地解决污泥处置问题，并能发挥污泥的资源化利用价值。