污泥在园林绿化中应用

污泥在园林绿化中应用

摘要:城市污水处理厂污泥产量随着处理率提高增加,通过检测污水处理厂污泥理化性质,将污泥肥料用于不同植物种植,探讨污泥用于园林绿化的可行性。污水处理厂污泥基本理化性质变化小,有机质含量与传统有机肥相当。污泥含水率较高是影响园林绿化直接利用的不利因素,污泥pH值适宜植物生长,满足碱性土壤中实用要求,表明污水处理厂污泥用于园林绿化可行。经好氧堆肥后污泥速效养分含量增加,种子发芽指数升高,表明污泥好氧堆肥好可降低生物毒性。过量污泥施用土壤存在较大的氮磷淋溶风险,大量施用会造成地下水污染。

关键词:污水处理厂污泥;园林绿化;堆肥处理

城市污水处理厂污泥是污水处理净化中产生含水率不同的固态物质,具有含水率高,气味恶臭等特点。其组分复杂,含有大量寄生虫卵等。随着污水处理率的提高,污泥产量迅速增加,有80%的污泥未得到妥善处理,具有较大的环境风险,因此,污泥处理受到世界各国的广泛关注。我国污水处理厂中传统处理工艺运行费用占总费用的20%-50%,污泥处理技术面临着经济困难。我国污泥处理研究工作起步较晚,处理工艺较为完善,很多污水处理厂将污泥直接排放到环境中造成二次污染。污泥处理处于滞后状态,污泥处理方式惯用焚烧法,随着环境卫生标准提高,焚烧处理因成本高等原因逐渐受到限制,寻求科学的污泥处理方式非常必要。市政园林绿化肥以有机肥为主,主要采用植物修剪枝叶制成,而随着园林绿化对有机肥需求不断增加,污水处理厂的污泥处置问题亟待解决,将二者联系起来,将污水处理厂污泥处理后用于园林绿化中,可在缓解有机肥短缺问题的同时解决污泥的处理问题,是适合环境资源再利用可持续发展路径。

1污水处理厂污泥园林绿化可行性

污泥性质是处置方式选择的依据,而污泥性质与处理工艺等因素有关。西安市邓家村污水处理厂始建于50年代,原设计规模为40000m3/d,1976年扩建处理为二级生化处理,1998年再次改建,新建60000m3/d中负荷处理设施,服务范围为西郊与环南路部分区域,污泥处理采用中温两级消化工艺[1]。研究对西安市污水处理厂脱水污泥进行采样,通过污泥理化性质分析,探讨污水处理厂污泥用于园林绿化的可行性。实验用污泥采自污泥脱水车间,样品质量不少于2kg,混合后自然风干,采用四分法缩分至所需样品量,pH采用电极法,EC采用5:1浸提-电导法。污泥基本理化性质包括含水量、氧化交换量等。污水处理厂脱水机出口污泥检测含水率均值为82.31%,进行卫生填埋会对填埋场运行造成影响,含水率高于处理厂园林绿化泥质限值,可能造成二次污染。使用前应进行堆肥等减量处理。污泥pH值满足大多数植物生长要求。必要时对污泥进行淋洗脱盐处理,避免长期施用污泥肥料造成盐害问题[2]。污泥肥效成分含量是衡量园林绿化价值的主要因素,符合相关标准下的污泥肥效成分高、利用价值大。污泥中有机质含量不同,与处理厂进水水质及处理工艺有关。污水厂污泥有机质含量低于猪粪含量,全氮单量是东北黑土壤的6.6-17.4倍。污泥是高有机质的潜在肥料,进行堆肥处理添加C/N较高的秸秆等物质,保证堆肥在合理的C/N下进行。污泥中氮磷含量营养成分满足GB/23486-2009养分要求。检测结果表明:污泥中有机质含量在30g/kg以上,污泥是可与传统牲畜粪便媲美的潜在有机肥资源。按照处理厂产泥量估算,每年产污泥含磷量约3614t,可节约氮肥1210t/a。

2污泥肥料对植物生长的影响

污泥用于园林绿化是将处理污泥用于绿化地系统建造养护中,可制作有机肥原料。污泥用于园林绿化对土壤熟化有明显促进作用,污泥施用前宜进行无害化处理提高污泥利用安全性。我国开展污泥利用方面研究,用于矿区植被恢复,实现污泥资源化利用[3]。通过对常用园林绿化植物施入污泥肥料,研究对植物生长响应,确定常用园林植物施加污泥肥料施用量。研究于西北农林科技大学水污染控制研究中心实验室进行,选取常用园林植物为研究对象,对不同污泥肥料施加研究对植物生长影响。选取南天竹等灌木,设置对照组处理,污泥肥料与背景土壤混合为培养基质,污泥肥料为第三部分中污泥堆肥成品。采用育苗容器具有透气性好,移动灵活等优点。如用于肥料种植可防止有害物质淋溶至土壤,减少污泥肥料淋溶风险。研究选取常见园林绿化草坪草,高羊茅、污泥肥料投加比例为5%、20%,采用塑料容器实验室种植,容器按25g/㎡播种量播种。将种子撒播到土壤表面,采用喷洒方式洒水避免种子冲刷。20%、70%处理基茎增加幅度比CK组高,40%处理株增幅最明显,40%左右比例处理达到植株生长良好效果。可为植株生长足够营养物质,不会因有害物质对植株产生抑制作用。实验采用红叶李植株较大,受有害物质影响较小。对幼苗施肥料可能造成负面影响,施用污泥肥料应针对植物生长期护理确定施肥量。70%处理木槿死亡,说明添加比例对植株生长表现抑制作用,主要原因是污泥中有机酸含量较高,含有重金属,EC值超出木槿生长承受范围。20%以下施加比例合理。不同污泥肥料比例施加对高羊茅生长有不同影响,施加低比例对高羊茅生长无负面影响,高比例施加对生长造成负面作用,建议施加比例介于5%~10%,在植物生长中发挥养分缓释优势,减少污泥肥料对种子发芽影响。

3植物对污泥重金属的吸收分析

污泥中重金属是土地利用主要障碍,施用污泥肥料增加土壤肥力,选择红叶李等为研究对象,研究不同植物对污泥中重金属的吸收。杏成熟后处理选择3棵杏树,摘取杏果为测试对象,经预处理后检测果实重金属含量。污泥肥料会提高杏果中重金属含量,按照无公害食品常绿果树果品卫生标准,参照我国食品卫生标准对果品要求,研究中Cu含量不超标,Cr超标严重,与其在污泥中生物活性高有关。研究表明污水厂污泥中Cr生物有效态含量占总量55%,重金属有效态含量对植物吸收有关键影响。果树利用污泥肥料,应从重金属生物活性含量角度出发,研究污泥中重金属含量,避免大量施用污泥肥料。对杏树施加污泥肥料,采集红叶李新生须根进行重金属含量测试,处理选取3株采集。由于各部位对重金属敏感度不同,施加肥料后红叶李新生须根对重金属含量能力不同。PB差别较小,各部位吸收Zn表现为须根>枝条>叶片。新生须根对Zn吸收量随肥料比例升高。枝条中Zn含量随施加比例增加不明显。Cr含量以须根中最高。40%比例处理红叶李生长情况最佳,说明这一浓度含量的污泥重金属不会对较高植株红叶李生长造成影响。高羊茅生长2月后,采集不同处理样本处理进行重金属含量测定。高羊茅对污泥中Cu,Cr吸收量随着施入污泥比例提高。施加比例大于20%时吸收量增大。Zn吸收量处理差别不明显。高羊茅对不同重金属吸收能力不同,重金属吸收能力顺序为Cr>Zn>Cu,Cr吸收量是植物最易利用的重金属形态,使用污泥肥料后可通过植物对重金属吸收能力修复。污泥比例过高,发芽会受到抑制,单位生物量的高羊茅对Cr吸收量增加,高羊茅对重金属吸收会下降,土壤修复植物污泥施加量不宜过高。

4结语

对西安市污水处理厂脱水污泥进行理化指标检测,进行污泥堆肥实验,进行施用污泥肥料土壤淋溶实验。污水处理厂污泥基本理化性质满足园林绿化应用,有机质含量可与传统有机肥相当,污泥经好氧堆肥后臭味消失,速效氮磷钾含量增加,表明消除生物毒性,使得Cu,Pb生物有效态含量降低。污泥肥料对不同植物生长影响不同,对木槿负面影响显著,应根据不同植物性质确定污泥肥料施用量。植物表现对某种重金属具有较高吸附能力,因此可利用植物修复手段除去污泥中生物有效态重金属。

参考文献

[1]姜璐.青岛市区污水处理厂污泥堆肥处理技术方案研究[D].青岛:青岛理工大学,2019.

[2]薛颖慎,范巧娟,王朝辉.污水处理厂生活污泥填筑路基可行性研究[J].筑路机械与施工机械化,2015,32(07):55-58+63.

[3]杨涛.污水处理厂污泥在景观植物种植中的应用研究[D].上海:华东理工大学,2014.

作者:马三贵 单位:河南省豫南园林绿化有限责任公司