化学药剂强化污泥高温好氧堆肥的技术研究

发布时间：2020-05-13 15:53

【摘要】：污泥高温好氧堆肥是利用污泥中有机物生物分解释放出的热量来提高和维持污泥堆肥反应体系的温度、进而由高温加速微生物对有机物的代谢并使污泥获得快速稳定化的技术。堆肥作为污泥资源化利用的一种前处理方式,备受青睐。然而,污泥堆肥过程中,存在反应速率低、氮损失量大、容易散发恶臭等问题。本文据此提出了投加KH_2PO_4-K_2HPO_4缓冲溶液以强化堆肥速率,以鸟粪石(MgNH_4PO_4·6H_2O)结晶法减少体系中氮素损失的解决方法,并缓解臭气的释放。主要研究结果如下:(1)探究了缓冲溶液投加量对污泥堆肥体系的影响。投加0.1mol·kg~(-1) DM,KH_2PO_4和0.1 mol·kg~(-1) DM,K_2HPO_4堆体效果最好。堆体温度在高温期(50℃)维持17d,满足无害化条件;有机物降解率为36.3%,比对照组提高了15.6%;CO_2损失量为105.8 g,微生物的活性略有提高;pH值维持在7.5-8.5之间,有利于微生物活动繁殖;NH_3-N损失量比对照组减少了46.7%。(2)探究了缓冲溶液与鸟粪石法结合对污泥堆肥体系的影响。投加0.2 mol·kg~(-1) DM,MgSO_4,0.1 mol·kg~(-1) DM,KH_2PO_4和0.1mol·kg~(-1) DM,K_2HPO_4堆体效果最好。堆体温度在高温期(50℃)维持17d,满足无害化条件;有机物降解率达到36.8%,比对照组提高了23.1%;SCOD浓度为7.5 g·kg~(-1) DM,对SCOD的去除效果优于对照组;CO_2损失量为118.9 g,微生物的活性略有提高;pH值维持在7.5-8.5之间,有利于微生物活动繁殖和鸟粪石沉淀的形成;电导率达到3.8 mS·cm~(-1),符合后续土地利用的要求;NH_3-N损失量比对照组减少了62.5%;氮素损失量比对照组减少了72.7%,能有效提高堆肥产品中的肥效。(3)分析了Mg:P比例和缓冲溶液投加时间对污泥堆肥体系的影响。第0d投加0.13 mol·kg~(-1) DM的MgSO_4,在第5d投加0.1 mol·kg~(-1)DM的KH_2PO_4和0.1 mol·kg~(-1) DM的K_2HPO_4堆体效果最好。有机物降解率达到35.5%,比对照组提高了32.0%;SCOD浓度为37.7 g·kg~(-1)DM,SCOD的去除效果优于对照组;pH值维持在7.5-8.5之间,有利于微生物活动繁殖和鸟粪石沉淀的形成;NH_3-N损失量比对照组减少了60.0%;堆肥产品中的可溶性NH_4~+-N含量高于对照组,能有效提高堆肥产品中的肥效。(4)XRD图证实了缓冲溶液-鸟粪石处理中鸟粪石沉淀的形成。缓冲溶液将pH值维持在微生物活动繁殖和鸟粪石形成的合适范围内,Mg~(2+)先与HPO_4~(2-)结合形成MgHPO_4,再与被缓冲溶液保持在堆体的NH_4~+结合生成MgNH_4PO_4·6H_2O,从而有效减少了氮素损失。
【图文】：

基本组成,体系,污泥

图 1-1 污泥的基本组成体系[11-12]Fig.1-1 Composition of sewage sludge1.2.2 污泥的危害城市污泥中含有大量有机质、丰富的营养元素以及许多植物所必需的微量元素，但同时也含有大量的病原体、寄生虫（卵），，还含有一定的 Cu、Zn、Cr、Hg 等重金属，以及各种被列入优先污染物名单的难降解有毒有害物质，这些物质如果不能被有效的处理处置，就会对人类以及动物的健康造成较大的危害[10,13]。（1）营养物质污泥中不但含有大量的氮、磷、钾等植物营养元素，且含有钙、硫、铁、镁、硼等植物生长所必须的矿质元素[14]，其中氮和磷均为有机态，所以污泥可以作为有机肥源。但是，污泥中的主要成分为易于腐败的有机物，若不经过适当处理，进入环境中会引起水体溶解氧下降、并会对水体环境带来严重的有机污染。（2）有机污染物

污泥稳定,欧盟,成员国,土地利用

上海交通大学硕士学位论文后，才能进行填埋、土地利用。从图 1-2 中可以看出，欧盟有一半以上的国家将土地利用作为污泥的处置的主要方式，其中在葡萄牙占到 88%，在英国占到 70%；欧洲之外，美国也将土地利用作为主要处置方式。我国相关部门也鼓励推广土地利用。在《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》[28]中指出：对于以城市生活污水为主产生的污泥，在高温好氧堆肥后进行土地利用，能对污泥中的有机质及营养元素实现高效利用；且堆肥稳定化后的产品性质能够达到限制性农田、园林绿化或土壤改良的标准，是较好的选择。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;S141.4

【参考文献】