城市污泥微氧堆肥资源化处理处置技术研究

摘要

我国城市污水厂污泥排放量日益增加，特别是在城市化水平较高的城市与地区，污泥处理处置问题已经十分突出。论文综合比较了国内外污泥处理处置技术方法及发展趋势，论证了低有机质污泥堆肥农用的可行性，研究了城市污泥配料比例，微氧堆肥的影响因素及操作条件，测试了堆肥产品的肥效及相关指标。 文中分析调研了城市污泥的理化性质，污泥中含有一定量的氮、磷、钾等营养成分和Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等微量元素，重金属及有毒有机物含量符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的污泥农用时污染物控制标准要求，可以堆肥农用，但其有机质含量偏低，影响堆肥效果。研究了低有机质污泥堆肥制肥的可行性。 微氧堆肥实验结果证明：选择添加高有机质高蛋白的酱油渣和木屑(蓬松剂)堆肥，可加速低有机质污泥堆肥发酵升温，提高有机物分解速度。设计实验测试指标为：堆肥温度、有机质含量、总有机碳(TOC)、含水率、空隙率、pH值、微生物活菌数量、浸提液CODcr、浸提液电导率、总氮、总磷、总钾、大肠杆菌菌群值等，来考察堆肥制肥的性能。 实验确定低有机质污泥微氧堆肥的工艺参数，如：堆肥最佳物料配比为污泥/木屑/酱油渣=2/2/1(体积比)；通风量适宜范围为3～3.5m<'3>空气/(m<'3>堆肥·h)；保证堆肥顺利发酵的堆料有机质含量应大于52％；含水率在60％～70％：空隙率大于40％；发酵周期20天。研究分析微氧堆肥过程，结果表明：堆肥升温速率与堆料有机质含量、环境温度密切相关；总氮趋于减少，总降幅在10％～15％；堆肥后微生物总量增加一倍；堆料浸提液电导率(EC)满足相关要求。陈化阶段，堆肥以翻堆供氧，无需通风；有机质继续分解降至30％；水分减少到40％；陈化周期30天。高温微氧堆肥发酵结束。 城市污泥堆肥产品臭味消失，呈灰褐色，手感松散，C/N小于20，堆肥腐熟。堆肥产品的含水率、有机物降解率、大肠杆菌群菌值和蛔虫卵死亡率都满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的污泥好氧堆肥稳定化控制指标。其N、P、K总营养成分满足《有机肥料标准》(NY525-2002)4％的要求。 论文根据实验结果提出低有机质污泥微氧堆肥制有机肥工艺路线。设计城市污泥微氧堆肥制有机肥工程方案，进行可行性分析，可取得社会和经济双重效益，该技术值得推广，产品可施用于林地、耕地、茶树果园和市政绿地等。 论文课题来源于南京市建委的《南京市城市污水处理厂污泥处理、处置技术和示范应用研究》(ZB2-2005)项目，研究成果已通过江苏省建设厅的鉴定，总体技术达到国内领先水平。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景、意义和内容

1.1.1课题研究的背景

1.1.2课题研究的意义

1.1.3课题研究的内容

1.2污泥处理处置技术及其发展

1.2.1污泥处理技术及方法

1.2.2污泥处置技术及方法

1.2.3污泥处理处置方法的比较及其发展

1.3污泥堆肥制肥工艺及方法

1.3.1污泥堆肥制肥工艺简介

1.3.2污泥堆肥产品土地利用的安全性

1.3.3污泥堆肥产品市场

1.3.4污泥堆肥制肥可行性分析

第二章 污泥微氧堆肥的原理与技术

2.1污泥微氧堆肥原理及其微生物生化过程

2.1.1污泥堆肥原理

2.1.2厌氧、微氧堆肥技术比较

2.1.3污泥微氧堆肥的微生物生化过程

2.2污泥微氧堆肥技术的研究与应用发展

2.2.1国外污泥微氧堆肥技术的研究与应用发展

2.2.2国内污泥微氧堆肥技术研究与应用发展

2.3污泥微氧堆肥技术工艺及系统

2.3.1污泥微氧堆肥技术工艺及其特点

2.3.2污泥微氧堆肥系统及其特点

2.4污泥微氧堆肥的影响因素

2.4.1温度

2.4.2通风

2.4.3有机质

2.4.4 C/N

2.4.5含水率

2.4.6空隙率

2.4.7 pH值

2.5污泥微氧堆肥腐熟指标和农用指标

2.5.1污泥微氧堆肥的腐熟度指标

2.5.2污泥农用指标

第三章 污泥微氧堆肥实验设计

3.1实验设计

3.1.1微氧堆肥发酵装置

3.1.2微氧堆肥固体样品的采样方法

3.1.3实验步骤

3.2分析测试指标

3.2.1实验测试指标及方法

3.2.2仪器及药品

3.2.3数据分析方法

第四章 污泥微氧堆肥的配料及堆制方案

4.1城市污水厂污泥产量

4.1.1城市污水处理厂的污水处理工艺

4.1.2污泥产率

4.1.3城市污水厂污泥产量

4.2城市污泥的理化性质

4.2.1城市污泥组成

4.2.2城市污泥有机质特征

4.2.3污泥中重金属含量

4.2.4污泥中重金属指标与污泥水重金属含量的关系

4.3低有机质污泥微氧堆肥堆制方案及操作条件

4.3.1堆料性质

4.3.2配料调整

4.3.3含水率及体积配比

4.3.4粒径调整

4.3.5堆制方案

4.3.6通风量控制

4.4本章小结

第五章 城市污泥微氧堆肥实验研究

5.1污泥微氧堆肥一次发酵实验结果与讨论

5.1.1翻堆频率对堆肥的作用

5.1.2堆肥温度与有机质含量的关系

5.1.3堆肥温度和堆体体积变化的关系

5.1.4含水率和空隙率对堆肥影响

5.1.5堆肥过程中微生物总量的变化

5.1.6堆肥过程浸提液CODcr的变化

5.1.7堆肥过程浸提液电导率(浸提液EC)的变化

5.1.8堆肥过程中总氮的变化

5.1.9堆肥过程中pH值的变化

5.2徽氧堆肥二次发酵实验结果与讨论

5.2.1二次发酵通风量控制的理论基础

5.2.2温度的变化

5.2.3含水率的变化

5.2.4有机质的变化

5.2.5营养元素的变化

5.3堆肥腐熟指标

5.3.1物理指标

5.3.2化学指标(固相C/N)

5.3.3堆肥稳定化指标

5.4堆肥有机肥产品及制复混肥指标

5.4.1污泥有机肥肥效分析

5.4.2污泥有机肥制复混肥的配置方法

5.5本章小结

第六章 污泥微氧堆肥制有机肥工程设计

6.1污泥微氧堆肥处理工艺设计

6.1.1处理规模

6.1.2污泥堆肥处理工艺

6.1.3污泥堆肥主要技术指标

6.2污泥微氧堆肥工艺流程

6.2.1一次发酵系统

6.2.2二次发酵系统

6.2.3除臭系统

6.3堆肥厂建设投资

6.3.1堆肥厂土建费用

6.3.2堆肥设备费用

6.3.3堆肥厂固定资产投资

6.3.4堆肥厂建设的间接费

6.3.5堆肥厂建设总投资

6.4污泥堆肥制有机肥经济分析

6.4.1堆肥制肥运行费

6.4.2经济效益分析

6.4.3社会效益分析

6.5本章小结

结论和建议

致谢

参考文献