西安市城市污泥和園林綠地廢棄物制備有機肥研究

郭 平, 韋文娟

(1.西安市新城區城市管理和綜合執法局，陜西 西安 710003; 2.西安市三環路綠化養護有限公司,陜西 西安 710000)

為加快城市垃圾資源化處理利用步伐，實現有機垃圾無害化分類消納，增強城市垃圾減量分配和有機垃圾穩定化利用處理能力[1]，研究以西安市生活污水廠污泥和園林綠化樹枝落葉有機處理為著力點，針對城市污泥有機處理技術和產業化發展應用前景進行了生產試驗和研究總結，旨在為城市有機垃圾可持續消納提供簡單實用技術參數，解決城市污泥和園林綠地廢棄物垃圾有效利用難題。

2020年末期，西安市中心城區有污水處理廠25座，各區縣另有污水處理場12座，日處理污水總量約430萬t，產生含水率80%達標污泥[2]約3 000 t，污泥中有機利用處理量不足10%。而園林樹枝落葉等廢棄物垃圾按照2018年末西安市僅行道樹中，種植僅15年以上樹齡懸鈴木數量達15.1萬株，欒樹、國槐、苦楝等小葉落葉樹10.9萬株，年產生落葉垃圾約105萬m3，年均修剪產生木質垃圾約75萬m3，這些垃圾體積大，外運成本高，目前均采用人工零散收集、遠距離集中裝卸運輸方式處理，分類收集困難，填埋處理不安全隱患多，已經成為城市發展中的重要制約性問題。

1 研究方法

1.1 試驗材料

供試材料為西安市第四污泥廠干化處理后(80%含水率)污泥；園林植物樹枝落葉自然晾干(5%～10%含水率)固體垃圾，粉碎加工成0.2～0.5mm絲狀植物纖維粉末；干化腐熟處理或自然腐熟、烘干后的成品雞糞(約15%含水率)以重量公斤數按比例安置于專用氧化池、淺槽、溝處待用。

1.2 試驗配方

試驗設4種處理樣品。

處理樣品①：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以6：3：1混合養護。

處理樣品②：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以3：6：1混合養護。

處理樣品③：80%含水率污泥與5%～10%含水率園林樹枝落。葉粉碎物與烘干成品(10%～15%含水率)雞糞，以4.5：4.5：1混合養護。

處理樣品④：水溶(樣③加同體積水)養護發酵、熟化、過濾等制成可溶性液肥。

1.3 制作工藝

幾種有機垃圾材料于25～38℃環境下，按比例分層均勻攤鋪于事先修建好的專用隔水氧化池、淺槽或溝道內(深度1.5～2 m，帶頂棚，避免雨水和陽光影響)，攤鋪總層厚度1～1.5 m，壓實使其緊密結合。人工每日1-3次(外界氣溫升高，堆內溫度高于55℃度時灑水降溫，加大翻耕次數)養護翻耕，有氧發酵3～7 d，取得有機肥(控制含水率達10%～20%)，選用標準規格試驗檢測樣篩，將樣品過篩，并將液肥按烘干樣和原樣分別包裝，進行質量檢驗測定[3]；選擇下一個自然時間段，制作重復一次，檢驗后產品對比國家NY525-2012、GB15063-2009標準取得試驗結果。

2 結果與分析

2.1 檢測數據結果

2.2 不同質量干化污泥對有機肥質量分數的影響

從表1可以看出，在同樣方法制備有機肥條件下，污泥的含量和配比越大，有機肥中氮(N)素含量越高，而總養分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)質量分數則由于磷(P)和鉀(K)的不穩定性而出現較大上浮或下降，但總養分量均超過國家農用有機肥質量標準。

表1 不同比例樣品混合處理檢測結果數據

2.3 不同質量園林樹枝落葉垃圾對有機肥質量分數的影響

表1中較高的磷(P)、鉀(K)質量分數對比說明，園林樹枝落葉垃圾質量越大時，因其較強的碳素和生物氧化酵解作用對有機肥中磷和鉀元素含量升高有顯著的增強作用；同樣條件下，增加園林樹枝落葉用量，對平衡微量重金屬如汞(Hg)含量有顯著的減量和降低作用。

2.4 液肥加工中水分對質量分數的影響

表2中看出，樣③加入同體積水后，總養分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)質量分數較表1原樣檢測值顯著減低不達標，而有機質的質量分數總量因其它可溶性有機質質量增加而顯著增高，此時烘干基質水(H2O)的質量分數已出現對照值不合格。

表2 同樣③配比加同積水制成液肥處理檢驗結果數據

2.5 與發達國家堆肥養分標準比較分析

表3顯示，國際上發達國家對于有機堆肥標準值中無論是總養分含量或有機質質量分數及重金屬汞(Hg)的要求，均低于我國限制，日本標準略低于我國較接近。而美國、德國、澳大利亞等對于堆肥中的氮、磷、鉀及總養分含量不進行要求和約束[3]，只限制堆肥處理以后產生的有機質質量分數標準值，這樣會更好的起到鼓勵和鞭策有機垃圾處理應用作用。

表3 國際上不同國家對堆肥養分的標準數據限值

3 結論

3.1 污泥和園林樹枝落葉混合生產有機肥簡單可行

2018年3月以來，通過連年試驗生產和多次檢測對照和結果分析說明，無論是城市污泥還是城市園林樹枝落葉，在有氧菌作用下，簡單、便捷的通過人工或淺槽設備[4]等養護工藝處理，極易生成符合國家農用標準的有機肥。

試驗工藝材料配比中，樣③顯著優于其他配方，它具有總養分高，氮、磷、鉀含量比例適度，生產配比用原材料比例合理，操作易于達到批次標量統一等目的；而樣①②配方也有相對優勢，若遇污泥或樹枝落葉產出量超大季節，可調整配比，針對性加工和處理大量堆積的城市有機垃圾。此項生產若遇秋冬季節氣溫較低時，則可于大棚內加溫處置，加快垃圾資源化處理周轉和消納速度。

樣④配方中同體積水份的加入減慢了有氧發酵速度，使交接狀污泥難以與物料混合形成局部聚集。增加攪拌翻耕次數后，可溶性有機質成分顯著增高[5]，但總養分含量和水分控制在技術上仍存在一定的矛盾，致使產品不達標，有待進一步試驗和研究。

3.2 高氮污泥肥供給城市綠地花木種植更經濟便利

試驗檢測結果可以看出，污泥高氮的特性明顯優于園林樹枝落葉配比高時生產的有機肥，在城市垃圾綜合處理時應優先考慮其高氮供給于城市綠地中常綠植物和花卉等喜氮植物，可減少城市垃圾反復遠距離包裝、轉運費用，也可于污水處理廠或垃圾處理廠混合腐熟處理后直接包裝運輸，應用于城市園林綠地中。

3.3 借鑒國際標準，啟動產業發展

美國、德國、日本等發達國家對于有機廢棄物處理標準專門成立了協會或專業機構進行推進和規范管理[3]。我國大多數城市人口密集，生活污水廠清潔處理后污泥產量富余[6]，城市園林綠地廢棄物垃圾量巨大，而相反，城市綠地土壤瘠薄，綠化覆蓋率低，有機肥資源欠缺，故應參照美國、歐盟等發達國家標準和管理體系，成立專門生產、管理機構，制定適合各城市污泥等有機肥發展的政策體系和運行標準，快速、規范地啟動城市污泥和園林綠地廢棄物處理消納政策，推動行業產業發展。