利用城市固體廢棄物生產(chǎn)有機復(fù)合肥施用效果研究

利用城市固體廢棄物生產(chǎn)有機復(fù)合肥施用效果研究

摘要：城市污水處理廠污泥和生活垃圾及粉煤灰富含作物生長所需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成份和大量有機質(zhì)，可以充分利用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將污泥、垃圾和粉煤灰按4∶5∶1配比堆肥發(fā)酵，并根據(jù)地域特點研制水稻和甘蔗有機復(fù)合肥。田間試驗表明，制成的有機復(fù)合肥對水稻和甘蔗均有較好的增產(chǎn)效果，并可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的肥力。關(guān)鍵詞：污水處理廠污泥生活垃圾粉煤灰有機復(fù)合肥

為保護環(huán)境，我國近幾年建設(shè)了大量的污水處理廠，相應(yīng)地產(chǎn)生了大量的污水污泥，據(jù)統(tǒng)計英、美兩國在過去的幾年中污泥每年增長5%～10%，年產(chǎn)干污泥分別達到1.7×106t和9×106t［1］。我國每年產(chǎn)生的污水污泥達到1億t［2］以上（濕污泥）。由于污泥中含有大量的有害物質(zhì)及細菌、各種寄生蟲卵、大量的病原微生物等，熱值低、含水率偏高，極有可能產(chǎn)生二次污染現(xiàn)象。1998年我國668座城市共產(chǎn)生城市生活垃圾達1.2億t［3］，而我國城市生活垃圾的增長速度為10%左右［4］，這些城市固體廢棄物的處置方法主要有焚燒、填埋、投海、燒磚、筑路等，這些處置方法均有較大的弊端，如費用高、能耗大或衛(wèi)生問題等。因此利用其堆肥制造成有機復(fù)合肥，走資源化利用之路，對今后合理利用城市固體廢棄物具有重要的現(xiàn)實意義。將污泥、垃圾和粉煤灰按4∶5∶1的配比先常溫下好氧堆肥15d，再經(jīng)過40～50d的厭氧堆肥發(fā)酵，這些物質(zhì)中有機物基本上轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，而且其中的臭味全部去除，外觀呈松散狀。將堆肥成品經(jīng)自然干化、烘干后和經(jīng)過配方計量所需的無機肥料氮、磷、鉀肥及部分微量元素等混合后進行粉碎造粒，最后制成有機復(fù)合肥。堆肥試驗自1998年6月至9月，歷時3個多月。堆肥期間，通過記錄溫度和測量堆料中氧濃度的變化情況，相應(yīng)改變通風(fēng)量大小，以保證最佳堆肥效果。并于1999年至2000年將研制好的有機復(fù)合肥送桂林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所分別對早稻、晚稻和甘蔗進行田間試驗，驗證施用效果。1城市固體廢棄物制造有機復(fù)合肥的肥效城市固體廢棄物制造的有機復(fù)合肥中含有大量的有機質(zhì)，它會增加土壤中負電荷及促進微生物活動，通過化學(xué)、電化學(xué)及生物化學(xué)作用，對NH4+，K+等養(yǎng)分產(chǎn)生吸附和調(diào)節(jié)作用，速效成分快而不猛，與其中的緩效成分配合得當(dāng)，肥效快而持久，可避免施用化肥那種"大起大落"不均衡供肥的毛病，還可以增強保肥力，減少養(yǎng)分的淋失，特別在南方高溫多雨的條件下，在缺乏有機質(zhì)的瘦土、沙土上，有機復(fù)合肥的保肥力特別明顯。另外有機復(fù)合肥還可以活化土壤中的N，P，K及Si，Mn，Zn等成分，提高有效性，改善土壤理化性質(zhì)。有研究［5］認為，施用有機復(fù)合肥存在著時空效應(yīng)，有機復(fù)合肥中有機無機成分具有同時間、共空間的特點，即有機復(fù)合肥中的有機無機成分從一開始就結(jié)合在一起，這比先施有機肥、后施化肥的傳統(tǒng)施肥方法優(yōu)越，傳統(tǒng)方式即使同時施用有機肥和無機肥，有機無機成分在土壤中的空間分布上也有差異，遠不如有機復(fù)合肥均勻?？紤]到廣西地區(qū)的土壤特征，結(jié)合桂林市污泥、垃圾的特點，根據(jù)廣西地區(qū)主要農(nóng)作物為水稻和甘蔗。因此本研究選取水稻和甘蔗作為主試作物，分別研制了供水稻和甘蔗施用的有機復(fù)合肥。要滿足作物對N，P，K需求,污泥的添加量一般不會超過40%,這樣對于直接施用污泥垃圾堆肥產(chǎn)品時,重金屬的含量可減少一半,試驗時采用的配比見表1。表1有機復(fù)合肥中主要物質(zhì)比例成份堆肥產(chǎn)品過磷酸鈣尿素鉀肥比例(%)29～3326～2823～2518～20從表1可以看出,污泥垃圾的添加量未占到1/3,最后生產(chǎn)出的兩種有機復(fù)合肥的肥效成分見表2。表2兩種有機復(fù)合肥的成分肥料種類N(%)P2O5(%)K2O(%)水稻用1145甘蔗用14.3452有機復(fù)合肥的增產(chǎn)效果研制的兩種有機復(fù)合肥的成分完全滿足國家有機復(fù)合肥的標準，即N，P，K總量(N+P2O5+K2O)≥18%。筆者在桂林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的協(xié)助下對早稻、晚稻、甘蔗等作物進行了作物田間施肥試驗。從表3可知，對于晚稻施用有機復(fù)合肥和市售高效三元復(fù)合肥均比對照組增產(chǎn)，平均增產(chǎn)約12%，有機復(fù)合肥比市售三元復(fù)合肥每畝少施5kg，因此有機復(fù)合肥肥效略優(yōu)于市售三元復(fù)合肥。表3施肥后晚稻的產(chǎn)量情況(1畝=666m2)處理試驗面積(m2}肥料施用量

(kg/畝)試驗區(qū)水稻平均產(chǎn)量

(kg/畝)較對照區(qū)增產(chǎn)(kg/畝)(%)對照組13.30446.75

市售復(fù)合肥13.34050053.2511.9有機復(fù)合肥13.335504.2557.512.9注：市售高效三元復(fù)合肥肥效成分為N∶P2O5∶K2O=13%～15%∶7%∶3%。對于早稻,我們也進行了試驗。在同一水平下,有機復(fù)合肥比對照組增產(chǎn)約18%～19%，而市售高效三元復(fù)合肥比對照組增產(chǎn)約13%，有機復(fù)合肥的肥效比市售三元復(fù)合肥高6個百分點，見表4。表4施肥后早稻產(chǎn)量情況(1畝=666m2)處理試驗面積(m2}肥料施用量

(kg/畝)試驗區(qū)水稻平均產(chǎn)量

(kg/畝)較對照區(qū)增產(chǎn)(kg/畝)(%)對照區(qū)13.30408

市售復(fù)合肥13.340460.552.512.9有機復(fù)合肥*13.3404837518.4有機復(fù)合肥*13.3404867819.1注：①*號表示為兩平行試驗；

②市售三元復(fù)合肥成分為N∶P2O5∶K2O=13%∶5%∶7%。有機復(fù)合肥對甘蔗的生長有更加明顯的促進作用，甘蔗的出苗數(shù)、產(chǎn)量均有較大幅度增加，見表5。表5施用肥料后甘蔗的產(chǎn)量情況(1畝=666m2)處理試驗面積

(m2)肥料施用量

(kg/畝)下種數(shù)

(顆/畝)出苗數(shù)

(顆/畝)試驗組甘蔗平均產(chǎn)量

(kg/畝)增產(chǎn)

(%)混合肥24.0尿素50；

鈣鎂磷肥53.5；

氯化鉀15750335304903

市售復(fù)合肥24.020075033891519322有機復(fù)合肥24.0160750340586336.529注：①肥料施用量以畝施氮量為標準；

②市售高效三元復(fù)合肥的成分為N∶P2O5∶K2O=13%∶7%∶5%。3施用有機復(fù)合肥的安全問題3.1城市固體廢棄物中重金屬問題對于我國大部分大城市,由于工業(yè)廢水接入城市排水管網(wǎng)，因此會造成污水污泥中某些重金屬離子的含量偏高。城市垃圾和粉煤灰中也存在著某些重金屬離子偏高的問題。在處理這類城市固體廢棄物時應(yīng)謹慎對待,避免由于重金屬而引起二次污染。桂林市屬于旅游城市，重工業(yè)少，城市污水廠主要以處理生活污水為主，正常情況下不存在重金屬離子超標問題，城市垃圾也基本滿足要求，見表6。表6城市固體廢棄物中金屬離子含量組分AsCdPbCuCrNiZn污水處理廠污泥37.00.8538413659498453國家農(nóng)用污泥標準［6］7515100050010002001000城市垃圾75.71.16390.3162.3157.356.8352城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用標準［6］303100

300

粉煤灰301.1241046180

71農(nóng)用粉煤灰標準［6］7510500500500

注：數(shù)據(jù)單位為mg/kg。從表6可以看出，桂林市污水污泥中重金屬含量完全符合國家農(nóng)用污泥標準，可以在每666m2中以2000kg的施用量長期施用。城市垃圾也基本滿足國家標準,粉煤灰由于只作為添加劑，故其重金屬含量不會帶來直接影響。本研究用堆肥物料進行堆肥時,污泥為40%,垃圾為50%，粉煤灰為10%，其堆肥成品在制作的有機復(fù)合肥中用量為29%～33%左右,所以成品肥料中重金屬的含量不會超標。3.2有機復(fù)合肥農(nóng)用重金屬安全性為確定施用有機復(fù)合肥是否安全，在有機復(fù)合肥、市售高效三元復(fù)合肥進行肥效試驗時，采集了稻莖和稻谷樣品測定其重金屬含量，見表7。表7水稻稻莖、稻谷中重金屬元素含量樣品AsCdCrCuNiPbZn備注有機復(fù)合肥-0.0239.31581119.3稻谷中市售復(fù)合肥-0.018127820對照組-0.023101499.334.3有機復(fù)合肥-0.042255141559稻莖中市售復(fù)合肥-0.052518131667對照組-0.05733201720.377.7注：①數(shù)據(jù)單位為mg/kg；②"-"表示含量小于0.005；③數(shù)據(jù)由原中南工業(yè)大學(xué)重點實驗室測定，分析方法均為等離子-原子發(fā)射光譜法。從表7中可以看出,在水稻的稻谷和稻莖中，重金屬元素含量均無明顯差異，表明施用有機復(fù)合肥不會造成重金屬在植物體內(nèi)和果實中蓄積，進一步說明施用有機復(fù)合肥是安全的。由于肥料中重金屬含量沒有超過國家農(nóng)用標準，故本研究未對土壤中重金屬的變動情況進行測定。4效益分析(1)環(huán)境效益。利用城市污水污泥和生活垃圾堆肥后生產(chǎn)有機復(fù)合肥，大大減少蚊蠅等的滋生機會，降低病原菌存活時間，切斷了病原菌傳播到人類的途徑,避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潛在威脅。將城市固體廢物回用到自然中，在保護城市環(huán)境的同時，又解決了農(nóng)業(yè)上造成的偏施無機肥使土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、土壤退化等問題,有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。(2)社會效益。把污泥、垃圾、粉煤灰綜合利用生產(chǎn)農(nóng)用有機復(fù)合肥,為農(nóng)業(yè)部門提供了優(yōu)質(zhì)、價廉、高效的生態(tài)肥料，也使作物增產(chǎn)增收，同時變廢為寶,既發(fā)展了環(huán)保產(chǎn)業(yè)，同時也為城市增加了新的就業(yè)機會。(3)經(jīng)濟效益。若按年產(chǎn)5萬t的生產(chǎn)能力進行經(jīng)濟核算，按照本研究的方法生產(chǎn)出的有機復(fù)合肥成本價為800～850元/t，而市售高效三元復(fù)合肥市場售價一般為1100～1200元/t，因此本研究的有機復(fù)合肥有較好的經(jīng)濟效益，市場應(yīng)用前景良謾?參考文獻1RDDavis.TheimpactofEVandUKenvironmentalpressuresonthefutureofsludgetreatmentanddisposal.WaterEnvironManage,1996,10(2):65～692韋朝海，陳傳好.污泥處理、處置與利用的研究現(xiàn)狀分