厌氧消化污泥化学组成及其环境化学性质

f7一fgf3斓1997年6月植物营养与肥料学报PLANTNUTRITIONANDFgRTILIZERSCIENCEVd3Nn．2Jun．1997厌氧消化污泥化学组成及其环境化学性质．圭拦．5f__————一l(中国科学院地理研究所农业生态与环境技术试验站，北京i00i01)．塑叠／胡忠明(南京农业大学资源环境学院．南京210095)摘要本文剖析了厌氧消化污泥主要组成分的特征和污泥的农业利用价值认为厌氧消化污泥含较多的有机质和N，P等养分，且有机态养井中相当部分容易矿化，因此具有很好的肥料价值。污泥中昕含的各种重金属是一般土壤的20～40倍，但基本未超过我国污泥农用污染物控制标准。cd和Zn，在污泥中主要以水溶态、交换态和松结合有机态存在，活性相对较高。此外，污泥也具明显的生物毒性。关键词坚生物毒性重金属形分级、执●目前我国已建成大约120座城市污水处理厂，年产出污泥近3O万吨(干物质)，相当于湿污泥600~700万吨。为使污泥得到进一步稳定、减容以利最终处置，污泥消化和脱水工艺已在污水处理厂得到普遍采用。目前许多大型污水处理厂排出的污泥均为厌氧消化脱水污泥。污泥经厌氧消化处理．其养分组成、供肥特性及重金属赋存形态都可能会发生一定的变化。为了在农林业上更好地利用这种消化污泥，有必要弄清其主要化学成分和性质。为此，天津纪庄子污水处理厂消化污泥为材料，开展了本项研究一、材料与方法天津市纪庄干污水处理厂是日处理能力选26万吨的太型污水处理厂，处理的污水中40为生活污水，60为工业废水。污水二级处理工艺为活性污泥法，污泥刚采用中温厌氧消化二级处理工艺。消化后污泥在脱水机房通过化学调理(加聚丙烯酰胺絮凝)后，利用水平带式压臆机脱水，获得含水8O的厌氧消化脱水污泥。该污水处理厂的污水组成及其污水和污泥处理工艺．在我国许多大型污水处理厂中具有很好的代表性。脱水污泥样于1993年春、夏两十时期采取。采回后摊成薄层，于50~60C干燥箱内鼓风干燥，用不锈钢粉碎机粉碎，再用玛瑙研钵研磨过850um筛。污泥化学成分的常规分析参照《土壤农化分析》II]方法进行。重金属全量接《环境监测分析方法》。进行测定，重金属形态分级参照有蓑文献0进行。依次将重金属分为：可溶态+交换态．松结盒有机态，碳酸盐结台态，氧化锰结合态，紧结台有机态，无定形氧化铁结合态，晶形氧化铁结舍态及残渣态(矿物态8种形态。污泥有机物分组测定主要采用wal~nan(1930)提出的方法⋯并稍加改进，即将污泥中有机物依次分为粗油脂类(包括油脂、蜡质及色素等)，水溶物类【包括淀誊}、蔗糖、低聚糖、果聚糖以及氨基酸等化合物)、粗蛋白类、半纤维素类、纤维素类和木质索类等。收稿日期l996—05—06维普资讯http://www.cqvip.com周立样等：厌氧消化污泥化学组成及其环境化学性质污泥生物毒性采用紫露草微核技术测定。其基本原理是：紫露草在其花粉母细胞分裂早前期(四分体期)，对外界“三致”物质非常敏感，在这些物质作用下，一些染色体会发生断裂，产生染色体片断。它们在细胞分裂过程中，由于缺乏着丝点不能像正常染色体那样移动到细胞的一极组成新的细胞核，而被遗留在细胞核之外-单独形成微核。环境中所含诱变物越多，形成微核也越多．因此可用微核增加的多寡来表示毒性大小。二、结果与讨论(-)污泥的养分含量表1列出了厌氧消化脱水污泥的基本农艺性状，井同时列出了未消化的生活污泥和一般农家肥的主要农艺性状，以资比较结果表明，厌氧消化污泥pH一般多接近中性，其有机质含量较高；N、P养分也较丰富，分别约为猪厩肥，牛厩肥的2．7倍和5倍，且污泥的C／NI：P(30)低得多。因此，污泥有机物矿化速度在短期内比普通农家肥迅速。据好气培养一间歇淋洗法研究结果，污泥有机N在l4周内矿化率可高达65⋯，供N强度较大。但污泥中钾含量通常很低，只有普通农家肥的18左右为平衡植物对营养元素的需求，污泥作肥料施用时应注意钾的补充表1污泥与一般农家肥养分组成等的比较(乇基)Table1someagrochemicalpmpeftiesofslu．dgeo~mparedtofarmyardnmlltlres(Dw)供试的消化污泥与未消化的生活污泥来源不同，它们在养分绝对含量上虽不便直接比较，但从无机N占全N的比例，以及无机N之间的相对比例，仍可看出厌氧消化对N的存在形态有较大影响由于消化过程中部分有机N被分解，使污泥中无机N明显增多。同时消化过程又是在厌氧条件下进行，因此NH·N氧化形成NOf-N的过程受到极大抑制，从而表现出厌氧消化污泥中无机N占全N的比例较未消化污泥高得多；且NILN与NOr-N之比，也比未消化的生活污泥大得多(消化污泥为107，未消化污泥仅2．58)。Willinmg(1987)发现0，污泥