智能科技引领畜禽养殖废弃物资源化利用未来——访北京中科博联环境工程有限公司副总经理蔡永平

身材高大、儒雅健谈、充满活力——这是9月19~21日在2019(第十二届)中国国际集约化畜牧展览会上,见到北京中科博联环境工程有限公司(以下简称"中科博联")副总经理蔡永平时,记者的第一印象.在和谐而热情的氛围中,谈话开始了.

有机肥与化肥的生产能耗、投入成本和环境效益比较分析——以污泥堆肥生产有机肥为例

针对目前国内肥料生产和施用现状,分别从能耗、成本和污染物排放等三个方面对有机肥和化肥进行比较分析。化肥生产呈现高能耗和高污染排放,而有机肥则表现为低能耗、无污染的特点,同时还可消纳废弃物,减轻污染负荷。从投入成本上分析,化肥相对于有机肥具有一定优势,其单位面积和折纯养分投入分别是有机肥的53%和26%。有机肥相对于化肥,其污染物排放负荷很低。从节能减排和降低投入的角度,提出支持基于废弃物资源化的有机肥产业化发展。

城市污泥堆肥用于草坪基质的生物与环境效应

考察了城市污泥堆肥用于草坪基质的生物与环境效应。结果表明,施加污泥堆肥可改善草坪基质的理化性质,显著增加草坪草的叶绿素含量,促进其对氮、磷和钾的吸收,提高草坪草的生物量,可使草皮卷的质量最多减轻29%;从短期来看,在施加污泥堆肥的草坪基质中并未发现明显的盐分和重金属累积现象。将污泥堆肥用于草坪基质是污泥资源化利用的一条新途径。

CTB自动控制污泥好氧发酵工艺工程实践

秦皇岛市某污泥处理厂采用CTB自动控制污泥堆肥工艺,发酵过程采用温度、氧气联合反馈控制,实现了堆肥发酵的自动化。该工程对脱水污泥的处理规模为200t/d,堆肥周期为20d,堆肥结束后污泥含水率可降低到40%左右。堆肥成品可作为有机肥原料或用于园林绿化、垃圾填埋场覆盖土及盆栽基质等。该工艺具有升温快、脱水迅速、无害化彻底、臭味低等优点。

污泥好氧发酵工程现状及发展方向

随着污水处理产业的发展，污泥产量大幅度增加，污泥处理形势日益严峻。好氧发酵技术是适应我国国情的污泥处理技术，近年来在我国的应用案例越来越多，工程的技术水平大幅度提升，工艺形式由条垛式发展为槽式，占地面积大幅度减少，配套设备种类越来越多，工程的运营管理目趋规范，自动化水平日益提高。污泥好氧发酵工艺发展的方向主要集中在工艺的标准化、设备的配套性和发酵产品土地利用的出路等方面。

CTB污泥好氧发酵工艺在长春市污泥处理处置工程的实践

长春市北郊污泥处置厂采用CTB污泥好氧发酵工艺，发酵过程采用温度、氧气联合反馈控制，实现了发酵的自动化。该工程的处理规模为400t／d，发酵周期为24d，发酵产品质量符合缄镇污水处理厂污泥处理处置农用泥质》（CJ／T309—2009）要求，车间内及厂界空气质量良好，厂界空气质量满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554—1993）。该工程的稳定运行标志着CTB污泥好氧发酵工艺适用于我国的绝大部分地区。

桂林市上窑污泥处置项目改造工程研究与分析

污泥是污水处理的产物,具有含水率高、有机物含量高、容易腐化发臭的特点,如果不妥善处理将会污染环境。上窑污泥处置项目是桂林目前唯一的污泥处置中心,本文通过对比研究了其改造前后的污泥处理工艺。改造前,项目采用垛式堆肥方式,污泥发酵过程中产生的臭气污染了周围环境。项目改造工程以实现发酵过程臭气全处理为目的,采用自动化高、全封闭设备化的污泥高温好氧发酵设备,解决了现有污泥处置场污染环境的问题。

城市污泥堆肥处理及其产业化发展中的几个关键问题

污泥堆肥处理后其有机质和N、P等营养元素可被农作物利用,促进作物增产,被认为是适合中国国情的污泥处理与处置方式。但受处理技术水平、人们的认知和可接受程度的限制以及国家政策法规、产品出路等问题的困扰,城市污泥堆肥处理及其产业化过程仍面临诸多不利因素。为从根本上解决城市污泥的处理与处置难题,城市污泥堆肥处理及其产业化过程中存在的问题必须予以解决,以加快其产业化进程。

中国城市污泥的有机质和养分含量及其变化趋势

于2006年从全国范围内选取98个城市污泥样品,测定了其有机质及养分含量。结果表明,城市污泥中有机质、总氮、总磷及总钾的平均含量分别为280、29.6、22.2和5.83g/kg,其中总氮和总磷含量显著高于猪粪、牛粪和鸡粪的。与2001年的统计结果相比,城市污泥的总氮、总磷含量显著增加,总钾和有机质含量显著降低。

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

于2006年从全国范围内选取107个城市污泥样品,测定了其重金属含量。结果表明,污泥中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为20.2、2.01、93.1、219、2.13、48.7、72.3和1058mg/kg。与2001年以前的调查结果相比,污泥中的重金属含量总体呈下降趋势,其中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量分别降低了32.3%、49.7%、54.9%、25%、37.2%、44.8%和27%。与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)相比,城市污泥中Cd、Cu、Ni和Zn含量的超标率相对较高,其超标率分别为6.5%、6.5%、6.5%和11.2%。

城市污泥堆肥过程中不同类型有机物的动态变化

研究了城市污泥高温好氧堆肥过程中各类有机物的动态变化。结果表明,污泥经30 d堆肥后,总有机质、DOC和易分解有机质的含量分别由469 g/kg、8 234 mg/kg、98.3 g/kg下降至225 g/kg、4 977 mg/kg、70 g/kg;腐殖质和胡敏酸含量升高,富里酸含量显著降低;污泥堆肥过程中有机物不断向腐殖化方向转化,污泥中有机质逐渐趋于稳定。污泥堆肥处理有助于提高其土地利用的肥料价值和降低环境风险。

造纸污泥土地利用的资源价值与潜在风险

随着造纸工业的发展，造纸污泥产生的环境问题日益显露出来。造纸污泥含水量高达75％-80％，有机物含量高，易腐烂、有恶臭、不便于运输和施用，必须对污泥进行稳定化、无害化处理。造纸污泥经过堆肥无害化处理后可以作为一种价廉优质的有机肥料，造纸污泥不仅含有丰富的有机质，且含有N、P、K等其他营养元素，土地利用不会导致重金属、有机污染物、硝酸盐淋失等污染风险。大量的研究表明，施用造纸污泥及其堆肥，可以增加土壤的有机质含量，降低土壤容重，促进团粒结构形成，改善土壤结构，提高土壤孔隙度和保水、保肥能力，增强土壤酶活性。施用造纸污泥还可改善土壤的养分状况，且具有一定的增产效果和后效。造纸污泥经过堆肥后制成有机肥或有机复混肥是解决造纸污泥出路的主要途径。

污泥堆肥过程中氮素损失和氨气释放的动态与调控

通过不同鼓风强度、分层堆肥和添加吸湿剂的自动控制堆肥中试,研究了城市污泥堆肥过程中温度、挥发性固体含量、氮素含量和氨气释放浓度的变化。结果表明,在堆肥升温较快的处理中,挥发性固体的降解速度较快,污泥中的氮素容易向氨氮转化,使释放的氨气浓度升高;增大鼓风强度,有利于促进堆肥的升温和腐熟,加速无害化过程,但释放的氨气浓度较高;在保持整个堆体中污泥比例不变的前提下,分层堆肥可以显著提高堆肥的升温效果并减少氨气的释放。

CTB污泥处理工艺的臭气控制效果研究

秦皇岛市绿港污泥处理厂采用基于智能化控制的污泥好氧生物发酵工艺(CTB工艺),对厂区车间内的H2S和NH3浓度进行连续监测,考察了CTB工艺对臭气产生与排放的控制效果。结果表明,CTB工艺可以较好地控制污泥好氧发酵过程中H2S和NH3的产生和排放,使厂区各车间人员活动区域的H2S和NH3平均浓度分别低于0.51和18.6mL/m3,保证发酵车间和混料车间的空气质量满足《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2—2002)的要求。对于发酵车间,与车间密闭的条件相比,自然通风或开启废气收集和生物除臭系统可使H2S和NH3浓度降低70%～98%,而且在自然通风条件下即可保证厂区的空气质量达标,一般不需启动生物除臭系统,降低了运行成本。

城市污泥堆肥在园林绿化及相关领域中的应用

针对我国城市污泥的特点,阐述了城市污泥在园林和公路绿化、草坪基质、容器育苗基质和垃圾填埋场覆盖层等领域的应用现状。建议在经堆肥无害化处理和控制环境风险的前提下,应积极推进堆肥污泥在园林绿化及相关领域中的应用。

城市污泥堆肥对蔬菜幼苗的盐害及其淋洗脱盐效果

以番茄、甜椒和黄瓜为供试对象，考察了污泥堆肥作为育苗基质对蔬菜幼苗的盐害作用及其淋洗脱盐效果。结果表明，污泥堆肥的盐分含量偏高，尤以Na^＋和Cl^-浓度较高，对植物产生明显的盐害作用，导致植物的生长受阻；用水淋洗以降低污泥堆肥中水溶性盐分后，蔬菜幼苗长势明显改善，株高、茎粗和生物量增加，其中，蔬菜株高增加了2～3倍，生物量增加了3—7倍，达到甚至超过土壤对照的育苗效果；在本试验条件下，淋洗脱盐的用水量控制在堆肥质量的2—3倍为宜。

对《农用污泥中污染物控制标准》中几个问题的商榷

系统的、科学的污泥农用标准是监控污泥土地利用和防止污泥污染的重要前提。根据城市污泥农用过程中重金属、病原菌、有机污染物、杂草种子、蚊蝇滋生及盐分、N、P的流失等方面存在的环境风险问题,重点分析了《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)在标准名称、施用范围、污染物限定值以及标准的可操作性等方面存在的问题,并提出了相应的修改意见和建议。

对《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》的思考

2008年制订了《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》标准,对污泥农用时重金属浓度指标实行分级控制。根据作物试验结果,并结合我国农田土壤的实际情况,对毒性强、危害大的重金属元素从严控制,对毒性和污染风险小的锌和铜,则适当放宽限制;对种植非食用农作物的农田,也适当放宽重金属浓度的限制。另外,增加了污泥中有机污染物、病原菌、腐熟度和污泥施用时间、施用量、禁用区域等方面的具体规定。

超高堆体下堆肥物料的氧气时空变化特征研究

在堆高为4.3 m、分三层进行布气的条件下进行粪渣污泥静态垛堆肥试验,研究了堆肥过程中氧气的时空变化特征。结果表明,堆体的氧气含量和耗氧速率都具有明显的层次效应,耗氧速率总体上呈先增加、后减小的趋势,其最大值出现在升温阶段;随着堆肥的进行,堆体的最低氧气含量呈线性增加,透气性变好;采用分层布气的方式,超高堆体各层的氧气含量通风后都恢复至17%以上,可以维持好氧堆肥的顺利进行。

城市污泥堆肥用作蔬菜育苗基质的孔隙适宜性研究

研究了城市污泥堆肥的孔隙状况对番茄和甜椒基质育苗的适宜性。结果表明，当污泥堆肥基质的总孔隙度为49％～82％、持水孔隙度为47％～65％时，蔬菜幼苗均能正常生长，只需通过淋洗去除其过量的盐分即可用作蔬菜育苗基质；与添加土壤的堆肥基质相比，未添加土壤的基质育苗效果更佳；污泥研磨与否对育苗效果无明显影响。