深度脱水污泥的好氧堆肥及其对污染物削减的影响研究

作     者：鲍振 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：解立平

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：剩余污泥 好氧堆肥 深度脱水 重金属 有机污染物 

摘      要：随着我国污水处理能力的提升,剩余污泥产量逐年增加,其安全处置刻不容缓。污泥经好氧堆肥后土地利用是实现污泥资源化处置的主要措施。但常规污泥好氧堆肥往往处理效率较低,且污泥中重金属、有机污染物等导致其土地利用具有一定的环境健康风险。为此,本研究以污泥好氧堆肥为研究对象,通过对某工程规模的污泥好氧堆肥开展调研采样,分析实际的污泥好氧堆肥的腐熟化过程及其与重金属、AOX等有机污染物的影响关系。基于此,开展了深度脱水污泥的好氧堆肥工艺中试研究,探究了深度脱水污泥的初始含水率、脱水药剂类型、堆肥辅料和返混料、生物炭对好氧堆肥腐熟、重金属形态和AOX等有机物污染削减的影响。具体研究结果如下:(1)在14%辅料(以湿污泥计)、200%返混料(以湿污泥计)投加条件下,夏季的常规污泥好氧堆肥25天,表现出较为明显的腐熟化作用,高温期(55℃)维持13天,溶解性有机物有较为明显的腐殖化转变趋势。同时,重金属Ni、As、Pb表现出“浓缩效应,堆肥结束后含量分别上升了16.5%、18.6%和26.5%。好氧堆肥过程Zn、Cd、Hg等重金属形态发生转化,Zn的残渣态与腐殖酸的生成具有显著正相关性。Hg在好氧堆肥过程中残渣态占比升高(64.25%升至74.66%),如甲基汞在好氧堆肥前期可能发生了去甲基化作用而发生形态转化。对AOX和矿物油类有机污染物,好氧堆肥未有明显的削减作用。(2)中试研究结果表明,以深度脱水污泥(含水率65%～70%)的好氧堆肥在以复合羟基铝药剂(39 kg/t绝干污泥),不添加辅料,添加100%返混料(以脱水后污泥计)条件下,腐熟化作用明显,表现为快速的升温、较长的堆肥高温期(大于55℃且维持5天)、有机物的快速腐熟,同时并未因脱水药剂添加而增加好氧堆肥过程电导率。脱水环节添加5%生物炭(以污泥湿基计)进一步提升堆肥高温(大于55℃且维持8天)。因此,以污泥深度脱水后好氧堆肥,可显著提升污泥处理效率(是传统污泥堆肥处理效率的2.13倍),降低辅料添加等运行成本(比传统污泥堆肥处理日常运行费用节省23.15%)。(3)脱水环节生物炭的加入,强化了堆肥过程Hg的钝化效果,残渣态Hg的占比从堆肥初始的29.94%升高至堆肥结束的75.67%(对照组,堆肥前后占比分别为49.28%和50.26%),一方面,可能由于生物炭促进腐熟化作用使堆肥过程腐殖酸类物质对Hg的螯合作用,同时可能由于生物炭对Hg的直接吸附作用。与常规好氧堆肥类似,深度脱水污泥的好氧堆肥,并未表现出对AOX、矿物油及苯并芘有机污染物的明显降解作用。