广州市污水污泥堆肥在环境绿化中的应用

1、生态环境 2006, 15(5): 974-978 Ecology and Environment E-mail: editor广州市污水污泥堆肥在环境绿化中的应用林兰稳，钟继洪，张国林，谭 军广东省生态环境与土壤研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室，广东 广州 510650摘要：将广州市大坦沙污水处理厂产生的脱水生污泥与粉煤灰、稻草按质量比例41.21混合堆制而成的污泥堆肥，堆肥总养分含量高于农家肥中的鸡粪，无论单独施用或与化肥结合使用应用于草坪等园林绿地，均有明显效果。污泥堆肥在草坪土壤应用的肥效试验表明，污泥堆肥与化肥结合使用效果较好，能缩短草坪草出苗和成坪时间，显著提高建植初期草坪

2、草的生物量，但每公顷施用纯污泥堆肥30 t与60 t比较两者草坪草生物量没有显著差异；污泥堆肥施用污染风险初步分析表明，土壤中的重金属含量、渗滤液中的NO3-N和全P含量随着污泥堆肥施用量的增加而明显提高，考虑到广东地处热带、亚热带，雨量丰富且暴雨多，土壤呈酸性的特点，在园林绿地等相对封闭的体系中施用本项目堆制的污泥堆肥，只要将年施用量控制在30 t/hm2以下，是基本安全的。 关键词：污泥堆肥；环境绿化；环境风险控制中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）05-0974-05城市污水污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物。随着我国社会经济和

3、城市化的发展，人口增加，工业与生活废水排放量日益增多，污泥的产出量迅速增加。据广东省环境统计公报资料，2004年我省城镇生活污水排放总量37.7亿t，城镇生活污水处理率35.74%，其中广州市生活废水排放总量9.2亿t，若按污水污泥占污水处理-3量的质量分数110210-3估算，则广州市每年可产生污水污泥32.9万t以上（日均超过900 t）。按照有关部门规划，未来几年广州市将加快污水处理设施建设步伐，实现广州市（旧城区）污水处理率达到100%的要求，随着污水处理能力的提高，届时广州市区所产生的污泥将达到每天1200 t以上，污泥的处理处置面临占地和有造成环境二次污染的巨大压力，已成为广州市市

4、政管理上急需解决的问题。将城市污水污泥经高温堆肥减量少、无害化处理后作为林地、草地、城市绿化、林草育苗基质、严重扰动的采石场、采矿场植被恢复等环境绿化植物基肥，或制成污泥林草复合专用肥作为绿化植物追肥，既避开食物链，又实现了城市污水污泥的安全处置和资源化利用，被认为是一条很有发展前景的利用途径，因此，污泥的环境绿化利用目前正在逐渐成为世界各国污泥处置的主流方法。污泥含有丰富的有机质和N、P、K等植物生长必需元素，但也含有病原体、重金属和有机有毒污染物，体积大，含水率高，分散性差，且具恶臭气味等，直接利用容易引起环境二次污染。但污水污泥经过堆肥化处理后，病原物被大部分杀灭，重金属和有机毒物被稀释

5、、或降解，污泥体积变小，含水率降低，恶臭气味消失，植物可利用有效养分提高，成为方便运输和施用的疏松物料，利用环境风险降低。因此，本项目根据广州市污水污泥的理化性状、我省废弃物资源和南方土壤理化特点，利用污泥、粉煤灰与稻草进行混合堆肥，并探讨其在草坪等环境绿化中的应用技术及利用环境风险控制，对于促进广州市污水污泥的资源化利用具有重大的现实意义。1 材料与方法1.1 污泥堆肥的制备污泥直接取自广州市大坦沙污水处理厂污泥脱水车间，干稻草取自增城三联村农户，粉煤灰由广州火力发电厂提供，将污水污泥与粉煤灰、稻草按4:1.2:1（质量比）的比例混合进行堆肥，制成污泥堆肥作为供试肥料。堆肥方法见文献1。 1

6、.2 试验方案 1.2.1 草地试验草坪试验于2005年7月在广东省生态环境与土壤研究所红壤站进行，试验地土壤为花岗岩发育而成的旱地赤红壤，土壤肥力较低，质地为沙壤土；供试草种为狗芽根；供试肥料采用污泥堆肥（养分含量见表3）及尿素（含N 46%）、钙镁磷肥（含P2O5 18%）和氯化钾（含K2O 60%）化肥，施肥处理设计见下页表1。将污泥堆肥与化肥混合作基肥施用，每小区试验面积9 m2，设3次重复，共18个处理小区，随机区组排列。狗牙根草于2005年7月22日直接播基金项目：广东省科技攻关项目（2003C34511）；广东省科学院野外工作台站科研基金项目作者简介：林兰稳（1965），男，高级

7、工程师，从事土壤质量评价与农作物病虫害防治工作。Tel. +86-20-88183265；E-mail: lwlin 收稿日期：2006-07-24林兰稳等：广州市污水污泥堆肥在环境绿化中的应用 975表1 各处理肥料用量Table 1 The amounts of fertilizer treatments处理 A B C D E 2肥料用量污泥堆肥3 kg/m 污泥堆肥6 kg/m2尿素75 g/m2、钙镁磷肥145 g/m2、氯化钾55 g/m2（与A等养分）污泥堆肥3 kg/m2+尿素75 g/m2+钙镁磷肥145 g/m2+氯化钾55 g/m2（与B等养分）污泥堆肥1.5 kg/m2

8、+尿素37.5 g/m2+钙镁磷肥72.5 g/m2+氯化钾27.5 g/m2（与A等养分） 1.3 样品的采集与分析土壤样品分别从各个重复中（每个重复设置2个采样点）采集020 cm的表土组成混合样，样品经室内自然风干，磨碎过筛分析，植株样品分别从各个重复中抽取样株组成混合样，经烘箱烘干磨碎分析，土壤植株分析项目有国标法规定的按国标法进行测试，其余项目按常规方法测定；渗滤液中的NO-3-N和全P按国标法直接测试。2 结果与分析2.1 污泥堆肥质量将广州大坦沙污水处理厂脱水生污泥与粉煤灰、稻草按质量比例41.21混合堆肥，形成的堆肥产品（分析结果见表2）除了重金属Zn含量偏高外，已能满足国家农

9、用污泥中污染物控制标准（GB 428484）和垃圾堆肥养分质量控制标准（城镇垃圾农用控制标准GB 817287）。从表2结果可以看出，污泥堆肥有机质含量较高，N、P、K养分含量较丰富，总养分含量高于农家肥中的鸡粪（N质量分数为1.63%、P2O5为1.54%、K2O为0.85%），是一种良好的有机肥源。但作为林草专用肥料，则污泥堆肥中的氮磷钾含量比例还不平衡w(N)w(P2O5)w(K2O)比例为：13.482.31，磷钾含量较高而氮含量相对不足，因此，各地在实际应用上，还必需根据当地土壤的肥力状况和绿化植物的养分需求特点，通过适量添加氮素等无机养分加以调节。2.2 植物生长响应2.2.1 污

10、泥堆肥对草坪草生长的影响对试验地不同处理草坪出苗，成坪时间（指地面覆盖率达到90%以上）及播种16 d后苗高和地面覆盖率的观测结果表明（见下页表3），添加化肥有促进草坪草快速生长和加快地面覆盖的作用。施用纯化肥（C）和污泥堆肥添加化肥（D、E）处理的草地出苗早、生长快、成坪时间短、地面覆盖率高，而施用纯污泥堆肥（A、B）和不施肥（CK）处理的草地出苗较迟、生长缓慢、成坪需要较长时间。2005年11月28日分别收割草坪地上部分称质种（每小区用种量260 g），播种后观察记录草地出苗情况、成坪时间和测量草坪草生长高度，半年后收割草坪草，统计生物量，采集土壤和植株进行理化性质分析。1.2.2 小区绿

11、化植物试验小区绿化园地试验于2005年3月12日在本所大院内进行，试验设施污泥堆肥（1）6 kg/m2、（2）3 kg/m2和（3）空白三个处理，每个处理小区面积16 m2，设2次重复，随机区组排列，供试植物为满天星和假连翘，于植物移植前将污泥堆肥均匀撒施于地面，与土壤混匀后移苗种植。 1.2.3 公路护坡草坪试验公路护坡草坪试验于2004年12月28日在广州市花都区车城大道护坡草坪上进行，边坡预先平整坡面和悬挂好铁丝网，试验设污泥堆肥6 kg/m2添加三元复合肥50 g/m2、常规施三元复合肥150 g/m2二个处理，每处理小区面积50 m2，不设重复。将肥料与草种（狗牙根、黑麦草、高羊茅）

12、、粘结剂和过筛施工弃土按比例混合后用喷草机高压喷洒至护坡面。1.2.4 土壤渗滤液污染风险试验渗滤液污染风险试验利用本所红壤站模拟设施进行，2004年12月于集雨槽（模拟护坡）中分别设置施污泥堆肥6 kg/m2、3 kg/m2两个处理，污泥堆肥与表土充分混均后，移栽植物满天星，于表土下25 cm处埋设暗管收集渗滤液供分析，进行NO-3-N和全P分析。表2 堆肥质量与控制标准Table 2 The quality of compost and the standard of control项目 污肥 标准1) 重金属元素 污肥 标准2)pH 7.0 6.58.57.0 6.5Cu 132.3 2

13、50 有机质（以C计）13.71 10Zn 695.2* 500 Ni 53.12 100 总氮（以N计）w/%1.149 0.5Pbw/(mgkg) 118.0 105.1 600 300 -1总磷（以P2O5计）4.00.3总钾（以K2O计）2.65 1.0Cr Cd 3.409 5 As 35.63 75 Hg 4.08 5976 生态环境 第15卷第5期（2006年9月）表3 不同施肥处理对狗芽根草出苗及生长的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on the emergenceand growth of Cyn

14、odon dactylon (L.) Pers.处理 出苗时间 成坪时间 苗高/cm 地面覆盖率/%A 2005-07-26 2005-08-16 5.2 42.6 B 2005-07-26 2005-08-16 4.5 43.4 C 2005-07-25 2005-08-08 7.5 97.6 D 2005-07-25 2005-08-08 7.6 96.3 E 2005-07-25 2005-08-08 7.3 94.5 CK2005-07-262005-08-233.635.0量并进行差异显著性检验（结果见表4）。从表4分析结果可知，处理D草坪平均生物量最高，E、C、A、B次之，CK最低

15、。在95%的置信区间，处理D草坪平均生物量显著高于其它处理，E、C显著高于A、B，E与C、A与B间差异不显著；在99%置信区间，D与E，E与C、A，A与B，B与CK差异不显著。表明污泥堆肥与化肥配施效果较好，污泥堆肥与化肥配施，可加速草坪草生长，提高生物量和缩短成坪时间；草坪草生物量随纯污泥堆肥施用量的增加而略有减少，表明过高的污泥堆肥施用量可能对草坪种子的发芽存在影响，作为草坪种肥的污肥施用量以3 kg/m2（折合30 t/hm2）为宜。表4 不同施肥处理对狗牙根草生物量的影响（调查时间2005-11-28）Table 4 Effect of different fertilization

16、treatments on the biomassof Cynodon dactylon (L.) Pers.处理 生物量（kg/m2, 湿物质量） LSD差异显著性检验 重复1 重复2 重复3 平均值 a=0.05 a=0.01 A 1.36 1.31 1.42 1.36 c BC B 1.24 1.32 1.32 1.29 c CD C 1.54 1.72 1.75 1.67 b B D 1.98 2.12 2.09 2.06 a A E 1.64 1.88 1.74 1.75 b AB Ck1.050.970.971.00dD另外，添加化肥的处理生长后期容易受到草飞虱的为害，草坪叶片被害

17、干枯并引发煤污病，而未用化肥的处理受害较轻，其受害原因可能与化学氮肥施用量偏高有关，需作进一步研究。2.2.2 污泥堆肥对小区绿化植物生长的影响2005年6月8日调查植物株高，每小区随机抽取植物20株，测量单株自然高度并计算平均值。调查结果（见表5）表明，满天星和假连翘株高随着污泥堆肥施用量的增加而增高，满天星株高经差异显著性检验，处理（1）、处理（2）在95%的置信区间显著高于处理（3），处理（1）与处理（2）之间差异不显著，在99%的置信区间差异均不显著；假连翘株高在95%的置信区间，处理（1）与2），（2）与（3）差异显著，在99%的置信区间处表5 污肥B对满天星和假连翘株高的影响（20

18、05-03-122005-06-08）Table 5 Effect of sludge fertilizer B on the height of Gypsophila paniculata L. and Duranta repens L. 植物污肥用量株高/cmLSD差异显著性检验重复1 重复2平均值 a=0.05 a=0.01 满天（1）6 kg/m2 43.541.4 42.45 a A 星 （2）3 kg/m2 41.338.9 40.10 a A （3）CK36.033.3 34.65 b A 假连（1）6 kg/m243.0 43.6 43.30 a A 翘 （2）3 kg/m2

19、38.139.8 38.95 b B （3）CK35.935.835.85cB理（1）与（2）、（3）差异显著，但处理（2）与（3）不显著。处理（2）与（3）差异不显著可能与园地基础肥力较高影响有关。2.2.3 污泥堆肥对护坡植物生长的影响2005年4月14日调查护坡草坪生长情况。从照片1（左边为常规对照处理，右边为添加污泥堆肥处理）中可以看出，添加污泥堆肥处理的护坡草坪草出苗整齐，生长旺盛，草色浓绿，护坡效果明显优于常规处理。这显然与污泥堆肥的施用增强了边坡覆盖土壤的结构稳定性和持水保水能力，从而有利于草坪草的出苗和生长有关。照片1 污泥堆肥B对公路护坡草坪草生长的影响（2005-04-14

20、拍摄）Fig. 1 Effect of sludge compost B on the growthof grass for slop protection2.3 污泥堆肥对草坪草养分吸收及重金属含量的影响从表6（下页）分析结果可知，所有施肥处理同对照比较，狗牙根草对N、P、K元素的吸收随着污泥堆肥和化肥施用量的增多而有不同程度的增加，污肥与化肥结合使用的处理对N的吸收增加较为明显，这可能也是容易遭受草飞虱为害的原因之一；狗牙根草对重金属的吸收除了处理A对Zn、（林兰稳等：广州市污水污泥堆肥在环境绿化中的应用 977表6 不同施肥处理对狗牙根草养分及重金属吸收的影响 Table 6 Effec

21、ts of different fertilization treatments on the nutrient andheavy metal uptake by Cynodon dactylon (L.) Pers.编号 A B C D E Ck处理 纯污肥 纯污肥 纯化肥 污肥+化肥 污肥+化肥 空白NP w/%0.73 0.76 0.75 0.84 0.78 0.660.28 0.25 0.27 0.24 0.25 0.241.31 1.40 1.46 1.49 1.38 1.10 KZn 81.31 61.57 61.28 50.52 60.89 76.26Cd w/(mgkg-1)

22、0.12 0.11 0.20 0.086 0.088 0.140.069 0.044 0.015 0.027 0.015 0.029 HgHg的吸收较多外，其它处理同对照比较变化不大；纯化肥处理（C）植株对Cd的吸收较多，可能与Cd在酸性土壤中的有效性较高，易被植物吸收有关；处理D植株Cd、Zn含量较低，与处理D生物量较高，对重金属含量起稀释作用有关。 2.4 污泥堆肥施用对土壤理化性质的影响草地施用污泥堆肥9个月后（2005年7月22日至2006年4月12日）采集各处理土壤进行理化性质分析（分析结果见表7、8）。比较施纯污泥堆肥处理（A、B）和空白（CK）分析结果可以看出，土壤pH值、有机质

23、、氮磷钾全量和速效养分含量、CEC随着污泥堆肥施用量的增加而有不同程度的提高，表明污泥堆肥的施用可改良土壤理化性质，降低土壤酸性，提高土壤离子交换和养分供给能力。处理C、D、E与CK比较，土壤理化性质变化随着污泥堆肥及化肥添加量的增加也表现出较为一致的变化趋势（见表7）。从表8分析结果比较处理A与B、D与E可知，土壤重金属含量随着污泥堆肥施用量的增加而有不同程度的增加，重金属元素Zn含量除处理C、E、Ck外，均高于广州土壤背景值，但未超过土壤环境质量二级标准限值；Cd含量除处理D、E未超过土壤环境质量二级标准外，其它处理均超标，但未超过土壤环境质量三级标准限值；Hg含量除处理C未超过土壤环境质

24、量二级标准外，其余均超标，但也未超过土壤环境质量三级标准限值；所有处理土壤的Cd、Hg元素含量均高于广州土壤背景值，这可能跟试验地土壤已受到Cd、Hg重金属元素污染有关。施用纯污泥堆肥处理（A、B）的土壤全盐含量与对照（CK）比较变化不大，但添加化肥的处理（C、D、E）土壤全盐含量则增加明显，表明污泥堆肥的施用对土壤全盐含量的变化影响不大，但化肥的施用对土壤全盐含量的变化影响较大（见表8）。 2.5 土壤渗滤液对地下水的影响N、P是污泥堆肥污染地下水的主要因子。污泥堆肥中的N以有机及无机状态存在，它们与土壤胶体间发生着各种物理、化学、生物等综合作用，一部分氮素形成N2、NO2而逸散到大气中，另

25、一部分经硝化作用而形成硝态氮随水在土壤中移动而污染地下水。影响硝态氮迁移有诸多因素，如排水表7 不同施肥处理对土壤养分含量等的影响Table 7 Effects of different fertilization treatments on soil nutrient contents and other properties处理 A B C D E pH 5.75 5.83 5.82 6.28 5.68 有机质 11.7 12.4 9.2 12.1 10.5 全氮 w/(gkg) 0.54 0.67 0.56 0.70 0.52 0.56 0.67 0.54 0.80 0.53 10.3

26、10.6 10.5 10.5 10.6 -1全磷 全钾有效氮 40.55 47.66 46.18 46.55 45.62 有效磷 w/(mgkg)46.18 66.71 45.22 67.16 45.63 -1有效钾24.0 39.0 42.0 110.0 70.0 CEC c/(cmolL-1)4.77 5.65 5.16 5.58 5.01表8 不同施肥处理对土壤全盐、重金属含量的影响Table 8 Effects of different fertilization treatments on the contents of total soil salt and heavy metal

27、s 处理及施肥量A（纯污肥3 kg/m2） B（纯污肥6 kg/m）C（纯化肥275 g/m，与A等养分）D（污肥3 kg/m+化肥275 g/m，与B等养分） E（1.5 kg/m+化肥137.5 g/m，与A等养分 Ck（空白）土壤环境质量标准(GB156181995)二级标准 三级标准 4222222pH 5.75 5.83 5.82 6.28 5.68 5.24 6.5 总Zn 65.58 121.2 62.00 63.40 59.15 58.38 200.0 500.0 总Cd w/(mgkg)0.68 0.93 0.46 0.20 0.15 0.57 0.3 1.0 -1总Hg 0

28、.48 0.75 0.15 0.36 0.34 0.40 0.3 1.5 全盐 w/(gkg-1) 0.24 0.28 0.49 0.54 0.57 0.26978 生态环境 第15卷第5期（2006年9月）量、田间持水量、污泥施入深度、降雨量及温度等。2刘风侠对天津林地的污泥试验指出，污泥施肥应避免雨季及干热天气，污泥施肥时间在天津一般以3月份为宜，污泥负荷不应超过75 t/hm2，其渗滤液中硝态氮含量超过20 mg/L就会对地下水形成污染。对施用污泥堆肥的土壤渗滤液的收集分析结果表明（见表9），NO-3-N和全P随着污泥堆肥施用量的增加而增多，NO-3-N渗出量低于地下水质量标准限值，但全

29、P对地下水的影响缺乏评价标准。因此，在污泥堆肥施用量达到60 t/hm2时，土壤渗滤液中的NO-3-N流失对地下水仍未构成污染影响。表9 污泥堆肥不同施用量土壤渗滤液NO3-N、全P含量 Table 9 The contents of NO3-N in soil leachate and total soil Punder different application rate of sludge compost处理3 kg/m2（折合30 t/hm2） 6 kg/m（折合60 t/hm） 地下水质量标准（GB/T1484893）22NO3-N/(mgL-1)0.54 0.84 2.0（ 类）P

30、/(mgL-1) 0.36 0.71 （1）用广州市大坦沙污水处理厂脱水生污泥与粉煤灰、稻草按质量比例41.21堆制而成的污泥堆肥，有机质含量较高，N、P、K养分含量较丰富，总养分含量高于农家肥中的鸡粪，重金属含量（除Zn偏高外）基本符合国家农用污泥中的污染物控制标准（GB 428484），养分含量能满足垃圾堆肥养分质量控制标准（GB817287），是一种可以利用的良好有机肥源和土壤改良剂。但污泥堆肥中的养分含量比例还不平衡，磷钾含量较高而氮含量相对不足，在园林绿地应用中还必须根据各地土壤肥力状况和绿化植物需肥特点，通过适量添加氮素无机养分加以调节。（2）污泥堆肥无论单独施用或与化肥结合应用于

31、园林绿地（包括草坪、公路护坡、小区绿化植物），均有明显效果，土壤理化性质有不同程度的改善，植物生长响应良好。污泥堆肥草坪试验表明，污泥堆肥与化肥结合使用效果更好，能缩短草坪草出苗和成坪时间，显著提高建植初期草坪草的生物量。因此，对于建植初期的园林植物，从水土保持和景观迅速恢复需要出发，可添加适量氮肥与污泥堆肥结合使用，以加速植物生长以缩短成林或成坪时间；对于成长期的园林植物，从维持植物生长基本需要和减少修剪维护等人工投入出发，可只施污泥堆肥，无需再添加化肥。（3）污泥堆肥同原污泥比较，植物可利用养分增加，各种污染物浓度相应降低，污泥堆肥中的重金属和有机难降解污染物仍会于土壤中积累，N、P的流失

32、有可能引起地下水污染等，利用仍有潜在的环境风险，但这些问题可通过控制污泥堆肥的施用量、施用时期和施用方法加以解决。污泥堆肥草坪土壤施用效果表明，每公顷施用纯污泥堆肥30 t与60 t比较两者草坪草生物量没有显著差异，虽然当污泥堆肥施用量达到每公顷60 t时，土壤渗滤液中的NO-3-N流失对地下水仍未构成污染，但土壤中的重金属Cd含量已接近土壤环境质量标准(GB 156181995)三级标准限值。因此，考虑到广东地处热带、亚热带，雨量丰富且暴雨多，土壤呈酸性的特点，在园林绿地等相对封闭的体系中施用本项目堆制的污泥堆肥，只要将年施用量控制在30 t/hm2以下，是基本安全的。参考文献：1 林兰稳, 钟继洪, 谭军. 城市污水污泥与稻草、粉煤灰混合堆肥及其利用评价J. 生态环境, 2005, 14(5): 678-682.LIN Lanwen, ZHONG Jihong, TAN Jun. Mixed composting and uti-lization evaluation of city sewage sl