0 引言

污泥堆肥資源化就是把污脫車間生產(chǎn)出的泥餅進(jìn)一步在微生物的作用下，通過微生物的生物化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到剩余污泥的無害化、穩(wěn)定化、減量化和資源化的過程。根據(jù)處理過程中起作用的微生物對氧氣的要求不同，污泥堆肥可分為好氧法和厭氧法兩種。好氧法是指在通氣條件下通過好氣性微生物活動(dòng)使有機(jī)物得到降解穩(wěn)定的過程，此過程速度快，堆肥溫度高（一般為50—60℃，極限溫度可達(dá)80—90℃，故又稱高溫堆肥）；厭氧堆肥實(shí)際上是微生物的固體發(fā)酵，對有機(jī)物進(jìn)行降解和穩(wěn)定化，需通過更復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，該過程堆肥速度慢，堆肥時(shí)間是好氧能法的3—4倍甚至更多，根據(jù)實(shí)際情況，選定好氧堆肥法對泥餅進(jìn)行處置并對處置后的肥效進(jìn)行研究。

1、好氧堆肥法的微生物作用原理

好氧條件下進(jìn)行污泥堆肥資源化，微生物作用過程可分為以下三個(gè)階段：（1）發(fā)熱階段（主發(fā)酵前期1—3天，）堆肥堆制初期，主要由中溫好氧的細(xì)菌和真菌，利用堆肥中最容易分解的可溶性物質(zhì)，如淀粉、糖類等迅速增殖，釋放出能量，使堆肥溫度不斷升高。

（2）高溫階段（主要發(fā)酵、一次發(fā)酵，3—8天）堆肥溫度上升到50℃以上，即可稱為高溫階段。由于淀粉、糖類等易分解物質(zhì)迅速分解氧化的同時(shí)，消耗了大量的氧，而造成了堆肥中局部的厭氧環(huán)境。這樣，好氧性的微生物如纖維素分解氧化菌逐漸代替了中溫微生物的活動(dòng)。這時(shí)，堆肥中殘留的或新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化，一些復(fù)雜的有機(jī)物和纖維素、半纖維素等也開始得到強(qiáng)烈的分解。在此過程中，好熱性微生物隨著溫度升高而隨之發(fā)生變化，在50℃左右，主要是嗜熱性真菌和放線菌，溫度升高到60℃時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱菌和放線菌在繼續(xù)活動(dòng)，緩慢分解有機(jī)物，溫度升到70℃時(shí)，大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜，而大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。

高溫對污泥堆肥化而言是極度為重要的，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，高溫對快速腐熱起著重要作用，在此階段中，堆肥內(nèi)部開始了腐殖質(zhì)的形成過程，并開始出現(xiàn)能溶于弱堿的黑色物質(zhì)。另一方面，高溫有利于殺死病原性微生物和寄生蟲卵。病原性微生物的滅活取決于溫度和接觸時(shí)間，據(jù)研究60℃，—70℃維持3天，可使脊髓灰質(zhì)炎病毒、病原細(xì)菌和蛔蟲卵天活。根據(jù)我國長期的經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為，堆溫50℃—60℃，持續(xù)6—7天，可達(dá)到較好的殺天蟲卵和病原菌的效果。

（3）降溫和腐熟保肥階段（后發(fā)酵、二次發(fā)酵，需時(shí)20—30天，）經(jīng)過高溫階段的主發(fā)酵，大部分易分解有機(jī)物（包括纖維素等）已得到分解，剩下的是木質(zhì)素等較堆分解的有機(jī)物以及新形成的腐殖質(zhì)。這時(shí)，微生物活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量隨之減少，溫度逐漸下降，中溫性微生物逐漸成為優(yōu)勢種，殘余物質(zhì)進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)繼續(xù)不斷地積累，堆肥進(jìn)入腐熟階段。腐熟階段的主要問題是保存腐殖質(zhì)和氮素等植物養(yǎng)料、充分的腐熟能大大提高污泥堆肥肥效與質(zhì)量。為了減弱有機(jī)質(zhì)礦化作用，避免肥效損失，可采取壓緊堆肥，造成厭氧狀態(tài)的措施。

污泥堆肥過程中的生物相的變化通常表現(xiàn)為：

細(xì)菌、真菌、厭氧菌→纖維分解氧化菌→嗜熱菌、氨化菌→細(xì)菌、脫氨菌→細(xì)菌、放線菌

在堆肥的過程中，大量的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成了氨，它經(jīng)消化后，又接著發(fā)生脫氮作用，即在同一堆肥系統(tǒng)內(nèi)，同時(shí)存在著氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。也就是說，在有機(jī)物團(tuán)塊氧氣分布不均勻的污泥內(nèi)，既存在著適應(yīng)消化細(xì)菌活動(dòng)的好氣微環(huán)境，也存在著適應(yīng)脫氮菌活動(dòng)的厭氣環(huán)境。因此，在污泥堆肥系統(tǒng)中，一般都是細(xì)菌占優(yōu)勢。

由于污泥好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短、能高溫發(fā)酵、無害化程度高、衛(wèi)生條件好、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作和工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，污泥脫水后的泥餅和堆肥后的腐熟質(zhì)混合調(diào)整接種后，采用好氧堆肥法，簡單易行，就能達(dá)到很好的堆肥效果。如美國費(fèi)城污泥制配中心采用貝爾茨維爾（BELTSVILLE）好氧堆肥法，年生產(chǎn)污泥達(dá)5萬噸，其特點(diǎn)是在條形堆下設(shè)穿孔管，用真空泵抽氣，使空氣從污泥混合物通過而充氣，排出的氣再經(jīng)過腐熟的肥堆過濾以防止散發(fā)臭氣。從而達(dá)到了很好的堆肥效果。

2、好氧堆肥法的主要工藝流程與堆肥設(shè)備

2．1好氧堆肥法的主要工藝流程和技術(shù)條件

2．1．1主要工藝流程如下

泥餅→調(diào)整碳氮比→調(diào)整水分與接種→主發(fā)酵（通氣發(fā)酵1—4天）→后發(fā)酵（二次發(fā)酵）→后處理（緊壓保肥）

2．1．2技術(shù)條件

污泥堆肥資源化對泥餅等原料的要求：

（1）密度一般為350—650kg/m3,有機(jī)質(zhì)含量（溫重）≥20%

（2）含水率40%—60%

（3）污泥原料營養(yǎng)配比：C/N為（20：1）—（30：1）C/P為（75：1）—（150：1）

（4）PH值在7—8.5

（5）發(fā)酵控制溫度40—60℃，充氣堆肥保持55℃3天以上

（6）提供足夠的空氣量，充氣堆肥通氣量控制在3.0—3.6m3（m3肥堆*h）

根據(jù)泥餅的情況，一般含水率在75%—80%之間，而腐熟質(zhì)含水率在25%—35%，因此把泥餅與腐熟質(zhì)按一定體積比混勻加入粉煤灰或石灰就能調(diào)整原料含水率在50%—60%之間。同時(shí)，通過混料使泥餅粒度也得以調(diào)整，能夠滿足堆肥要求。在此過程中，也調(diào)整了PH值并進(jìn)行接種，進(jìn)行接種的目的是增加微生物菌源，或增加微生物分解酵素。此時(shí)，肥堆中難分解物質(zhì)少，可以考慮不再進(jìn)行二次發(fā)酵，堆肥時(shí)間短，因而具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性，好氧堆肥時(shí)含水率以50%— 60%為最佳，含量過高時(shí)，部分污泥將產(chǎn)生厭氧發(fā)酵而延長有機(jī)物分解時(shí)間，含水率過低時(shí)，有機(jī)物不易分解，當(dāng)含水率低于12%—15%時(shí)，微生物活動(dòng)幾乎停止。污泥中C/N比越小，堆肥化所需時(shí)間越長。

2.2污泥堆肥資源化的工藝設(shè)備

2.2.1堆肥設(shè)備

堆肥設(shè)備包括物料處理、翻堆、反應(yīng)器和除臭設(shè)備。

物料處理設(shè)備包括粉碎、混合、輸送和分離設(shè)備。污泥堆肥系統(tǒng)的物料處理設(shè)備比較簡單，只需混合設(shè)備和輸送設(shè)備就行了。條垛堆肥系統(tǒng)的翻堆設(shè)備為三類，斗式裝載機(jī)或推土機(jī)、垮式翻堆機(jī)、側(cè)式翻堆機(jī)。翻堆設(shè)備可由拖位機(jī)牽引或自行推進(jìn)，中小規(guī)模的條垛宜采用斗式裝載機(jī)或推土機(jī)，大規(guī)模的條垛宜采用垮式翻堆機(jī)或側(cè)式翻堆機(jī)。垮式翻堆機(jī)不需要牽引機(jī)械，側(cè)式翻堆機(jī)需要拖拉機(jī)牽引。美國常用的是垮式翻堆機(jī)，而側(cè)式翻堆機(jī)在歐洲比較普遍。

2.2.2反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)

根據(jù)反應(yīng)器類型，固體流向，反應(yīng)器的床層和空氣供給方式進(jìn)行分類，反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)可分為垂直固體流和水平及傾斜固體流兩類。美國目前常用的反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)是攪拌床反應(yīng)器、水平推流反應(yīng)器和垂直流反應(yīng)器，而間歇隧道堆肥系統(tǒng)在歐洲的應(yīng)用卻越來越多，它在城市固體廢棄物、污泥等處理中得到廣泛的應(yīng)用。

2.2.3除臭設(shè)備

消除臭味問題是關(guān)系到一個(gè)堆肥工廠能否正常運(yùn)行，有效的臭味控制是衡量堆肥工廠成功運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要標(biāo)志，控制臭味至少必須采取5種措施：①堆肥過程控制；②調(diào)查可能的臭味來源；③臭味收集系統(tǒng)；④臭味處理系統(tǒng)；⑤殘留臭味的有效擴(kuò)散。堆肥過程控制是減少臭味的關(guān)鍵因素，但不能完全有效地控制臭味，根據(jù)臭味來源的調(diào)整結(jié)果，建立適當(dāng)?shù)某粑逗吞幚硐到y(tǒng)。臭味處理系統(tǒng)包括化學(xué)除臭器、生物過濾器等。實(shí)踐中，常采用生物過濾器處理臭味，在污泥堆肥系統(tǒng)中，它的組成材料為熟化的肥堆等?？刂瞥粑兜淖畛Ｓ玫木C合措施是封閉堆肥設(shè)備、采用生物過濾器和進(jìn)行過程控制。

3、堆肥的腐熟度與品質(zhì)評價(jià)

腐熟度是指污泥中的有機(jī)物經(jīng)微生物作用后腐化分解成為成分穩(wěn)定，不再變化，施于土壤后能提高土壤肥效，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，是對作物沒有阻礙的堆肥發(fā)酵狀態(tài)。

判斷堆肥腐熟度的物理評價(jià)指標(biāo)又稱表觀分析法，有人將腐熟堆肥的表現(xiàn)性質(zhì)歸納為：堆肥后期溫度自然降低，不再吸引蚊蠅，不再有令人討厭的臭味；由于真菌的生長，堆肥出現(xiàn)白色或灰白色菌絲，堆肥產(chǎn)品呈現(xiàn)出疏松的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。此外，高品質(zhì)的堆肥就是深褐色，肉眼看上去很均勻，并發(fā)出令人愉快的泥漿氣味。

此外，還有化學(xué)評價(jià)指標(biāo)，生物評價(jià)指標(biāo)與光譜分析法。

4、總結(jié)

通過好氧法堆肥系統(tǒng)能很好的把污水處理廠的污泥實(shí)現(xiàn)其資源化無害化和減量化，形成一種類似土壤的灰褐色彩腐殖質(zhì)，應(yīng)用于土壤改良、施肥和追肥中去，取得良好的農(nóng)用效果和效益。也可以把N|、P、K等肥料和這種腐熟質(zhì)摻混，通過造粒，生產(chǎn)出高效復(fù)混肥，應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中去，也是污水處理廠污泥處理處置的最好出路，變廢為寶，同時(shí)避免了由剩余污泥造成的二次污染，實(shí)現(xiàn)了治污的良性循環(huán)，對生態(tài)環(huán)保具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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