关于城市污泥好氧堆肥技术措施初探

摘要：城市污水处理剩余污泥已经成为一个严重的环境包袱，污泥好氧堆肥是目前常用的处理途径。论文针对污泥好氧堆肥过程中几个重要影响因素：污泥含水率的调整、通风控制、温度控制和C/N比等技术措施进行了重点概述和讨论。

1 引言

随着我国社会城市化的发展，在污水处理规模不断扩大的同时，剩余污泥产量也在逐年增加。剩余污泥中除含有大量的水分外，还有难降解的有机质、寄生虫、病菌以及重金属等有毒有害物质，且伴有恶臭[1]。如果处理不当，会对周边环境带来二次污染。同时，其中又含有大量的有机物、 N、P、K 等营养元素以及植物生长必需的各种中、微量元素[2]，如果加以合理的处理利用后，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。

根据剩余污泥的特点，国际上对剩余污泥的处置提出了稳定化、无害化和资源化的要求[3]。目前，国内外对剩余污泥的处理主要有填埋、焚烧、填海和堆肥等4种方法[4]。前3种方法由于都有各自存在的问题而逐渐不被利用，污泥堆肥法作为20世纪60年代以后快速发展起来的一种新型生物处理技术，主要通过微生物的生物化学反应实现物质转化，达到剩余污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化的过程[5]，是城市固体废物资源化处理利用的有效途径之一。关于城市污泥好氧堆肥技术措施初探，它具有投资运行费用较低、操作方便、不需外加能源、不产生二次污染等优点，已经引起了各国的重视而成为污泥资源化的主要研究方向。

2研究进展

污泥好氧堆肥技术措施是保障污泥堆肥能够顺利进行的关键，污泥好氧堆肥的主要技术措施包括污泥含水率的调整、通风控制、温度控制和C/N比的调整这几个方面。

2.1 含水率的调整

水分是堆肥过程中的重要参数，是堆肥过程中有机物分解和微生物生长繁殖不可或缺的。堆体中的水分可以溶解有机物，参与微生物的新陈代谢，通过蒸发带走热量来调节堆体温度[6]。因此堆体水分的多少，直接影响好氧堆肥的反应速度，从而影响堆肥的质量[7]。许多研究表明，污泥过高的含水率是影响污泥堆肥的一个重要因素，污泥堆肥最佳的初始含水率应范围为50%-60%[8]，而一般污水处理厂脱水污泥的含水率在80%左右，普通的机械脱水只能使含水率将至70%左右，加入米糠、木屑和蔗渣等调理剂，能够吸收污泥中的自由水使整个堆体水分分布比较均匀，从而有效的降低污泥含水率。

早在70年代初，美国的洛杉矶县卫生区采用污泥和木屑按体积比1:3的比例混合进行常规条垛堆肥和静态垛充气堆肥均取得了成功[9]。郭林等[10]采用污泥和木屑按体积比1:2.5的比例混合进行一次好氧发酵试验，结果表明，用木屑作为调理剂的条件下，含水率控制在70%-75%时脱水污泥的一次好氧发酵过程能够顺利进行。李承强等[11]把脱水污泥分别与木片、麦壳、玉米芯和稻壳等4种调理剂按体积比1:2、1:1、1.5:1和1:1混合进行好氧堆肥试验，调节堆料含水率至54.1%-76.1%，结果表明，在达到合适含水率的试验条件下堆肥过程都能正常进行，并堆制出合格的堆肥。高定等[12]采用CTB调理剂与初始含水率为80%的污泥混合，最低可以使含水率降至62%，当调理剂的比例为40%-60%，污泥堆肥可以顺利进行。姚岚等[13]将初始含水率为85.92%污泥与秸秆分别按湿重比2:1、3:1、4:1的比例混合进行好氧堆肥，结果表明堆肥处理可以实现顺利升温并在50-55℃维持5天以上，达到杀灭致病菌要求的条件，同时pH值稳定在7.5-9.0之间，堆肥过程可以顺利进行。

2.2 通风控制

通风是影响堆肥效果的关键因素之一。在好氧堆肥过程中，通风主要起供养、散热和去除水分3个作用[14]，通风方式有自然通风、强制通风和被动通风。不同的通风方式对堆肥过程有不同的影响[15]。与其它通风方式相比，强制通风易于操作和控制[16]，是为堆料生物降解提供氧气的最有效方法。通风量的大小与堆体内微生物的活动、有机物的分解速度密切相关，因而堆肥必须有一个相对适合的通风量。在好氧堆肥系统中，通风量过大，堆体难以维持高温[17]。通风量过小，堆体内供氧不足，容易出现厌氧现象，导致堆体升温缓慢，产生恶臭气体[18]。

康军等[19]采用自制翻转式好氧堆肥反应器，研究通风控制对污泥好氧堆肥堆体温度变化的影响，建议在污泥好氧堆肥堆体起爆阶段采用微量通风，缓慢升温阶段通风量为0.02 m3/(min•m3)，快速升温期通风量为0.04 m3/(min•m3)，高温期维持通风量为0.17 m3/(min•m3)，通风间隔为20min，分段控制通风量有利于堆体升温，减少通风能耗。朱能武等[20]通过5个猪场废弃物的堆肥试验检验强制通风静态仓堆肥系统的性能，堆肥温度维持50℃以上5~7 d，或55℃以上3 d是大肠杆菌值达到国家粪便无害化卫生标准的必要条件，结果表明，除初始含水率为80%堆体因含水率过高导致发生厌氧反应外，其余4个堆体均实现堆肥无害化、减量化、稳定化和资源化的处理目标。蔡璐[21]等研究了污泥好氧发酵过程中强制通风对发酵堆体温度与脱水的影响，结果表明堆体风速、水汽通量和日均蒸发量的峰值时期主要在高温期和二次升温期。强制通风不仅有效调控了堆体温度，还增大了堆体风速和水汽通量，是主导堆体水分蒸发的重要因素。孙晓杰等[22]采用静态好氧堆肥装置，对不同通风量条件下的粪渣与树叶共堆肥进行了试验研究，得出通风量为 0.078、0.14 和 0.20 m3/(min•m3)时，均可以实现高温好氧堆肥，且在通风量为0.14 m3/(min•m3)时堆肥效果较佳，所得堆肥产品肥效指标和重金属质量分数均符合国家相应标准。

2.3 温度控制

温度是污泥好氧堆肥过程中的重要影响因素之一，同时也是判定堆肥能否达到无害化要求的重要指标之一[23]。温度包括外界的环境温度和内部堆肥过程中的堆体温度。在堆肥过程中，堆体一般都要经历升温阶段、高温持续阶段和降温阶段[24]。根据卫生学要求污泥堆肥过程中，发酵温度至少要达到55℃，并保持24h以上才能杀灭病原菌和寄生虫卵。温度主要是影响微生物的生长，进而影响有机物的降解速率，如果温度过高(大于70℃)会抑制微生物分解有机物的速率，也会对投加的微生物菌种产生抑制作用，应保持堆体的发酵温度在55-65℃之间，以取得最佳效果[25]。