技術 | 污泥堆肥技術研究

重水輕泥現(xiàn)象在我國城市污水廠建設中普遍存在，導致大量污泥無法穩(wěn)定、無害化、資源化。我國污泥處理和生態(tài)環(huán)境將面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

2015年4月2日，國務院正式發(fā)布《水污染防治行動計劃》，又稱《水十條》。該計劃明確了促進污水處理設施污泥處理的意見，并指出污泥應進行穩(wěn)定、無害和資源處理，禁止處理不合格的污泥進入耕地，2020年底前地級及以上城市污泥無害化處理率應達到90%以上。在我國水環(huán)境十分嚴峻的背景下，出臺行動計劃，將加強水污染防治，進一步提高污泥處理水平。

此外，從十二五國家城市污水處理回收設施建設規(guī)劃數據分析，我國污泥處理處置率低，任務艱巨，迫切需要減少、穩(wěn)定和回收污泥。近年來，國內專家學者從污泥成分、產品出路、技術法規(guī)及相關政策等方面對污泥處理進行了總結、分析和討論。本研究將主要介紹污泥堆肥相關技術，為我國污泥處理處理相關研究提供一定的參考。

1.我國污泥處理處置現(xiàn)狀簡介

污泥是污水處理后產生的（半）固體物質，除含水、氮、磷、鉀等成分外，還含有大量病原微生物、重金屬等有害有機物。我國污泥處理目標不確定，投資不足，污泥在污水處理廠未能實現(xiàn)穩(wěn)定處理，在運輸處理環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)二次污染隱患。目前，我國剩余污泥處理工程量巨大。統(tǒng)計數據顯示，在現(xiàn)有污泥處理方法中，土地填埋占60%-65%，發(fā)酵堆肥加農占10%-15%，污泥自然干化綜合利用占4%-6%，污泥焚燒占2%-3%，露天堆放和運輸占15%-20%。在現(xiàn)實環(huán)境中，大部分屬于土地填埋、露天堆放和運輸。實現(xiàn)安全處置的比例不超過20%。

2.我國污泥處理處置技術存在的主要問題

我國對剩余污泥處理處置技術的研究起步較晚，技術仍然落后?，F(xiàn)有的污泥處理工藝主要采用國外技術，包括污泥濃縮、污泥穩(wěn)定、污泥脫水、污泥干焚燒、污泥衛(wèi)生填埋、土地利用等污泥處理方法。分析我國目前的污泥處理方法，不難發(fā)現(xiàn)污泥處理技術還不完全成熟，污泥高效綜合利用效率低。即使目前開發(fā)投入使用的一些新的污泥處理技術，如機械預濃縮-化學調理-隔膜壓濾工藝、泥水一體化工藝等最終污泥處理方法，仍采用填埋、營養(yǎng)土或建筑材料。然而，污泥填埋處理通常不能滿足無害化的要求，因為大多數污泥填埋場是露天的，在表面水的情況下，沒有無害和穩(wěn)定的污泥很容易成為處理前的形式，造成相對較大的環(huán)境污染風險。此外，常見的污泥干化技術和焚燒技術也存在氣味難以控制、占地面積大等問題。

3.污泥堆肥相關技術

污泥堆肥處理方法根據微生物對氧氣的需求，通常分為好氧堆肥發(fā)酵和厭氧堆肥發(fā)酵。有氧堆肥發(fā)酵可分為條堆發(fā)酵、槽發(fā)酵和反應器發(fā)酵三種類型。條垛工藝僅采用機械翻拋，充氧效果差，發(fā)酵時間長，發(fā)酵成品質量差。反應器發(fā)酵處理量小，實際應用有限，工程應用案例少。近年來，國內科研人員對污泥好氧堆肥工藝的研究較多，在實際工程應用中效果良好。

www.eeefficiency.com 調理劑在污泥堆肥中的應用

污泥堆肥本質上是污泥中有機物在微生物作用下通過一系列生化反應轉化穩(wěn)定的有機物。在自然環(huán)境條件下，堆肥周期長，效果差，容易造成大量氮損失，添加調理劑可改善傳統(tǒng)堆肥方法的不足。張靜利用稻草、鋸末、麩皮作為室內城市污泥堆肥模擬試驗的調理劑，發(fā)現(xiàn)白腐真菌能提高堆體溫度、真菌數量、纖維素酶和半纖維素酶活性水平，減少氮損失，促進硝氮積累，全面提高堆體有效性N、P、K含量。

研究發(fā)現(xiàn)，調節(jié)劑添加量也會影響污泥堆肥過程中的溫度和氧氣變化。***闖研究了不同鋸末調節(jié)劑添加量對污泥堆肥過程中溫度和氧氣變化的影響。結果表明，污泥和鋸末的質量比www.eeefficiency.com或者4:1的比例可以進一步提高堆體的加熱速率，縮短達到高溫好氧發(fā)酵所需溫度的時間，延長堆體保持高溫的天數。此外，調節(jié)劑粒徑對污泥堆肥的影響也不容忽視。吳傳棟等研究發(fā)現(xiàn)，新型可循環(huán)LWK調理劑的平均粒徑為www.eeefficiency.com調理劑能顯著減少污泥堆氮的損失。氨揮發(fā)是高溫好氧堆肥過程中氮損失的主要途徑，研究發(fā)現(xiàn)沸石作為調理劑可顯著降低氨揮發(fā)積累率。

www.eeefficiency.com 污泥堆肥過程中臭氣的控制

污泥堆肥過程中釋放的惡臭氣體已成為制約堆肥無害化生產的主要因素。惡臭氣體來源于堆肥過程中產生的揮發(fā)性有機化合物，包括硫化合物、氮化合物和揮發(fā)性脂肪酸成分復雜，難以消除。

研究發(fā)現(xiàn)，污泥成分和理化性質的差異會影響碳氮比等堆肥過程中氣味的產生和排放pH值、含水量、粒度、有機質和微生物含量等。研究人員研究了污泥堆肥過程中氨排放的特點。鐘佳等人通過原位觀察，研究了不同條件下污泥堆肥過程中氨的排放特性，結果表明強制通風 機械堆垛工藝(ATP)條件下氨氣排放因子略低于機械堆垛工藝，并認為ATP是一種環(huán)境友好的污泥堆肥工藝。趙晨陽研究了連續(xù)流強制通風槽污泥堆肥工藝的氨排放特性，發(fā)現(xiàn)低碳氮比略有增加氨排放，但有助于減少總氮損失（試驗組www.eeefficiency.com，對照組www.eeefficiency.com)，并采用初期降低，末期升高的通風方式，可減少氨的累積排放(試驗組)www.eeefficiency.com，對照組www.eeefficiency.com)。

目前，污泥堆肥過程中的氣味處理方法主要包括物理、化學和生化方法，其中生化除臭方法具有效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，已成為近年來發(fā)展迅速、應用廣泛的主要工藝。在研究蚯蚓堆肥處理污泥過程中，韓萌探討了以蚯蚓糞為主要填料的生物過濾器去除堆肥氣味的可行性，分別研究了體積負荷、載氣類型、填料組成、溫度等工藝條件對生物過濾器處理性能的影響。在最適宜的技術參數條件下，氨去除率可達100%，生物過濾器可有效去除氨。陳益清考察了菌劑掛膜、活性污泥掛膜和自然掛膜形成的生物滴濾塔H2S去除的影響表明，由活性污泥膜形成的生物滴濾塔處理H2S硫的轉化率高達60%，高于菌劑掛膜和天然掛膜。此外，原生物除臭濾池填料的升級改造也是研究人員關注的問題。如果生物除臭濾池填料老化，會影響實際除臭效果。

www.eeefficiency.com 污泥堆肥過程中重金屬形態(tài)變化的研究

污泥來源不同，重金屬成分和含量差異較大。污泥中的重金屬問題一直是污泥堆肥產品農業(yè)的主要因素之一，在污泥堆肥過程中研究重金屬形態(tài)及其生物遷移規(guī)律具有重要意義。許多研究發(fā)現(xiàn)，在污泥堆肥過程中，一些重金屬總量和化學形態(tài)結構發(fā)生了顯著變化，可交換態(tài)比例降低，生物有效性降低，如重金屬Cd，但也有相反的研究結果，如孫西寧Cd此外，堆肥處理后，所有重金屬的有效態(tài)含量均呈下降趨勢。這種結果的差異很可能是由不同研究人員使用的原材料和堆肥工藝造成的。此外，王社平等以不同類型、不同比例的調理劑處理后形成的成品污泥堆肥為材料，采用順序提取法分析堆肥和種植卷心菜前后重金屬形態(tài)的變化。研究表明，堆肥處理后中的重金屬Cu、Zn的X-(KNO3 H2O)降低態(tài)含量可以達到重金屬鈍化的目的，降低生物毒性。文獻提及X-分布為KNO3、H2O、NaOH、EDTA、HNO3提取或殘渣狀態(tài)(Residual);Sposito浸提法認為X-KNO3態(tài)和X-H2O狀態(tài)是植物最容易吸收的形式，稱為生物有效狀態(tài)。因此，引用文獻的作者將其合并為X-(KNO3 H2O)態(tài)。雖然研究表明，污泥堆肥過程后，污泥中的重金屬含量降低，夠滿足相關控制標準，但這種污泥的持續(xù)過度使用必然會導致土壤中重金屬的積累和植物的豐富。

www.eeefficiency.com 污泥堆肥新技術的發(fā)展

污泥厭氧堆肥通常運行周期長，實際應用也有限。研究人員開發(fā)了微生物燃料電池厭氧堆肥技術，利用生物產電加速污泥有機化合物的利用，效果明顯。楊文清等人使用自制的好厭氧堆肥綜合反應器系統(tǒng)進行污泥厭氧堆肥試驗，可在21日進行d堆肥周期內完成，堆肥過程各指標變化規(guī)律性強，堆肥效果穩(wěn)定。

4 展望

長期以來，我國農田大量施用化肥，土壤酸化板結問題突出。有機肥的施用可以不斷改善土壤。未來對有機肥的需求將繼續(xù)增加。如果污泥堆肥技術處理的有機肥能夠滿足土地利用的要求，無疑是污泥回收利用的理想選擇。因此，要進一步提高污泥堆肥產品質量，解決污泥中重金屬、氣味等問題。要全面實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定性、無害化和資源化處理，未來還有很長的路要走。就污泥堆肥技術而言，雖然我國進行了許多相關研究，在實際工程應用中取得了一定的成果，但仍存在污泥堆肥產品質量和出路等問題。國外城市污泥土地利用比例不斷提高，但由于加工成本高、溢價能力有限、管理部門謹慎，我國城市污泥土地利用受到一定限制。隨著污泥堆肥相關技術研究的深入和國際交流與合作的推進，現(xiàn)有堆肥方法的不足或堆肥產品的質量將逐步提高，堆肥過程中存在的問題將得到徹底解決。同時，管理部門出臺了污泥土地利用相關法律法規(guī)，消除了污泥產品對公眾的擔憂，積極引導污泥堆肥產品進入土地利用，開辟了資源回收的新道路。

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