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【摘要】经对大连市某污水处理厂产生污泥进行堆肥试验，结果表明，其有机质含量合理，重金属含量远远低于规范要求，处理工艺简单，符合污泥处理减量化、无害化、资源化要求。
【关键词】污泥堆肥处理；减量化；资源化
一、前言
污泥泛指由水处理与废水处理中所产生的固液混合物，污泥中含有丰富的有机物和大量的病原菌、致病微生物，以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性核素等难以降解的有毒有害物质。随着城市污水处理量的不断提升和污水深度处理的要求，产生污泥的量也将会有较大增长，科学地处置污水处理厂产生污泥，解决大量污泥的出路已成为非常紧迫的任务。
污泥处理方法通常可分为堆肥、焚烧、填埋等。
污泥堆肥方法分为厌氧发酵和好氧发酵两种。在我国，目前较多采用中温厌氧发酵处理，虽然可以达到污泥减量化的目的，但却不能直接用于农田堆肥使用。机械脱水后的污泥，较多采用好氧发酵法制肥。好氧发酵法处置污泥，在设备采购方面资金的投入及日后日常运行管理中的资金投入仅为厌氧发酵法的三分之二左右，是高效且环保节能的堆肥方法。非常适合中小型污水处理厂污泥的处置。
二、污泥堆肥工艺流程
1、堆肥一般流程为：前处理→一次发酵→二次发酵→后处理。
一次发酵处理过程，主要是通过将温度升高，而使原料初步稳定。直到达到温度明显下降和好氧速率的降低。该过程原料中微生物非常活跃，因此对工艺环境要求较严，是污泥堆肥处置的主控过程。
二次发酵处理过程是使上一步反应获得的中间体逐步稳定化的过程，保证中间体稳定分解。该过程对工艺环境要求较低，相应的湿度和将温度控制在30℃左右就可达到工艺要求。
后处理过程，主要作用是调整产品中颗粒粒径符合要求，并且去除产品中的有害杂质
2、具体污泥堆肥处理工艺流程
污泥处理工艺目前采用的是阳光棚半封闭式外源接菌好氧发酵工艺，大连市某污水处理厂产生的污泥经浓缩后，采用离心式脱水机进行脱水，泥饼含水率为75～85%。
三、污泥堆肥试验结果与讨论
以大连市某污水处理厂产生污泥为例，进行试验。污泥堆肥处置是指在适宜的PH值、温度、湿度下，将微生物作为载体，促使污泥发生生物化学降解的反应，并将把废弃污泥原料转变成腐殖质的生物化学反应。
1、温度
作为堆肥过程中的主要因素，该工艺过程中其他参数的控制都是为使反应体温度实现快速上升、维持适最佳反应温度以及在需要时可以有效地下降。温度实现快速上升是为了杀死反应体其中自带病原体，维持适最佳反应温度是为了保证有机质快速降解，并且可以在需要的情况下降低含水率。
本次试验时间为二十四天。温度随时间变化如下图1所示。
从图1可见，反应经过了温升、恒温和温降三个阶段。第一阶段，，在反应的第一天到第七天，温度持续升高，由18℃一直升至55℃。第二阶段在十八天左右，温度维持在55～60℃之间。第三阶段温度下降到30℃左右。试验结束后，反应体的温度始终保持稳定状态，温度没有变化。
该试验过程中，病原体、细菌、寄生虫卵被杀死，在试验进行中的第12天，测定了细菌总数，结果见下表1。结果表明，该试验，在第九天、第十天、第十一天共三天的高温下，可杀死大部分的病原体、细菌、寄生虫卵，保证了肥料的使用安全行。
2、水分
水对于微生物繁殖及有机物质分解和是不可或缺的元素之一。该试验中，水分的主要用途是：参与微生物新陈代谢过程，溶解有机物、蒸发时降低反应体的热量，对温度这一重要因素起到调节作用。反应体含水率的高低，可以影响到反应的速率，也可以影响到产品质量，甚至可以关乎关系到整个工艺过程的成败。所以，反应中水分的控制显得尤为重要。取该污水处理厂污泥试样，放置于温度调节为105～110℃的烘箱里烘干四个小时，取出试样后，质量的减少即为试样中水分的含量。
试样过程中平均水含量的变化曲线见图2。分析该图可见，试样中的水分随时间的变化不大，含量一直维持在69—75%之间。
如图2所示，在试验进行到第五天的时候，温度为44℃，大部分的微生物开始有机质降解反应，含水量升高。
而当试验温度为55℃时，水分含量基本保持无变化。此现象表明，适宜环境下，好氧微生物可以快速的繁殖，发生有机物降解反应，并且释放出热能，该热能即可以维持反应对高温的需求，也生成水分。反应时间进行到第十七天的时候，温度逐步下滑，反应体含水量也稍有下降。
3、PH值
在反应过程中，全程对pH值进行了监测。结果表明，pH值基本维持在6～7之间。
4、有机物含量
保持热量平衡是高温堆肥反应的首要条件。如果有机物含量低，则产生热量不足以维持所需温度，并且会导致产品肥效较低。如果有机质含量太高，则通风供氧会不顺畅，可能会造成好氧反应不完全以及产生恶臭气体。堆肥反应中，原料适宜有机物含量应为20～80%。经测得大连市某污水处理厂的污泥有机质含量在50～70%之间，较适宜堆肥。试验过程中，对反应体的腐殖质、蛋白质、有机质及脂肪含量作了持续检测，结果见图3所示。
如图所示，随反应进行，有机物含量呈下降趋势，腐殖质含量下降趋势，蛋白质、脂肪的含量也有所下降，淀粉含量由刚开始的0.18%于反应第九天降为零。
污泥中有机物包括腐殖质，淀粉、类脂物、蛋白质、纤维素等多种物质。反应过程中，在微生物的催化下，这些物质都发生了程度各异的分解反应，且变化趋势都是下降趋势。
5、重金属
试验对污泥进行重金属离子含量的检测，采用原子光谱法以海洋环保为依据，检测砷、镉、铬、铅、汞五种重金属离子，并与《农用城市污泥污染物控制标准》中的中性和碱性土壤上（PH≥6.5）的标准进行比较分析，以上五种重从属的含量均低于国家标准铬与铅的含量远远低于国家标准，由于大连地区近远期工矿企业的动迁及整体环境的控制，污泥中的重金属含量将会逐渐减少，即重金属离子在经过堆肥钝化后，其含量下降。具体见表2堆肥重金属检测表。
6、堆肥腐熟度
试样的物理状态：污泥试样，后期温度下降，且保持稳定。反应后，试样含水量下降，呈现稀松结粒结构，无臭味。
试样的化学状态：反应中，蛋白质及腐殖质含量均呈下降状态。脂肪降解随反应逐渐趋于平缓，有较强规律性，脂肪降解平缓时，试样中纤维素及腐殖质是被降解的主要物质，但未产生过多热能，反应体温度保持平稳。结果表明，脂肪作为腐熟度指标是可行的。正常情况下，脂肪降解趋于平稳时，表明反应体中容易被降解的有机物已经基本被降解，温度会维持在稳定的状态，反应体也已经处于稳定状态。
四、结语
经对大连市某污水处理厂产生的污泥进行堆肥试验，得出以下技术指标：
1、有机质占污泥成分的50-60%。
2、堆肥完全可以处理该污水处理厂产生的污泥，水厂每天产生含水率75%的脱水污泥80-100吨。
3、重金属含量均远远低于《农用城市污泥污染物控制标准》。堆肥处理后，含量大大减少，不会对环境造成污染。
4、处理90吨泥大约产出40吨肥，占地面积小，处理工艺简单，达到污泥减量化处理，同时产出的肥，又基本达到了资源化处理。
参考文献
[1]焦仲阳，吴星五.污泥堆肥腐熟度的检测与评价.中国给水排水，2004.7：28-30
[2]张增强.污泥堆肥在园林绿地中的应用.农业环境保护，1996.15：36-40
[3]左耀太，魏永杰，魏昊娟.污泥堆肥中二恶英类物质的探讨.江苏环境科技，2003.1242-44
[4]李慧君，殷宪强，谷胜意，张增强，孙慧敏.污泥及污泥堆肥对改善土壤物理性质的探讨.陕西农业科学，2004.1：29-31
[5]林春绵，蔚立玉，王军良，陈钦安.城市污水处理厂污泥的肥料化利用.浙江工业大学学报，2004.4：151-156
[6]李菲，邢周富.城市污水处理中污泥的肥料化应用.市政技术.2004.3：79-81
[7]石吉，邵青，米晓.城市污水污泥的处理利用及发展.污水处理.2004.2：15-18
【关键词】污泥堆肥处理；减量化；资源化
一、前言
污泥泛指由水处理与废水处理中所产生的固液混合物，污泥中含有丰富的有机物和大量的病原菌、致病微生物，以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性核素等难以降解的有毒有害物质。随着城市污水处理量的不断提升和污水深度处理的要求，产生污泥的量也将会有较大增长，科学地处置污水处理厂产生污泥，解决大量污泥的出路已成为非常紧迫的任务。
污泥处理方法通常可分为堆肥、焚烧、填埋等。
污泥堆肥方法分为厌氧发酵和好氧发酵两种。在我国，目前较多采用中温厌氧发酵处理，虽然可以达到污泥减量化的目的，但却不能直接用于农田堆肥使用。机械脱水后的污泥，较多采用好氧发酵法制肥。好氧发酵法处置污泥，在设备采购方面资金的投入及日后日常运行管理中的资金投入仅为厌氧发酵法的三分之二左右，是高效且环保节能的堆肥方法。非常适合中小型污水处理厂污泥的处置。
二、污泥堆肥工艺流程
1、堆肥一般流程为：前处理→一次发酵→二次发酵→后处理。
一次发酵处理过程，主要是通过将温度升高，而使原料初步稳定。直到达到温度明显下降和好氧速率的降低。该过程原料中微生物非常活跃，因此对工艺环境要求较严，是污泥堆肥处置的主控过程。
二次发酵处理过程是使上一步反应获得的中间体逐步稳定化的过程，保证中间体稳定分解。该过程对工艺环境要求较低，相应的湿度和将温度控制在30℃左右就可达到工艺要求。
后处理过程，主要作用是调整产品中颗粒粒径符合要求，并且去除产品中的有害杂质
2、具体污泥堆肥处理工艺流程
污泥处理工艺目前采用的是阳光棚半封闭式外源接菌好氧发酵工艺，大连市某污水处理厂产生的污泥经浓缩后，采用离心式脱水机进行脱水，泥饼含水率为75～85%。
三、污泥堆肥试验结果与讨论
以大连市某污水处理厂产生污泥为例，进行试验。污泥堆肥处置是指在适宜的PH值、温度、湿度下，将微生物作为载体，促使污泥发生生物化学降解的反应，并将把废弃污泥原料转变成腐殖质的生物化学反应。
1、温度
作为堆肥过程中的主要因素，该工艺过程中其他参数的控制都是为使反应体温度实现快速上升、维持适最佳反应温度以及在需要时可以有效地下降。温度实现快速上升是为了杀死反应体其中自带病原体，维持适最佳反应温度是为了保证有机质快速降解，并且可以在需要的情况下降低含水率。
本次试验时间为二十四天。温度随时间变化如下图1所示。
从图1可见，反应经过了温升、恒温和温降三个阶段。第一阶段，，在反应的第一天到第七天，温度持续升高，由18℃一直升至55℃。第二阶段在十八天左右，温度维持在55～60℃之间。第三阶段温度下降到30℃左右。试验结束后，反应体的温度始终保持稳定状态，温度没有变化。
该试验过程中，病原体、细菌、寄生虫卵被杀死，在试验进行中的第12天，测定了细菌总数，结果见下表1。结果表明，该试验，在第九天、第十天、第十一天共三天的高温下，可杀死大部分的病原体、细菌、寄生虫卵，保证了肥料的使用安全行。
2、水分
水对于微生物繁殖及有机物质分解和是不可或缺的元素之一。该试验中，水分的主要用途是：参与微生物新陈代谢过程，溶解有机物、蒸发时降低反应体的热量，对温度这一重要因素起到调节作用。反应体含水率的高低，可以影响到反应的速率，也可以影响到产品质量，甚至可以关乎关系到整个工艺过程的成败。所以，反应中水分的控制显得尤为重要。取该污水处理厂污泥试样，放置于温度调节为105～110℃的烘箱里烘干四个小时，取出试样后，质量的减少即为试样中水分的含量。
试样过程中平均水含量的变化曲线见图2。分析该图可见，试样中的水分随时间的变化不大，含量一直维持在69—75%之间。
如图2所示，在试验进行到第五天的时候，温度为44℃，大部分的微生物开始有机质降解反应，含水量升高。
而当试验温度为55℃时，水分含量基本保持无变化。此现象表明，适宜环境下，好氧微生物可以快速的繁殖，发生有机物降解反应，并且释放出热能，该热能即可以维持反应对高温的需求，也生成水分。反应时间进行到第十七天的时候，温度逐步下滑，反应体含水量也稍有下降。
3、PH值
在反应过程中，全程对pH值进行了监测。结果表明，pH值基本维持在6～7之间。
4、有机物含量
保持热量平衡是高温堆肥反应的首要条件。如果有机物含量低，则产生热量不足以维持所需温度，并且会导致产品肥效较低。如果有机质含量太高，则通风供氧会不顺畅，可能会造成好氧反应不完全以及产生恶臭气体。堆肥反应中，原料适宜有机物含量应为20～80%。经测得大连市某污水处理厂的污泥有机质含量在50～70%之间，较适宜堆肥。试验过程中，对反应体的腐殖质、蛋白质、有机质及脂肪含量作了持续检测，结果见图3所示。
如图所示，随反应进行，有机物含量呈下降趋势，腐殖质含量下降趋势，蛋白质、脂肪的含量也有所下降，淀粉含量由刚开始的0.18%于反应第九天降为零。
污泥中有机物包括腐殖质，淀粉、类脂物、蛋白质、纤维素等多种物质。反应过程中，在微生物的催化下，这些物质都发生了程度各异的分解反应，且变化趋势都是下降趋势。
5、重金属
试验对污泥进行重金属离子含量的检测，采用原子光谱法以海洋环保为依据，检测砷、镉、铬、铅、汞五种重金属离子，并与《农用城市污泥污染物控制标准》中的中性和碱性土壤上（PH≥6.5）的标准进行比较分析，以上五种重从属的含量均低于国家标准铬与铅的含量远远低于国家标准，由于大连地区近远期工矿企业的动迁及整体环境的控制，污泥中的重金属含量将会逐渐减少，即重金属离子在经过堆肥钝化后，其含量下降。具体见表2堆肥重金属检测表。
6、堆肥腐熟度
试样的物理状态：污泥试样，后期温度下降，且保持稳定。反应后，试样含水量下降，呈现稀松结粒结构，无臭味。
试样的化学状态：反应中，蛋白质及腐殖质含量均呈下降状态。脂肪降解随反应逐渐趋于平缓，有较强规律性，脂肪降解平缓时，试样中纤维素及腐殖质是被降解的主要物质，但未产生过多热能，反应体温度保持平稳。结果表明，脂肪作为腐熟度指标是可行的。正常情况下，脂肪降解趋于平稳时，表明反应体中容易被降解的有机物已经基本被降解，温度会维持在稳定的状态，反应体也已经处于稳定状态。
四、结语
经对大连市某污水处理厂产生的污泥进行堆肥试验，得出以下技术指标：
1、有机质占污泥成分的50-60%。
2、堆肥完全可以处理该污水处理厂产生的污泥，水厂每天产生含水率75%的脱水污泥80-100吨。
3、重金属含量均远远低于《农用城市污泥污染物控制标准》。堆肥处理后，含量大大减少，不会对环境造成污染。
4、处理90吨泥大约产出40吨肥，占地面积小，处理工艺简单，达到污泥减量化处理，同时产出的肥，又基本达到了资源化处理。
参考文献
[1]焦仲阳，吴星五.污泥堆肥腐熟度的检测与评价.中国给水排水，2004.7：28-30
[2]张增强.污泥堆肥在园林绿地中的应用.农业环境保护，1996.15：36-40
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