城市污泥制備復合肥的研究進展

程　鼎

[摘 要]隨著污水處理量的增加，污泥的產量也將隨之增多，污泥的處理越來越引起人們的關注。目前許多國家將污泥堆肥作為污泥穩定化處理的主要方法。綜述了國內外污泥堆肥化技術研究的最新進展，并提出了今后研究的主攻方向。

[關鍵詞]城市污泥 復合肥 研究進展

一、污泥堆肥化的概念及意義

堆肥化是在有控制的條件下，使有機廢棄物在微生物作用下發生降解，并同時使有機物向穩定的腐殖質方向轉化的過程。污泥堆肥化是通過在污泥中加入一定比例的蓬松劑和調理劑，利用污泥中的微生物對有機物進行氧化分解，最終轉化為穩定性較高的類腐殖質的過程。污泥經堆肥處理后，不僅可以消除污泥本身的臭味，而且堆肥過程中產生的高溫可以殺死污泥中大部分病原菌和寄生蟲，達到無害化的目的。另外堆肥后，污泥中的有機質分解后形成的速效養分更利于植物吸收，堆肥產生的腐殖質能改良土壤，可作為優良的農田肥料。

二、污泥堆肥化的條件控制

含水率是堆肥工藝的一個重要控制參數，直接影響著微生物的活性。研究者提出高效堆肥需要的含水率為50%~70%[1]。Liang等[2]研究了污泥堆肥過程中含水率、溫度和微生物之間的關系，發現含水率對微生物活性的影響很大而且為主要的影響因素。魏源送等[3]的研究也證實堆料的含水率嚴重影響污泥堆肥過程，并認為堆料的初始含水率不宜超過80%。

為了調整污泥含水率，改善堆料的透氣性，通常需要添加輔料。輔料可分為調理劑和蓬松劑2大類。堆肥化過程中常用的輔料有木屑、樹葉、秸稈、稻草、動物糞便等。張雪英等[4]研究了不同蓬松劑對城市污泥強制通風堆肥的影響。馮磊等[5]以秸稈作為蓬松劑，對城市污水污泥進行堆肥處理試驗研究并認為蓬松劑的含量會影響堆肥效果。Fang等[6]以木屑做蓬松劑，用粉煤灰做調理劑和污泥混合堆肥。

在堆肥過程中，溫度是影響堆肥進程和最終產品質量的核心因素。國內外學者對于堆肥溫度的研究主要集中在以下方面：堆肥升溫過程的特點及堆體能達到的最高溫度，堆體熱量散失與環境溫度的關系；控制過程與溫度的關系；溫度與微生物生長繁殖及種群演替的關系。Tateda等[7]研究發現，環境溫度對強制通風靜態垛式堆肥堆體的底部溫度影響最強烈。李艷霞等[8]研究了環境溫度對污泥堆肥的影響，即環境溫度對污泥堆肥的起始升溫影響不大。而徐紅等[9]的研究卻表明，堆溫受外界氣溫的影響不明顯，而是按自身的發酵和腐熟過程變化。陳同斌等[10]研究了城市污泥堆肥過程中的溫度變化規律，認為堆體溫度在高溫階段持續的時間、升溫和降溫的速率都和加入的調理劑(CTB)的比例有密切的關系。丁文川等[11]對污泥堆肥過程中溫度與微生物降解有機物之間的關系進行了研究。

三、污泥堆肥化的重金屬控制

污泥中的重金屬含量是限制污泥大規模地利用的重要因素。重金屬在污泥中的性質穩定，不易去除，并隨污泥進入土壤后，長期積累可能會對環境造成危害。通過堆肥可以使污泥中的重金屬的活性被鈍化，重金屬的生物有效性較低，植物可利用形態養分增加。李國學等[12]研究了不同鈍化劑對污泥堆肥中的銅、鋅、錳等重金屬形態的影響。 Chiang等[13]研究了在污泥堆肥過程中通過添加高嶺石的方法鈍化重金屬。Fang等[14]研究了石灰對堆肥過程中重金屬的影響。

四、污泥堆肥化的保氮技術

污泥中氮的含量是評價污泥農用價值的重要參數之一。Tiquia等[15]認為在堆肥過程中，約有20%~70%的氮素會損失。氮素損失會使堆肥產品肥力減小，嚴重影響堆肥的農用價值。Barrington等[16]研究發現，碳的損失與氮的損失成高度的反比關系。

五、污泥堆肥化技術工藝

污泥連續發酵工藝是目前國際上普遍使用的、較為先進的處理方法。日本、韓國以及歐美一些國家近年來相繼研究出連續封閉倉式發酵系統。這種系統采用機械方式進料、通風和排料，具有自動化程度高、周期短、日處理污泥量大、處理后的污泥質量穩定，以及能有效控制臭氣和其他環境污染因素等優點，綜合效應好。

我國在污泥堆肥化技術工藝研究上近年來取得了初步成果，先后建成了一些機械化程度較高的堆肥廠，其堆肥技術在產品質量、運行操作可控性、環境質量等方面指標都達到了較高水平。魏源送等[3]利用自行研制的強制通風靜態倉進行污泥堆肥，研究了不同通風方式對污泥堆肥過程的影響，建立了適合我國城市污水處理廠的高效低能耗的污泥堆肥工藝。徐紅等[9]采用強制通風高溫堆肥技術對生活污水處理廠的污泥進行堆肥化處理研究，使其堆肥產品質量達到穩定化和無害化，證明了該堆肥工藝的技術可行性。陳玲等[17]針對上海曲陽污水處理廠的脫水污泥進行動態快速好氧堆肥處理工藝研究。張智等[18]利用臥式螺旋式污泥好氧堆肥裝置進行間歇式動態堆肥，對污水廠厭氧消化污泥進行中溫堆肥試驗研究，使有機物的降解率較高。

六、前景展望

城市污水處理是我國“九五”“十五”期間需重點解決的環保問題，而大力進行污水處理的同時，又面臨著對其伴生物污泥處理處置的難題。利用城市污水廠污泥制造復混肥是適合我國國情且具有經濟和環境雙重效益的污泥處置方法。

七、結束語

污泥堆肥化技術經過近幾十年的發展，取得了很大的進步，但在技術理論和工藝上還存在諸多問題尚待研究，堆肥化技術仍有很大的提高潛力。

污泥經堆肥化處理后，雖然解決了其易腐爛發臭、含水量高、含有病原菌和寄生蟲等有害特性，但其中的重金屬、鹽分、及難降解有機毒物等未從根本上去除。要使污泥成為安全、有用的資源，還應對上述幾個問題進行深入研究。關于污泥堆肥中難降解有機毒物的最終歸宿問題，國內外研究報道很少，其影響有待進一步探討。

參考文獻

[1]趙麗君，楊意東，胡振苓，城市污泥堆肥技術研究[J]中國給水排水，1999，15(9)：58~60.

[2]魏源送，李承強，樊耀波，等，不同通風方式對污泥堆肥的影響[J]環境科學，2001，22(3)：54~59

[3]張雪英，張宇峰，徐炎華，等，不同蓬松劑對城市污泥強制通風堆肥的影響[J]南京工業大學學報，2003，25(5)：68~71.

[4]馮磊，李潤東，闌寧格，等，城市污水污泥堆肥處理的實驗研究[J]沈陽航空工業學院學報，2005，22(5)：75~78

[5]李艷霞，王敏健，王菊思，環境溫度對污泥堆肥的影響[J]環境科學，1999，20(6)：63~66

[6]徐紅，樊耀波，賈智萍，等，時間溫度聯合控制的強制通風污泥堆肥技術[J]環境科學，2000，21(6)：53~55

[7]陳同斌，黃啟飛，高定，等，城市污泥堆肥溫度動態變化過程及層次效應[J]生態學報，2002，22(5)：736~741

[8]丁文川，郝以瓊，李宏，污泥堆肥溫度對微生物降解有機質的影響[J]重慶建筑大學學報，1999，21(6)：20~23

[9]李國學，孟凡喬，姜華，等，添加鈍化劑對污泥堆肥處理中重金屬(Cu、Zn、Mn)形態影響[J]中國農業大學學報，2005，5(1)：105~111

[10]陳玲，趙建夫，李宇慶，等，城市污水廠污泥快速好氧堆肥技術研究[J]環境科學，2005，26(5)