淺談污泥堆肥資源化利用

(浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江 杭州 311300)

城市污水處理是我國(guó)“九五”“十五”期間需重點(diǎn)解決的環(huán)保問(wèn)題，而大力進(jìn)行污水處理的同時(shí)，又面臨著對(duì)污泥處理處置的難題。污泥具有含水率高，有惡臭，含有病原微生物與寄生蟲，重金屬含量高等特點(diǎn)，若不妥善處理，將造成二次污染。如今污泥的處理方法主要有填埋，焚燒，堆肥等。其中堆肥被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效的手段之一。

一、污泥好氧堆肥原理

好氧堆肥是在有氧的條件下，借助好氧微生物(主要是好氧細(xì)菌)將污泥中可生物降解的大分子有機(jī)固體廢物為小分子有機(jī)物，部分有機(jī)物被礦化為無(wú)機(jī)物，并放出大量的熱量，這期間發(fā)酵微生物不斷地分解有機(jī)物，吸收和利用中間代謝產(chǎn)物合成自身代謝物質(zhì)，生長(zhǎng)繁殖；經(jīng)過(guò)發(fā)熱階段，高溫階段，熟化階段三個(gè)階段，最終有機(jī)固體廢物完全腐熟成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。

二、工藝流程

工藝流程由預(yù)處理、一次發(fā)酵(主發(fā)酵)、二次發(fā)酵(后發(fā)酵)、后處理(精加工)、脫臭等工序組成。

(一)預(yù)處理

發(fā)酵原料為污水污泥餅，由于城市污水處理廠污泥含水率太高、碳/氮比低，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，同時(shí)添加調(diào)理劑和額外營(yíng)養(yǎng)，接種菌液以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程正常進(jìn)行。

(二)一次發(fā)酵(主發(fā)酵)

主發(fā)酵主要在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)行通風(fēng)來(lái)供給氧氣。在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，由于好氧微生物作用而開始發(fā)酵，首先是易生物降解有機(jī)物分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時(shí)產(chǎn)生熱量使堆溫上升，稱為發(fā)熱階段。這時(shí)微生物吸取有機(jī)物的碳、氮等營(yíng)養(yǎng)成分，在合成細(xì)胞質(zhì)自身繁殖的同時(shí)，將細(xì)胞中吸收的物質(zhì)分解而產(chǎn)生熱量，使得堆肥溫度逐漸升高。此時(shí)有機(jī)物質(zhì)的分解作用是靠嗜溫菌(生長(zhǎng)繁殖最適宜溫度為30～40℃)進(jìn)行的。隨著堆溫的升高，發(fā)酵進(jìn)入高溫階段，最適宜溫度45～65℃的嗜熱菌取代了嗜溫菌，能進(jìn)行高效率的分解，當(dāng)溫度升高到70℃時(shí)，大多數(shù)微生物死亡，發(fā)酵逐漸結(jié)束，同時(shí)達(dá)到滅殺病原菌的作用。之后將進(jìn)入降溫階段。通常將溫度升高到開始降低為止的階段，稱為一次發(fā)酵期(主發(fā)酵期)。一次發(fā)酵期為10天。

(三)二次發(fā)酵(后發(fā)酵)

經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵(主發(fā)酵)的半成品被送去二次發(fā)酵(后發(fā)酵)。在一次發(fā)酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機(jī)物可能全部分解，變成腐植酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥成品。二次發(fā)酵需要繼續(xù)提供氧氣，翻堆，通常需要20～30天。

(四)后處理

經(jīng)過(guò)二次發(fā)酵后的物料凈化后即可作為有機(jī)肥料銷售，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，或作土壤改良劑。根據(jù)科學(xué)配比，在散裝堆肥中加入N、P、K等添加劑后生產(chǎn)復(fù)合肥，做成袋裝產(chǎn)品，既便于運(yùn)輸，也便于貯存，而且肥效更佳。

(五)脫臭

在整個(gè)工藝過(guò)程中，每個(gè)工序系統(tǒng)都有臭氣產(chǎn)生，主要有氮、硫化氫、甲基硫醇、胺類等，必須進(jìn)行脫臭處理。

去除臭氣的方法主要有化學(xué)除臭劑；水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等。其中經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法是熟堆肥吸附的生物除臭法。

(六)貯存

堆肥一般在春秋兩季使用，在夏冬兩季就需貯存。貯存是指堆肥處理前要注意保持干燥通風(fēng)，防止閉氣受潮。

三、有機(jī)復(fù)合肥料優(yōu)點(diǎn)

1.有機(jī)質(zhì)含量高，是土地有機(jī)物質(zhì)補(bǔ)充的重要來(lái)源之一。

2.科學(xué)配比，除含有氮、磷、鉀大量營(yíng)養(yǎng)元素和鈣、鎂、硫、鐵等微量元素外，還含有腐殖酸類物質(zhì)，養(yǎng)分齊全，肥效持久。

3.所包含的微生物可提高有機(jī)物質(zhì)分解作用，提高肥料利用率并活化土壤中的養(yǎng)分。

4.促進(jìn)作物的生態(tài)環(huán)境，有益微生物的增殖可抑制病害微生物的侵染。

四、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益

1.同時(shí)解決了污泥的妥善處理問(wèn)題和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的工業(yè)化有機(jī)肥產(chǎn)品不足的問(wèn)題，這是對(duì)環(huán)保產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)有機(jī)肥施用量?jī)H占到肥料使用總量的不到10%，而我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)上有巨大的缺口，因此污泥堆肥化生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥料是有巨大市場(chǎng)前景的。

2.有機(jī)肥料對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善，相比于單一化肥，有機(jī)復(fù)合肥料可提高土地的有機(jī)物含量，改善土壤肥力。根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部門的研究，為使耕地的地力得到合理利用和維持，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的施用比例應(yīng)以2：1為宜。由于長(zhǎng)期施用化肥而導(dǎo)致的土壤肥力下降，板結(jié)化，有機(jī)質(zhì)減少的問(wèn)題可由有機(jī)復(fù)合肥料解決，有機(jī)復(fù)合肥料也將代替一部分化肥，從而達(dá)到適宜的有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的使用比例，保持耕地的地力，利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了污染治理的良性循環(huán)。

3.解決了污水廠污泥的二次污染問(wèn)題，推動(dòng)了污水處理行業(yè)的發(fā)展，不僅減少了污泥處理費(fèi)用，還盈利創(chuàng)收，形成的環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菍?duì)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

4.不僅對(duì)于污泥處理具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)社會(huì)中其他無(wú)害化處理技術(shù)的發(fā)展具有普遍的借鑒意義。為污染治理的良性循環(huán)提供思路，對(duì)環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有積極推動(dòng)作用。