技术 | 污泥堆肥技术研究

重水轻泥现象在我国城市污水厂建设中普遍存在，导致大量污泥无法稳定、无害化、资源化。我国污泥处理和生态环境将面临严峻挑战。

2015年4月2日，国务院正式发布《水污染防治行动计划》，又称《水十条》。该计划明确了促进污水处理设施污泥处理的意见，并指出污泥应进行稳定、无害和资源处理，禁止处理不合格的污泥进入耕地，2020年底前地级及以上城市污泥无害化处理率应达到90%以上。在我国水环境十分严峻的背景下，出台行动计划，将加强水污染防治，进一步提高污泥处理水平。

此外，从十二五国家城市污水处理回收设施建设规划数据分析，我国污泥处理处置率低，任务艰巨，迫切需要减少、稳定和回收污泥。近年来，国内专家学者从污泥成分、产品出路、技术法规及相关政策等方面对污泥处理进行了总结、分析和讨论。本研究将主要介绍污泥堆肥相关技术，为我国污泥处理处理相关研究提供一定的参考。

1.我国污泥处理处置现状简介

污泥是污水处理后产生的（半）固体物质，除含水、氮、磷、钾等成分外，还含有大量病原微生物、重金属等有害有机物。我国污泥处理目标不确定，投资不足，污泥在污水处理厂未能实现稳定处理，在运输处理环节容易出现二次污染隐患。目前，我国剩余污泥处理工程量巨大。统计数据显示，在现有污泥处理方法中，土地填埋占60%-65%，发酵堆肥加农占10%-15%，污泥自然干化综合利用占4%-6%，污泥焚烧占2%-3%，露天堆放和运输占15%-20%。在现实环境中，大部分属于土地填埋、露天堆放和运输。实现安全处置的比例不超过20%。

2.我国污泥处理处置技术存在的主要问题

我国对剩余污泥处理处置技术的研究起步较晚，技术仍然落后。现有的污泥处理工艺主要采用国外技术，包括污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水、污泥干焚烧、污泥卫生填埋、土地利用等污泥处理方法。分析我国目前的污泥处理方法，不难发现污泥处理技术还不完全成熟，污泥高效综合利用效率低。即使目前开发投入使用的一些新的污泥处理技术，如机械预浓缩-化学调理-隔膜压滤工艺、泥水一体化工艺等最终污泥处理方法，仍采用填埋、营养土或建筑材料。然而，污泥填埋处理通常不能满足无害化的要求，因为大多数污泥填埋场是露天的，在表面水的情况下，没有无害和稳定的污泥很容易成为处理前的形式，造成相对较大的环境污染风险。此外，常见的污泥干化技术和焚烧技术也存在气味难以控制、占地面积大等问题。

3.污泥堆肥相关技术

污泥堆肥处理方法根据微生物对氧气的需求，通常分为好氧堆肥发酵和厌氧堆肥发酵。有氧堆肥发酵可分为条堆发酵、槽发酵和反应器发酵三种类型。条垛工艺仅采用机械翻抛，充氧效果差，发酵时间长，发酵成品质量差。反应器发酵处理量小，实际应用有限，工程应用案例少。近年来，国内科研人员对污泥好氧堆肥工艺的研究较多，在实际工程应用中效果良好。

www.xilukeji.com 调理剂在污泥堆肥中的应用

污泥堆肥本质上是污泥中有机物在微生物作用下通过一系列生化反应转化稳定的有机物。在自然环境条件下，堆肥周期长，效果差，容易造成大量氮损失，添加调理剂可改善传统堆肥方法的不足。张静利用稻草、锯末、麸皮作为室内城市污泥堆肥模拟试验的调理剂，发现白腐真菌能提高堆体温度、真菌数量、纤维素酶和半纤维素酶活性水平，减少氮损失，促进硝氮积累，全面提高堆体有效性N、P、K含量。

研究发现，调节剂添加量也会影响污泥堆肥过程中的温度和氧气变化。***闯研究了不同锯末调节剂添加量对污泥堆肥过程中温度和氧气变化的影响。结果表明，污泥和锯末的质量比www.xilukeji.com或者4:1的比例可以进一步提高堆体的加热速率，缩短达到高温好氧发酵所需温度的时间，延长堆体保持高温的天数。此外，调节剂粒径对污泥堆肥的影响也不容忽视。吴传栋等研究发现，新型可循环LWK调理剂的平均粒径为www.xilukeji.com调理剂能显著减少污泥堆氮的损失。氨挥发是高温好氧堆肥过程中氮损失的主要途径，研究发现沸石作为调理剂可显著降低氨挥发积累率。

www.xilukeji.com 污泥堆肥过程中臭气的控制

污泥堆肥过程中释放的恶臭气体已成为制约堆肥无害化生产的主要因素。恶臭气体来源于堆肥过程中产生的挥发性有机化合物，包括硫化合物、氮化合物和挥发性脂肪酸成分复杂，难以消除。

研究发现，污泥成分和理化性质的差异会影响碳氮比等堆肥过程中气味的产生和排放pH值、含水量、粒度、有机质和微生物含量等。研究人员研究了污泥堆肥过程中氨排放的特点。钟佳等人通过原位观察，研究了不同条件下污泥堆肥过程中氨的排放特性，结果表明强制通风 机械堆垛工艺(ATP)条件下氨气排放因子略低于机械堆垛工艺，并认为ATP是一种环境友好的污泥堆肥工艺。赵晨阳研究了连续流强制通风槽污泥堆肥工艺的氨排放特性，发现低碳氮比略有增加氨排放，但有助于减少总氮损失（试验组www.xilukeji.com，对照组www.xilukeji.com)，并采用初期降低，末期升高的通风方式，可减少氨的累积排放(试验组)www.xilukeji.com，对照组www.xilukeji.com)。

目前，污泥堆肥过程中的气味处理方法主要包括物理、化学和生化方法，其中生化除臭方法具有效率高、成本低、环保等优点，已成为近年来发展迅速、应用广泛的主要工艺。在研究蚯蚓堆肥处理污泥过程中，韩萌探讨了以蚯蚓粪为主要填料的生物过滤器去除堆肥气味的可行性，分别研究了体积负荷、载气类型、填料组成、温度等工艺条件对生物过滤器处理性能的影响。在最适宜的技术参数条件下，氨去除率可达100%，生物过滤器可有效去除氨。陈益清考察了菌剂挂膜、活性污泥挂膜和自然挂膜形成的生物滴滤塔H2S去除的影响表明，由活性污泥膜形成的生物滴滤塔处理H2S硫的转化率高达60%，高于菌剂挂膜和天然挂膜。此外，原生物除臭滤池填料的升级改造也是研究人员关注的问题。如果生物除臭滤池填料老化，会影响实际除臭效果。

www.xilukeji.com 污泥堆肥过程中重金属形态变化的研究

污泥来源不同，重金属成分和含量差异较大。污泥中的重金属问题一直是污泥堆肥产品农业的主要因素之一，在污泥堆肥过程中研究重金属形态及其生物迁移规律具有重要意义。许多研究发现，在污泥堆肥过程中，一些重金属总量和化学形态结构发生了显著变化，可交换态比例降低，生物有效性降低，如重金属Cd，但也有相反的研究结果，如孙西宁Cd此外，堆肥处理后，所有重金属的有效态含量均呈下降趋势。这种结果的差异很可能是由不同研究人员使用的原材料和堆肥工艺造成的。此外，王社平等以不同类型、不同比例的调理剂处理后形成的成品污泥堆肥为材料，采用顺序提取法分析堆肥和种植卷心菜前后重金属形态的变化。研究表明，堆肥处理后中的重金属Cu、Zn的X-(KNO3 H2O)降低态含量可以达到重金属钝化的目的，降低生物毒性。文献提及X-分布为KNO3、H2O、NaOH、EDTA、HNO3提取或残渣状态(Residual);Sposito浸提法认为X-KNO3态和X-H2O状态是植物最容易吸收的形式，称为生物有效状态。因此，引用文献的作者将其合并为X-(KNO3 H2O)态。虽然研究表明，污泥堆肥过程后，污泥中的重金属含量降低，够满足相关控制标准，但这种污泥的持续过度使用必然会导致土壤中重金属的积累和植物的丰富。

www.xilukeji.com 污泥堆肥新技术的发展

污泥厌氧堆肥通常运行周期长，实际应用也有限。研究人员开发了微生物燃料电池厌氧堆肥技术，利用生物产电加速污泥有机化合物的利用，效果明显。杨文清等人使用自制的好厌氧堆肥综合反应器系统进行污泥厌氧堆肥试验，可在21日进行d堆肥周期内完成，堆肥过程各指标变化规律性强，堆肥效果稳定。

4 展望

长期以来，我国农田大量施用化肥，土壤酸化板结问题突出。有机肥的施用可以不断改善土壤。未来对有机肥的需求将继续增加。如果污泥堆肥技术处理的有机肥能够满足土地利用的要求，无疑是污泥回收利用的理想选择。因此，要进一步提高污泥堆肥产品质量，解决污泥中重金属、气味等问题。要全面实现污泥的稳定性、无害化和资源化处理，未来还有很长的路要走。就污泥堆肥技术而言，虽然我国进行了许多相关研究，在实际工程应用中取得了一定的成果，但仍存在污泥堆肥产品质量和出路等问题。国外城市污泥土地利用比例不断提高，但由于加工成本高、溢价能力有限、管理部门谨慎，我国城市污泥土地利用受到一定限制。随着污泥堆肥相关技术研究的深入和国际交流与合作的推进，现有堆肥方法的不足或堆肥产品的质量将逐步提高，堆肥过程中存在的问题将得到彻底解决。同时，管理部门出台了污泥土地利用相关法律法规，消除了污泥产品对公众的担忧，积极引导污泥堆肥产品进入土地利用，开辟了资源回收的新道路。

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