污泥堆肥工艺在污水污泥处理处置中的资源化利用

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　　摘 要：目前我国城市污水污泥大部分还未经稳定化、无害化、资源化的处理与处置，污泥堆肥作为一种新兴技术被中石化天津分公司利用。在此次探索阶段积累了很多经验，肥料肥性较好，通过合理的设计堆肥工艺和选择恰当的运行方式，可以很好的处置污泥，将城市污水污泥的处理处置与资源化相结合，走出了自己的道路。
　　关键词：污水污泥 堆肥 资源化
　　一、概述
　　污泥堆肥是在好氧的条件下，利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传播病菌、寄生虫卵和病毒，提高污泥成分，产生的肥料可以用于园艺和农业目的，是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。污泥堆肥的方法是将污泥减量化、无害化、稳定化和资源化融为一体的比较理想的污泥处理方法。既消纳污泥，又充分利用了污泥中大量含有植物生长所需的氮、磷、钾及维持植物生长发育的多种微量元素和改善土壤结构的有机质，并且有利于污泥的大规模处理。
　　二、堆肥过程
　　一般情况下堆肥可以分为两个阶段。
　　第一阶段分为三个过程，即发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程：在强制通风条件下，对非中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，堆肥温度上升至45℃-55℃；高温消毒过程：有机物分解所释放的能量，一部分合成新细胞，一部分使堆肥的温度继续上升可达55℃-70℃；此时嗜温菌受到抑制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量迅速减少，温度开始回落；腐熟过程：温度降至40℃左右，堆肥基本完成。
　　第一阶段完成后，停止强制通风，采用自然堆放方式，进一步熟化、干燥、成粒。
　　堆肥成熟的标志是物料呈黑褐色、无臭味、手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖、病原菌与寄生虫卵和病毒以及植物种子均被杀灭，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。
　　三、堆肥装置及主要技术参数
　　1、堆肥装置
　　中石化天津分公司污水处理采用的堆肥处理装置由晾晒仓、堆肥仓两大主要装置组成，脱水后含水率80%-85%的污泥先进入晾晒仓进行晾晒，晾晒后泥的含水率达到65%-70%，符合要求；此时的泥再进入堆肥仓进行堆肥，堆肥仓里设置翻堆机，根据需要及时进行翻堆，进入堆肥仓的泥里掺入20%-25%的晾晒好的污泥，从堆肥仓出来的泥运往用于堆垛的一个棚子，再进行一个月左右的堆垛，即成熟出仓。
　　2、主要技术参数
　　初始含水率50%-70%（高含水率用于强制通风堆肥）；通气量200-250L・t-1・min-1 或含氧量为5-15%； 温度45℃-75℃（55℃以上至少保持3天）；C/N比和C/P比分别为20-30、75-150；PH至6-8；外加微生物菌及复合菌剂、VT菌剂、纤维素分解菌等。
　　3.实验数据分析
　　本实验装置自2005年4月26日开始连续运行，至2005年8月10日停止。
　　3.1温度的分析
　　研究表明，环境温度对堆体温度的正常升温影响不大，寒冷的气候对堆体中层温度的升温速率由影响，寒冷的冬季升温比较慢，只要操作得当（在这种寒冷的气候条件下，利用通风的空气应该被加热到50℃-80℃，是堆料加热到30℃-50℃），堆肥能顺利达到高温，并能维持一段高温期。
　　3.2通风条件的分析
　　通风供氧也是高温堆肥成功的关键因素之一。堆肥需氧量与堆料中有机物含量密切相关，有机碳含量越高，需氧量越大。氧浓度一旦低于微生物活动所需的浓度，堆体就容易厌氧产生恶臭。堆肥初期有机物氧化分解剧烈，应提供较大的通气量，当有机物基本分解完后，通气是为了减少堆肥产品的水分，因此通气量可以减少。根据中石化天津分公司的实验数据，最初温度较高，随着反应的进行，温度逐渐下降，最后找到适合的平衡点。
　　四、污泥堆肥辅料的影响
　　辅料是指为了使堆肥过程能够顺利进行并且以较快速度进行，提高堆肥产品质量，而在污泥中加入的辅助物料。辅料种类很多，一般根据其作用可分为接种剂、膨胀剂、调节剂、重金属钝化剂等，有些辅料可以兼有上述几种作用。有些辅料本身就是废物，需要处理或处置，使用废物作辅料的污泥堆肥可以达到以废治废的效果。
　　五、污泥堆肥工艺的控制
　　1、含水率的控制
　　根据实验，含水率在60%-70%效果较好，低于60%不利于发酵，这是因为在污泥中结构水较多，间隙水含量少，而堆肥过程中减少的是间隙水，这样影响了细菌的活性，所以要在很大一定程度上保持稳定适合的含水率。
　　2、翻堆时机的控制
　　通过实验，总结翻堆时机的控制较难掌控。翻堆时间过早，细菌发酵的不彻底，堆肥效果不好；翻堆时间过晚，污泥的活性降低，在翻堆后还要发酵一定时间。本次实验尚未完全总结出翻堆的最佳时机。
　　3、堆肥腐熟度的评价
　　堆肥腐熟度的评价是关系到堆肥的方法能否顺利进行的最为关键的问题之一。未腐熟的产品施用于土壤后，微生物还会利用土壤间隙中的氧气继续活动降解有机物，从而造成厌氧的环境，使植物根系缺氧，并产生H2S和NO等气体。未腐熟的产品中有很高的碳氮比，造成微生物的氮饥饿而去摄取土壤中的氮，使土壤产生缺氮现象。并且在微生物的持续降解活动中还会产生作为副产品的各种有机酸，对植物产生毒性，尤其是乙酸和酚类化合物会抑制植物种子发芽、根系的成长、减少作物产量。
　　六、.结论
　　城市污水污泥的妥善处理是一个有待解决的问题，污泥堆肥的土地利用方法是一个很好的解决问题的出路，并在近年来得到了广泛的研究和推广。
　　合适的影响因素的控制是实现污泥快速高效处置的基本保证。对污泥的初始含水率、通风供养量、环境和堆体温度、C/N比和C/P比、PH、外加优势菌剂等都要控制好范围，以便堆肥过程顺利进行。
　　参考文献
　　[1] 尹军等 污水污泥处置处理与资源化利用 北京：化学工业出版社 2005
　　[2] 张自杰等 废水处理理论与设计 北京：中国建筑工业出版社 2003
　　[3] 污泥处理处置技术与装备国际研讨会论文集 中国土木工程学会水工业分会排水委员会 2003
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