城市污泥制備復(fù)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(chǎn)量也將隨之增多，污泥的處理越來越引起人們的關(guān)注。目前許多國家將污泥堆肥作為污泥穩(wěn)定化處理的主要方法。綜述了國內(nèi)外污泥堆肥化技術(shù)研究的最新進展，并提出了今后研究的主攻方向。

[關(guān)鍵詞]城市污泥 復(fù)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(fā)生降解，并同時使有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)方向轉(zhuǎn)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(diào)理劑，利用污泥中的微生物對有機物進行氧化分解，最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性較高的類腐殖質(zhì)的過程。污泥經(jīng)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(chǎn)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(zhì)分解后形成的速效養(yǎng)分更利于植物吸收，堆肥產(chǎn)生的腐殖質(zhì)能改良土壤，可作為優(yōu)良的農(nóng)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(shù)，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(guān)系，發(fā)現(xiàn)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(yán)重影響污泥堆肥過程，并認(rèn)為堆料的初始含水率不宜超過80%。

為了調(diào)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(diào)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(fēng)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(rèn)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(diào)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(chǎn)品質(zhì)量的核心因素。國內(nèi)外學(xué)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(huán)境溫度的關(guān)系；控制過程與溫度的關(guān)系；溫度與微生物生長繁殖及種群演替的關(guān)系。Tateda等[7]研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度對強制通風(fēng)靜態(tài)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(huán)境溫度對污泥堆肥的影響，即環(huán)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(fā)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(guī)律，認(rèn)為堆體溫度在高溫階段持續(xù)的時間、升溫和降溫的速率都和加入的調(diào)理劑(CTB)的比例有密切的關(guān)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(guān)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(guī)模地利用的重要因素。重金屬在污泥中的性質(zhì)穩(wěn)定，不易去除，并隨污泥進入土壤后，長期積累可能會對環(huán)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(tài)養(yǎng)分增加。李國學(xué)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(tài)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(shù)

污泥中氮的含量是評價污泥農(nóng)用價值的重要參數(shù)之一。Tiquia等[15]認(rèn)為在堆肥過程中，約有20%~70%的氮素會損失。氮素?fù)p失會使堆肥產(chǎn)品肥力減小，嚴(yán)重影響堆肥的農(nóng)用價值。Barrington等[16]研究發(fā)現(xiàn)，碳的損失與氮的損失成高度的反比關(guān)系。

五、污泥堆肥化技術(shù)工藝

污泥連續(xù)發(fā)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(xù)封閉倉式發(fā)酵系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用機械方式進料、通風(fēng)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(zhì)量穩(wěn)定，以及能有效控制臭氣和其他環(huán)境污染因素等優(yōu)點，綜合效應(yīng)好。

我國在污泥堆肥化技術(shù)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(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量、運行操作可控性、環(huán)境質(zhì)量等方面指標(biāo)都達到了較高水平。魏源送等[3]利用自行研制的強制通風(fēng)靜態(tài)倉進行污泥堆肥，研究了不同通風(fēng)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(fēng)高溫堆肥技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量達到穩(wěn)定化和無害化，證明了該堆肥工藝的技術(shù)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(tài)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(tài)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(huán)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(fù)混肥是適合我國國情且具有經(jīng)濟和環(huán)境雙重效益的污泥處置方法。

七、結(jié)束語

污泥堆肥化技術(shù)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，取得了很大的進步，但在技術(shù)理論和工藝上還存在諸多問題尚待研究，堆肥化技術(shù)仍有很大的提高潛力。

污泥經(jīng)堆肥化處理后，雖然解決了其易腐爛發(fā)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(yīng)對上述幾個問題進行深入研究。關(guān)于污泥堆肥中難降解有機毒物的最終歸宿問題，國內(nèi)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(shù)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(fēng)方式對污泥堆肥的影響[J]環(huán)境科學(xué)，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(fēng)堆肥的影響[J]南京工業(yè)大學(xué)學(xué)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(yè)學(xué)院學(xué)報，2005，22(5)：75~78

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

[6]徐紅，樊耀波，賈智萍，等，時間溫度聯(lián)合控制的強制通風(fēng)污泥堆肥技術(shù)[J]環(huán)境科學(xué)，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(tài)變化過程及層次效應(yīng)[J]生態(tài)學(xué)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(zhì)的影響[J]重慶建筑大學(xué)學(xué)報，1999，21(6)：20~23

[9]李國學(xué)，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(tài)影響[J]中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)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(shù)研究[J]環(huán)境科學(xué)，2005，26(5)