污水处理中城市污泥好氧堆肥工艺的研究

北极星环保网讯:摘要：好氧堆肥是城市污泥稳定化、无害化和资源化的有效途径，是一种符合可持续发展的污泥处理方式。但是要得到较好的处理效果，在处理城市污泥之前需要添加调理剂，以调节堆体结构和物料的理化性质。好氧堆肥与其他常见污泥处理方式相比具有有机物降解快、彻底、无害化程度高、堆肥产品肥效好等优点。根据国内外污泥好氧堆肥研究现状，从C/N、温度、含水率、pH等方面，介绍了好氧堆肥过程的控制要点，总结了污泥好氧堆肥适宜的技术条件;分析了微生物菌剂在好氧堆肥中的重要作用。最后指出堆肥产品需依靠技术进步和完善相关行业标准来开拓市场。

近几年，随着污水处理率的提高和处理程度的深化，由城市污水厂产生的大量污泥所带来的环境污染问题日趋严重。好氧堆肥是城市污泥无害化和资源化的重要途径之一，具有有机物分解彻底、无中间产物和臭味、无害化程度高的特点。研究表明，好氧堆肥腐熟的产品施用于土地后，可有效改善土壤的物理化学性质，是一种良好的肥料和土壤改良剂。而好氧堆肥是一个复杂的生物化学过程，温度、含水率、pH等因素直接影响微生物的生存状况，进而关系到最终堆肥产品的质量。同时，堆肥原料中微生物的数量及多样性也影响着堆肥的效率和周期的长短。因此，研究并控制合理的环境影响因素及发展微生物菌剂在堆肥中的作用，对于提高好氧堆肥的功效和促进其工业化进程具有重要意义。笔者综述了城市污泥好氧堆肥的研究进展，以期为尽快实现污泥的土地资源化利用提供借鉴。

1好氧堆肥原理

好氧堆肥是利用污泥中天然存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，在有氧条件下，有控制地促进污泥中可降解的有机质向稳定的类腐殖质物质转化的微生物学过程。在污泥好氧堆肥过程中，溶解性的有机质可直接透过微生物的细胞壁和细胞膜为微生物所吸收利用;不溶性的固体和胶体有机物先附着在微生物体外，由微生物所分解的胞外水解酶分解成溶解性物质，再深入到细胞内部参与氧化、还原、合成等过程。好氧堆肥可使污泥稳定化，并能在高温发酵时将污泥中的病原菌、寄生虫卵等杀灭，其最终的产物还能作为肥料和土壤的改良剂。但好氧堆肥的成败和产品质量的好坏受堆肥参数的设计与控制、堆体中有益微生物的数量及酶活性的大小等多方面因素的影响。

2好氧堆肥影响参数

2.1碳氮比(C/N)

碳氮元素对微生物的生长和活性具有至关重要的作用。合适的C/N，不仅能够使堆体升温快，加快有机物降解速率，缩短堆肥时间，提高堆肥产品的稳定性[1-2]，还能使堆肥产品产生更多腐殖质，由于这种腐殖质具有较好的持水性，从而能增加施肥土壤的持水能力[3]。研究表明，在粉砂壤土中投加腐熟的堆肥产品，能够增加土壤的团聚能力和整体的物理稳定性[4]。不仅如此，堆肥产品中投加的腐殖质能够促进水溶性重金属向结合态转变，降低其迁移性[5]。最后，合理控制C/N的堆肥产品还能够强化对土壤中杀虫剂的吸附，稳定土壤中的难降解有机物[6]。因此，为保证堆肥效率和产品质量，堆肥物料的C/N应控制在25～35[2，7]。且一般当物料C/N下降到20以下时，可认为堆肥达到腐熟[8]。

2.2温度

温度是反映堆肥过程是否正常最直接的指标，也是影响堆肥过程中微生物种类和数量的重要因素。堆肥过程中，微生物的分解利用物料中的有机质，释放出大量热量使堆体温度升高;反之，温度的变化也影响着微生物的群落结构。随着堆肥过程的进行，占优势地位的细菌种类会发生很大变化[9-11]。腐熟稳定阶段，真菌群落的多样性会出现急剧减少[12]。不同阶段的温度特征和优势菌种及其主要作用见表1。虽然高温可以杀灭病原菌并减少氮素损失[13-15]，但是当温度超过60  ℃，部分嗜热微生物活动受到限制，有机质的降解速率会有所下降[16]。因此，在堆肥的高温阶段，温度最好控制在55～60  ℃[17]，这样既能满足无害化要求，又能达到稳定化处理。

2.3含水率

通常来说，温度对微生物的活性至关重要，但Liang等[18]在以污泥为堆肥原料的研究中指出，水分含量比温度对微生物活性的影响大，且可仅通过调节水分含量来提高微生物的活性。Makan等[19]认为，合适的初始含水率对好氧堆肥过程至关重要。水在微生物生长繁殖中必不可少，具有溶解有机物，参与微生物新陈代谢，并通过蒸发调节堆温的作用。因此，保持适宜的水分含量，是堆肥成功的首要条件。水分含量也影响着物料粒径大小和孔隙率。水分过多，堆层物料间空隙小，氧气交换率低，易形成厌氧环境，产生臭气;水分过少，微生物活动受限，使堆肥效率降低。堆肥原料最适合的含水率为50%～60%[20]，而城市污泥的含水率一般大于70%，因此，堆肥前需要加入调理剂，如木屑、作物秸秆、轧棉废料、废纸、煤灰等[21]，以调节污泥的理化性质和改善污泥颗粒透气性能，从而保证堆肥高效快速的进行。

2.4pH

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