浅谈污泥堆肥资源化的设计与研究

摘要：随着国家对环保治理的力度的加大，越来越多的污水厂投入运行，由此处理污水而产生的剩余污泥也越来越多，如若对污泥处理不好，就有可能会造成二次污染，因此，处理污水的同时，重视污泥的处置显得非常重要。本文对污泥的堆肥资源化处置的设计与研究进行了论述。
关键词：污水处理、剩余污泥、处置、资源化、研究。
0引言
污泥堆肥资源化就是把污脱车间生产出的泥饼进一步在微生物的作用下，通过微生物的生物化学反应实现物质转化，从而达到剩余污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化的过程。根据处理过程中起作用的微生物对氧气的要求不同，污泥堆肥可分为好氧法和厌氧法两种。好氧法是指在通气条件下通过好气性微生物活动使有机物得到降解稳定的过程，此过程速度快，堆肥温度高（一般为50—60℃，极限温度可达80—90℃，故又称高温堆肥）；厌氧堆肥实际上是微生物的固体发酵，对有机物进行降解和稳定化，需通过更复杂的生物化学反应，该过程堆肥速度慢，堆肥时间是好氧能法的3—4倍甚至更多，根据实际情况，选定好氧堆肥法对泥饼进行处置并对处置后的肥效进行研究。
1、好氧堆肥法的微生物作用原理
好氧条件下进行污泥堆肥资源化，微生物作用过程可分为以下三个阶段：（1）发热阶段（主发酵前期1—3天，）堆肥堆制初期，主要由中温好氧的细菌和真菌，利用堆肥中最容易分解的可溶性物质，如淀粉、糖类等迅速增殖，释放出能量，使堆肥温度不断升高。
（2）高温阶段（主要发酵、一次发酵，3—8天）堆肥温度上升到50℃以上，即可称为高温阶段。由于淀粉、糖类等易分解物质迅速分解氧化的同时，消耗了大量的氧，而造成了堆肥中局部的厌氧环境。这样，好氧性的微生物如纤维素分解氧化菌逐渐代替了中温微生物的活动。这时，堆肥中残留的或新形成的可溶性有机物继续被分解转化，一些复杂的有机物和纤维素、半纤维素等也开始得到强烈的分解。在此过程中，好热性微生物随着温度升高而随之发生变化，在50℃左右，主要是嗜热性真菌和放线菌，温度升高到60℃时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热菌和放线菌在继续活动，缓慢分解有机物，温度升到70℃时，大多数嗜热性微生物已不适宜，而大量死亡或进入休眠状态。
高温对污泥堆肥化而言是极度为重要的，主要表现在两个方面：一方面，高温对快速腐热起着重要作用，在此阶段中，堆肥内部开始了腐殖质的形成过程，并开始出现能溶于弱碱的黑色物质。另一方面，高温有利于杀死病原性微生物和寄生虫卵。病原性微生物的灭活取决于温度和接触时间，据研究60℃，—70℃维持3天，可使脊髓灰质炎病毒、病原细菌和蛔虫卵天活。根据我国长期的经验，一般认为，堆温50℃—60℃，持续6—7天，可达到较好的杀天虫卵和病原菌的效果。
（3）降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，需时20—30天，）经过高温阶段的主发酵，大部分易分解有机物（包括纤维素等）已得到分解，剩下的是木质素等较堆分解的有机物以及新形成的腐殖质。这时，微生物活动减弱，产热量随之减少，温度逐渐下降，中温性微生物逐渐成为优势种，残余物质进一步分解，腐殖质继续不断地积累，堆肥进入腐熟阶段。腐熟阶段的主要问题是保存腐殖质和氮素等植物养料、充分的腐熟能大大提高污泥堆肥肥效与质量。为了减弱有机质矿化作用，避免肥效损失，可采取压紧堆肥，造成厌氧状态的措施。
污泥堆肥过程中的生物相的变化通常表现为：
细菌、真菌、厌氧菌→纤维分解氧化菌→嗜热菌、氨化菌→细菌、脱氨菌→细菌、放线菌
在堆肥的过程中，大量的蛋白质转变成了氨，它经消化后，又接着发生脱氮作用，即在同一堆肥系统内，同时存在着氧化反应和还原反应。也就是说，在有机物团块氧气分布不均匀的污泥内，既存在着适应消化细菌活动的好气微环境，也存在着适应脱氮菌活动的厌气环境。因此，在污泥堆肥系统中，一般都是细菌占优势。
由于污泥好氧堆肥化具有发酵周期短、能高温发酵、无害化程度高、卫生条件好、易于实现机械化操作和工业化生产等特点，污泥脱水后的泥饼和堆肥后的腐熟质混合调整接种后，采用好氧堆肥法，简单易行，就能达到很好的堆肥效果。如美国费城污泥制配中心采用贝尔茨维尔（BELTSVILLE）好氧堆肥法，年生产污泥达5万吨，其特点是在条形堆下设穿孔管，用真空泵抽气，使空气从污泥混合物通过而充气，排出的气再经过腐熟的肥堆过滤以防止散发臭气。从而达到了很好的堆肥效果。
2、好氧堆肥法的主要工艺流程与堆肥设备
2．1好氧堆肥法的主要工艺流程和技术条件
2．1．1主要工艺流程如下
泥饼→调整碳氮比→调整水分与接种→主发酵（通气发酵1—4天）→后发酵（二次发酵）→后处理（紧压保肥）
2．1．2技术条件
污泥堆肥资源化对泥饼等原料的要求：
（1）密度一般为350—650kg/m3,有机质含量（温重）≥20%
（2）含水率40%—60%
（3）污泥原料营养配比：C/N为（20：1）—（30：1）C/P为（75：1）—（150：1）