堆肥工藝處理糞便污泥的工程應用研究

隨著城市人口規模逐步擴大，城市糞便處理場產生的污泥越來越多。由于糞便污泥中含有豐富的有機質及氮、磷和微量元素等植物所需養分，可以作為有機肥料和土壤改良劑。因此，應該對糞便生化處理后產生的污泥進行堆肥處理，使其中的營養元素被農作物利用，促進作物生長。但目前大部分城市糞便處理場的污泥處理并沒有形成一種穩定化、資源化與無害化的模式。而是采用填埋、焚燒等方式就地處理，很容易對環境造成二次污染。

污泥堆肥的常用方式有厭氧堆肥與好氧堆肥兩種[1]。好氧堆肥是指在有氧條件下對有機物進行分解的過程，其分解的代謝產物主要是水、熱以及二氧化碳。厭氧堆肥是在無氧氣的條件下對有機物進行分解。無氧堆肥最后的產物是二氧化碳、甲烷以及一些低分子量的中間產物。同好氧堆肥相比，厭氧堆肥的有機質降解的能量較少，而且容易產生臭味。所以，好氧堆肥比厭氧堆肥更有優勢。另外，厭氧堆肥耗時比較長，生產周期也比較長，不利于提高經濟效益，因此大部分污水廠都采用好氧堆肥處理。

好氧堆肥在有氧的條件下，好氧細菌對廢物進行氧化、吸收與分解，可以將一部分有機物氧化成簡單的無機物，而另外一部分有機物則被合成新物質，供微生物生長繁殖。有機物分解時伴隨有熱量產生，因為堆肥過程中所產生的熱量并不能全部散發出去[2]，就必然會使得堆肥物質的溫度升高。在這種高溫條件下，許多不耐高溫的微生物就會死亡，而耐高溫的細菌則會快速繁殖。

目前，典型的堆肥工藝技術主要有以下幾種[3]。

（1）發酵槽式堆肥：該種堆肥工藝主要分為隧道式發酵倉堆肥與陽光棚發酵槽堆肥。第一種是利用封閉式的結構，物料在發酵與堆肥過程中產生的粉塵與臭氣，通過廢氣管收集再進行處理。這種堆肥周期一般半個月左右，溫度可達60～70℃。第二種堆肥工藝是利用太陽能提高發酵溫度?？杀ＷC發酵不因天氣溫度的變化而中斷，周期一般在半個月左右，槽內溫度須在55℃以上。

（2）條垛式堆肥：該種堆肥工藝可以分為靜態堆肥與動態堆肥。靜態堆肥是指在整理后的堆肥物料上采用強制通風來保證所需氧氣。動態堆肥采用輪式或履帶式機械翻堆來使堆肥物料獲得充足氧氣。堆肥過程中溫度可以達到75℃以上，一般翻堆的周期為每周兩次。整個堆肥過程需要半個月左右。

現以西南地區某城市糞便無害化、資源化處理場為例，介紹污泥堆肥工藝在糞便處理場的應用。

1.工藝流程

該工程中，用于堆肥的原料來源分兩路。一路是生化處理池的污泥，一路是儲糞池的糞渣。污泥經回流泵送至脫水機，脫水機將污泥進行干化脫水（保持含水率<60%）。經脫水處理后的干化污泥和儲糞池刮渣機帶來的糞便殘渣進行混合，再經螺旋輸送機送至污泥后端處理。整套堆肥處理工藝流程如圖1所示。

從圖可知，將調理劑——泥炭經過破碎機破碎成小粒徑，與前端來的糞便、污泥按照比例進行混合?；旌衔镞M入發酵倉系統。在發酵倉內，污泥物料經過堆肥處理，形成類似腐殖質土壤的物料。物料經破碎機破碎，按比例添加氮、磷、鉀，然后進行充分混合。混合后的物料分兩部分進行處理：一部分直接進入泥磚生產成套設備，制成草坪種植塊；另一部分輸入造粒機進行造粒，再進入滾筒干燥機內烘干至水分10%以下，烘干溫度保持進口150～550℃，出口50～75℃。物料冷卻后再進行篩分，最后計量包裝成有機—無機復混肥。

處理后的污泥如果在城市園林綠地施用，可明顯地改善土壤結構、增加土壤有機質、促進植物根系增長和增強土壤功能、促進樹木、花卉及草坪草的生長[4]。

2.控制方案

堆肥工藝中，進行好氧堆肥是關鍵，所以在該項目的堆肥工藝控制中，發酵倉的工藝控制是重點。項目中采用條垛式堆肥，將污泥物料送入發酵倉中進行反應，結合了靜態與動態堆肥技術。一方面用鼓風機從底部給發酵倉內部供氧[5]，另一方面按照不同的周期采用鏈板式翻堆機進行物料的翻堆。在檢測儀表設備的配置上，布置了溫度與濕度傳感器，以及可調風量的供氧可調電動閥門。發酵倉的控制結構如圖2所示。

溫、濕度計主要用于檢測堆肥反應溫度及堆肥過程中發酵倉內濕度，反應過程分為三個階段[6]：

（1）升溫階段：這是堆肥過程的第1次升溫，屬初期階段。在該階段中，堆肥使物質的溫度逐漸升高至45℃左右，主導性微生物以嗜溫性微生物為主，主要有放線菌、細菌與真菌，分解物以淀粉和糖類為主。

（2）高溫階段：這是堆肥過程的第2次升溫，當溫度45℃以上時就進入到高溫階段。在該階段中，嗜溫微生物就會因受到抑制而死亡，而嗜熱的微生物則會成為主導微生物。堆肥殘留物與新形成的有機物繼續被氧化，一些復雜的有機物如纖維素也開始被強制分解。微生物的活動通常在50℃左右嗜熱性真菌最為活躍，溫度上升到60℃時真菌就幾乎停止所有活動，僅剩下嗜熱性細菌，當溫度達到70℃，絕大部分的嗜熱性微生物就開始不適應，開始走向休眠階段甚至死亡。在堆肥過程中，最適宜的溫度在55℃左右，在這個溫度范圍內，大部分微生物最活躍也最容易分解有機物，而其中的寄生蟲等均可被殺死。

（3）降溫階段：經過高溫階段，微生物絕大部分被殺死或活動減少，接下來就進入到降溫階段。在降溫過程中，嗜溫性生物就會逐漸占優勢，進一步分解剩余的有機物。但是該過程堆肥物體釋放的熱量較少，溫度會逐漸下降，有機物也會逐漸趨于穩定，堆肥進入到腐熟或者后熟階段。

在工程中，針對發酵倉產生的臭氣，專門配置了新濾料除臭系統與冷凝除臭系統，較好地保證了堆肥過程中產生的臭氣不會影響環境。

目前，該套污泥堆肥處理系統已投入試運行，堆肥反應過程穩定、達到污泥零排放，未對環境造成二次污染，對其他同類堆肥系統具有借鑒和推廣作用。

參考文獻：

[1]張增強.污水處理廠污泥堆肥化處理研究[J].農業機械學報，2011，42（7）： 148-154.

[2]陳桂梅，劉善江，田野，等.污泥堆肥的應用研究進展[J].廣州化工，2010， 38（12）：15-17.

[3]王濤，田德龍. SACT工藝用于唐山西郊污水處理二廠污泥堆肥工程[J].中國給水排水，2009，25（14）：32-35.

[4]康軍，張增強.污泥堆肥用于城市綠化的現狀及前景[J].節能與環保，2009，7：33-34.

[5]王濤.污泥堆肥工程曝氣系統的設計與選型比較[J].中國環保產業，2009，1：41-43.

[6]陳同斌，鄭國砥，高定等.城市污泥堆肥處理及其產業化發展中的幾個關鍵問題[J].中國給水排水2009，25（9）：104-108.

（責任編輯：趙靜）