污泥堆肥技术发展研究

污泥堆肥技术发展研究

田芳王家元赵萌杨东赫郭东进罗颉

中国城市建设研究院有限公司北京市100120

摘要：随着我国城镇建设的发展，特别是新农村建设的发展，我国的污水处理设施得到了快速的发展。截至2014年,我国设市城市、县共建成城市污水处理厂3717座,污水处理能力达1.57亿m3/日,相应的含水率80%的城市污泥产生量达10×104吨/日。污泥堆肥具有能耗低，投资低的优势，在污泥最终处置中具有发展前景。本文从我国污泥的特性出发，对污泥堆肥技术在国内的发展现状进行了研究，为中小水厂污泥处置提供了借鉴。

关键词：污泥堆肥；污泥处置

作为污水处理主要的最终产物，市政污泥的处置不当很可能造成环境的二次污染，导致环境效益的失败。近年来我国加大了对污泥稳定和处置建设，修订了相关法规标准，但是受到建设投资高、运行费用高等缺点的局限，污泥稳定和处置工艺很难在中小污水处理厂得到应用。

1.国内污泥特性

污水处理厂污泥（下简称污泥）按水处理的阶段可分为初沉污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥与化学污泥（深度处理污泥）。我国城市污水处理以生物处理为主，生成的污泥与国外先进国家相比具有以下几个特点:

有机质含量低：②属低脂肪高碳水化合物污泥，泥质差；③我国的城市污水污泥虽然属于低脂肪高碳水化合物污泥，但是污水中的工业废水占的比重较大，氮一般在3%左右，所以C/N：0~20。④我国城市污水污泥的pH值通常在6.5~7.5；总碱度通常在16~26mg-N/L，属于正常范围。⑤我国污泥中重金属含量差异较大，生活污水污泥养分较高，重金属主要以Zn、Cu为主，工业污水污泥则因不同行业排放的污水成分不同而不同。如皮革行业污水中含较高的Cr，电镀污水中含较高的Cd，冶炼制造行业含较高的Pb，塑料行业含较多的Hg。

2.现有污泥处置工艺

污泥的最终处置，基本上有弃置法和回收利用两种方法，而基于此基础上国内外常见的最终处置法有：

①卫生填埋②污泥焚烧③污泥的生态利用

其中污泥的生态利用主要是农田利用和园林利用。污泥农园资源化有利于维持和提高土地肥力，有利于土地资源的可持续利用和农业可持续发展。施用污泥或堆肥能明显改善土壤的物理性状，如有利于团粒结构的形成和提高团粒的稳定性；可增加土壤的孔隙度,提高土壤的持水能力和保水能力等。

综合各方面的情况，污泥处置应根据各地的具体情况选择适合的方式，就我国现有的经济能力和技术条件，土地利用将是主要的发展方式。

3.污泥堆肥技术发展

污泥堆肥是利用污泥中的微生物进行堆肥的过程。在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂(如秸杆、稻草、木屑或生活垃圾等)，利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为类腐殖质。研究表明,经过堆肥的污泥质地疏松,阳离子交换量(CEC)显著增加、容重减小、可被植物利用的营养成分增加、病原菌和寄生虫卵几乎全被杀灭。

堆肥一般分好氧和厌氧堆肥。厌氧堆肥与好氧堆肥相比较，单位重量的有机质降解产生的能量较少，容易产生臭味。由于有机物分解缓慢，堆肥周期长达4~6个月，致使占地面积过大。另外蚊蝇孳生，污水淌流，产生严重的二次污染，不适合于大规模工业化污泥处置。因此，几乎所有的堆肥工程系统都采用好氧堆肥。

好氧发酵（堆肥）是在有氧条件下，好氧微生物对废弃物进行分解、转化并生产出堆肥产品的过程。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物分解成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时，伴有热量产生，因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中，就必然造成堆肥物料的温度升高，这样就会使一些不耐高温的病原菌及虫卵死亡，而达到无害化的目的。

4.污泥堆肥技术国内应用及展望

唐山西郊污水处理厂、北京密云污水处理厂建设堆肥工程是我国市政污水处理行业最早的工业化堆肥项目。此后天津石化供排水厂堆肥工程、高碑店污水处理厂、太原河西北中部污水处理厂、太原杨家堡污水处理厂、唐山污水处理二厂也先后配套建设了堆肥项目。

上海程桥水质净化厂于2002年对污泥处理工艺进行改造，在污泥堆棚建造污泥好氧堆肥设施，日处理量2m3/d(80%含水率)。该工程自2002年运行至今，污泥发酵后，可得到含水率低于30%的熟化成品，堆肥产品达到无害化、稳定化要求。经市园林所检测，堆肥成品中可利用的氧、镁等离子含量充分,利于植物生长吸收，其市场销售情况良好，实际应用中用户普遍反应良好，不仅仓库全部清仓，而且有机肥使用旺季还出现了供不应求的局面。

上海阳晨投资有限公司下属闵行、长桥、龙华厂污泥量分别为14.8tDS/d、3.2tDS/d、18tDS/d,上海市静安园林公司与阳晨合作,利用苗圃内不适宜苗木种植的部分土地建设好氧堆肥设施，将长桥厂、龙华厂和闵行厂的脱水污泥与园林废弃物综合进行堆肥处理,利用堆肥产品配制苗木种植所需的腐殖土,生产屋顶绿化专用的基质土。腐熟堆肥(基质土)可以用于园林和屋顶绿化培植土或改造土,也可直接施用于农田、菜园、果园作肥料或土壤改良剂。

上海路桥污水处理厂的污泥堆肥产品在城市园林绿地施用可明显促进树木、花卉及草坪的生长，明显改善土壤物理化性质。施用一个生长季节后，土壤表层存留的N、P、K、有机质等均随污泥堆肥产品施用量的增加而增大，土壤密度下降,持水量、孔隙度及渗水率有所增加。

综上所述，污泥堆肥在园林绿化的利用不仅能够促进园林植物生长，提高土地质量，而且因为污泥堆肥及其复合肥施用于园林绿地，避开了食物链，将成为污水处理厂污泥土地生态利用资源化广阔的应用领域。

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