浅谈污泥的无害化处理

浅谈污泥的无害化处理

摘要：污水处理厂产生的污泥是一宗数量巨大的资源，合理的处理与利用是关系到污水处理厂经济运行与生态保护的重要问题。从污泥的成分及性质来看其处理不当将带来环境的二次污染。本文介绍污泥及其无害化处理，从而将污泥资源化、化害为利。并对其堆肥产品进行深一步的加工，不仅使污泥达到彻底的无害化程度而且使其成为养分齐全，具有改良土壤作用的高品质的有机肥料，将其应用于农业生产，开拓了肥料行业的新领域。

关键词：污泥；好氧堆肥；无害化；有机肥料

1引言

污泥的处置与利用已是当前环境科学中的重要课题。国际上，西方发达国家经济雄厚、技术先进、处理程度较高。各个国家和地区又根据自己的实际情况来选择某种较为合适的处理方法，总的来说污泥的处理方法有露天搁置、填埋、焚烧、热解和生物堆肥等。其中污泥的堆肥化处理以其无害化处理程度高且实现了资源的循环利用而成为污泥处理的发展趋势。

2．污泥的性质

污泥是污水处理的二次产物，是指用物理法、化学法、物理化学法和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥一般指介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵输送，但它很难通过沉降进行固液分离。悬浮物浓度一般在1%～10%，低于此浓度常常称为泥浆。随着人口的增长和工业的发展，污泥量将大大增加[2]。污泥是由多种微生物形成的菌胶团与其吸咐的有机物和无机物组成的集合体，由于其含有大量有机物、氮、磷等营养物质，作为“第二资源”而备受关注，但是污泥还含有难降解的有机物、重金属、盐类、少量的病原微生物和寄生虫卵等，处理不得当就会造成二次污染。因此，国内外的相关机构开始越来越重视污泥治理问题。处理污泥之前掌握污泥的性质指标至关重要。通常污泥的性质指标包括以下内容：

2．1污泥的含水率和固体含量

污泥的含水率一般都很高，而含固量很低，例如城市污水厂初沉污泥含固量在2%～4%，而剩余活性污泥含固量在0.5%～0.8%，密度接近1 g/cm3。一般来说，固体颗粒愈小，其所含有机物愈多，污泥的含水率愈高[3]。

2．2污泥的脱水性能

污泥中的水分主要有间隙水、毛细结合水、表面粘附水、内部水等4类。一般污泥的含水率比较高，体积大，不利于污泥的贮存、输送、处理处置及利用，必须进行脱水处理。经过脱水处理的污泥体积可以大幅度降低。但是不同性质的污泥脱水的难易程度差别很大，可用有关的过滤装置进行测算。污泥比阻也可反映污泥的脱水性能，可用于确定最佳的混凝剂及其投加量、最合理的过滤压力及计算过滤产率等。目前污泥脱水最常用的方法是过滤。

2．3污泥的理化性质

污泥的理化性质主要包括:有机物(挥发性)和无机物(灰分)的含量，植物养分含量，热值等。污泥中含有较多有机物，据调查，我国污泥中的有机物含量约为50%～70%，与

西方国家的有机物含量(60%～80%)偏低，但碳水化合物含量较高，属高碳水化合物低脂肪类型。污泥中又含有丰富的N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长[4]。

2．4污泥的毒性和环境危害性。

污泥的毒性和危害性主要因其含有毒有机物、致病微生物和重金属3类物质。污泥中重金属的种类及含量因城市的工业结构和布局、城市性质的不同而略有差异。大多数城市生活污泥的重金属含量较低(Pb、Cd、Cr等的含量均低于国家农用标准)，不会造成危害。污泥中的病原体主要来源于粪便，其中危害较大的是肠道病原菌和寄生虫类;有毒有机物主要是难分解的有机氯杀虫剂。这些有毒病原菌和有机物必须经过处理处置，降低其毒害性，使其符合有关法规和标准规定的安全性要求，才可以实现污泥的资源化利用。

3．污泥的堆肥处理工艺原理

好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放处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，伴有热量的产生，因堆肥工艺中该热量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微生物死亡，耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明，好养分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解，同时释放出大量的热量。根据好氧堆肥过程应伴随着两次升温，将其分成三个阶段;起始阶段、高温阶段和熟化阶段。

起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同时放出热量使温度上升，温度可达15―40℃。

高温阶段：耐高温细菌迅速繁殖，在有氧条件下，大部分较难降解的蛋白质、纤维等继续被氧化分解，同时放出大量热能，使温度上升至60―70℃。当有机物基本降解完，嗜热菌因缺乏养料而停止生长，产热随之停止。堆肥的温度逐渐下降，当温度稳定在40℃，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。

熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物（包括死后的细菌残体）而生长，将堆肥过程最终完成。

从发酵历程来看分一次发酵和二次发酵。好氧堆肥的中温、高温两个阶段的微生物代谢过程称为一次发酵，它指从发酵初期开始，经中温、高温然后达到温度开始下降的整个过程，一般需20-25天，以高温阶段持续时间较长；二次发酵指经一次发酵后，堆肥物料中的大部分易降解的有机物已被微生物降解，但还有一部分易降解和大量难降解的有机物存在，需将其和并堆放进行二次发酵，使其腐熟。整个发酵周期需时2个月左右[6]。

影响堆肥发酵的因素很多，但是进入发酵过程后，堆肥的水分、渗透性（气）、温度(温)便成为关键因素，所以通常把水、气、温称为堆肥三要素，三者相互影响，互为关联。概括表述为：通透性调节是基础，水分调节是关键，温度是保证。

3．1工艺流程

污泥好氧堆肥发酵总的工艺流程是首先将秸秆布垛粗粉按照要求的C/N加污泥，一般污泥与秸秆的初次混合不加水，因为污泥的含水量较高（一期处理含水量约85%，二期处理约90%），而秸秆由于经过一段时间的堆放也有较高的含水量。以喷洒的方式加入好氧发酵及除臭的菌种，用专业的翻抛机混匀粉碎，此时进入好氧堆肥的一次发酵期，开始在垛体上插入温度计（插在垛体的中上部和中下部），对发酵温度变化进行监测。参考温度的变化约每隔6天翻抛一次，保证通氧。翻抛3-4次后垛体体积约减少1/3，将发酵程度相当的两垛进行合并，合并原因一是由于体积减小不利于其继续发酵；二是占用不必要的场地。合并后进入二次发酵期，同样对温度进行监测，这期间约每隔一星期翻抛一次，翻抛三次起垛。再进行后期的加工处理，成为成品肥出售。具体流程如图1所示。

图1

6．综述

目前污泥的好氧发酵堆肥工艺还处于摸索期，堆肥发酵周期较长，需要对发酵中的各个环节进行详细的监控调节，使其更有利于发酵，从而不断的缩短发酵周期，提高污泥的处理速率。从而形成一套成熟的污泥好氧堆肥发酵的技术工艺，广泛的应用，这将对全国城市污泥无害化处理技术的发展产生普遍的借鉴意义和长久社会效益。

从环保上来讲，城市污水处理是我国现阶段需重点解决的环保问题，而大力进行污水处理的同时，又面临着对其伴生物―污泥处理处置的难题。将污泥进行好氧堆肥处理，利用好氧发酵过程中产生的高温将污泥中的病原菌、寄生虫(卵)、杂草种子等杀死采用城市污泥无害化、资源化农用技术，制成颗粒状有机复合肥，对污泥综合利用，推动了环保产业的发展。

污泥经过好氧堆肥处理转化成了有机肥料，能够有效的改良土壤特性、提高农作物产量从而促进农业生产。在肥料市场有着很好的销路，这是将污泥变废为宝，产生了巨大的经济效益。

总的来说，污泥的好氧堆肥处理成本低、无害化程度高且有着经济、社会、环境三重效益，是一种适合我国国情的污泥处理方式。尤其在当今我国倡导建设“资源节约型，环境友好型”社会有着很大的推动作用，同时带动了国家经济、环保产业，对国家的发展有着及其深远的意义！