“植物殘體好氧堆肥處理實驗”的相關材料

【資料簡介】

  “植物殘體好氧堆肥處理實驗”的相關材料

   摘要 結合近年來國內外有關城市污泥堆肥技術方面的研究文獻，詳細討論了影響污泥堆肥效率的因素。
   在各種影響因素中重點討論了輔料的影響，介紹了國內外研究所使用的輔料種類和作用。

   關鍵詞 污泥 堆肥 輔料 

   Abstract The influencing factors for composting of sewage sludge were particularly discussed based on articles about composting technology of sewage sludge from home and abroad in recent years．
   The paper gave emphasis on influence of compost assistant materials among all influencing factors．
   Category and function of compost assistant materials that were used by many investigaters were summarized．

   Key words Sewage Sludge Compost Assistant Materials


   污泥是廢水處理過程中產生的沉淀物質，含有混入生活污水或工業廢水中的泥沙、纖維、動植物殘體等固體顆粒及其凝結的絮狀物，是各種膠體、有機質及吸附的金屬元素、微生物、病菌、蟲卵等物質的綜合物質
〔1〕狀態由含水率決定。城市污泥的土地利用是普遍認可的一種資源化利用方式，英、法等發達國家城市
污泥的農用率在70％左右，有的高達80％以上，而我國目前農用率還相當低（不足10％）
〔2〕只有土地利用出路所提供的潛在價格空間可以覆蓋污泥處理所需的大部分成本。我國的國情決定了zui 經濟有效的污泥處置方法是高溫好氧堆肥。污泥好氧堆肥可明顯殺滅病原菌和寄生蟲卵，使部分有機物轉化為腐殖質，使污泥含水率降低而減量，使營養物質易于被植物吸收，促進植物生長，使土壤的理化及生物學性質改善。本文將對污泥堆肥效率的影響因素進行探討。

1 污泥堆肥的原理及影響因素

1．1 堆肥的原理

污泥堆肥是指污泥經過好氧微生物的發酵分解，高分子長鏈有機物降解為小分子的葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等，并zui終轉化為CO2、NH3、H2O及無機鹽，并且合成新的高分子有機物質—腐殖質，病原菌被基本滅活，使污泥不再發黑發臭，含水率大幅度降低，從而達到污泥減量化、無害化和資源化的過程。堆肥過程中主要包括有機物的氧化、細胞物質的合成、細胞物質的氧化和腐殖質的合成等生物化學反應。

1．2 堆肥效率的影響因素

高溫好氧堆肥工藝按照目前實際應用情況可以分為條垛堆肥工藝、強制通風靜態垛工藝和發酵槽工藝。各種工藝的工藝條件和操作控制方法不同，但是影響堆肥質量的因素是相同的，分別介紹如下。

1.2.1 初始含水率

堆肥物料的初始含水率是堆肥成功的關鍵因素。大量研究表明，污泥堆肥初始含水率應調節至60％左右。
不同的工藝略有差別，但是水分的多少應保證微生物的生化反應能以合適的速率穩定的進行，水分過高會引起堆層中空隙減少，氧氣交換降低，微生物的活性降低；同時保證足夠的水分參與溶解有機物，參與微生物的新陳代謝的作用。

1.2.2 通風條件

通風供氧也是高溫堆肥成功的關鍵因素之一。堆料需氧量與堆料中有機物含量密切相關，有機碳含量越高，需氧量越大。氧濃度一旦低于微生物活動所需要的濃度，堆體就容易厭氧產生惡臭。堆肥初期有機物氧化分解劇烈，應提供較大的通氣量，通常200～250Lt-1min
〔-1〕左右zui為合適，此時氧含量保持在5%～15％。當有機物基本分解完后，通氣是為了減少堆肥產品的水分，因此通氣量可以減少。

1.2.3 溫度

溫度影響因素包括外界環境溫度和堆肥過程中堆體的溫度。 



〔4〕等人采用強制通風的靜態垛工藝研究表明，環境溫度對堆體溫度的正常升溫影響不大，寒冷的氣候對堆體中層溫度的升溫速率有影響，寒冷的冬季（平均氣溫-5．1℃），升溫比較慢，只要操作得當，堆肥能順利達到高溫，并能維持一段高溫期。
堆肥過程先后經歷初溫期、高溫期和中溫期三個階段。對于室外堆肥系統，堆體的初始溫度即外界環境溫度；中溫期持續時間比較長，大部分有機質在這一階段分解。丁文川等

〔5〕研究表明，污泥堆肥過程中有機質的分解主要是中溫（45℃左右）階段完成，參與反應的微生物以中溫菌群為主，同時包括部分耐熱菌群；高溫期階段可以滅活絕大部分病原菌，同時高溫菌群的主要作用在于分解纖維素。因此在堆肥過程中維持長時間的中溫有利于有機質的穩定，縮短堆肥周期。當堆體溫度高于70℃時，微生物的活動會受到抑制，使發酵變慢，此時可以加大通風帶走過多的熱量來調節。

1.2.4 C／N比和C／P比

一般C／N控制在20～30之間比較適宜，若C/N比過高，微生物增殖時由于氮不足，生長受到限制，有機物降解速率變得緩慢，堆肥時間變長；若C/N比過低，則堆肥過程產生氨，不僅影響環境，而且造成肥分氮的損失。磷也是微生物所必須的營養元素，堆肥化所需C/P比為75～150，污泥中含有較多的磷，所以一般不必調整。

1.2.5 pH值

污泥一般情況下呈中性；微生物的活動也需要一個微酸性或中性的條件，因此堆肥化時pH一般不需要調整。
即使發酵過程中由于產生有機酸，會使 pH有所降低，但是隨著堆肥的進行，有機酸會被進一步分解為 CO2和H2O，pH會重新上升，堆肥結束時 pH值達到 7～8之間。

1.2.6 外加微生物菌劑

污泥中通常有發酵微生物，只要通風等條件合適，不加菌劑也能發酵，但是為了實現快速堆肥，必須添加菌劑，接種菌劑有固體和溶液菌劑，但是為了節約成本，也可以采用成品回流的方式，回流量占體積的20～30％即可。
山西沃土生物有限公司的VT微生物菌劑適應于污泥處理的研究，成為污泥堆肥處理的菌劑。
針對上述影響因素，表1給出了污泥高溫好氧堆肥的較適合工藝參數及要求。

參數及要求堆肥化zui適范圍

初始含水率50%～70%（高含水率用于強制通風堆肥）

通氣量200～250L·t-1·min-1或含氧量為5～15%
溫度45～70℃，55℃以上至少保持3d

C/N比和C/P比分別為20～30，75～150之間
pH值6~8（一般不必調整）

外加微生物菌劑復合菌劑、VT菌劑、纖維素分解菌等
（針對污泥特性進行選用）

2 污泥堆肥輔料

輔料是指為了使堆肥過程能夠進行并且以較快速度進行，提高堆肥產品質量，而在污泥中加人的輔助物料。輔料種類很多，根據其作用可分為接種劑、膨脹劑、調節劑、重金屬鈍化劑等，有些輔料可以兼有上述幾種作用。有些輔料本身就是廢物，需要處理或處置，使用廢物作輔料的污泥堆肥可以達到以廢制廢的效果。輔料的性質和作用與堆肥其他影響因素密切相關。

2．1 膨脹劑

膨脹劑是指有機物或無機物組成的質地疏松的固體顆粒，能夠依靠粒子之間的接觸起到支撐作用，加入污泥中能夠保證污泥與空氣的充分接觸。膨脹劑要有足夠的耐濕性，使其與污泥混合攪拌堆放時留有必要的孔隙；還要有足夠的吸水性，減小污泥塌落度。單純的污泥并非不能堆肥
〔7，8〕，但是由于脫水泥餅仍有較高的含水率(80％左右)，影響了透氣性，不容易達到高溫好氧堆肥的效果。加入一定比例的膨脹劑可以增大堆體的孔隙度便于空氣流通。常用的膨脹劑有刨花、鋸末、樹葉、干草、團粒垃圾、秸稈、破碎成顆粒的輪胎、花生殼、爐渣等物質。對于含水率80％的脫水泥餅來說，膨脹劑與污泥*比例為1∶1，有些膨脹劑篩分后可以循環使用數次，有些則成為堆肥產品的組成部分。被動通風堆肥工藝對膨脹劑的要求比較苛刻，S．Barrington等
〔9〕研究發現，對于被動通風的堆肥系統，刨花和干草比稻殼更適合作堆肥的膨脹劑。

2．2 調節劑

2.2.1 水分調節劑 水分調節劑是一些吸水性物質，能夠吸收污泥中的自由水使整個堆體水分分布比
較均勻，從而改善污泥顆粒的透氣性能。水分調節劑可以是木屑、作物秸稈、軋棉廢料
〔10〕廢紙、煤灰等。高定等人
〔11〕研制了一種堆肥新型調理劑（CTB調理劑）該調理劑具有較強的吸水能力，飽和吸水率為65．7％，除臭效果好，價格相當于木屑／木片的1／2，而且能重復使用，每次堆肥的損耗低于5％－8％。

2.2.2 營養調節劑 堆肥過程中有機質的降解是微生物活動的結果，微生物繁殖速度受營養豐缺的制
約，有效營養豐富，微生物繁殖速度就快。城市污泥C／N比通常低于10，而堆肥合適的 C／N比為 20~30，因此可以添加一些 C／N比較高的物質調整堆料 C／N比。常見有機物的C/N比列于表2。



物料C/N物料C/N

稻草、麥稈、稻殼70~100牛糞8~26

雜草12~19豬糞7~15

木屑200~1700雞糞5~10

樹皮100~350廚余20~25

由表2數據不難看出，木屑、樹皮、作物秸稈比動物糞便、雜草和廚余更適合作為污泥堆肥的營養調節劑。

2．3 接種劑

只要涉及到堆肥，接種劑的問題都會引起爭論。高溫好氧堆肥是由群落結構演替非常迅速的微生物群體共同作用的動態變化過程，在該過程中每一種微生物群體都在較短時間內適應自身生長繁殖的環境條件，并對某一種有機物質分解起作用。有學者認為，為了加速堆肥反應，縮短堆肥周期，必須接種；但是，大量微生物生理適應范圍大，它們已存活在污泥中，許多研究者認為接種劑是無效的，沒有使用的必要。

自身馴化培養污泥接種劑比較有針對性，缺點是培養時間比較長；商品化的優勢菌劑（如 VT菌劑）效果比較好，但會使污泥堆肥處理成本提高。為了達到既強化堆肥效果又節約處理成本的目的，接種劑通常用優化工藝已腐熟的回流堆肥，回流體積比20%~30％即可實現接種要求。利用成品堆肥作為接種劑和調節污泥水分和孔隙度的研究結果
〔12〕表明對于強制通風的靜態垛工藝當污泥：木片：回流堆肥為1∶1∶1時（體積比），堆體順利達到設定溫度并維持了6d以上。接種有時也采用特種菌種，同濟大學研究表明：污泥與木屑堆肥加入VT菌劑，可以使堆肥發酵周期縮短至15d以內，該優化工藝不必每次都添加菌劑，只需回流20%~50％（重量比）的腐熟堆肥也可以達到接種效果
〔6〕但是考慮到回流比例越大，污泥處理量和堆肥產量越小，因此回流比例應盡量減小，20％是*值。

2．4 重金屬鈍化劑

污泥中的重金屬污染與危害是污泥土地利用的一大限制性因素。重金屬鈍化劑就是指加入堆肥的污泥中，使重金屬形態發生變化，生物有效性降低。常用的鈍化劑有粉煤灰、磷礦粉、石灰

〔13〕沸石、草炭等。李國學等
〔14〕研究表明：從對交換態重金屬的鈍化效果來說，粉煤灰和磷礦粉是經濟有效的鈍化劑，合適的投加比例分別是 25％和 20％。

3 結論

（1）影響堆肥效率的主要因素有初始含水率、通風供氧量、環境和堆體溫度、C／N比和C／P比、pH、外加優勢菌劑等。上述影響因素的適宜控制范圍列于表1。

（2）木屑，既可以調整堆料含水率，又可以起到膨脹劑和營養調節劑的作用，而且是廢棄物品，是一種較好的綜合輔料。

（3）合適的影響因素的控制是實現污泥快速處理的基本保證。科學實驗是確定某種污泥在某種環境下工藝參數的重要手段。

參 考 文 獻

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
在影響渾河水質的同時，也間接地對渾河沿岸地下水水源的水質產生連帶影響。


在近渾河地下水集中開采區地下水與河水的關系極為密切，1979年枯水期渾河污染嚴重，19

81年污水明顯減輕，以后又逐年加重，而同時期地下水水質變化趨勢與渾河水質變化趨勢具
有顯著的相關性。

綜上所述，沈陽市市政水源的75%分布在渾河沈陽段沿岸，渾河是其主要補給源，其水質直
接受到渾河水質的影響，由于渾河水質污染，造成渾河沿岸市政水源水質也出現不同程度的
污染，部分水質指標超過使用標準，渾河水質污染是造成市政水源污染的主要原因之一。

4 2002～2003年渾河治臭工程對地下水環境的影響

渾河橋段2002年治臭工程使該河段水質發生明顯變化，大部分水域水質達到四類水域標準，
局部COD偏高，但也全部由黑臭型水域轉化成藻類大量繁殖處于良性生態循環的水域。河中
魚類大量出現，底泥厭氧及上浮現象被*控制。2002年冬，渾河攔河壩修建臨時護壩，首
次實現壩前有*放水，大量水資源的保留，營建了冬季渾河景觀環境，促進了地下水的補
給，改善了沈陽市環境空氣質量。

2003年渾河工農橋段治臭工程在實現治臭目標的基礎上，其污水的截流和藥劑施用極大地促
進了水域由厭氧型向耗氧型的轉變，使水域恢復耗氧狀態下自凈功能，水生生物處于良性生
長與循環促進階段。

初步調查結果表明，自2002年下半年起，渾河治理河段沿岸地下水位和水質均向良好方面變
化，歷年冬季某些區域水井水位下降幾十米，但在2002年冬季變化不大，水質明顯改善。有
關渾河變化對城區地下水環境改善的促進作用將日益顯露，水環境的*變化將在沈陽市的
建設發展*填寫重要的篇章。














污泥的高溫堆肥處理法



〔 作者：-- 轉貼自：西部環境網 點擊數：456 更新時間：2005-10-18 文章錄入：碧水藍天 〕


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一、概述
城市污水處理是我國“九五”“十五”期間需重點解決的環保問題，而大力進行污水處理的同時，又面臨著對其伴生物---污泥處理處置的難題。采用城市污泥無害化、資源化農用技術，利用污泥作為原料，加入工業廢棄物----粉煤灰和N、P、K等添加物，制成顆粒狀有機復合肥，不僅解決了城市污水污泥的處理問題，還可對污泥、粉煤灰等污染物進行綜合利用，推動環保產業的發展，并為農業提供具有改良土壤特性、提高農作物產量的有機復合肥料，促進農業生產。
本項目為城市污泥無害化資源化農用技術工程項目。為使污泥制肥技術盡快得到推廣，解決煙臺市市政污水污泥處理和處置問題，本項目將實施以下內容。
在煙臺市污水處理廠內建設日消化 50m3 脫水污泥(含水率65～75%)、年產16000噸有機復合肥的污泥制肥廠。
本項目需建設污泥制肥廠生產車間廠房、輔助生產用建構筑物及辦公用房等，建筑面積約2500m2。購置用于污泥制肥廠生產的日處理污泥量50m3的污泥無害化農用技術成套備，項目需新增固定資產投資約670萬元，其中建筑工程費約200萬元，設備購置及安裝工程費約370萬元，其他費用約100 萬元。
本項目的承擔單位為國家機械*機械科學研究院，污泥制肥廠的生產和運營由煙臺市污水處理廠負責實施。
本項目通過污泥制肥技術產業工程以實現明顯的社會效益，并具有一定的經濟效益。
二、項目的意義和必要性，國內外現狀和技術發展趨勢
水資源是保證人類生存zui基本的條件，因而保護水資源、防止污水對環境的污染，是人類造福于千秋萬代的重要責任。為了改善我國水資源污染嚴重的現狀，從“九五”期間污水治理問題得到充分重視，城市污水處理工程項目發展很快。然而對于隨之產生的大量污泥，目前我國大多采用填埋處理，處理不當仍會造成對環境的二次污染。污泥的處理處置和利用已經越來越成為我國急需解決的大問題。
污泥是污水處理過程中產生的沉淀物質，它包括污水中的泥砂、纖維、動植物殘體等固體顆粒及其凝結的絮狀物，各種膠體、有機物及吸附的金屬元素、微生物、病菌、蟲卵、雜草種子等綜合固體物質。由于城市污水處理廠的污泥中主要成份為有機物，因而其本身就是很好的農用有機肥原料，可進行綜合利用，將其變廢為利。本工程采用城市污泥無害化農用技術，將城市污泥與添加物質（其成份主要為菌種、粉煤灰及N、P、K營養素等）混合，制成可用于播種機播撒的有機無機復合顆粒肥，這種復合肥產品屬無機有機緩釋肥，對提高農作物產量、保護土壤有明顯效果，是具有較大發展潛力的農業肥料品種。因此利用城市污泥添加粉煤灰制肥，即可為農業提供復合肥產品，滿足我國農業化肥產品結構調整的需要，同時實現了對城市污泥和粉煤灰等環境污染源的綜合利用，使廢物資源化。有著極大、長遠的社會效益和一定的經濟效益。
從世界范圍看，城市污泥的處理處置方法主要有焚燒、填埋、投海和堆肥等多種形式。焚燒法的技術與設備復雜，能耗大，投資高，并伴有大氣污染問題；填埋法受到用地的限制；投海會污染海洋，對海洋生態系統和人類食物鏈會造成威脅，公約已明令禁止；用堆肥法處理后的城市污泥進行農業利用，具有經濟簡便、可資源化等優點，已經引起廣泛重視，是目前呼聲zui高的處理途徑。
高溫堆肥技術是發達國家在20世紀初開發研究成功的，目前在英國、美國、德國、日本等國家都已廣泛采用高溫堆肥技術對城市污泥進行無害化處理，如美國每年約有49％的城市污泥制成肥料施于農田或林地。德國ETH/OAM再生公司研究開發的城市污泥無害化農用技術克服和解決了脫水污泥無害化和綜合利用的問題，降低了城市污泥無害化處理的成本，在德國得到了廣泛的應用。
我國從六十年代初開始研究用好氧發酵技術處理城市污泥，“八五”期間，中國機械科學研究院環保所承接國家經貿委科技開發項目，成功地開發污泥好氧堆肥工藝和成套設備等技術。1994年德國ETH/OAM再生公司與中國機械科學研究院環保所合作，針對中國國情繼續進行研究開發，使該項技術采用的工藝和成套設備更加*和完善，完夠滿足中國城市污泥無害化農用處理的要求，為中國城市污泥無害化農用技術的推廣提供了一種全新的可能性。
三、我國農業肥料市場發展現狀
隨著我國化肥工業迅速發展，氮肥和磷肥的產量目前分別排在*二位和第三位，農作物施肥結構也發生了很大變化。 七十年代前，農作物施肥中農家肥與化肥的比例是7：3，到七十年代末期，由于化學肥料用量猛增，其比例已改變為3：7。長期施用無機化肥的主要缺點是單獨施用肥份不*，摻合增施則造成溶度積劇增，肥份容易流失，不利于作物生長和利用。并且使土壤鹽化板結，污染飲用水源，破壞生態環境。為了避免偏施無機肥料導致的必然后患，有些國家已開始限制偏施化肥而施用有機肥料。
有機肥料屬于綠色產品，它的施用有利于農業的可持續發展，在農業生產中有著極為重要的作用。
施用有機肥料的優勢在于：
1、 提供作物生長所需養分：
有機肥經土壤中微生物分解，可不斷釋放各種作物所需養分，同時釋放大量二氧化碳，促進光合作用，提高作物產量。
2、 改良土壤，提高耕地生產能力：
有機肥轉化成腐殖質，促進土壤形成團粒結構，提高土壤保肥、保水、保溫性能，改良土壤。
3、 提高化肥利用率：
有機肥與無機肥配合施用，緩急相濟，互相補充，可顯著提高化肥的肥效。
4、 提高農作物產量，改善農作物品質：
有機肥在分解轉化過程中，改善和優化了作物營養條件，不僅增加作物對養分的吸收，增強新陳代謝，刺激生長發育，還大大提高農產品的品質。
5、 增強微生物活性：
有機肥料不僅有利于增加土壤中微生物的數量，還為土壤中微生物的活動創造良好的環境，增強微生物活性，促進微生物對有機肥料的分解轉化能力。
6、 防止環境污染，減少疾病傳播：
有機廢棄物既是肥源，又是污染源。充分利用有機肥料，是變廢為寶、提高環境質量的有效措施。
我國長期以來農業追求高產，大量施用化肥，已造成土壤砂化、板結，肥力下降。在我國大量施用有機肥料可有效地協調有機無機肥料結構矛盾，增加養分的有效供給，緩解耕地缺磷少鉀的矛盾。
但是，由于有機肥肥效釋放慢，養分含量低，施用數量大，且當年利用率低，在作物生長旺盛、需肥多的時期，往往不能及時滿足作物的需求，所以需要與無機肥料配合施用。制備有機無機復合肥料是解決以上矛盾的*有效途徑。
因此，有機無機復合肥料在國內有很大的市場潛力。生產復合肥不僅具有一定的經濟效益，同時有很好的社會效益和生態效益，有利于我國農業的可持續發展。
四、項目的技術基礎
城市污泥無害化農用技術是機械科學研究院環保所在高溫堆肥技術的基礎上，研究電廠粉煤灰的各種特性，并吸收德國ETH/OAM再生公司應用粉煤灰和污泥在德國農業應用的研究技術，解決了脫水污泥含水率高不宜發酵的關鍵技術。其工藝是將脫水污泥按一定比例與添加物質均勻混合，在一定溫度條件下，通過堆肥完成對污泥的脫水和有機物熟化處理。此項技術生產的基本原料是城市污泥和電廠產生的粉煤灰，另外根據不同作物要求加入所需營養素和添加劑，其設備簡單，不需特殊的烘干設備，在生產過程中實現殺菌、殺蟲卵和固化重金屬。在添加物中還可加入珠光巖、硅藻土、沸石和石膏廢料等，并跟據所施用土地的PH值，用石灰對所制肥料的PH值進行調節。
實驗證明粉煤灰含有多種有利于植物生長的微量元素，具有較強的水化活性、促進發酵以及改良土壤的特性，它對施用到農田中的化肥有緩釋作用，對重金屬也有一定的緩釋作用，因此將粉煤灰做為主要干燥物質來處理城市污泥，不僅可以提高城市污泥無害化農用的效果，也為粉煤灰自身的利用開辟了一條新路。
利用該技術所生產的顆粒肥料含水率低，便于存放、運輸和在農田中施播。根據實驗，與同價量的磷肥（磷酸二胺）比較，可提高產量10～20％。添加物具有疏松土壤、增加土壤團粘度，使肥效發揮充分，并保護土壤的作用。由于肥料添加物的固化作用，顆粒肥料具有一定耐水性和耐沖洗性，達到緩釋作用，肥效延續時間長。
根據我國農業生產和林業生產的需要，目前采用污泥無害化農用技術研制開發了兩個系列的有機復合肥：
土壤改良劑，其主要成份為有機質25～38％，P、N、K≥7％，主要用于改良土壤、林業種植；
顆粒復合肥，其主要成份為有機質10～20％，P、N、K 20～25％，主要用于大田種植；符合GB15063-94國家標準。
“八五”期間中國機械科學研究院環保所承接經貿委科技開發項目，開發了用于城市污水污泥堆肥工藝及設備，其中主要有堆肥工藝研究和鏈條式翻堆機，該項目獲機械部二等獎，翻堆機申請了國家實用新型。依托以上兩項技術，“九五”期間中國機械科學研究院環保所承擔國家科委重大科技攻關項目，針對污泥處理農田應用的實際需要開發了污泥制肥成套設備，并開發了氣流干燥機、造粒機、混料機系列