3.6 污泥與不同輔料的堆肥發(fā)酵工藝

實際生產(chǎn)中，因我國地域廣闊，天南海北，污泥堆肥所涉及的堆肥輔料多種多樣，宜結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境狀況綜合考慮，因地制宜，就地取材，才能降低城市污泥堆肥成本，事半功倍甚至取得“一舉兩得”的實用效果。

當(dāng)然，前文已述，污泥堆肥質(zhì)量的好壞和效率的高低與堆肥工藝緊密相關(guān)，而堆肥工藝指標與所選擇的堆肥輔料緊密相關(guān)，也就是說，有什么樣的堆肥輔料就應(yīng)該采用什么樣的堆肥工藝指標，才能達到高效快捷、事半功倍的效果。實際上，人類生產(chǎn)實踐中能用于污泥堆肥輔料的有機物多種多樣，不可能逐一介紹這些輔料的詳細情況，下面僅對幾種常用的污泥堆肥輔料列表簡述其特點，見表3-3。

在表3-3中的污泥堆肥輔料中，常用的有秸稈粉、城市生活垃圾、禽畜排泄物、粉煤灰等。其實，這四類物質(zhì)存在量大，地域廣泛，涉及面多，也是需做無害化、減量化和資源化處置的固體廢物，如果不及時、科學(xué)、妥善處理，也會造成環(huán)境污染乃至生態(tài)問題。將這四類固廢與污泥混合進行堆肥好氧發(fā)酵（其中，秸稈粉污泥堆肥因最常見，不在此特別做介紹），實現(xiàn)固廢的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化，可謂“一石二鳥”，變廢為寶。

下面，就堆肥工藝分別作簡單介紹。

3.6.1 污泥與城市生活垃圾混合堆肥發(fā)酵

3.6.1.1 污泥與城市生活垃圾混合堆肥發(fā)酵的優(yōu)點與作用

現(xiàn)代大、中型城市中有兩大數(shù)量驚人，堆積如山的固體廢物：城市污泥及生活垃圾，且隨著中國城鎮(zhèn)化進程的加快，這種情況將愈演愈烈。如何科學(xué)處理城市污泥和生活垃圾是現(xiàn)代城市環(huán)保領(lǐng)域所面臨的兩大主要難題。污泥與城市生活垃圾混合堆肥發(fā)酵不失為一種好的選擇。這種處理處置工藝，實現(xiàn)污泥及生活垃圾二者的減量化、無害化及資源化，既可以達到提高污泥堆肥中的有機物和腐殖質(zhì)，增加污泥堆肥腐熟料及其深加工產(chǎn)品的有效營養(yǎng)成分，又能同時一并科學(xué)處理城市污泥和生活垃圾，確保城市居民的生活環(huán)境不受污染。目前，這種污泥堆肥工藝在發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)相當(dāng)長的實踐證明其效果良好。因此，該種污泥堆肥工藝技術(shù)在我國也會具有廣闊的實用前景。

眾所周知，城市污水處理廠產(chǎn)生的大量污泥，易腐敗發(fā)臭，含大量病原菌，同時又含有一定的生物能源及能促進植物生長的氮磷鉀、有機質(zhì)和腐殖質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。而我國的城市生活垃圾中有一部分是廚余垃圾及清潔衛(wèi)生垃圾，其中的有機成分約占40%～60%，以燃煤氣和電為主的城區(qū)，生活垃圾中的有機物占60%以上，以燃煤為主的城區(qū)，生活垃圾中因摻有大量煤灰使得有機物只占40%左右。這種生活垃圾也是易腐敗發(fā)臭、含大量病原菌的固體廢物，與此同時，也含有植物生長所必需的各種有機營養(yǎng)成分。將城市污泥和生活垃圾混合堆肥好氧發(fā)酵，可以互相取長補短，營養(yǎng)均衡，從而得到內(nèi)在質(zhì)量更好的污泥堆肥腐熟料。

這是因為污泥的含水率、氮磷鉀含量較高，個別重金屬會超標，狀態(tài)致密，透氣性差；而生活垃圾也含有較多的有機物，堆密度低，狀態(tài)疏松，氮磷鉀及含水率較低；以城市生活垃圾作為污泥堆肥的輔料和調(diào)節(jié)劑，可以降低堆肥混合料的含水率，狀態(tài)疏松，有一定的透氣性，使之達到堆肥好氧發(fā)酵的工藝條件，為生物菌群提供足夠的生物能量，快速降解有機物，順利完成高溫好氧發(fā)酵過程，實現(xiàn)固廢物的減量化和無害化。隨著城市下水道的普及，旱廁所逐漸改為水沖廁所，污水中的人糞尿成分增多，由此帶來城市污泥的量劇增。城市生活垃圾與污泥混合堆肥發(fā)酵將成為這兩項固廢處置的必然趨勢。這種工藝使城市污泥和生活垃圾兩者同時實現(xiàn)了資源化。

3.6.1.2 污泥與城市垃圾混合堆肥發(fā)酵工藝技術(shù)簡介

城市生活垃圾在與污泥混合之前，需要進行必要的分離，以除去塑料、玻璃、瓷片、橡膠、纖維及金屬（包括廢電池）等不能堆肥發(fā)酵的雜質(zhì)，再經(jīng)過粉碎工序?qū)⑸罾幚沓蛇m當(dāng)?shù)牧６群螅c含水率為80%的城市污泥按一定比例混合，最佳混料比是：垃圾∶污泥=3∶1（可根據(jù)生活垃圾的平均含水率的高低適當(dāng)調(diào)整），控制混合料的含水率小于60%，并適量添加菌種及調(diào)節(jié)C/N比的堆肥輔料，用布料機在發(fā)酵槽中按一定層高堆垛，在適當(dāng)通風(fēng)的條件下進行一次堆肥，根據(jù)堆肥物料的溫度變化確定鼓風(fēng)機的通氣量和通氣頻率，確保堆肥物料的發(fā)酵溫度在50～70℃的范圍內(nèi)維持12～15d。一次堆肥結(jié)束，再于空地上堆垛靜置進行二次堆肥20～30d，直至成為堆肥腐熟料。在一次堆肥過程中需要進行堆肥尾氣的除臭處理，以免堆肥發(fā)酵過程中產(chǎn)生的臭氣污染環(huán)境。

城市污泥與生活垃圾混合堆肥發(fā)酵的流程示意圖如圖3-11所示。

經(jīng)試驗確定，城市污泥與城市生活垃圾混合堆肥發(fā)酵的技術(shù)參數(shù)如下：

（1）一次堆肥周期：12～15d。

（2）二次堆肥周期：20～30d。

（3）混合料含水率：≤60%。

（4）一次堆肥溫度：55～70℃。

（5）一次堆肥通氣量：3.5m3空氣/（m3混料堆肥·h）。

（6）翻拋頻率：根據(jù)溫度靈活確定，基本上1次/天（或1次/2d）。

（7）pH值：7～8。

（8）C/N: 30～40。

（9）污泥與垃圾混料比：30%～40%。

（10）腐熟料無臭味、無病原菌、外觀褐色松散，顆粒均勻，含水率≤40%。

3.6.1.3 污泥與城市垃圾混合堆肥發(fā)酵的腐熟料施用情況

研究結(jié)果表明，城市生活垃圾中的C/N高達60%～80%，加之性狀疏松，可以作為污泥堆肥發(fā)酵過程中的疏松劑和膨脹劑，有利于污泥堆肥好氧發(fā)酵的一次堆肥的進行，無需或少用秸稈粉、鋸末、花生殼等輔料，大大降低堆肥成本，減少污泥和生活垃圾兩項固廢的處置費用，真是一舉兩得。

用這種工藝得到的污泥堆肥腐熟料的有機質(zhì)和腐殖質(zhì)含量高，氮磷鉀的含量均勻，有很好的肥力，可與農(nóng)村傳統(tǒng)的農(nóng)家肥相媲美。經(jīng)施肥試驗結(jié)果表明：每畝施用該種污泥堆肥腐熟料2500kg和5000kg時，春小麥比對照田分別增產(chǎn)54.1%和88.6%；大白菜分別增產(chǎn)120%和153.3%。這種堆肥腐熟料使農(nóng)作物的增產(chǎn)效果明顯。并且，這種污泥堆肥腐熟料提高了春小麥的單粒重和蛋白質(zhì)含量。據(jù)分析，每畝施用該種污泥堆肥腐熟料2500kg，可比對照田的小麥的蛋白質(zhì)提高14.6%，大白菜中的維生素C含量提高77.5%～93.8%。

可見，用城市污泥和生活垃圾混合堆肥發(fā)酵制得的污泥堆肥腐熟料對農(nóng)田土壤的農(nóng)作物種植有明顯的增產(chǎn)作用，并且能提高農(nóng)作物的內(nèi)在品質(zhì)。長期施用，能明顯改善因長期使用化肥而造成的土地板結(jié)，肥力下降的現(xiàn)狀，使土壤中的腐殖質(zhì)和養(yǎng)分顯著提高。

3.6.2 城市污泥與粉煤灰混合的污泥堆肥發(fā)酵工藝

3.6.2.1 污泥與粉煤灰混合的堆肥發(fā)酵的優(yōu)點

在進行污泥堆肥發(fā)酵過程中，如果以粉煤灰做堆肥輔料，有很多意想不到的好處。粉煤灰中含有磷、鉀、鎂、硼、鉬、鈣、鐵、硅等農(nóng)作物所必需的營養(yǎng)元素，可以起到近似復(fù)合肥的功效，能促進農(nóng)作物的生長與增產(chǎn)。另外，粉煤灰質(zhì)地疏松，施入土壤中能促進釋放土壤中潛在肥力，顯著增加土壤中易被植物吸收的速效營養(yǎng)，特別是促進氮和磷的釋放，客觀上起到增加土壤肥效的作用。據(jù)濟寧地區(qū)農(nóng)科所測定，在施用粉煤灰的土壤中，速效氮比不施粉煤灰的土壤增加了七倍；山西省農(nóng)科所測定，在每畝施用粉煤灰2t的土壤中，五氧化二磷的含量比不施粉煤灰的土壤增加一倍以上。因此，粉煤灰作為污泥堆肥的調(diào)節(jié)劑與污泥混合堆肥發(fā)酵，既能發(fā)揮粉煤灰的肥效，又能起到廉價的疏松劑和膨松劑的作用，還能調(diào)節(jié)堆肥混合料的水含量，固化污泥中的重金屬，使之脫離生物循環(huán)體系。

污泥與粉煤灰混合后的堆肥發(fā)酵實驗證明，污泥和粉煤灰中揮發(fā)性物質(zhì)能隨堆肥發(fā)酵的進程不同而發(fā)生變化。所謂堆肥揮發(fā)性物質(zhì)是指將堆肥料放在550℃的馬弗爐中灼燒完全后所損失的部分。該部分物質(zhì)主要含C、H、O、N等元素。其實，污泥堆肥發(fā)酵過程中變化較大的四個元素也就是C、H、O、N等元素，深入探究該四種元素的變化軌跡可以發(fā)現(xiàn)污泥堆肥的肥效變化之內(nèi)在原因。

3.6.2.2 污泥與粉煤灰混合的堆肥發(fā)酵的物料變化

（1）污泥粉煤灰混合堆肥中揮發(fā)性物質(zhì)隨堆肥時間的變化情況見表3-4。

表3-4中的CK組為單獨污泥堆肥的對照組；FA10、FA25分別為加入10%和25%的新鮮粉煤灰的污泥粉煤灰混合堆肥發(fā)酵情況；LA10、LA25分別表示加入10%和25%的海水浸泡的粉煤灰（瀉潮粉煤灰）的污泥粉煤灰混合堆肥發(fā)酵情況。

從表3-4可以看出，污泥與粉煤灰混合堆肥發(fā)酵時，隨堆肥進程的推移，各種堆肥方式的堆肥物料中揮發(fā)性物質(zhì)均呈逐漸下降的趨勢，混合有粉煤灰的污泥堆肥物料中的揮發(fā)性物質(zhì)比例相對CK組要小，那是因為粉煤灰摻入后有一定的“稀釋”作用，可二者之間的下降率基本相同。這說明粉煤灰的摻入對污泥堆肥發(fā)酵物料的揮發(fā)性物質(zhì)變化影響不大。

（2）污泥粉煤灰混合堆肥中C、N、H、O元素隨堆肥進程而變化的情況見表3-5～表3-8。

表3-5～表3-8分別為污泥與粉煤灰混合堆肥發(fā)酵隨時間變化而帶來的C、N、H、O等元素變化情況。從表3-5～表3-8可以看出，堆肥物料中C、N、H、O元素隨堆肥發(fā)酵時間延長，各種堆肥模式中的這些元素均呈下降趨勢。并且，添加粉煤灰與不添加粉煤灰這些元素的下降速率大同小異。

這些數(shù)據(jù)說明，添加粉煤灰對污泥堆肥實質(zhì)性的內(nèi)在品質(zhì)沒有什么副作用，對堆肥腐熟料的內(nèi)在成分沒有負面影響，卻能提高污泥堆肥腐熟料的肥效，是很好的污泥堆肥輔料之一。有研究表明，粉煤灰是很好的重金屬鈍化劑，可以起到固化（或礦化）污泥中重金屬的作用，使得堆肥腐熟料中重金屬不參與生物循環(huán)，從而降低了污泥堆肥土地利用是重金屬污染的風(fēng)險。

提倡凡有煤火力發(fā)電廠的城市，其城市污泥的處理處置宜采用與粉煤灰混合堆肥的方式，是一種兩全其美的固廢處置工藝技術(shù)。

3.6.2.3 污泥與粉煤灰混合的堆肥發(fā)酵生產(chǎn)工藝及施用效果

污泥與粉煤灰混合堆肥發(fā)酵的流程示意圖如圖3-12所示。

目前，該工藝已經(jīng)在唐山市西郊污水處理廠成功應(yīng)用。該廠的污水處理能力為3.6萬t/d，可日產(chǎn)18t含水量80%的污泥。將該種含水量的污泥按1∶0.6的比例摻入粉煤灰，可降低堆肥混合料的含水率至60%以下，在污泥與粉煤灰混合的過程中適量加入鋸末、秸稈粉做調(diào)節(jié)劑，混合均勻的物料按條垛式經(jīng)自然好氧堆肥發(fā)酵成腐熟料，每年可得千噸以上的堆肥腐熟料。經(jīng)擠壓造粒成粒徑為5mm的有機肥，施用到農(nóng)田及大蔥、芥菜等蔬菜田中，有很好的肥效，與一般農(nóng)家肥的肥力類似。

施用結(jié)果證明，污泥與粉煤灰混合的污泥堆肥腐熟料有如下優(yōu)點：

1．改良土壤的理化性能

對于生土地，施用粉煤灰可以加速土地的熟化進程；對于黏土地，可以起到疏松土壤的作用，促進農(nóng)作物的根系生長，提高土壤的潛在肥力；對于鹽堿地，可使土壤疏松后，脫鹽效果增強。由于表土松散，截斷了大量毛細管，大大減少了下層鹽分的上升。對土壤中的鹽分上升起到抑制作用。對于沙土地，由于粉煤灰的顆粒比砂細，相對而言可以減少漏水跑肥現(xiàn)象。把粉煤灰堆肥腐熟料營養(yǎng)土摻入土壤中，降低土壤的容重，微觀孔隙度增加，對土地中的水、肥、氣、熱的通透性有很大改善，有助于營養(yǎng)的植物吸收和微生物活動，提高土壤的活力與生機。

2．改良土壤的保水能力

施用污泥與粉煤灰混合堆肥發(fā)酵的腐熟料營養(yǎng)土，提高了土壤地溫，促進作物早發(fā)茁壯生長；還提高了土壤保水能力，有利于保墑抗旱。據(jù)山西省農(nóng)科院、西北農(nóng)學(xué)院測定，每畝施入7.5～20t粉煤灰，在5～10cm的土層內(nèi)，早春低溫期間，地溫能提高0.7～2.4℃，較一般增溫劑效果好；西北農(nóng)學(xué)院測定，在施用1%的粉煤灰土壤中，在0～20cm厚度的土層中，田間持水量較生土地增加2%，就飽和水而言，在0～20cm厚度的土層中相差5.39%，由此不難計算出，在0～20cm厚度的耕作層中，每畝就能多容納10t以上的水分，這對保墑來說非常重要。

3．改良土壤的營養(yǎng)成分

前面說到，粉煤灰中含有磷、鉀、鎂、硼、鉬、鈣、鐵、硅等農(nóng)作物所必需的營養(yǎng)元素，能促進農(nóng)作物的生長與增產(chǎn)。施用這種粉煤灰與污泥混合堆肥發(fā)酵的腐熟料還能釋放土壤中的潛在肥力，增加土壤中易被農(nóng)作物吸收的氮和磷。眾所周知，農(nóng)作物在生長期間除了需要氮、磷、鉀之外，還需要多種營養(yǎng)元素和微量元素。據(jù)研究得知，每生產(chǎn)100kg小麥、玉米或其他谷物，需要從土壤里吸收Zn4.6g、Fe6.6g、Mn4g、B1.4g、Cu0.9g、Mo0.06g等，合計吸收各類微量元素17.62g。而粉煤灰中含有農(nóng)作物生長所必需的大部分營養(yǎng)元素，只有氮磷等少量元素在燃燒過程中因揮發(fā)而部分損失，如能向粉煤灰污泥堆肥腐熟料中補充少量N、P、K即可制成營養(yǎng)全面、成分均衡的復(fù)合肥。據(jù)研究，在相同的外部條件下，粉煤灰與污泥的混合堆肥發(fā)酵的腐熟料在加入無機氮、磷、鉀肥制成混合肥后，其中的氮、磷、鉀營養(yǎng)成分利用率相對于原化肥要高，如尿素中的氮的利用率從44%提高到48%，磷肥中的五氧化二磷利用率從10%提高到22%，氯化鉀中的氧化鉀利用率從40%提高到52%。粉煤灰復(fù)合肥使的氮、磷、鉀流失率減少，給這些肥料的施用、運輸、儲存帶來了便利。

因此，有條件的地方，將污泥和粉煤灰混合制成污泥堆肥腐熟料及其深加工產(chǎn)品用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)領(lǐng)域是科學(xué)的選擇。

4．提高農(nóng)作物的抗病蟲害能力

據(jù)研究，施用含有粉煤灰的污泥堆肥發(fā)酵混合肥料對小麥的麥銹病、水稻的稻瘟病、大白菜的爛心病、蘋果樹的黃葉病均有明顯的抗病作用；施用在豆科作物上，還有促進根系發(fā)達，增大增多根瘤，促進其固氮性的優(yōu)點。

5．降低土壤受重金屬污染的風(fēng)險

因粉煤灰中含有一定量的鐵、錳等金屬氧化物，若施用在土壤中分散均勻，可以固定土壤中的多種重金屬離子；再加上污泥堆肥腐熟料中的腐殖質(zhì)也可以因螯合或吸附作用固定重金屬，使之脫離生物循環(huán)。因此，污泥與粉煤灰混合的污泥堆肥腐熟料及其深加工產(chǎn)品，在農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域施用時可以降低土壤重金屬污染的風(fēng)險。

3.6.3 城市污泥與養(yǎng)殖場禽畜排泄物混合堆肥發(fā)酵工藝

3.6.3.1 用于污泥堆肥輔料的禽畜排泄物

1．禽類糞便

主要有雞糞、鴨糞、鵝糞、鴿糞、鵪鶉糞等，這類禽糞通常有含氮量高、水分適中、含有較多的鈣、磷及其他中量或微量元素等特點。禽類排泄物適合在含碳量較高的堆肥輔料如秸稈粉、蘑菇渣、草炭、鋸末等配料情況下與污泥混合進行堆肥發(fā)酵。現(xiàn)實情況是，從養(yǎng)殖場取出來的禽類排泄物因積攢時間較長已經(jīng)有一部分腐熟，且因高氮量和高pH值在生物降解過程中導(dǎo)致釋放氨，而造成一部分氮元素的損失，同時伴隨臭氣的產(chǎn)生。在與污泥混合堆肥發(fā)酵時，有意識用能降低pH值的調(diào)節(jié)劑來配料，可以抑制此現(xiàn)象的發(fā)生。總的說來，禽糞很容易腐熟且堆肥發(fā)酵的溫度較高，屬于熱性肥料。利用城市污泥作原料，用養(yǎng)殖場的禽類排泄物及秸稈粉等做輔料堆肥發(fā)酵，堆肥升溫快，發(fā)酵分解迅速，并且能將該種堆肥腐熟料深加工成養(yǎng)分含量較高的復(fù)混有機肥。

2．牲畜糞便

主要有牛糞、豬糞、馬糞等，含氮量高且水分含量大，臭味很重，含有較多的腐殖質(zhì)，對提高土壤肥力有很高的促進作用。當(dāng)然，該類糞便的水含量和C/N值取決于養(yǎng)殖場是否用墊料、墊料的種類和多少，還與管理方式、養(yǎng)殖方式、氣候變化有關(guān)系。采用干濕分離可以有效降低該類糞便的含水量，并且能有效控制臭氣。總的說來，畜生糞便是一種很好的污泥堆肥輔料甚至可以單獨作為堆肥原料。不過，牛糞中的有機質(zhì)部分為草梗之類的木質(zhì)素，較難降解，腐熟較慢，發(fā)酵溫度偏低；馬糞尿中有機質(zhì)含量高，還含有大量的纖維分解菌，在堆肥發(fā)酵過程中產(chǎn)生較高的堆肥溫度。這類糞便作為輔料與污泥混合堆肥發(fā)酵過程中，注意糞便水含量的高低，水含量較低為宜，若水含量太高需添加大量秸稈粉之類的輔料調(diào)節(jié)水分至60%以下，增加了污泥堆肥發(fā)酵的生產(chǎn)成本。

3．其他牲畜糞便

主要有羊糞、兔子糞等，此類糞便大多從養(yǎng)殖場堆積的墊層收集，相對而言水分含量低，C/N值較高，是很好的污泥堆肥的輔料。其中，兔子糞中的氮、磷、鉀含量分別是雞糞的1.53倍、2.88倍、1.6倍，是羊糞的3.29、4.6和2.67倍，每一噸兔糞相當(dāng)于硫酸銨108.5kg，過磷酸鈣100.9kg，硫酸鉀17.85kg。將此類水分含量較低的糞便與污泥混合堆肥發(fā)酵，還可以節(jié)省秸稈粉等添加劑，且具有堆肥升溫快，腐熟速度快，堆肥腐熟料的營養(yǎng)成分高等優(yōu)點。如果將此類污泥堆肥腐熟料深加工成顆粒狀的復(fù)合肥，將非常有價值。

還有一類排泄物：牲畜的尿液，具有豐富的氮等植物所需營養(yǎng)成分，科學(xué)收集后，用于污泥堆肥后期的水分調(diào)節(jié)劑，可以增加污泥堆肥腐熟料的含氮量及其他營養(yǎng)成分。

4．禽畜殘體

不言而喻，養(yǎng)殖場還會有一種特殊垃圾——禽畜殘體，這類垃圾大多具有強烈的惡臭，黏性高，水含量高，致病菌多等特點。例如，內(nèi)臟中的水分約占65%，氮約占0.5%，磷酸為0.35%，鉀為0.09%, pH值為6.9，內(nèi)臟的部位不同，形狀也不盡一樣。需強調(diào)的是，此類垃圾不能隨便進行堆肥發(fā)酵處理，必須在收集糞便時分揀開來。此類禽畜殘體的堆肥發(fā)酵屬于特殊性質(zhì)的堆肥發(fā)酵，跟普通的污泥堆肥發(fā)酵不盡相同，其主要原因是殘體堆肥發(fā)酵過程中，如果不經(jīng)特殊工序很難實現(xiàn)原輔料的完全均勻混合。此類含禽畜殘體的特殊堆肥發(fā)酵工程在條件控制上略有區(qū)別，主要是要強力通風(fēng)，好氧發(fā)酵的氧含量不低于5%，最好在10%以上，這樣才能很好地維持微生物分解禽畜殘體的進程，達到快速無害化的腐熟效果。一般說來，這些動物殘體在經(jīng)特殊設(shè)備粉碎后與污泥及其他堆肥輔料混合堆肥發(fā)酵，注意禽畜殘體與水分調(diào)節(jié)劑的均勻混合，確保整個堆肥物料的微觀含水率一致，不能留有大塊禽畜殘體的“死角”，才能保證其堆肥發(fā)酵的腐熟效果。客觀上講，該種堆肥發(fā)酵的腐熟料將變成附加值更高的有機肥料的貴重原料。

3.6.3.2 禽畜排泄物與污泥混合的堆肥發(fā)酵工藝

1．概述

據(jù)了解，早在2007年左右，廣州市污水處理廠每日產(chǎn)生約300t污泥，大部分被填埋，只有少部分用來制作陶粒作為建材材料。預(yù)計廣州市擴建、新建的5座污水處理廠全部投入使用后，全市產(chǎn)生的污泥將近900t/d。廣州市某公司采用污泥堆肥技術(shù)，將城市生活污水污泥與添加物質(zhì)（禽畜糞便及N、P、K營養(yǎng)素等）混合后，經(jīng)堆肥好氧發(fā)酵制成有機肥，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量、保護土壤有明顯效果，是具有較大發(fā)展?jié)摿褪袌鰸摿Φ霓r(nóng)業(yè)肥料品種。

為確保有機肥的安全性，首先對污泥進行檢測，參照我國農(nóng)用污泥重金屬含量限制標準，如果超過限量標準的污泥則采用另外的處理方法進行無害化處理；只有在限量標準之內(nèi)的城市污泥才被允許用于本堆肥工藝。這種污泥與禽畜糞便混合的堆肥好氧發(fā)酵腐熟料及其深加工產(chǎn)品在大面積施用的情況下，增產(chǎn)5.4%～12.5%，平均增產(chǎn)10.1%。

實驗中，對棕壤、褐土、潮土和砂姜黑土四類土壤施用不同量該種有機肥之后，土壤中重金屬元素含量均遠低于限量標準。大田試驗表明，無論是在酸性土壤上還是在堿性土壤上施用這種污泥堆肥腐熟料及其深加工產(chǎn)品，土壤中五項重金屬元素含量均符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》規(guī)定。

利用城市污泥添加禽畜糞便制污泥堆肥，既可為農(nóng)業(yè)提供有機肥產(chǎn)品，滿足我國農(nóng)業(yè)化肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，同時實現(xiàn)了對城市污水污泥和禽畜糞便等環(huán)境污染源的綜合利用，使固體廢物無害化、減量化及資源化，有著極大的長遠的社會效益和一定的經(jīng)濟效益。

我國目前復(fù)合肥的使用平均比例僅占化肥的15%，專家預(yù)測，中國肥料市場將會出現(xiàn)無機復(fù)合肥和有機復(fù)合肥共同快速發(fā)展的局面，最終有機復(fù)合肥由于具有競爭優(yōu)勢將居主要地位。生產(chǎn)有機復(fù)合肥所用的堆肥需求量也會越來越大。廣東地區(qū)復(fù)合肥的用量高于全國水平，近年發(fā)展更快。復(fù)合肥的使用率已占化肥的30%以上，珠三角地區(qū)更達50%左右。以前以進口品種為主，現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閲a(chǎn)為主。就發(fā)展來看，需求量還會不斷增長，有較大的市場空間。

2．工藝流程（圖3-13）

整個生產(chǎn)工藝過程，由預(yù)處理部分、生物好氧發(fā)酵部分及磨粉部分等三大工序組成。預(yù)處理部分將收集運來的各種污泥和禽畜糞便混合，經(jīng)化學(xué)除臭后，送到生物好氧發(fā)酵部分進行好氧堆肥發(fā)酵變成污泥堆肥腐熟料，再把腐熟料送到磨粉部分破碎研磨。把合格的堆肥產(chǎn)品包裝后，便可出廠銷售。

將各種城市生活污水污泥和禽畜糞便混合，調(diào)配pH值、水分、C/N、C/P，進入1號發(fā)酵池發(fā)酵4d；經(jīng)翻拋，到2號發(fā)酵池發(fā)酵8d；又翻拋，到3號發(fā)酵池發(fā)酵16d；再翻拋，便成為合格的有機堆肥。每個發(fā)酵池均有供氧風(fēng)機強制供氧，部分成品肥回流到調(diào)配池調(diào)配，發(fā)酵池排出的污水到本中心的污水處理站處理。

3．與同類型產(chǎn)品技術(shù)、性能指標和參數(shù)對比

本項目選用的專利技術(shù)與國外Dano筒和托馬斯發(fā)酵塔的兩大區(qū)別：①從物料、投料到出產(chǎn)品，物料的空隙均充滿空氣（氧），而國外兩種方法始終是通過物料表面接觸空氣（氧）來吸收；②為了保護微生物繁殖和菌絲（菌絲內(nèi)能形成一次產(chǎn)品，菌絲具有機械穿插作用，對有機質(zhì)施加一定的物理分割作用，促進生物化學(xué)的作用），不被破壞。本法不主張頻繁翻堆，主張每隔3～5d翻堆一次。而國外兩種方法，在發(fā)酵期間不停地轉(zhuǎn)動和頻繁翻動，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)酵不完全，堆肥腐熟料田間施用時發(fā)生燒苗、燒根現(xiàn)象和物料發(fā)臭。

本項目工藝采用地坑式發(fā)酵法，也就是封閉式好氧堆肥發(fā)酵法，屬現(xiàn)代化的堆肥生產(chǎn)工藝，具有負壓吸臭，生物除臭，滲濾水循環(huán)利用，并應(yīng)用“基質(zhì)菌群”效應(yīng)進行天然發(fā)酵等優(yōu)點。發(fā)酵過程的溫度、水分、氧含量等主要參數(shù)采用計算機系統(tǒng)進行實時控制，以保證堆肥腐熟料成品肥的質(zhì)量。

3.6.3.3 污泥與禽畜糞便混合的堆肥發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量標準

污泥與禽畜糞便混合的堆肥發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量標準：①符合國家有機肥標準；②外觀為深褐色具有泥土氣味，有白色或灰色菌絲，呈疏松狀團粒結(jié)構(gòu)；③有機質(zhì)不小于40%;④粒度不大于0.5（40目）50%以上；⑤水分25%～35%; ⑥C/N≤20; ⑦簡易方法測定必須含有腐殖酸（HA）; ⑧杜絕蚊蠅，不允許有臭味和異味，符合《高溫堆肥衛(wèi)生標準》（GB 7959—87）。

污泥與各種牲畜糞便混合的堆肥好氧發(fā)酵工藝與上述的污泥與禽畜糞便混合的堆肥發(fā)酵工藝類似，不一一做介紹。不過，需強調(diào)的是，每一種牲畜的糞便都有各自的特點，其狀態(tài)、含水率、營養(yǎng)成分也有差別，在具體堆肥工藝實施過程中，要有針對性的進行輔料搭配，采用不同的通風(fēng)速率、溫度控制和停留時間，篩選有特殊功能的堆肥菌種投入使用，確保二者固廢有機物在堆肥好氧發(fā)酵過程中能徹底降解為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，達到完全的腐熟狀態(tài)，從而實現(xiàn)其穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化。