1.4 污泥堆肥歷史

說到污泥堆肥，什么是污泥堆肥？

污泥堆肥是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下，通過微生物的好氧發酵作用，將有機廢棄物轉變為近似土壤特征物質的過程。在堆肥過程中，污泥中有機物由不穩定狀態轉化為穩定的腐殖質殘渣，對環境尤其是對土壤環境不再構成危害。

說起來，堆肥技術處理有機廢物具有悠久的歷史。早在幾個世紀前，世界各地農村自覺將落葉、雜草、海草、生活垃圾和人畜糞尿等混合堆積在一起使其發酵并制取農家肥，這就是原始的堆肥方式。關于這一點，早在我國宋代的《農書》中就有詳細記載：“糞屋之中，鑿為深池，筑以磚壁，勿使滲漏，凡掃除之土，燃燒之灰，簸揚之糠秕，斷篙落葉，積而焚之，沃以糞汁積之即久，不覺甚多，凡欲播種，篩去瓦石，取其細者，和勻種子，疏把撮之，待其苗長，又撒以壅之，何患收成不倍厚也哉?！?/p>

就現代意義上堆肥概念而言，真正對堆肥技術進行科學探討則始于20世紀初葉。根據美國公用事業協會報道，最早的堆肥工藝起源于1920年，英國人A. HowMd開始把落葉、垃圾、動物及人的糞尿在土坑內堆成約1.5m高的堆體，經過6個月2次的翻堆，即可獲得產品，此法稱為印多爾法。印多爾法的堆肥技術，僅限于厭氧發酵。

1922年，貝卡利（Bccari）在意大利取得一項堆肥專利。這是一種封閉的系統，先使固體有機物厭氧發酵，然后送空氣促其好養發酵。作為此法改良的維爾德利爾（Verdlier）法，使厭氧發酵的滲出液循環使用，再充分供給空氣，以促進物料短期熟化。該法在法國南部得到推廣應用。另一種改良的博達斯法則是依靠插入管子進行堆體內充分通風，不用厭氧發酵，全過程好氧發酵，致使發酵周期可縮短20d左右。

1925年，貝蓋洛爾（Bangalore）對“印多爾法”進行了改進。為了促進堆肥的好氧發酵，將固體廢棄物和人糞肥分層交疊堆積，并將翻動次數由1～2次改為多次，堆肥腐熟期為4～6個月。這就是以好氧發酵方式完成的貝蓋洛爾堆肥法。此后，世界各國在此基礎上對有機固體廢棄物的堆肥化技術進行了系統的規模化研究，并取得了很大的進展。貝蓋洛爾堆肥法在印度、德國、英國、美國、新西蘭、澳大利亞和亞洲等地得到廣泛應用。

1932年，荷蘭VAW公司對Bangalore法進行了改進，建成了范曼奈法堆肥廠。其改進主要是在攪拌方法上采用了機械翻動模式，而在混合原料堆制過程中（20～180d）不做任何處理。生產過程為：將未經破碎的垃圾用水調節，在室外堆放4～6個月（厭氧分解），然后破碎、分選得產品。因臭氣、蒼蠅和老鼠等問題，翻堆采用遠處遙控的方法。

1933年，在丹麥出現Dano堆肥法，運用臥式回轉窯發酵倉進行好氧發酵，標志著連續性機械化堆肥工藝的開端。此法的顯著特點是發酵周期短，一般只需3～4d。達諾法在西歐和日本都得到了廣泛應用，目前世界上包括意大利、英、美等國約有150多家這樣的工廠。與此同時，在法國開發出了巴登堆肥法，其特點是先將垃圾中不易堆肥的無機物去除，再與排水系統中的消化污泥一起混合均勻，露天堆置發酵4～6個月即可腐熟。這是最早的堆垛式污泥堆肥的雛形。

1940年，Thomas堆肥法的問世導致了高速堆肥的迅速發展。該法采用多段豎爐發酵倉，發酵倉內物料從上至下逐層移動，并加強了發酵過程中的通風和攪拌強度，使得發酵溫度高、周期短、腐熟度高。至此，工業化堆肥技術已經初步形成。

20世紀70年代以后，許多堆肥工藝不斷得到完善，一些新的工藝也被開發出來。70年代初，美國加利福尼亞州的洛杉磯和東海岸、賓夕法尼亞州的費城、科羅拉多州的丹佛等地通過對傳統的厭氧發酵工藝進行改良，相繼開發出了常規條垛堆肥化工藝、充氣條垛堆肥化工藝和靜態垛充氣堆肥化工藝。同時，美國農業部農業研究所在馬里蘭州貝爾茨維萊開始研究下水道污泥，并創建了針對污泥的Beltsvine靜態垛充氣堆肥化工藝。靜態垛充氣堆肥化工藝的問世，從根本上改變了傳統使用的自然通風系統的弊病，使風量和風速可以按堆肥化進程的需要加以人工控制，從而縮短了堆肥周期，提高了污泥處理能力和處理效果。至此，無發酵裝置的污泥堆肥化工藝進入了一個嶄新的發展階段。

20世紀70年代中期，污泥堆肥化技術得到了美國環境保護局（EPA）的認可。在EPA的支持下，新澤西州Rufgers大學提出了更有利于堆肥化進行和惡臭控制的強制通風方式。德國壓丸工藝的出現，使充氣條垛和靜態垛堆肥化工藝更加完善，以這兩個工藝為基礎的兩步堆肥發酵法在美國深受歡迎。

20世紀80年代前后隨著科學技術的不斷進步，污泥堆肥化工藝設計逐漸朝著工業化、系統化方向發展。許多國家如美、英、德、法等國相繼進行了利用各種發酵裝置進行封閉式污泥發酵工藝試驗。1978年，法國成功地開發出了Trige污泥堆肥化工藝。不久，德國人Oger提出了BAV反應槽封閉充氣式堆肥化系統，并在法國首先得到了推廣應用。目前，德國已有20多個污泥堆肥廠應用這種工藝。英國萬歷普堆肥工廠引用目前最流行的Dono工藝，年可生產堆肥達4萬t。美國佛羅里達州堆肥廠采用更先進的塔式堆肥化工藝，污泥混合物料從下部送入，邊輸送邊振蕩，這種工藝可將污泥發酵周期縮短為6d。近年來，日本主要致力于機械化污泥堆肥技術研究。到目前已在神戶、大阪等地開發出了臥式（污泥混合物料沿水平方向移動）、豎式（混合物料沿垂直方向移動）、斜式（物料沿斜坡移動）等多種發酵倉系統的污泥堆肥化工藝，并有17種已投入使用。

但是，隨著發達國家對污泥堆肥產品的衛生標準的日益嚴格，以及人們環保意識的逐步提高，使各方面更重視污泥堆肥產品的重金屬含量、有毒元素含量對人的健康的危害和影響，而污泥堆肥產品的重金屬含量及有毒元素含量又往往處于波動狀態，偶爾還會超過規定的極限標準值，引起了各方面的高度重視，這種狀況在一定程度上限制了堆肥產品的銷售，加之大型機械化堆肥廠運營成本過高，產品的質量問題也難以穩定，限制了污泥堆肥技術的應用和污泥堆肥設施的建設，抑制了污泥堆肥的健康發展。

進入20世紀90年代后，歐美發達國家對污泥填埋的標準和焚燒處理排放標準都不同程度地進行修訂并進一步提高，焚燒處理和填埋處理成本也隨之增加。因此，生物降解廢棄物的污泥堆肥處理又呈上升的發展趨勢。

我國是個農業大國，自古以來農村就有農家堆肥的傳統方法。從“八五”開始，我國著手開展污泥工業化堆肥技術研究，“九五”期間機械科學研究總院環保所、北京環科院等單位完成了唐山市、秦皇島市和北京市密云縣3項污水處理廠污泥堆肥示范工程。目前保持正常運行的僅有唐山市西郊污水處理廠污泥堆肥項目。國內雖然陸續建設了北京市大興區、太原市、煙臺市、洛陽市等市政污泥堆肥工程，以及天津市石化、山東省晨鳴紙業等工業污泥堆肥項目，尤其是2012年投運的沈陽市污水處理廠1000t/d污泥堆肥項目，創造了目前世界上同類技術處理規模之最，也使得中國的機械化污泥堆肥技術迅速接近國際先進水平，但在污泥堆肥產品的土地利用方面還有一段較長的路要走。