摘要：本文對城市污水污泥與麻 黃廢渣進(jìn)行堆肥無害化處理，考察了溫度、水分、pH及各有機成分的變化趨勢，探討了堆肥腐熟度的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：城市污水污泥 堆肥化 麻 黃廢渣

　　1 前言

　　我國城市污水處理廠每年產(chǎn)生濕污泥約4.5×106噸，每年以15%的速度增長[7]。污泥的成分非常復(fù)雜，不僅含有較豐富的氮、磷及多種微量元素和大量有機質(zhì)，同時還含有病原菌、寄生蟲（卵）、重金屬、鹽分及某些難分解的有機毒物。因此，必須進(jìn)行適當(dāng)處理，才能二次利用，否則會引起二次污染。[1-4]

　　處理污泥的方法主要有四種：填埋、投海、焚燒和土地利用[2]。因環(huán)境壓力與經(jīng)濟壓力的日益增大,世界各國已減少或禁止前三種,而加大以土地利用為主的無害化、資源化處理力度。由于污水污泥處理的投資和運行費用巨大（分別占污水處理廠費用的12 ～30%和20～50%）[2]，我國尤其是新疆的污水污泥基本沒有正常的出路，給污水廠造成沉重負(fù)擔(dān)。例如，烏魯木齊市河?xùn)|污水處理廠的污泥已堆積成山，任意堆放,造成嚴(yán)重的二次污染。研究探索一種適合新疆污水污泥的處理方法和技術(shù)，是很有必要的。另外，新疆是我國麻 黃素生產(chǎn)基地之一，將麻 黃素廠的麻 黃廢渣與污水污泥進(jìn)行堆肥化研究，化害為利，變廢為寶，服務(wù)于人類，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有顯著的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益?！　?br/>
　　2 試驗材料

　　2.1 污泥的來源及成分析分

　　本試驗的污泥來自烏魯木齊市河?xùn)|污水處理廠。該廠的污水處理能力為20萬噸/日，以其中含污泥量0.02%計，將產(chǎn)生污泥約40噸/日。 污泥成分分析[1-6]結(jié)果見表1。 從表1可知，烏市污泥中的有機質(zhì)含量較高，其堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)會好。氮和鉀的含量也較高，對于缺鉀的土壤來說是一個很好的鉀肥來源。污泥中磷的含量偏低，但是磷肥是價格比較昂貴的肥料，因此污泥中的磷作為磷肥的有益補充有價值的。由于對進(jìn)入市政排污系統(tǒng)的污水缺少嚴(yán)格的質(zhì)量控制，很難保證污泥中低的重金屬含量。與國家標(biāo)準(zhǔn) GB4284-84對照可以看出，河?xùn)|污水廠污泥中重金屬除Zn外，均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)。而新疆的土壤又是普遍缺Zn的，施用污泥有助于補充土壤中的Zn。因此，該污泥作為農(nóng)用是無害的，不會對作物產(chǎn)生重金屬污染。

　　2.2 麻 黃廢渣來源及分析結(jié)果　　

　　麻 黃廢渣取自新疆制藥廠麻 黃素車間。用化學(xué)分析法測定麻 黃廢渣的主要成分[2]，結(jié)果見表2。 從表2可知，麻 黃廢渣中的粗灰分為16.54%，這主要是各種金屬元素的無機鹽；有機物含量為83.54%，主要富含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白和脂肪，完全可作為堆肥的有機原料。

　　3. 試驗設(shè)計[5]

　　堆肥化過程是復(fù)雜的生物化學(xué)過程。試驗選用的填充料為剪碎的麻 黃桿廢渣。把麻 黃廢渣和污泥進(jìn)行混合堆肥，不僅能減少環(huán)境的污染，降低大量費用，更重要的是能變費為寶，使原來廢棄的廢渣成為可利用的原料。給麻 黃廢渣找到了一條合理的出路。試驗是模擬大規(guī)模堆肥中的一小塊污泥微元，可認(rèn)為與環(huán)境沒有熱交換下，進(jìn)行九個樣的污泥堆肥處理。

　　4. 實驗結(jié)果與討論

　　堆肥過程是在一定的溫度、濕度和pH條件下，利用微生物的作用使有機物發(fā)生生物化學(xué)降解，把廢棄有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)的生化過程。本試驗考察了各因素在堆肥過程中的變化。

　　4.1 溫度

　　溫度是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因素。對堆肥過程來講，溫度是其狀態(tài)的表觀體現(xiàn)。所有過程參數(shù)的控制都是為了使堆肥時堆體的溫度最快上升、維持適當(dāng)?shù)亩迅瘻囟燃绊樌叵陆?。因為堆體的高溫才能殺死其中的病原菌，在堆體適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)有機質(zhì)降解最快，同時在適當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)行水分的去除和堆肥溫度的下降，結(jié)束堆肥。試驗中堆肥的溫度隨堆肥時間的變化情況如圖1所示。

　　堆肥經(jīng)歷了24天的時間。 　　

　　從堆肥的溫度變化情況看，堆肥都經(jīng)歷了完整的升溫、恒溫和降溫階段。從開始發(fā)酵，堆體溫度持續(xù)升高，在1-7天，溫度由17℃升至55℃；保持恒溫 55～60℃，持續(xù)18天左右；隨后堆體溫度下降到30℃。24天以后，堆體溫度保持平穩(wěn)，繼續(xù)監(jiān)測溫度，未見溫度有上升。說明堆肥已達(dá)穩(wěn)定。

　　堆肥過程中，寄生蟲和病原菌[6]被殺死，在12天測定細(xì)菌數(shù)，結(jié)果見表3。實驗表明，污泥堆肥經(jīng)過9、10、11三天的55℃高溫，即可殺滅決大多數(shù)的病原菌符合堆肥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，可以安全施用。

　　 4.2 水分

　　在堆肥生態(tài)系統(tǒng)中，水分含量是一個重要的物理因素。水分對于有機物的分解和微生物的生長繁殖是不可缺少的。堆肥中水分的主要作用在于：1.溶解有機物，參與微生物的新陳代謝；2.水分蒸發(fā)時帶走熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用。堆肥原料水分的多少，直接影響好氧堆肥反應(yīng)速度的快慢，影響堆肥的質(zhì)量，甚至關(guān)系到好氧堆肥工藝過程的成敗，因此堆肥中水分的控制十分重要。在堆肥過程中，取污泥樣品，在105～110℃的烘箱中烘干4小時，稱量以烘干損失重量作為水分含量[1.2]。     

　從圖中總的水分變化趨勢可以看出，水分的變化不大，在69—75%之間變化，這也是微生物活動的適宜條件。從圖2可以看出，在達(dá)到高溫44℃后，即第5天，大量微生物開始進(jìn)行有機質(zhì)的降解，出現(xiàn)了水分含量升高的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象完全符合有機質(zhì)的好氧分解會有水分產(chǎn)生的原理。

 C10H19O3N+12.5O2→10CO2+8H2O+NH3

隨后堆肥達(dá)到高溫55℃，水分含量基本保持不變。這說明，好氧微生物在適宜條件下，能迅速繁殖，進(jìn)行有機物的降解，放出熱量，以維持堆體高溫，同時也分解生成水分。到第17天，堆肥溫度開始下降，堆體的水分也略有降低，堆肥過程結(jié)束。

　　4.3 pH值

　　對堆肥體系進(jìn)行pH值的測定。在堆肥過程中，pH值變化不大，均在6～7之間變化。說明堆肥在接近中性條件下進(jìn)行。

　　4.4 有機成分

　　快速高溫堆肥，首要的是熱量平衡問題。低的有機質(zhì)含量產(chǎn)生的熱量不足以維持堆肥所需的溫度，并且堆肥產(chǎn)品由于肥效低而影響使用。有機質(zhì)含量過高，又會給通風(fēng)供氧帶來影響，可能造成部分厭氧狀態(tài)和產(chǎn)生惡臭。堆肥原料適宜的有機質(zhì)含量為20～80%。本試驗的堆肥污泥有機質(zhì)含量在50～70%之間，因此適宜堆肥。對堆肥體系的有機質(zhì)、腐殖質(zhì)、脂肪和蛋白質(zhì)的含量變化[7]作了監(jiān)測，平均含量變化結(jié)果見圖3?！　?br/>
　　從圖3可以看出：1.隨著堆肥的進(jìn)行，各堆肥有機質(zhì)均呈現(xiàn)下降趨勢；2.腐殖質(zhì)總的趨勢呈下降趨勢；3.脂肪、蛋白質(zhì)的含量也有所下降。4.淀粉的含量由開始的0.18%在第九天即降為零。 本試驗把污泥中的有機質(zhì)劃分為淀粉類、類脂物類、蛋白質(zhì)類、腐殖質(zhì)類，纖維素類等[20]。在微生物的作用下，這些有機質(zhì)都應(yīng)發(fā)生不同程度的分解，最終都呈下降趨勢。淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、腐殖質(zhì)等有機物降解難易程度不同。在中、高溫期的降解順序是：淀粉>脂肪>蛋白質(zhì)>腐殖質(zhì)。應(yīng)該加以說明的是，本次試驗未測定堆肥過程中纖維素的降解情況。文獻(xiàn)綜述中已提到，纖維素與淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、腐殖質(zhì)相比是較穩(wěn)定的，是不易被分解的有機質(zhì)。

　　 4.5 堆肥腐熟度的初步探討

　　 本次試驗堆肥產(chǎn)品的腐熟度從以下幾個方面分析：

　　 1.堆肥的物理性狀：

　　（1）本次試驗的堆腐污泥，后期溫度自然下降，不再上升；

　?。?）堆肥后的污泥含水率下降，呈現(xiàn)疏松的團粒結(jié)構(gòu)，臭味消失。

　　 2.堆肥的化學(xué)性狀：

　　（1）.腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)的降解。堆肥過程中，腐殖質(zhì)和蛋白質(zhì)的含量均呈現(xiàn)下降趨勢；

　?。?）脂肪的降解。脂肪的降解隨堆肥的進(jìn)行逐漸平緩，呈較強的規(guī)律性。當(dāng)脂肪降解平緩時，堆體中降解的主要是腐殖質(zhì)和纖維素，它們不會產(chǎn)生太多的熱量使堆體升溫，因此堆體的溫度保持平緩。因此，使用脂肪作為腐熟度的指標(biāo)是合理及可行的。只要處于正常的堆肥狀態(tài)下，當(dāng)其中的脂肪降解達(dá)到平緩時，說明堆體中的易降解有機物已經(jīng)降解完全，堆體的溫度不會再次上升，堆肥已達(dá)穩(wěn)定。

      （供應(yīng)有機肥發(fā)酵菌種和生物有機肥生產(chǎn)技術(shù)。本技術(shù)適宜于處理的廢棄物包括：（1）糞便類 雞糞、豬糞、牛糞、羊糞、馬糞等動物糞便；（2）秸稈類 玉米秸稈、稻草、麥秸、豆秸等農(nóng)作物秸稈；（3）殼糠類 稻殼、稻殼粉、花生殼粉、花生秧粉、谷糠、菌糠等；（4）糟渣類 酒糟、醬油糟、醋糟、糠醛渣、木糖渣、酶渣、大蒜渣、糖渣等；（5）餅粕類 豆餅、豆粕、油枯、菜籽餅等；（6）其他 生活污泥、濾泥等。通過生物發(fā)酵腐熟，制作成達(dá)到NY525-2002標(biāo)準(zhǔn)的有機肥料。http://rustpanda.com/。專家熱線：15803924096）