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重慶市為了保證長江三峽成庫后水質(zhì)不受污染，保護(hù)好水環(huán)境，在中央政府的支持下，開始大規(guī)模地興建污水處理廠，已有十幾座規(guī)模在1～8萬m3/d的污水處理廠在各區(qū)、縣開工，將在明年投入運(yùn)行，污水總處理量約為40萬m3/d。同時，重慶市區(qū)也在實(shí)施雞冠石和唐家沱兩座大型污水處理廠，其近期污水處理能力達(dá)90萬m3/d。在污水處理過程在，會產(chǎn)生大量污泥，其數(shù)量約占處理水量的0.3%～0.5%左右（以含水率為97%計），污泥中含有較多的有毒有害物質(zhì)，如寄生蟲卵、病原微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等；污泥中也含有大量的有用物質(zhì)如植物營養(yǎng)素（氮、磷、鉀）、有機(jī)物及水分等。如何將污泥無害化并進(jìn)行有效利用是面臨的一個重要問題。

重慶市目前在污染處置上采用的方法是進(jìn)行填埋。各區(qū)、縣的污水處理廠都將濃縮后的污泥直接進(jìn)行機(jī)械脫水，雞冠石和唐家沱兩座大型污水處理廠 行中溫消化去除有害菌和不良?xì)馕逗筮M(jìn)行機(jī)械脫水，使污泥含水率下降到80%以下，以減少體積和便于運(yùn)輸，再進(jìn)行填埋。污泥填埋需要占用大量的土地，填埋中有害物質(zhì)對環(huán)境的潛在污染仍然存在，其應(yīng)用將受到越來越多的限制。目前國內(nèi)也已經(jīng)對污泥無害化、減量化和資源化的綜合利用上也作了不少的探索，常用的方法是污泥好氧堆肥。污泥好氧堆肥可明顯殺滅病原菌和寄生蟲卵，使部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，使污泥含水率降低而減量，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)易于被植物吸收，促進(jìn)植物生長，使土壤的理化及生物學(xué)性質(zhì)改善。從而達(dá)到無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化的目的。

重慶市有著廣闊的農(nóng)村，目前農(nóng)肥仍以化肥為主，而化肥的長期使用已經(jīng)被證明對農(nóng)田是有害無益的，農(nóng)田長期使用化肥，易使土壤板結(jié)。而污泥經(jīng)好氧堆肥制成的肥料肥效高，所含有機(jī)質(zhì)是園林和農(nóng)作物良好的肥料，還可以作為土壤改良劑。因此污泥制作肥料是大有前景的。

1 城市污水處理廠污泥性質(zhì)

污水處理廠產(chǎn)生的污泥性質(zhì)與所接納的污水成分有關(guān)，大多數(shù)城市污水都以生活污水為主，因此城市污水處理廠的污泥性質(zhì)基本類似。我國城市污水處理廠的污泥中重金屬含量一般小于《有機(jī)肥料、有機(jī)復(fù)混肥料》“DB31/250-2000”中對有機(jī)肥料、有機(jī)復(fù)混肥料無害化指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)限值，達(dá)到了有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，而且根據(jù)測定結(jié)果，污泥中的有機(jī)質(zhì)為60%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)中35%的含量，有機(jī)成分中如氮、磷、鉀是園林和農(nóng)作物良好的肥料，可以作為土壤改良劑，因此利用城市污水處理廠污泥制作肥料是完全可行的。

2 污泥好氧堆肥工藝淺析

污泥好氧堆肥工藝是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的條件（如溫度、水分等）下，有控制地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向很穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。城市污水處理廠的污泥中富含微生物生活繁殖所需的營養(yǎng)成分，是理想的堆肥原料。污泥經(jīng)過堆肥化處理，體積一般只有原體積的50%～70%，制得的成品是一類棕色的、泥炭般的腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，故也稱為“腐殖土”。

污泥好氧堆肥工藝?yán)煤醚跷⑸铮ㄈ鐥U菌、球菌和放線菌等）在氧氣充足的條件下分解有機(jī)物，同時通過一定的溫度殺滅病原菌和寄生蟲卵的過程。污泥好氧堆肥工藝起初是采用條垛式發(fā)酵，通過定期充氣或翻垛達(dá)到供氧通氣的目的。這種野積式工藝設(shè)備簡單，操作方便，投資費(fèi)用低。這種生產(chǎn)過程存在著嚴(yán)重的臭味和塵土問題，衛(wèi)生條件差。近年來日本、韓國以及歐美一些 相繼研究開發(fā)出封閉倉式發(fā)酵系統(tǒng)。以機(jī)械方式進(jìn)料、通風(fēng)和排料，雖然設(shè)備投資較高，但是由于自動化程度高，周期短，日處理污泥量大，污泥處理后質(zhì)量穩(wěn)定，容易有效利用，而且可以有效地控制臭氣和其他污染環(huán)境的因素，所以綜合效益好。我國的一些城市也開始研究和應(yīng)用這種污泥處置工藝，如上海市已準(zhǔn)備在一些中、小型污水處理廠實(shí)施倉式好氧發(fā)酵工藝，擬改善污泥填埋處置現(xiàn)狀。

污泥倉式好氧發(fā)酵工藝主要由一次發(fā)酵和二次發(fā)酵組成。

一次發(fā)酵一般在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行，通過強(qiáng)制通風(fēng)（排氣）和機(jī)械翻堆來供氧和排氣，一次發(fā)酵初期溫度為30～40℃，主要由中溫菌先分解易分解物質(zhì)，同時產(chǎn)生能量，使污泥溫度升高。隨著溫度的上升，高溫菌逐步取代中溫菌在60～70℃的溫度下對有機(jī)物進(jìn)行快速分解，直至大部分有機(jī)物被分解，產(chǎn)生的熱量逐步減小，溫度也隨之下降，污泥一次發(fā)酵完成。污泥一次發(fā)酵時間視發(fā)酵裝置而定，一般需要2～10d。

二次發(fā)酵是使一次發(fā)酵后的污泥熟化，使尚未分解的有機(jī)物得到進(jìn)一步分解，使污泥變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的腐殖土。二次發(fā)酵不需要大量的空氣，一般靠自然通風(fēng)和適當(dāng)翻堆供給空氣。污泥二次發(fā)酵時間通常在20～30d左右。

3 污泥倉式好氧發(fā)酵工藝主要參數(shù)

3.1 碳氧比（C/N）

碳是微生物所需能量的來源，氮是組成微生物的重要成分，微生物所需C/N約為5～10，發(fā)酵物料的C/N除滿足微生物生長所需，還要為構(gòu)成新的微生物提供能量，因此發(fā)酵物料的C/N控制在25～35左右。污泥C/N值為6～12，不能滿足發(fā)酵要求，需添加C/N高的輔料。

3.2 含水率

水是污泥好氧發(fā)酵不可缺少的物質(zhì)，但水分過多會妨礙氧氣滲透到物料內(nèi)部，使發(fā)酵速度降低。反之會影響微生物的活性，使分解速度減慢。因此，污泥倉式好氧發(fā)酵要求物料的含水率在50%～65%，污水處理廠脫水后的污泥含水率一般為75%～80%，須通過添加輔料來降低含水率。

3.3 供氣量

在一次發(fā)酵時，微生物生長需要大量氧氣，發(fā)酵過程中還需排氣將熱量和水分帶出，因此污泥倉式好氧發(fā)酵的供氣量應(yīng)綜合考慮上述因素。在一次發(fā)酵過程中，有機(jī)物氧化分解激烈，使得溫度上升和水分增加較快，需要大量供氣來滿足供氧和排氣的要求。由于污泥倉式好氧發(fā)酵一般采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排氣來提供新鮮空氣，排氣量大小隨發(fā)酵倉溫度和水分而變化，供氣量（排氣量）應(yīng)按發(fā)酵倉溫度和水分而變化，供氣量（排氣量）應(yīng)按發(fā)酵倉內(nèi)不利條件考慮，因此供氣量（排氣量）與發(fā)酵倉的形式和容積及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)，通常根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)值確定。

3.4 溫度

溫度是污泥倉式好氧發(fā)酵的綜合指標(biāo)。除了直接影響微生物分解有機(jī)物的速度外，還要維持較高溫度殺滅污泥中的病原菌等。根據(jù)衛(wèi)生學(xué)要求，好氧發(fā)酵溫度至少要達(dá)到55℃，才能殺滅病原菌和寄生蟲卵。

近年來的許多研究發(fā)現(xiàn)，溫度過高（大于70℃）會抑制微生物分解有機(jī)物的速率，因此污泥倉式好氧發(fā)酵的較佳溫度一般為55～65℃，其綜合效果較佳。

4 幾種常用的污泥倉式好氧發(fā)酵工藝

污泥好氧發(fā)酵工藝形式很多，下面是兩種適合中、小型污水處理廠的污泥倉式好氧發(fā)酵工藝。

4.1 機(jī)械翻拌式發(fā)酵工藝

該工藝采用混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)酵倉，下部為長方形的發(fā)酵槽，一般深2～4m，上部是封閉建筑，設(shè)有進(jìn)風(fēng)、排氣和除臭裝置。污泥（含水率75%～80%）先加入適量的菌種和輔料，充分混合成發(fā)酵物料輸入發(fā)酵槽內(nèi)。槽內(nèi)設(shè)有機(jī)械設(shè)備對物料進(jìn)行翻拌，物料通過翻拌，不僅可以增加物料和空氣的接觸，滿足供氧要求，還可以使發(fā)酵產(chǎn)生的水分和熱量逸出，通過排氣裝置排除。發(fā)酵槽的翻堆機(jī)械型式很多，有鏈板式翻堆機(jī)、槳式翻堆機(jī)、螺旋桿式翻堆機(jī)等。

污泥在發(fā)酵倉內(nèi)經(jīng)過一次發(fā)酵后，運(yùn)至污泥堆棚靠自然通風(fēng)進(jìn)行二次發(fā)酵，發(fā)酵后的污泥就可以制肥。機(jī)械翻拌式發(fā)酵時間一般需要35～40d，其中在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行一次發(fā)酵時間約為7～10d。

4.2 容器式高速發(fā)酵工藝

容器式高速發(fā)酵工藝是近年來國際上新開發(fā)的一種加速污泥發(fā)酵新技術(shù)。污泥的一次發(fā)酵是在一個封閉容器內(nèi)進(jìn)行，該容器配置了自動供氣、排氣、除臭、攪拌、加熱、溫控系統(tǒng)，它可以控制污泥發(fā)酵的溫度、供氧量、水分等，使污泥在較佳的環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵，大大縮短了一次發(fā)酵時間，并提高了污泥發(fā)酵的質(zhì)量。

脫水后污泥先加入適量的菌種喝輔料，經(jīng)充分混合后進(jìn)入高速發(fā)酵機(jī)，高速發(fā)酵機(jī)可設(shè)置合適的發(fā)酵環(huán)境，污泥經(jīng)過2d的一次發(fā)酵后，即可運(yùn)至污泥堆棚靠自然通風(fēng)進(jìn)行二次發(fā)酵，二次發(fā)酵時間一般為20～30d，發(fā)酵后的污泥就可用作農(nóng)肥。

5 主要技經(jīng)指標(biāo)

污泥倉式好氧發(fā)酵工藝作為污泥綜合利用的一種方式可應(yīng)用于已建或在建的污水處理廠中，以節(jié)省污泥填埋處置費(fèi)用，并通過農(nóng)肥售出收回投資。污泥倉式好氧發(fā)酵工藝與污泥填埋的技經(jīng)指標(biāo)比較見下表：

6 討論與分析

重慶市為了保護(hù)長江三峽水庫，擬建大量的中、小型污水處理廠，這些污水處理廠投入運(yùn)行后會產(chǎn)生大量污泥，對污泥進(jìn)行綜合利用，符合可持續(xù)發(fā)展的政策。重慶市有著廣闊的農(nóng)村，城市污水又以生活水為主，污泥成分滿足有機(jī)肥的要求，通過污泥好氧堆肥，有著很好的發(fā)展前景。

污泥倉式好氧發(fā)酵是一種新型好氧堆肥工藝，污泥在封閉的發(fā)酵倉進(jìn)行一次發(fā)酵，采取機(jī)械方式進(jìn)料、排料、攪拌、通風(fēng)排氣及除臭等，具有自動化程度高、堆肥周期短、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，提高了污泥好氧堆肥的技術(shù)水平，滿足了污泥制肥生產(chǎn)性要求。

污泥好氧發(fā)酵過程是充分利用污泥中的好氧微生物菌群的作用，凡是能影響這些微生物菌群活性的因素，將直接影響好氧發(fā)酵的速度和質(zhì)量。因此，污泥倉式好氧發(fā)酵工藝主要參數(shù)是物料的碳氮化（C/N）、含水率、供氣量及發(fā)酵溫度等。

機(jī)械翻拌式發(fā)酵和容器式高速發(fā)酵工藝是兩種適合中、小型污水處理廠污泥制肥的新技術(shù)，其管理方便、占地面積小、對環(huán)境影響小等，特別是容器式高速發(fā)酵工藝可以利用脫水機(jī)房的污泥堆棚作為生產(chǎn)場所，這樣既不占地又節(jié)省投資，更是解決了脫水后污泥放置在污泥堆棚所產(chǎn)生臭味對周圍環(huán)境的影響，因此容器式高速發(fā)酵工藝特別適合于已建污水處理廠的污泥制肥。

污泥綜合利用后，可大大節(jié)省污泥處置費(fèi)用，同時能減少城市垃圾填埋場的填埋量，使其有更多的容量用于城市垃圾填埋。以重慶市某縣為例，該縣城在建2萬m3/d污水處理廠和150m3/d垃圾填埋場，污水處理廠產(chǎn)生約17m3/d污泥需運(yùn)至垃圾填埋場填埋。若采用污泥倉式好氧發(fā)酵工藝制肥后，每年可節(jié)省污泥填埋處置費(fèi)用約16萬元，同時減少了填埋費(fèi)，相當(dāng)于該垃圾填埋場擴(kuò)容13%。

污泥倉式好氧發(fā)酵工藝的經(jīng)濟(jì)效益很可觀，若按生產(chǎn)服務(wù)期20年計算，投資回報率將達(dá)10%左右，完全可以進(jìn)行市場化運(yùn)作。