摘要：污泥堆肥是一种有效的处理城市污水厂污泥方法，通过堆肥可以使污泥转化成有利于植物生长的有机肥料。本实验以秸秆作为蓬松剂，通过好氧堆肥实验，分析了实验随pH、温度、含水率、发芽指数和水溶性有机碳等变化的相关情况，结果表明：经过好氧堆肥处理能够实现城市污泥无害化、稳定化和减量化的要求。
关键词：城市污泥；好氧堆肥；秸秆
随着我国污水处理能力的快速提高，污泥量也同步大幅增加。截至2013年3月底，在全国范围内共建成城镇污水处理厂3451座，年产生含水量80%的污泥3500多万吨。由调研结果可以看出，我国城镇污水处理厂产生的污泥未妥善处理部分占到了惊人的80%，所以解决城镇污泥的处理处置问题刻不容缓。实验采用好氧发酵仓式堆肥系统，膨松剂为秸秆，用以考察堆肥过程中堆料的含水率、pH、温度、有机质含量、水溶性有机碳含量以及发芽指数等参数的变化规律[1]。
1实验材料、装置与分析项目及方法
1.1材料
选取徐州国祯水务运营有限公司污水处理厂的脱水污泥作为堆肥原料，用小麦秸秆和玉米秸秆作为调理剂。
1.2装置
本试验采用圆柱形强制通风堆肥发酵仓，有效体积48.5L，该设备采用空压机强制通风，反应器周围裹上保温材料，以减少热量损失。
1.3分析项目及方法
分析项目：堆料含水率、温度、pH、养分含量和卫生学指标。分析方法参照 《土壤农业化学常规分析方法》[2]。
2结果与讨论
2.1温度变化
温度对堆肥的效果影响巨大，发酵仓内微生物活性的变化随反应器温度的变化而变化，微生物代谢产热累积又导致的结果，而发酵仓温度升高又决定了微生物的代谢活性。一般来说，舱体温度保持在55℃条件下3d以上，堆料中所含病原菌就基本被杀灭，从而满足了堆肥的腐熟要求和卫生学指标的[3]。温度在堆肥过程中随时间的变化趋势见图1所示。
根据实验结果可知，堆肥开始3d后，随着微生物的大量繁殖与新陈代谢，发酵仓温度逐渐上升至超过55℃，持续了3d左右的时间，这个阶段基本耗尽了易降解有机物质，微生物活动受到影响产生的热量减少，因而发酵仓温度逐渐降低，接近或降至环境温度需11d，开始为二次发
基金项目：徐州工程学院大学生创新创业项目（201321），江苏省住房和城乡建设厅项目（201207110011）
作者简介：卓后园（1995— ），男，研究方向为固体废弃物处理，邮箱1150120428@qq.com。
通讯作者：孙钦花（1984— ），女，研究方向为园林生态工程。
酵阶段，微生物主要进行难降解有机物的降解活动，因而分解速率较慢，温度变化趋势较为平缓，堆料进入熟化或稳定化阶段。
图1 堆肥过程中温度随时间的变化
2.2水溶性有机碳的变化
污泥堆肥过程中水溶性有机质的变化较固相组分能更灵敏的反应堆肥腐熟情况，很多学者通过研究物料浸提液中DOC的含量来判断堆肥的腐熟度。图2表明，随着时间的延长，DOC含量逐渐降低，这与Said-Pullicino等研究结果一致。这是因为在高温期内,由于微生物大量繁殖，胞外酶将堆料中的有机大分子物质如蛋白质、纤维素等进行水解，生成了氨基酸、肽、酚类、糖类、有机酸等物质，DOC含量随着微生物将这些易降解有机质转化为CO2和H2O及合成自身物质的过程逐步降低。
图2 堆肥过程中水溶性有机碳含量随时间的变化
2.3含水率和pH值变化
堆肥过程中含水率和pH的变化见图3所示。
含水率由初期的72%下降到45%，降低较明显，这是由于微生物生物反应产生大量的热量将发酵舱内水分及有机物氧化产生的水分以水蒸气的形式通过通风和搅拌而蒸发。
pH 的变化能够比较直观的揭示堆肥进行的状况，微生物在适宜的 pH 情况下能有效地发挥作用，使堆料中的氮元素得以保留，一般中性或弱碱性的pH比较适宜微生物生存，pH太低或太高都会使堆肥的效率受到影响。张桥等人[4]的研究表明，当堆料的pH处于6~9时，微生物在反应系统中可有效地发挥作用，同时能够较少流失堆料中有效氮成分，在实验过程中pH维持在6.0~7.0之间，不必对堆料的pH值进行调整。
图3 堆肥过程中含水率和pH随时间的变化
2.4堆肥产物的卫生学指标及产物品质
种子发芽指数（GI）是检测堆肥样品中残留植物毒性的定性方法, 同时也是评价腐熟度的指标之一。由图 4可以看出小白菜种子发芽指数受堆肥的时间长度的影响。，堆料GI随着好氧堆肥实验的进行呈上升趋势，实验经过20 天左右，GI将达到 85%左右，由此可知污泥堆肥中无残留植物毒性。
图4 堆肥过程种子发芽指数变化
堆肥后堆肥体积和重量减少1/3-1/2，堆肥结构疏松、无臭味、颜色深黑。堆肥能有效杀灭病原菌，使有机物质稳定化、腐殖质化，从而实现污泥的无害处理。
3结论
（1）污泥堆肥过程中，堆料的含水率、温度、水溶性有机碳含量和发芽指数等指标变化的规律性较强，实验测试方法快速、简单，都可作为堆肥腐熟度的评价参数或表征参数。
（2）在污泥堆肥过程中，堆体的pH值变化范围均在6-9之间，不必对堆料的pH值进行调整。
（3）在污泥堆肥中加入秸秆作为蓬松剂，可以改变堆肥产品的品质。
参考文献：
[1]张雪英，张宇峰，徐炎华，等．不同蓬松剂对城市污泥强制通风堆肥的影响[J]．南京工业大学学报， 2003， 25（5）：68-72．
[2]中国土壤学会农业化学专业委员会．土壤和农业化学常规分析方法[M]．北京：科学出版社， 1983．
[3]田炀，柳丽芬，张兴文，等．秸秆与污泥混合堆肥研究[J]．大连理工大学学报，2003，43（6）．753-758．
[4]张桥，吴启堂，黄焕忠，等．未消化城市污泥与稻草堆肥过程中的养分变化研究[J]．农业环境保护，2002，21（6）：489-492．
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