试述好氧堆肥的基本原理范文第1篇

关键词：水葫芦渣 污泥 混合堆肥 腐熟度

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-117-03

水葫芦又名凤眼莲, 系雨久花科凤眼莲属，为多年生漂浮性草本植物。国内外研究表明水葫芦是吸收水中富营养物（COD、BOD、氮、磷、钾及重金属等）较强的水生植物，为生物净化污水材料之首。目前，已有许多学者研究了应用水葫芦控制性种养技术去除水体富营养化。在这一技术体系中，水葫芦后续的资源化利用是最关键的环节，应引起足够的重视。黄东风等人研究表明，由于水葫芦植株中有机质、氮、磷、钾的养分含量比较高，适合作为有机肥生产原料。本研究利用小型条垛好氧高温堆肥方法，重点研究经挤压后的水葫芦渣堆肥过程中发酵参数和腐熟度指标GI的变化规律，探索建立快速高效处理水葫芦渣的新工艺，并指出好氧堆肥效果的可靠性评价参数，研究结果将为水葫芦渣堆肥技术的工厂化、商品化生产奠定技术基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

(1)堆肥试验场所设计

对于堆肥系统而言，温度是影响微生物活性和堆肥工艺工程的重要因素，合适的温度是堆肥得以顺利进行和获得高质量堆肥产品的保障。试验为了解决水葫芦残体堆肥制作长效有机基材在冬季运行难、水葫芦残体水分含量较高、堆肥升温慢的难点，综合考虑滇池流域及试验地的自然气候状况，日渐温差较大，日照强、风速大的几个特点，试验点设置在大棚内进行。大棚在建设时采用整体钢架结构，屋顶采用采光、保温性能良好的FRP采光瓦，该种材料导热系数小，保温效果好，热损低于单层玻璃、塑料膜35%-45%。大棚的保温有效地保障堆肥微生物发酵的适应温度，堆肥的温度上升在气温较低的十月、十一月仍然没受到太大影响

(2)堆肥原料

水葫芦渣取自昆明市白鱼口镇的滇池规范种植水葫芦试验基地经挤压机挤压后的渣体；污泥来自昆明市第五污水处理厂的脱水污泥。水葫芦渣与污泥的基本理化性质见表1。

1.2 试验方法与取样

采用小型条垛好氧高温堆肥方法，设3个处理1个对照。具体试验组见表2。

试验采用人工翻堆方式通风供氧，当堆体温度达40―45℃进行第一次翻堆，此后翻堆频率为每2天一次；当温度经过高温降至40℃左右时，翻堆次数减至每4天一次。在试验开始后每隔4天采用四分法取样，每次取样500克左右，将样品装入样品袋中，部分用于鲜样测定，部分风干磨碎用于其他成分测定。

1.3 样品分析方法

温度：建堆后每天8:00、14:00分上、中、下三个部位进行测量。物料含水率、pH、有机质分别用105℃烘干法（电热恒温鼓风干燥箱）、1:10蒸馏水浸提，玻璃电极法（pHS-3C）、重铬酸钾容量法测定。

发芽指数GI测定参考孙晓杰等的方法，具体操作如下：堆肥干样样品与蒸馏水按1g:10ml比例混合振荡2h，浸提液离心后过滤后待用。将滤纸置于培养皿中，在滤纸上均匀摆放20粒大白菜种子（选取颗粒饱满的），吸取5ml浸提液于培养皿中，在25℃暗箱中培养48h。计算发芽率并测定根长，然后计算种子的发芽指数。每个样品做3个重复，并同时用蒸馏水作空白对照。GI，由下式计算：GI =（堆肥浸提液的种子发芽率种子根长00）/（蒸馏水的种子发芽率种子根长00）。

2 结果与讨论

2.1 堆肥过程中发酵参数的变化

图2 水葫芦渣与污泥混合堆肥过程中温度的变化

(1)温度的变化

堆体的温度变化是反映发酵是否正常最直接、最敏感的指标。一般堆肥要求，前期温度上升平稳，中期高温维持适度，后期温度下降缓慢。从结果来看，由于各组试验在冬季进行，大棚温度在10℃左右，因此，堆体需要大约4-5天的时间经历温度的“起爆期”才能正常升温，较很多在15℃以上的室温条件进行好氧堆肥的堆体升温时间慢2-3天。此外，各实验组堆体的温度变化具有差异。试验组A、B、C、D分别在第7、6、8、12d达到50℃以上，且高温持续时间为10、13、7、2d。根据我国粪便无害化标准，堆体最高温达到50-55℃以上，并持续5-7d，才能达到杀灭致病菌要求。所以，试验组A、B、C能达到无害化要求，而空白对照试验组D，升温过程较慢，高温持续时间短，未能达到无害化标准。试验组B的堆肥升温快，高温持续时间长，堆肥效果最佳。

(2)pH的变化

pH是影响微生物生长繁殖的重要因素之一。堆肥过程中，pH随时间和温度的变化而变化，因此，pH也是揭示堆肥分解过程的一个极好指标。研究表明，多数堆肥微生物适宜在中性或偏碱性的环境中繁殖与活动，一般认为pH值在7.5―8.5时最好。试验中各试验组的pH值变化范围都保持在6＜pH＜8.7之间。各组配方虽然不一致，但是在堆肥的初期均出现了不同程度的下降。堆肥一段时间后C/N达到合适的水平，有机酸的产生和消耗才能持平，pH值开始上升。由于水葫芦渣的有机质含量较高，污泥的有机质含量较低，污泥的初期微生物可以有效利用的营养物质不够，因此两种物料混合堆肥，可以向微生物提供可以有效利用的有机质，缩短pH上升时间，并控制pH的下降范围，使堆肥进入更快的稳定阶段。

(3)含水率的变化

研究表明，条垛堆肥系统的含水率在50%―65%是较为合适的。从图4可看出，各实验组含水率呈下降趋势，在升温和高温期间，各试验组含水率保持在50%以上，保证了微生物可以得到充足的水分供应。堆肥后期，含水率下降缓慢，这可能是因为堆体温度下降较慢，由散热带走的水分减少。从含水率方面看，试验组A、B的含水率在堆肥过程中降幅达20%以上，其中试验组B的降幅最大达21.2%；试验组C、D的含水率降幅达15%左右，说明试验组A、B的混合物料的堆肥周期较短。

(4)有机质的变化

有机质含量的变化是衡量堆肥顺利进行与否的重要指标之一。从图5可以看出，有机质的变化总体呈下降趋势，堆体温度在45-60℃阶段有机质的降解率最大，到20天左右，有机质基本趋于稳定状态。试验组B的有机质降解速率大于其他试验组，下降幅度为21.33%。由此可知，从有机质变化角度看，此堆肥原料配比优于其他堆肥原料配比，表现为堆肥进程较快，堆肥周期缩短。

2.2 堆肥腐熟度的评价

堆肥物料的温度、pH变化、含水率下降、有机质降低，这些指标相互关联，可在一定程度上判断堆肥过程正常与否，其中某些指标还可以判断堆肥的腐熟程度。但上述指标作为腐熟度综合评价指标，有一定的局限性，只能作为其参考依据。本试验主要从发芽指数GI的变化进行堆肥腐熟度评价。通过监测堆肥过程中GI的变化，以判断堆肥是否达到腐熟。一般认为当GI>50%可认为堆肥基本无毒性，而GI>80%堆肥就已经完全腐熟。从图6可看出，随着堆肥过程的进行，GI基本呈先下降后上升趋势。堆制结束时，试验组A、B、C、D的种子发芽率分别为66.2%、77.6%、73.5%、64.4%，可认为其基本对植物无毒性。堆肥未达到完全腐熟，这可能由于堆制周期过短，导致堆肥腐熟不彻底。

3 讨论

本研究选择小型条垛好氧高温堆肥方法在非控温条件下堆肥，选择适当的试验场所，减少人为和自然因素的控制和干扰，可以真实地评价在堆肥过程中不同物料所表现出的特征和对堆肥系统的影响，是处置水葫芦净化水体后残渣处理的有效途径之一。经压榨后的水葫芦残渣含水率下降，养分含量丰富，是很好的有机肥源。

针对水葫芦渣中养分含量不均，少数养分含量如氮、钾在挤压过程中损失较大。本试验在水葫芦渣中加入了一定比例的污泥形成混合原料进行堆肥。经试验证明，水葫芦渣与污泥混合比例为3:1时，混合物料堆体进入高温的时间缩短，高温持续时间长，降温速率较快；含水率下降速率和有机质降解速率优于其他试验组；堆制出的有机肥GI指数达77.6%，对植物基本无毒性，腐熟程度最佳。

在水葫芦渣中添加市政污泥进行堆肥化处理，既能解决水体中水葫芦残体的二次污染问题，又能使其和污泥转变成有机肥，达到无害化、资源化的目的。用有机肥替代化肥，既可以提高肥效，也可以增加地力，改良土壤，防止环境污染，是一种比较安全的肥料。因此，水葫芦有机肥工厂化、商品化生产对肥料加工、有机农业、治理环境都会产生良好的经济效益和社会效益，使环境污染治理和农业生产走可持续发展的道路。

（基金资助：云南省社会事业发展专项（2009CA034））

参考文献：

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[3] 张文明,王晓燕.水葫芦在不生态修复中的研究进展[J].江苏环境科技,2007,20(1):55-58.

[4] Amanda M Nahlik, William J Mitsch. Tropical treatment wetlands dominated by free -floating macrophytes for water quality improvement inCosta Rica[J].2006,28:246-257.

[5] 郑建初,常志州,陈留根,等.水葫芦治理太湖流域水体氮磷污染的可行性研究[J].江苏农业科学,2008,3: 247-250.

[6] 黄东风,李清华,陈超.水葫芦有机肥的研制与应用效果[J].中国土壤与肥料,2007,5:48-52.

[7] 孙晓杰,王洪涛,陆文静,等.粪渣与树叶静态好氧堆肥的最佳配比[J].清华大学学报(自然科学版), 2009,49(12):1988-1991.

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[10] 李健,张峥嵘,黄少斌,等.固体废物堆肥化研究进展[J].广东化工,2008,35(177):93-96.

试述好氧堆肥的基本原理范文第2篇

关键词：城市污水污泥 堆肥化 麻黄废渣

1 前言

我国城市污水处理厂每年产生湿污泥约4.5×106吨，每年以15%的速度增长[7]。污泥的成分非常复杂，不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质，同时还含有病原菌、寄生虫（卵）、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。因此，必须进行适当处理，才能二次利用，否则会引起二次污染。[1-4]

处理污泥的方法主要有四种：填埋、投海、焚烧和土地利用[2]。因环境压力与经济压力的日益增大,世界各国已减少或禁止前三种,而加大以土地利用为主的无害化、资源化处理力度。由于污水污泥处理的投资和运行费用巨大（分别占污水处理厂费用的12 ～30%和20～50%）[2]，我国尤其是新疆的污水污泥基本没有正常的出路，给污水厂造成沉重负担。例如，乌鲁木齐市河东污水处理厂的污泥已堆积成山，任意堆放,造成严重的二次污染。研究探索一种适合新疆污水污泥的处理方法和技术，是很有必要的。另外，新疆是我国麻黄素生产基地之一，将麻黄素厂的麻黄废渣与污水污泥进行堆肥化研究，化害为利，变废为宝，服务于人类，实现可持续发展战略，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益

2 试验材料

2.1 污泥的来源及成分分析

本试验的污泥来自乌鲁木齐市河东污水处理厂。该厂的污水处理能力为20万吨/日，以其中含污泥量0.02%计，将产生污泥约40吨/日。 污泥成分分析[1-6]结果见表1。 从表1可知，乌市污泥中的有机质含量较高，其堆肥产品的品质会好。氮和钾的含量也较高，对于缺钾的土壤来说是一个很好的钾肥来源。污泥中磷的含量偏低，但是磷肥是价格比较昂贵的肥料，因此污泥中的磷作为磷肥的有益补充有价值的。由于对进入市政排污系统的污水缺少严格的质量控制，很难保证污泥中低的重金属含量。与国家标准 GB4284-84对照可以看出，河东污水厂污泥中重金属除Zn外，均未超过国家标准。而新疆的土壤又是普遍缺Zn的，施用污泥有助于补充土壤中的Zn。因此，该污泥作为农用是无害的，不会对作物产生重金属污染。

2.2 麻黄废渣来源及分析结果

麻黄废渣取自新疆制药厂麻黄素车间。用化学分析法测定麻黄废渣的主要成分[2]，结果见表2。 从表2可知，麻黄废渣中的粗灰分为16.54%，这主要是各种金属元素的无机盐；有机物含量为83.54%，主要富含纤维素、半纤维素、木质素、蛋白和脂肪，完全可作为堆肥的有机原料。

3. 试验设计[5]

堆肥化过程是复杂的生物化学过程。试验选用的填充料为剪碎的麻黄杆废渣。把麻黄废渣和污泥进行混合堆肥，不仅能减少环境的污染，降低大量费用，更重要的是能变费为宝，使原来废弃的废渣成为可利用的原料。给麻黄废渣找到了一条合理的出路。试验是模拟大规模堆肥中的一小块污泥微元，可认为与环境没有热交换下，进行九个样的污泥堆肥处理。

4. 实验结果与讨论

堆肥过程是在一定的温度、湿度和pH条件下，利用微生物的作用使有机物发生生物化学降解，把废弃有机质转化为类腐殖质的生化过程。本试验考察了各因素在堆肥过程中的变化。

4.1 温度

温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。对堆肥过程来讲，温度是其状态的表观体现。所有过程参数的控制都是为了使堆肥时堆体的温度最快上升、维持适当的堆腐温度及顺利地下降。因为堆体的高温才能杀死其中的病原菌，在堆体适当的温度范围内有机质降解最快，同时在适当的情况下进行水分的去除和堆肥温度的下降，结束堆肥。 试验中堆肥的温度随堆肥时间的变化情况如图1所示。

堆肥经历了24天的时间。

从堆肥的温度变化情况看，堆肥都经历了完整的升温、恒温和降温阶段。从开始发酵，堆体温度持续升高，在1-7天，温度由17℃升至55℃；保持恒温 55～60℃，持续18天左右；随后堆体温度下降到30℃。24天以后，堆体温度保持平稳，继续监测温度，未见温度有上升。说明堆肥已达稳定。

堆肥过程中，寄生虫和病原菌[6]被杀死，在12天测定细菌数，结果见表3。实验表明，污泥堆肥经过9、10、11三天的55℃高温，即可杀灭决大多数的病原菌符合堆肥的卫生学指标，可以安全施用。

4.2 水分

在堆肥生态系统中，水分含量是一个重要的物理因素。水分对于有机物的分解和微生物的生长繁殖是不可缺少的。堆肥中水分的主要作用在于：1.溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；2.水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。堆肥原料水分的多少，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢，影响堆肥的质量，甚至关系到好氧堆肥工艺过程的成败，因此堆肥中水分的控制十分重要。在堆肥过程中，取污泥样品，在105～110℃的烘箱中烘干4小时，称量以烘干损失重量作为水分含量[1.2]。

堆肥过程中平均水分含量变化见图2。

从图中总的水分变化趋势可以看出，水分的变化不大，在69—75%之间变化，这也是微生物活动的适宜条件。从图2可以看出，在达到高温44℃后，即第5天，大量微生物开始进行有机质的降解，出现了水分含量升高的现象，这一现象完全符合有机质的好氧分解会有水分产生的原理。 C10H19O3N+12.5O210CO2+8H2O+NH3 随后堆肥达到高温55℃，水分含量基本保持不变。这说明，好氧微生物在适宜条件下，能迅速繁殖，进行有机物的降解，放出热量，以维持堆体高温，同时也分解生成水分。到第17天，堆肥温度开始下降，堆体的水分也略有降低，堆肥过程结束。

4.3 pH值

对堆肥体系进行pH值的测定。在堆肥过程中，pH值变化不大，均在6～7之间变化。说明堆肥在接近中性条件下进行。

4.4 有机成分

快速高温堆肥，首要的是热量平衡问题。低的有机质含量产生的热量不足以维持堆肥所需的温度，并且堆肥产品由于肥效低而影响使用。有机质含量过高，又会给通风供氧带来影响，可能造成部分厌氧状态和产生恶臭。堆肥原料适宜的有机质含量为20～80%。本试验的堆肥污泥有机质含量在50～70%之间，因此适宜堆肥。对堆肥体系的有机质、腐殖质、脂肪和蛋白质的含量变化[7]作了监测，平均含量变化结果见图3。

从图3可以看出：1.随着堆肥的进行，各堆肥有机质均呈现下降趋势；2.腐殖质总的趋势呈下降趋势；3.脂肪、蛋白质的含量也有所下降。4.淀粉的含量由开始的0.18%在第九天即降为零。 本试验把污泥中的有机质划分为淀粉类、类脂物类、蛋白质类、腐殖质类，纤维素类等[20]。在微生物的作用下，这些有机质都应发生不同程度的分解，最终都呈下降趋势。淀粉、蛋白质、脂肪、腐殖质等有机物降解难易程度不同。在中、高温期的降解顺序是：淀粉>脂肪>蛋白质>腐殖质。 应该加以说明的是，本次试验未测定堆肥过程中纤维素的降解情况。文献综述中已提到，纤维素与淀粉、蛋白质、脂肪、腐殖质相比是较稳定的，不易被分解的有机质。

4.5 堆肥腐熟度的初步探讨

本次试验堆肥产品的腐熟度从以下几个方面分析：

1.堆肥的物理性状：

（1）本次试验的堆腐污泥，后期温度自然下降，不再上升；

（2）堆肥后的污泥含水率下降，呈现疏松的团粒结构，臭味消失。

2.堆肥的化学性状：

（1）.腐殖质、蛋白质的降解。堆肥过程中，腐殖质和蛋白质的含量均呈现下降趋势；

（2）脂肪的降解。脂肪的降解随堆肥的进行逐渐平缓，呈较强的规律性。当脂肪降解平缓时，堆体中降解的主要是腐殖质和纤维素，它们不会产生太多的热量使堆体升温，因此堆体的温度保持平缓。因此，使用脂肪作为腐熟度的指标是合理及可行的。只要处于正常的堆肥状态下，当其中的脂肪降解达到平缓时，说明堆体中的易降解有机物已经降解完全，堆体的温度不会再次上升，堆肥已达稳定。

参考文献

[1] 中科院南京土壤研究所.土壤理化分析.上海：上海科学技术出版社，1983

[2] 南京农学院.土壤农化分析.北京：农业出版社，1985

[3] 国家环境保护局.环境监测标准分析方法.环境科学出版社，1983

[4] 北京大学.仪器分析教程.北京大学出版社，1992

[5] 李国学、张福锁.固体废物堆肥化与有机复混肥生产.北京：化学工业出版社，2000

试述好氧堆肥的基本原理范文第3篇

1 堆肥生产业界的一些误区

1.1 唯大型机械化、全自动化

近代工业革命的高效率有力地推动了生产力的发展，于是，但凡涉及到工业生产必定是建立标准化厂房，采用大重型设备和全自动化生产线，这已成为一种固定而僵化的模式。然而，有机肥产品不像其他工业品具有高额利润回报，即便有政府给予免税政策和补贴，企业仍难有较大发展。堆肥企业前期的高投入和工艺技术滞后在一定程度上提升了产品价格，无形中加重了用户负担。事实上，相当多的用户宁可用铲车或人工翻制堆肥，也不愿购买商品有机肥。不少厂商不无自嘲地说，这是在“用啤酒的生产工艺，卖土杂肥的价格”。这种加工费用（有的高达

200元/t）远高于原料成本的倒挂现象构成了当下有机肥产业的致命伤。

1.2 缺乏对有机营养的认识

如果简单地将有机肥与化肥复合肥的氮、磷、钾三元素的总含量及价格作比较，则：

1 t有机肥中氮、磷、钾的价值=1 t有机肥的售价/有机肥中氮、磷、钾的总含量=600元÷5%（国标含量）=12 000元； 1 t复合肥中氮、磷、钾的价值=

1 t复合肥的售价/复合肥中氮、磷、钾的总含量=

2 500元÷45%（15∶15∶15）=5 556元；

从上式得出的错误结论是复合肥的性价比比有机肥高1倍多。但有机肥可直接为作物吸收、提高产品质量、改善土壤团粒结构、增加作物抗逆性的诸多功能则一概被忽略了。李瑞波[3]通过大量试验证明，无论是作物根际，还是植物枝叶，哪里有机营养物质浓度高，矿物营养就向哪里输送（运动），说明水溶有机碳是矿物营养的“联络者”和“组织者”，其生物有效性高于离子态矿物营养。

1.3 国家有机肥产品标准缺少产品腐熟度指标

据检测，未经发酵的有机物的有机质含量也很高，而发酵过的物料碳含量不升反降，用有机质含量的国家标准不能反映出有机肥料的发酵腐熟度。它很容易诱导一些生产商为迎合标准，将未发酵物料与化肥简单混合后当作有机肥销售，导致出现发酵的有机肥优质不优价，诚实厂商难以为继，倒闭者屡见不鲜的现象、产品质量和价格混乱是有机肥行业至今萎靡不振的又一重要原因。

2 堆肥的最佳发酵层现象及原因分析

2.1 最佳发酵层是堆肥普遍存在的现象

据观察，堆肥在堆制7～10 天以后，表层下10～30 cm的物料均会出现白色或灰白色质变现象，为整个堆垛中腐熟最快的部分，本文表述为“最佳发酵层”，表层下30～50 cm处为堆垛中温度最高的部分，为堆垛中的高温层或失活层（图1）。最佳发酵层位于高温层的外层，温度比高温层低5～10℃（图2）。在显微镜下可见最佳发酵层的白色絮状物中有大量菌丝体，这是基质扩散进入微生物细胞，变成为絮状物或菌丝体后的质变现象。白色絮状物大多于堆制7～10 天后形成，此后随堆制时间延长该层范围略有扩展，腐熟程度加深。

2.2 形成最佳发酵层的原因

堆垛完成后糖代谢开始，发酵微生物大量增殖，导致堆温迅速上升，使得水分以水蒸汽形态从堆垛表层大量挥发。同时堆外含氧空气进入堆垛内层，氧气穿过与固体基质结合的液相层面的扩散传输，完成在微生物细胞内的有氧代谢，从而满足和维持所需微生物浓度的要求[1]。堆肥物料腐熟有赖于最小水解停留时间（HRT），而水解停留时间需要一个稳定的堆肥状态――固体停留时间（SRT）。水解停留时间为10～20天，而固体停留时间为60～180天[1]。这与最佳发酵层的高温持续时间（10天），和陈化后熟期所需时间（20～80天）基本趋同。表层下10 cm的物料对最佳发酵层能起到保护层或缓冲层的作用，即阻挡阳光中的紫外线对堆肥微生物增殖的抑制；阻挡外界冷空气直接进入，起到保温作用；散发堆内过高温度，起到散热作用；阻隔雨水大量进入，对多余水分起缓冲或者稀释作用。这表明最佳发酵层正好处于温度、湿度、氧气的最佳平衡点，构成了堆肥微生物生长繁殖的最适条件。

3 大垛叠层免翻堆法堆肥的优点及可行性

该方法是用湿料粉碎联动装置，将物料和菌种混匀粉碎后，每隔数日分层布料一次，使之形成众多的最佳发酵层，逐步扩大堆体形成大垛或超大堆垛，并将前期好氧发酵与后期微氧发酵有机结合，使发酵与陈化同步完成的一种新型堆肥方法。

3.1 发酵效率高质量好

在大堆垛上每次每层布料厚50～100 cm。少量多次层层叠加的布料方法，延长了每层物料与外层空间接触的时间，堆垛内所有物料均经历了由表层中温层高温层中低温层后熟陈化层5个层次的发酵过程（图3），从而保证大堆垛内所有物料发酵质量的一致性。持续8天的高温期（52～68℃），加之厚度为1 m的前期高温发酵层，足以杀灭绝大多数有害致病生物，使纤维素和半纤维素得到较好水解，大幅提高了可被植物直接吸收的水溶性有机碳含量，同时基质中的有益微生物大量增加。后熟层物料经20天以上的后熟堆放后，可直接用于作物底肥，或用于制作商品有机肥和育苗基质的备用腐熟物料。

3.2 可操控性强

堆肥的关键技术在于防控雨水，为此，建立大堆垛最好在高大铁皮棚（高10～20 m）内进行。如果在室外堆垛，各层物料亦可形成最佳发酵层，小雨和短时中雨对堆垛发酵影响不大，而对一年中不多见的大暴雨和连续大雨，可通过覆盖薄膜和在堆垛表层加布干物料或木屑吸附保护层水分，待天晴后再恢复布料的方法加以解决。室外比室内堆制所需时间长，但堆量大、成本低，适合大规模生产。全部过程无需额外补充氧气和水分，只需对新叠层物料的干湿比例进行适当调整即可。堆垛系统越大，抗自然干扰力越强，小型堆垛以1 000～5 000 m3为宜，大型堆垛可做成10 000 m3左右。

3.3 简化工艺增效节支

通常物料需占用较大的存放场地，占全厂面积的1/4～1/3，少则堆放几日，多则数10天，臭味较大的物料还会招引苍蝇和粪虫等，影响厂区和周边环境。而大垛叠层堆肥法无需原料堆放区，原料进厂后，立即用装载机将各种物料混合后倾倒入湿料粉碎机中加工，然后用输送机输送至大堆垛，并于1～2天内全部加工完，从而节约了大量时间和空间，保证新料不过夜。有机肥料厂引进本项技术，可以利用原有厂房的原料堆放场，购进湿料粉碎连动装置和输送机即可。30 kW配置日可加工300 m3物料，每台5万元以下；

60 kW配置日加工量可达600 m3，每台10万元以下，这种高效低价的设备，可将1 t产品的加工费用由原来的50元降至20元以下，既可以增效又可降本。

3.4 物料混匀度及产品商品性好

采用普通的堆制方法，为了调配合适的物料含水量和C/N比，通常要配置预混设备，这类预混设备和方法的通病是局部物料混匀好，总体物料混匀度低，各批次间的养分、颗粒度、含水量、腐熟度很难调控，最终影响了产品质量的一致性。而采用大垛叠层堆肥法可以很好地解决该问题，将粉碎物料输送至大垛最高点，物料沿圆锥形堆垛斜面均匀下滑，使得纵向横切面的每个局部均有不同性质的物料分布，再从各横切面随机取料堆成条垛，然后用翻堆机击打混匀，这可以便捷地将数千甚至数万立方米的不同物料充分混匀，而物料的充分混匀是保证产品质量稳定的必要条件。

3.5 “三废”处理零排放

①厂区内基本无臭气 采用联动粉碎装置高速击打物料，使发酵菌种与物料紧密接触混合，生鲜物料及时加工不过夜。采用熟料覆盖和喷雾EM菌除臭等措施，处理24 h后厂区内外基本无臭味。

②堆料区无渗滤液排放 调配物料含水量至50%～55%，一般物料不会再有渗滤液。室外堆沤雨天径流会有少量渗滤液，可全部引入积液池，待天晴后再喷上大垛表层吸收和挥发，重复利用不浪费。

③厂内无粉尘及工厂下脚料 翻堆机工作过程中酌情补水，保持翻堆后期物料含水量在35%～40%，故厂内无粉尘漂散。所有筛出物均经过细粉碎后再次进入发酵流程（图4），重复堆制发酵使用，不产生形成二次污染的任何残留物。

3.6 配方调整便捷高效

当今市场对有机肥专用商品的要求日益细化，这就要求对产品配方的调整应随之加快。本法采用条垛调配方式，可以随时变换产品配方，做到一日一换，满足客户对产品的个性化需求，具有极强的市场适应性。

3.7 大幅降低产前投入

有机肥料厂厂房、设备等产前投入直接关系到企业投产后的还本获利期限。采用本法年产万吨的厂房基建投资仅为90万元，设备投资仅为60万元，如果当年产量全部销出，以1 t获利200元计，当年即可还本获利。而据资料介绍，按当下标准有机肥料厂的产前投入，万吨产能的产前投入至少需要400多万元，还本期至少要3年以上。

3.8 便于调剂原料和产品的供需平衡

根据年供需总量和年制肥批次设计堆垛容量，保证淡季有储备，旺季不缺货，很好地解决原料上市高峰期和产品销售高峰期的错峰矛盾问题。

3.9 可处理多种有机废弃物，且数量大、范围广

可高效处理常见的有机废弃物，如粪便、秸秆、木屑、药渣、菇渣、有机下脚料、污泥、塘泥、尾菜等，处理量可大、可小，适合我国绝大部分地区室外堆肥及北方和高寒山区的棚内堆肥。

3.10 氮素和碳素损失少

物料在最佳发酵层快速水解，氨很快转化为有机态N，而在水解尚未结束时，外层又被新一层的物料覆盖，大部分养分代谢和转换是在堆垛内进行。翻堆的时间和次数较常规工艺减少，N素挥发损失很少，CO2和CH4的排放也大幅减少。

4 小结

大垛叠层免翻堆法是在传统堆肥工艺基础上，遵循堆肥发酵客观规律，创造堆肥微生物增殖的最佳条件，充分利用厂房场地空间和时间，减少翻堆频次，缩短发酵周期，提高产品质量，降低加工成本，降低产前投入，提高产品性价比，降低C素和N素排放损失，综合兼顾市场、环保、品质、量产、投入、可操控性和应用性，以最低投资实现效益最大化为目标而设计出的堆肥新方法，且自主研发的设备高效耐用、经济实惠、利于市场推广，笔者认为，唯有将有机肥产品性价比做到让用户认为“制肥不如买肥”的水平，才是有机肥产业的春天。

参考文献

[1] 李季，彭生平.堆肥工程实用手册[M].北京：化学工业出版社，2005.

试述好氧堆肥的基本原理范文第4篇

关键词：生活垃圾；无氧热解；燃料油；缓释肥。

中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：

概述

随着我国经济的快速发展，城市规模的扩大和城市化进程的加速，我国城市生活垃圾的产生量和堆积量也在逐年增加。近几年城市生活垃圾的年增长率均在5%-8%，少数大城市垃圾的年增长率达到8%-10%,人均日产垃圾量已超过1千克，接近中等发达工业国家水平。我国城市垃圾产生量急剧增加，且增长速度呈现越来越快的趋势。

我国在城市生活垃圾处理方面起步较晚，长期以来，我国城市垃圾的处理方式主要以寻找合适地点加以“自然消纳”为目的。从应用技术看，国内主要是采用填埋、焚烧、堆肥、生物处理等方式。

1、焚烧法。

焚烧法产生的热量用于发电和供暖，但最大弊端是在焚烧垃圾时产生二恶英气体，再次污染环境。同时焚烧处理的前期投入较大，建设一个这样的工厂投资上亿，在我国中小城市无法实施，处理过程本身也会生成大量的固体、气体污染物，且能量转化效率很低。

2、填埋法

填埋法中大量垃圾污水由地表渗入地下，对城市环境和地下水源造成严重污染，气体排放也比较严重，而且占用大量土地资源，因此这种垃圾处理方式已渐渐被淘汰。

3、堆肥法。

堆肥法中因生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤和地下水质污染，所以，堆肥的规模不可能太大。

4、生物处理法。

生物处理法通过选择合适菌种对垃圾中的有些有机质进行生物发酵，可降解合成醇类，甲烷等燃料，残渣可在处理后部分用作肥料。由于方法本身不可避免地生成有害和污染物质，加之生成的产品需要复杂的分离，废弃物也需要特殊的处理，且过程周期长，这些特点决定了生物处理法的局限性和高成本，因此一直不能作为主要处理垃圾手段。

寻求垃圾处理新方式、新技术已成为各国政府和科学界共同关注的课题。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。城市生活垃圾无氧热解处理技术能达到目标。此技术首先将城市生活垃圾进行筛选，筛选出无机物可运用于建筑材料，筛选出有机物可以进一步处理。

无氧热解技术是在无氧情况下，城市生活垃圾即使在10000C下性能仍然十分稳定，相互间不会发生化学反应生成有害物质，经过热裂解、重整和合成产出有效的缓释化肥和汽、煤、柴油等。整个处理过程无二次污染，也无任何排放，真正实现了综合利用，相对于焚烧发电方式，投资小，对垃圾处理量的规模灵活，只要日垃圾处理量达到60吨以上，即可实现盈利营运，适用于大中小城市，甚至乡镇。

无氧热解技术

无氧热解技术就是利用热解炉对城市生活垃圾进行裂解、过滤、重整合成燃料油、缓释化肥和建筑材料。

垃圾进入热解炉裂解出有机气体、水蒸气和固体活性碳。固体活性碳进入化肥合成器合成化肥，有机气体和水蒸气进入过滤装置，气体和水蒸气经过吹浮式吸附过滤器，除去含氯、硫、汞等有害物质；含氯、硫、汞的物质经回收处理工序生成氯化钠、硫酸钠、氧化锌，活性碳可以继续利用。

去除有害物质后的有机气体和水蒸气进入催化重整工序，在流化床重整工序中，有机气体与水蒸气反应，生成小分子的混合气体即H2、CO、CO2和少量CH4；下一步为放热反应，这些流出气体需要冷却，因而可以将该混合气体流经有机质改性装置，实现热量交换和热量利用；混合气体经热交换除去绝大部分水份后不需再分离，直接进入燃料合成工序。该反应器中注满合成油、硅油或石蜡，混入超细铁基催化剂，在稳流状态下，由间隔层热交换回收反应的热量，以水作为热交换介质并入锅炉。反应过程中放出的热量用于锅炉、废水处理。经过合成的燃料混合气体，送往分馏工序的分馏塔，在不同的温度梯度下分馏出液体汽油、柴油、煤油、固体蜡和混合尾气；燃料油用于热解炉加热，混合尾气送往化肥合成工序中的化肥合成器；

为了使有机物质在热裂解工序中更好地完成裂解，可以在热裂解工序前对有机物质进行精粉碎至5毫米左右。

化肥合成器中固体活性碳和氨吸收混合尾气中的CO2，活性碳和生成的碳酸氢铵固体再经磷酸盐的调整制成复合缓释化肥；

混合尾气中的水蒸气、CO和CH4进入热交换工序，经热交换器交换热量后，分离出水分和含有CO和CH4的可燃气体，在这里经过降温至80度以下，将水蒸气冷凝成水，就可以送入锅炉或其他地方再次使用了，CO和CH4的可燃气体进入热裂解装置、催化重整装置或燃料合成器中的任一装置，作为循环使用的原料。

城市生活垃圾能源再生及无废综合利用生产中有机物质在热裂解装置中的反应为流化沙浴反应。反应过程热传递速快、效率高，和传统方法相比热解速度提高了近十倍，因此能耗大幅度得到了降低，为热裂解技术的应用提供了保障。

技术的创新

本项目开发人员通过和在美国高校的合作，前后经过30多位专家的共同努力，经历了无数次反复论证。在完成了实验室规模的试验优化之后，又成功地进行了中试放大，结果令同行十分振奋。在中试过程中，收集了大量的数据，获得了工艺运行的优化条件。在福建平和建设的垃圾处理厂的成功运行已经充分证明了这一技术的先进性，实用性和可行性。

生活垃圾无害化综合处理生产线的自主创新点首先体现在高速、高效、连续运行功能。固体混合垃圾送至粉碎机，将非金属无机物质粉碎，将水份和垃圾分离出液体垃圾和固体垃圾。液体垃圾中的废水经净化处理后排放、利用。压碎后的固体垃圾，通过振动筛将石块、砖头、玻璃、煤渣非金属无机物分离出来，经有氧高温装置进行无机物改性成建筑用砖，再利用。余下的垃圾经吹浮分离出塑料、纸张、织物和金属，直接回收利用。其余的有机物质经裂解、过滤、重整合成燃料油。有机物质的副产物，经磷酸盐调整制成复合缓释化肥。如此垃圾废弃物的无害化热解处理过程在20分钟之内进行，实施智能化、流水线运作，应用效率高，能源消耗低，高速、高效、连续自动运行。

生活垃圾无害化综合处理生产线的自主创新点二，能有效实施垃圾的无害化处理。工艺流程连续化、成套化、自动化、全封闭，高温灭菌与除臭率达100%，避免污染物的外泄，实行清洁化生产，杜绝了二次污染。是其它任何处理方法无法实现的。

生活垃圾无害化综合处理生产线的自主创新点三，能有效实施变废为宝的综合利用。如前所述，分离出来的废水净化处理后排放，分离出来的有机物质经无氧热解、过滤、重整合成燃料油，回收利用。分离出来的有机物质副产物再经磷酸盐调整制成复合缓释化肥。城市干基固体生活垃圾有效资源利用率接近100%，合成燃油为高效纯净燃料，所产缓释复混肥为生态清洁、无害缓释肥，作物吸收快，具有解除土地结块和改良土壤的功能。整个固体垃圾的回收处理过程达到了国际上提出的减量化、无害化、资源化的高难度要求。是目前国际国内最理想的垃圾处理方法。

四、中试放大

2009年初我司决定新建福建平和垃圾处理厂，经过一年多的努力，该垃圾处理厂自2010年6月局部投产运行以来，已累计处理、降解城市生活垃圾2.4万吨，并通过综合利用变废为宝，生产出无机建筑材料600多吨、高效缓释有机复混肥11000多吨，创造了一吨城市生活垃圾降解半吨有机复混肥废弃资源利用价值。其干基固体垃圾有效资源利用率接近100%，项目投资仅有国内投资发电工程的二分之一，对发展地方经济推进当地部级卫生城市和文明城市发挥了积极作用。目前该系统的应用技术与设备已获得多项国家专利，整体技术装配达到国内领先水平。

生产出的有机复混肥使用效果十分理想，和目前市场上的同类产品相比，表现出卓越的促进植物健康成长的功效，抗流失能力突出，对多种植物表现出优越的性能，显著地改善了土壤性能，有效地降低了化肥对地下水的影响。

五、技术成熟性

无氧热解垃圾处理生产技术属全新实用型，而并非是全新的研究型概念。其中有机质热裂解和汽油合成技术已有几十年的历史，早就在很多方面有应用，已经被证明是成熟的技术。本技术的创新之处在于，传统的热裂解需要很高的温度，并且效率偏低，通过使用研制的催化剂和改进的工艺，反应温度得到了降低，裂解效率得到了提高，因此能耗得到了有效的改善。这样的提高，并不会在技术的应用上出现风险，尤其是通过中试放大之后，更具可靠性。零散的技术整合到一起，控制和选择产品，对原料的非特定选择是本项目的技术要点之一。能量、物料的管理使得这一技术具备了实用性。整个生产无害排放和缓释化肥的合成是本技术的完全创新之处。之所以成为可以广泛推广的技术，关键在于这个创新改变了过去单纯合成汽油或者氢气的高造价和不具备商业价值的局面。至于整合过程中许多条件的变化，和配伍因素在中试和商业化实际生产中已经得到了充分验证。因此可以说本技术的基础是成熟、扎实可靠的。在过去的几年里，在相关会议、专题讨论、能源部门技术论证等过程中都表述过，得到了多方面的专家的好评和认可。考虑到我国是个农业和人口大国，并且近年来经济的高速增长，对环境保护已迫在眉捷，许多城市的生活垃圾处理一直是个严峻考验，正亟待解决。城市生活垃圾已成为大、中、小城市发展的一块拌脚石，所以，中国是最适合这一技术的应用和推广的国家之一。

参考文献：

陈丹、何晶晶，城市垃圾循环处理的概念与可行性研究，环境保护 2001（3）：36；

胡秀仁，城市生活垃圾处理方法的思考，环境保护 2001（3）：41－43；

试述好氧堆肥的基本原理范文第5篇

关键词：稳定化处理 资源化技术

1　概述

污泥稳定化处理与资源化技术生产性研究，目的是开发高效低耗的城市污水处理厂污泥的减容化、稳定化、无害化、资源化技术，实现生物能的综合利用及有效回收。主要内容有以下四个方面：

（1）污泥厌氧消化是解决污泥稳定和污泥减容的最佳途径，通过提高消化池进泥浓度降低了消化池体积，减省了加热、搅拌消耗的能量，通过最佳运行参数的探索，提高了有机物去除率和产气率，实现了高效低耗的目标；

（2）两相厌氧技术采用酸化和产甲烷段分开，高温酸化，中温产甲烷的技术路线，停留时间较常规厌氧消化减少40%，其处理效果与常规厌氧相近，可以明显节省工程投资；

（3）厌氧产生的沼气通过沼气利用系统可以最大限度回收利用生物能，实现污水厂部分能量自给，解决了沼气脱硫的技术关键，建成了沼气驱动鼓风机、余热回收、沼气锅炉污泥加热的整体系统，实现了沼气生物能的最大回收；

（4）污泥无害化处理，解决了好氧高温发酵制肥料的静态装置和工艺技术，另外采用燃气红外线烘干污泥，可以有效杀灭虫卵，实现无害化。

以上几项技术基本实现了污泥高效减容、无害、沼气最大限度回收用于补充污水处理厂能量消耗的目标。消化污泥经高温堆肥或烘干可以满足卫生指示，在重金属不超标情况下，可安全用于农业，其公效明显，经济效益可观。实现了污水处理的良好生态循环。

2　污泥高效厌氧消化技术

生产性试验是通过对天津市东郊日处理40万吨的污水处理厂1.0立方米中温污泥消化池进行的，结论意见为：

（1）对该厂剩余活性污泥、一沉混合污泥、浓缩污泥、一级消化污泥、二级消化污泥、脱水污泥共计42个项目的化验分析，及对近几年东郊污水处理厂污泥化验数据的整理分析，其结果认为，天津市东郊污水处理厂污泥具有我国大城市污水污泥的典型性和代表性，它为低有机份、低脂肪、高碳水化合物污泥。具体指标为：浓缩污泥有机份年平均值为53.57%，与欧美国家70～80%的有机份相比少得多。有机份中碳水化合物仅占50%，脂肪占10%，与欧美国家正好相反，这种低脂肪、高碳水化合物污泥属产气量少、沼气中甲烷含量低的污泥。

（2）为了研究污泥厌氧消化过程中有机物的降解规律，平行进行了两组规模为10升/池的污泥中温 (35±2℃) 厌氧消化模拟小试。小试仍以天津市东郊污水处理厂浓缩池出泥为试验泥样，一次投泥，连续搅拌运行。运行19天时，有机分解率为32.72%已趋于稳定。通过对小试试验结果的分析，得出：

① 浓缩后污泥有机分解率在32.72%时，理论产沼气量为7.14～8.42m3气m3泥。

② 在干泥中有机成分的比例为：

碳水化合物:脂肪:蛋白质＝4.8:1:3.7～3.9

理论上分解1克有机物产沼气量为825 mL／gvss左右；

③ 经试验分析，各有机物的产气量为：

碳水化合物产44～48%

脂肪产21～23%

蛋白质产30～33%；

（3）以天津市东郊污水处理厂2# 消化池及其相应的设备、装置、仪表为试验设施，以浓缩池出泥为试验用泥样，在保持泥含水率、pH值、酸碱度、碳氮比、重金属等原有特性的情况下，按照污泥消化温度、污泥投配率、沼气搅拌间隔、投泥间隔的不同，做了4组生产性试验。通过试验结果的分析及近几年来实际运行状况的总结，得出东郊污水处理厂污泥中温消化稳定运行的最佳工艺参数为：

pH值：6.5～7.5；

含水率：94.8～96.5%；

消化温度：35±2℃；

消化时间：不低于16.7天；

搅拌：连续沼气搅拌，搅拌强度l m3／m2／h；

有机投配负荷：0.7～1.7 kg／（m·d）。

（4）搅拌方式是影响产气率的重要因素，为此，以正在运行中的消化池为实验模型，进行了大型的示踪剂动态和静态的生产试试验。在研究中参考化学工程理论，应用LevenspieL化学工程反应器混合模型，推导了污泥消化池污泥混合效果的数学表达式：

1n（C／CO）＝t／ta＋Ln[(v1V／V2)／ta]

经数据分析得出：

当投泥量为600 m3／d时，该消化池的平均水力停留时间约为12天，池内死容积约占总容积的28%，池内短流率占活区总流率的39%。

这样的试验结果与国外运行比较好的消化池大体相当，进而说明，东郊污水处理厂消化池采用的管束式沼气搅拌方式搅拌效果比较理想，能够在池内大部分区域达到均匀搅拌。

（5）降低消化池进泥的含水率是降低运行成本，提高产气率的关键。为此本课题组对东郊污水处理厂的剩余活性污泥、混合污泥、初沉生污泥进行了重力浓缩试验，并对剩余活性污泥进行了气浮浓缩试验。通过污泥的浓缩试验和生产实际的考察，剩余活性污泥重力浓缩和气浮浓缩均取得了较好的小试效果。但是剩余污泥与初沉污泥分别进行单独浓缩，不但要增加处理设施，而且初沉污泥流动性差，易堵塞，也不宜单独处理。而将剩余活性污泥回流到初沉池，不但可提高初沉池的处理效率，使初沉池底流含水率提高到98%，具有较好的流动性，不易堵塞，浓缩池的底流含水率也达到95%，达到了污泥消化所需要的含水率。

（6）污泥厌氧消化的进泥浓度由30 g／L提高到50 g／L，可以减少消化池约40%的体积。采用剩余污泥回流至一沉池，由一沉池排泥至浓缩池的运行方式，合理设置浓缩时间，浓缩池排泥浓度可达50 g／L，可省去一般机械浓缩方法简便，经济实用；获得了消化池运行的最佳工况，在最佳工艺条件下，消化池运行的效率参数为：

产气率：5.87～8.36 m3气／m3泥；

分解单位重量有机物产气量：0.734～0.762m3／kg·vss，与理论产沼气量0.825m3／kg·vss相比，达到了理论产沼气量的88.97～92.36％；

有机分解率：37.37～41.09%；

沼气组成：甲烷含量达70.34～72.73%。

其结果达到了合同规定的“在不增加基建投资和运行费用”情况下，达到理论产沼量的80%”的要求。

（7）对重金属影响的评价

① 浓缩污泥中各种重金属的含量基本上还没有达到对厌氧消化产生抑制作用的浓度。

② 消化后的污泥与农用污泥污染物控制标准比较，重金属中，除铅（Pb）以外，都严重超标，镍的含量与标准值非常接近，脱水后不适于采用堆肥处理。

3　污泥两相厌氧消化技术的生产性研究

将“八五”国家科技攻关中试成果应用于上海石化水质净化厂的消化池的改建工作中，在生产性装置上重点研究污泥两相（高温酸化＋中温甲烷化）厌氧消化工艺和消化池污泥射流搅拌技术，获得优化工艺及运行参数。

① 将原有的二级消化改造成加热（高温酸化）和一级消化（中温甲烷化、污泥射流搅拌或泵循环搅拌），而二级消化以沉淀分离为主。

② 采用污泥两相厌氧消化工艺（高温55℃酸化＋中温35℃甲烷化），在平行的运行条件下，分析比较了污泥射流沼气搅拌和普通的泵循环搅拌对污泥消化系统处理效果的影响。

搅拌方式的影响：污泥射流沼气搅拌较泵循环搅拌：VS去除率提高l0～19.4%，产气率提高15.6～17.3%，COD去除率也有不同程度的提高。

搅拌强度（时间）对消化效果及产气率的影响：试验确定了最佳搅拌强度，在此工况下VS去除率可达36.6%，产气率0.553m3／kgVS去除，采用泵循环VS去除率31.4%，产气率0.538m3／kgVS去除。

运行稳定性比较：污泥射流沼气搅拌时，加强了沼气泡的聚并，上升和向空中释放，使酸性气体CO2少留存于消化液中，使系统运行稳定性更强。

4　污泥生物能综合利用技术

借鉴国内外同类工程的经验，对青岛海泊河污水处理厂的沼气脱硫系统、沼气储罐、消化池进行了技术改造，为测定生物能综合利用系统的运行参数，在生物能综合利用系统安装了部分仪表，购置了专用测试仪器。对生物能综合利用系统进行了检修，更换了沼气鼓风机的关键部件，为试验测试奠定了坚实可靠的基础。进行了二年多的测试工作。为生物能综合利用系统的综合分析提供了大量宝贵的测试数据。其结论为：

（1）沼气组分对利用系统的影响

研究证明进水中有机物种类的比例是决定沼气含量的主要因素，同时与有机物去除率有关。沼气是一种混合气体，同时还含有水份、悬浮物，在应用之前需对沼气进行净化，去除水份、悬浮物、H2S、并在系统中设置储气柜、火炬、燃烧速率是评价沼气质量的重要指标，此值决定于利用系统的效率。

（2）沼气脱硫系统

采用干式脱硫系统，研究了温度、湿度、沼气结露、压力损失、硫容、空速对脱硫的影响，其结果为：

沼气进脱硫塔前，必须脱除其中的液态水，防止液态水在塔内积累。

温度对脱硫的影响显著，沼气氧化铁干法脱硫的运行温度在28～40℃之间最佳。

使脱硫塔内沼气含水率为饱和含水率的80%，可提高脱硫效果。

沼气脱硫塔压降与沼气流量呈线性关系，且随运行时间的持续而增加。

当脱硫塔进口沼气[H2S]=10～20mdL，空速为20h-l，可将[H2S]去除到0.2mg／L；空速为30h-l，可将[H2S]去除到0.2～0.61mg／L，空速为60h-1，可将[H2S]去除到1～5mg／L。

本次试验结束时，脱硫剂硫容可达30%。

（3）沼气锅炉热能平衡

通过对锅炉进出水温度、流量和消耗的沼气量进行测试，其热效率为：

以沼气为燃料，沼气锅炉的热效率为50～90%；

额定燃气量为400m3／h的沼气锅炉:当燃沼气量小于300m3／h时，沼气锅炉的热效率为50～80%；当燃沼气量大于300m3／h时，沼气锅炉的热效率为80～90%；

沼气锅炉出水温度在40～55℃。

（4）沼气驱动鼓风机系统热能平衡

沼气驱动鼓风机是生物能利用系统的核心，为使沼气最大限度被利用，沼气驱动鼓风机设有冷却水回收和烟气回收装置，回收余热用于消化池污泥加热，使沼气热能利用率大于70%。

通过青岛海泊河水处理厂沼气发动机驱动鼓风机组运转的测试结果表明，在污水处理厂处理污水的同时，对所获得的副产品??沼气进行广泛的研究利用是大势所趋，就可做为污水处理电耗的补充，降低的运行、管理费用。

海泊河污水厂沼气发动机每台沼气用量为134 m3／h，综合热效率85.1%，其中发动机热能利用率28.9%，冷却水吸收能量占36.1%，废气热回收率20.1%。按每套机组正常连续运行，可回收电量2146×103 kWh／a，回收费用约107万元／a。利用余热提高污泥温度可节省耗煤量4236 t／a，并可向曝气池内供应氧气2203 m3／h。

沼气发动机系统的余热要充分利用，首先要使整个系统形成闭路运行。就是从废气热交换器的出水热量与消化污泥的需热量达到平衡，在夏季可不采取再加热就可去消化段加热污泥:在出现故障或冬季时，可采用煤锅炉或沼气锅炉提高水温，这才能有效地利用热源，使之体现了经济性和合理性。

（5）污泥生物能综合利用探索出了影响脱硫效果的几个因素，合理控制这些因素可以提高脱硫效果，获得了沼气利用系统的热平衡参数，为正确指导工程设计和污水厂运行提供了科学依据。热回收价值分析见表1、表2。

表1 回收价值分析

沼气热值

21509 KJ／Nm3

发动机用气量

134 m3／h

沼气含热量

3054278 KJ／h 机械转换率

28.9%

热能消耗

617211.4 KJ／h

折合电量

245 kWh／h×24h＝5880 kWh／d

年累计节电

5880 kWh／d×365d＝2146×103 kWh／a

电费

0.5 元kWh

合计价值

0.5元kWh×2146×103 kWh＝107.31万元／年

表2 污泥干化前后植物养分含量（％）

循环水量

29.3 m3／h

水温变化范围

42～56℃（14℃）

水获热量

29.3 m3／h×1000 kg×4.1868 KJ／kg·℃×14℃＝1717425 KJ／h

燃煤种类

烟煤

燃煤热值

5000 KJ／kg

燃烧效率

70%，热值5000 KJ／kg×70%＝3500 KJ／kg

折合煤耗

1717425 KJ／h／3500 KJ／kg＝490 kg／h

月计节煤量

0.49 T／h×24×30＝353 T／月

年计节煤量

353 T／月×12＝4236 T／年

燃煤价格

200 元／T

月回收价值

7.766 万元

年回收价值

93.192 万元

5　污泥颗粒肥高温干燥技术

脱水后污泥经过污泥颗粒成型机成形，用燃气窑炉烘干，使污泥含水率10%左右，烘干时间约30分钟，可以杀灭绝大部分蛔虫卵、大肠杆菌、无害化处置周期比好氧堆肥技术缩短几十倍，完全满足考核指标缩短10%～20%的要求。

污泥经燃气红外干化炉窑干处理后，得到的污泥产品具有如下特点：

（1）氮、磷、钾的含量没有减少，有机物含量与干化前相比也没有什么变化，污泥产品在干化后完全达到保持原来肥效的目的；

（2）污泥中大肠杆菌、蛔虫卵已完全杀死，霉菌等微生物总量也得到了控制，说明污泥产品已达到了卫生上无害化、稳定化的目的；

（3）污泥在干化前后，重金属含量没有发生变化，对重金属含量较低的城市污水厂污泥而言，污泥产品可用于农田作物及园林绿化；

（4）污泥产品便于运输、贮存、便于生产上使用。

6　利用城市污泥生产有机复合

6.1　污泥的高效综合农业利用

以海泊河污水处理厂的消化后污泥，晒干后经配方称料混匀后，采用圆鼓滚动和圆盘造粒法制作复混肥，该方法的粘结机理是依赖强压下的化学键和范得华引力，使物料升值，在陈化冷却过程中散发一些水分，然后进行包装，应用此有机复合肥分别进行了有机污染和病原物传播、重金属污泥土壤的研究，对多种农作物的能效试验，重金属以作物果实的污染指数等试验研究，获得了大量的技术数据，为全面评价污泥的肥份及副作用提供了科学数据。为污泥的农业利用提供了依据。

(1) 污泥中重金属对农用的影响

污泥中含有的重金属（锌、铜、镍、铬、镉、汞、铅、砷）锌含量约3000mg／kg干污泥，超过国家农用污泥控制标准（GB4284－84），其余各重金属元素的含量均在国标要求范围内。

污泥中的重金属主要以可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态五中形态存在。其中，前三种为不稳定态，后两种为稳定态。污泥中锌和镍主要以不稳定态的形式（锌的不稳定态含量约74%、镍约71%）存在，铜主要以硫化物及有机结合态存在（约70%），汞、镉、砷、铬、铅等毒性大的金属元素主要以残渣存在。重金属的这种分布特征对污泥农用比较有利。

S2-离子对重金属的稳定有一定作用。向污泥中投加SO42-，能促进不稳定态的重金属的消化过程中向稳定的硫化物的转化，从而提高其稳定性，稳定率分别提高到锌：39%（可交换离子态降低了75%）、铜：100%、镍：33%、铬：70%、汞：100%、铅：100%、砷：100%。

60天的淋溶试验表明：该厂污泥中重金属的返溶率很低，淋溶出水中重金属浓度远低于国家固体废物污染控制标准（GB5085－85）。因此，土地施用时不会造成重金属污染。

一般作物为施污泥混肥100 kg，随施肥进入土壤的污泥只有50 kg左右，仅占耕层土重的0.03%，在本污泥重金属元素含量就不超标的情况下，施工用量又很小，土壤不会因此而受污染。对小麦和甘兰施用污泥复混肥土壤的测定结果表明，二种作物、土壤8种重金属元素含量不仅没有超标，而且单项污染指数和综合污染指数都远小于污染起始值1，与施用鸡粪复混肥和对照区的土壤污染指数几乎无差异。

(2) 污泥肥效

污泥中有机质含量为48～60%，氮、磷、钾三要素含量为33%、15%、0.46%。是一种很好的农肥资源，通过对6种作物的栽培试验，不同作物施用污泥复混肥都有明显的增产作用，其效果大，小顺序为：大白菜（31.9%）＞玉米（25.5%）＞花生（23.4%）＞小麦（16.7%）＞甘兰（13.1%）＞辣椒（9.4%）；从3种不同复混肥的增产效果来看，污泥复混肥优于无机复混肥，玉米、花生、小麦和大白菜4种作物平均增产5.3%，增幅1.5%～7.8%，与鸡粪复混肥的增产效果互有高低，二者基本持平。

采用燃气红外窑烘干污泥具有投资省，卫生指标好，经过改进后便于在污水厂推广使用，污泥干化前后植物养分与病原体及微生物总量对照，见表3、表4。

表3 污泥干化前后植物养分含量（％）

类别

N

P（P2O5）

K（K2O）

有机物

风干泥

1.33

5.60

0.058

63.7

干化泥

1.44

6.36

0.057

63.1

表4 污泥干化前后病原体及微生物总量

污 泥 种 类

大肠杆菌

蛔虫卵

细菌(cfu/g干泥)

放线菌(cfu／g干泥)

霉菌（cfu／g干泥）

脱水进泥（湿泥）

1.22×106

281

2.44×109

2.0×104

2.06×105

干化炉窑出泥(干化炉温200～250℃)

190

20

230

6.2利用城市污泥生产有机复合肥

将深圳市某污水处理厂的脱水污泥与干污泥及树叶粉等按一定比例充分混匀，保持混合物料水分含量在50%～65%，C／N为15～30：1，装入直径1.6m，高度1.5m的发酵桶，将发酵桶放入长36m，宽1.7m发酵槽中，发酵槽侧墙高2m，发酵槽中铺设供发酵桶滚动铁轨，发酵槽四周密封，顶部有防雨工棚，沿发酵槽侧壁有臭气收集管道，将发酵过程中产生的臭气收集排放，利用发酵桶的自重，使其在坡度3～5°的铁轨上缓慢滚动，每天滚动一周，从而达到物料的翻动通气，该发酵周期5～6天，温度可上升至50℃以上2～3天，然后将物料转入二次发酵池。采用强制通气发酵，该过程约2～3周。可得腐熟堆肥。该堆肥水分含量小于50%，臭味减少。病原和寄生虫（卵）大部分被杀灭。或将上述比例的污泥混合物装入长10m，宽2.0m，高1.5m强制通气发酵池中，发酵池底部有两条30cm宽，15cm深，相距50cm的强制通气道，采用鼓风机间歇式强制通气，通风量控制在6～12m3（空气／m3（混合物）·h，堆体温度在55℃以上可保持5～7天，一次发酵过程约2周。其中间翻垛一次，然后将物料转入二次发酵池进行后熟发酵，通气量增加到10～20 m3（空气／m3（混合物）·h，持续约2～3周，即可得腐熟堆肥。该腐熟堆肥无臭味，病原和寄生虫（卵）被杀灭，不招惹蚊蝇等，水分含量减少（小于45%）适于土地利用，综合分析表明，强制通气静态垛发酵工艺比滚桶发酵工艺经济、可靠，且维持费用较低。