李芳芳，王 航，夏利博，潘伊帆，上官彬

(华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450001)

1 引言

近年来，随着国家经济的飞速增长，不断兴建的污水处理厂和配套设施日益完善，污水处理产生的剩余污泥的处理已成为人们关注的重点[1]。现在全国年污泥产生量已突破4000万t。随着时间的推移，预计到2020年时突破年产量6000万t[2],污泥处理形式十分严峻。剩余污泥是指污水处理厂水处理结束后经浓缩、脱水后排出的含水率约为80%的深褐色泥块或泥饼，它含有大量的水分、丰富的有机物以及氮、磷、钾等营养元素，还含有重金属及病原菌等有害物质，如果不经适当处置就任意排放，不仅对环境造成污染，同时也会对资源造成严重的浪费[3]。

污泥资源化利用是未来发展趋势。经过堆肥稳定化的污泥，堆肥发酵的产物中含有大量的腐殖质，含有植物生长发育的必要元素，能够有效改善土壤结构使土壤疏松透气[4]。“十三五”着重提出要大力发展城市污泥等量大面广、附加值高的废弃物循环利用的产业化水平。

目前，由于公众对污泥的土地利用仅局限于农用，且对污泥农用存在一定的争议和担忧，导致污泥的土地利用一直得不到有效的推广，因此，拓展多元化的应用途径就显得尤为必要。将剩余污泥应用于盆栽花卉是一种有效且安全的资源化方式，它开辟了新的利用方向，对人体健康一般不造成影响，是污泥资源化利用新的方向。

2 材料与方法

实验采用基础研究与应用研究，试验研究与工艺研究相结合开展研究工作。

2.1 实验材料

实验采用郑州市某污水处理厂剩余污泥，堆肥配料选用玉米、秸秆、芦苇杆。

2.2 堆肥方法

将玉米、秸秆、芦苇杆打磨成粉后，过80目筛分，每种物料与污泥分别进行6∶100、8∶100、10∶100、12∶100、14∶100五种比例混合，每种堆肥体积约为5 L,在35～60 ℃的温度下进行20 d的堆肥处理。每3 d翻堆一次，并取样测定各项理化性质指标。比较哪种比例的除臭效果较佳，以确定适合的堆肥配比。

2.3 检测方法和指标

检测方法:堆肥实验指标测定方法均采用《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ-T309-2009)中所规定的测定方法。检测指标见表1。

表1 各项检测指标限值

3 结果与讨论

实验主要对堆肥过程中的物料的理化性质进行检测，共3组物料，分别为玉米、芦苇、小麦，每组物料最终进行3个不同配比的对比实验，分别为100∶8、100∶10、100∶12。图1中分别以A、B、C对应表示。进行了理化性指标检测结果及分析，具体内容如下。

3.1 温度

温度是影响污泥堆肥效果的重要因素,在整个堆肥过程呈一定的变化趋势[5]。温度先升高后下降，并最终过渡到环境温度。堆肥开始6 d后，随着微生物的大量繁殖与新陈代谢，堆肥箱温度逐渐上升至超过55 ℃，持续了3 d左右的时间，这个阶段基本耗尽了易降解有机质，微生物活动受到影响产生的热量减少，因而堆肥箱温度逐渐降低。接近或降至环境温度需11 d，开始为二次发酵阶段，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)。

图1 堆肥过程中温度随时间的变化

3.2 含水率

不同物料其含水率不同，同一种物料的不同配比，其含水率也不同。随后降至最低水平。堆肥的前9 d堆肥箱温度升高很快，水分很快蒸发，微生物在分解有机质后进行硝化反应，又产生了水分，导致箱内水分增大。此后，污泥的含水率开始下降，且降低较为明显。在污泥堆肥过程中，含水率的变化主要是由于有机物的氧化分解产生水分，另外由于通风曝气及搅拌作用以水蒸气形式挥发而降低[6]。

3.3 pH值

不同物料其pH值不同，同一种物料的不同配比，其pH值相差不大。整个实验的pH值均表现出先升高后降低的趋势，且其变化趋势缓慢。这是由于在堆体温度达到高温前，微生物分解有机质产生物主要是有机酸，随着高温期的到来，有机酸被逐步分解，同时含氮有机物被分解产生氨，pH值逐渐上升；随着主发酵的进行，氨以气体形式散发出去，pH值回落。

3.4 有机质

不同物料其有机质含量不同，同一种物料的不同配比，其有机质含量不同。由于微生物作用，有机质被降解，有机质含量整体呈下降趋势。通常认为，堆肥过程中有机质含量的下降是堆肥腐熟的一个重要标志[7]。11 d之前的下降趋势并不明显但后期的温度及其他理化性质较微生物的生存条件更适宜，后期降解速率略微增大。

3.5 总氮(TN)

不同物料其总氮含量不同，同一种物料的不同配比，其总氮含量不同。TN是有机氮和无机氮的总和，有机氮的转化主要是氮素的固定与释放，氮素流失主要是培养过程中挥发性NH3的释放、硝态氮的反硝化作用。初期TN下降迅速原因是因为培养初期，微生物大量繁殖生长，使得TN中有机氮迅速降解生成大量挥发氨所致。堆肥过程中TN升高的原因是NH3挥发的速度快于总干物质重量下降的速度，从而导致TN含量相对升高。

3.6 总磷(TP)

在整个堆肥过程中，总磷含最是一个增加的趋势。这是因为堆肥过程有机质的分解。导致堆料体积和重量不断减少，养分浓缩，使总磷含量增加[8]。且P元素不能以气态形式挥发出去，因此P含量的变化更能反应出培养过程中NH3、H2O等物质挥发损失的快慢。在好氧混合堆肥处理的第11 d P含量明显上升，原因是同时期污泥中NH3等物质挥发过快，导致P含量相对增加。

4 结论

堆肥时间为20 d，每隔2 d分别对堆肥污泥的pH值、含水率、有机质含量、氮磷含量进行测定。

测定结果显示：最适宜的配料为芦苇杆100∶12； 堆肥后的干污泥的pH基本在7～8之间，总体呈下降趋势，保持在弱碱环境; 含水率维持在70%～80%之间，且随着堆肥时间延长，含水率略有下降; 有机质含量在26%～34%范围，整体呈下降趋势，降解率约为24%; 总氮含量在3%～5%之间，总磷含量在3%左右，基本变化不大。且随着堆肥时间的拉长，污泥的臭味逐渐消失。

[1]马 瑶，王宏哲，村镇剩余活性污泥农用的堆肥技术研究[J].中国资源综合利用，2015(11):39～41.

[2]闫雯君，吴世杰，金俊杰，等，污泥干化芦苇床在我国的应用前景分析[J].黑龙江科技信息，2016(10)：96.

[3]先 勋，翟云波，曾光明．城市污水处理厂污泥资源化利用技术进展[J].环境污染治理技术与设备，2003，4(10)：9～13．

[4]李国学．有机固体废弃物堆肥与利用研究进展[C]∥佚名．土壤与植物营养研究新动态(第三卷)．北京：中国农业出版社，1995．

[5]马 瑶，王宏哲，彭举威，等.不同C/N比的村镇剩余污泥堆肥资源化研究[J].哈尔滨商业大学学报，2016.32(1):29～32.

[6]马 瑶，王宏哲，彭举威，等.不同C/N比的村镇剩余污泥堆肥资源化研究[J].哈尔滨商业大学学报，2016.32(1):29～32.

[7]INANNOTTI D A,GREBUS M E,TOTH B L, et al，Oxygen respiratory to assess stability and maturity of composted solid waste[J].Environ Qual，1994(22):1177～1183.

[8]李清秀，张雁秋.污泥好氧堆肥的试验研究[J] .安徽农业科学，2008，36(31)：13691～13693.