2.3 污泥堆肥原輔材料

2.3.1 污泥堆肥原料

本書中所述的污泥堆肥原料主要為污水污泥（城市排水系統(tǒng)的清淤污泥和河流湖泊疏浚污泥也可用作污泥堆肥原料，但不做重點(diǎn)介紹），是指來自城市生活污水及某些工業(yè)廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥。污泥是一種由有機(jī)物顆粒、細(xì)菌菌體、無機(jī)物質(zhì)、膠體等經(jīng)不同方式膠結(jié)凝聚而成的非均質(zhì)體。污泥的物理特性主要表現(xiàn)在污泥含水率、污泥密度、污泥體積、污泥脫水性能、污泥傳輸性等方面。通常污泥含水率較高，結(jié)構(gòu)不緊湊，性狀不規(guī)則，有一定的流動性，孔隙率和比表而積較高。由植物營養(yǎng)元素、有機(jī)物和無機(jī)物質(zhì)、各種污染物質(zhì)等組分構(gòu)成。在污水污泥中，植物營養(yǎng)元素主要指氮、磷、鉀等有利于植物生長的必需常量營養(yǎng)元素和一些微量營養(yǎng)元素；有機(jī)物質(zhì)主要包括蛋白質(zhì)、糖、淀粉等碳水化合物和脂肪；污染物質(zhì)主要是各種影響動植物生長及人類健康的汞、砷、鉻、鉛等重金屬元素和難降解的有毒有害高分子有機(jī)物。影響污水污泥化學(xué)性質(zhì)的因素有：pH值、養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)污染物和重金屬等。

2.3.2 污泥堆肥輔料

堆肥輔料是指為了使堆肥過程能夠順利進(jìn)行且高效快速，提高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，而在污泥中加入的輔助物料。堆肥輔料種類很多，根據(jù)其作用可分為接種劑、膨脹劑、調(diào)節(jié)劑、重金屬鈍化劑等，有些輔料可以兼有上述幾種作用，有些只能承擔(dān)一種功能。需說明的是，有些輔料本身就是人類生產(chǎn)生活廢棄物，需要妥善處理或處置。使用廢物作輔料的污泥堆肥生產(chǎn)可以達(dá)到以廢制廢，一石二鳥的效果。輔料的性質(zhì)和作用與堆肥技術(shù)本身的工藝要求和影響因素密切相關(guān)。

2.3.2.1 膨脹劑

膨脹劑是指有機(jī)物或無機(jī)物組成的質(zhì)地疏松的固體顆粒，能夠依靠顆粒之間的接觸空隙起到支撐作用，加入污泥中能夠保證污泥與空氣的充分接觸。膨脹劑要有足夠的耐濕性，使其與污泥混合攪拌堆放時留有必要的孔隙；還要有足夠的吸水性，減小污泥坍落度。單純的污泥并非不能堆肥，但是由于脫水泥餅仍有較高的含水率（80%左右），影響了透氣性，不容易達(dá)到高溫好氧堆肥的效果。加入一定比例的膨脹劑可以增大堆體的孔隙度便于空氣流通。常用的膨脹劑有刨花、鋸末、樹葉、干草、團(tuán)粒垃圾、秸稈粉、破碎成顆粒的輪胎、花生殼、爐渣等物質(zhì)。對于含水率80%的脫水泥餅來說，膨脹劑與污泥最佳重量比例為1∶3，有些膨脹劑篩分后可以循環(huán)使用數(shù)次，有些經(jīng)降解腐熟則成為堆肥產(chǎn)品的組成部分。被動通風(fēng)堆肥工藝對膨脹劑的要求比較苛刻，S. Barrington等研究發(fā)現(xiàn)，對于被動通風(fēng)的堆肥系統(tǒng)，刨花和干草比稻殼更適合作污泥堆肥的膨脹劑。

2.3.2.2 調(diào)節(jié)劑

1．水分調(diào)節(jié)劑

水分調(diào)節(jié)劑是一些吸水性物質(zhì)，能夠吸收污泥中的自由水使整個堆體水分布比較均勻，從而改善污泥顆粒的透氣性能。水分調(diào)節(jié)劑可以是木屑、作物秸稈、軋棉廢料、廢紙、煤灰等。高定等人研制了一種堆肥專用新型調(diào)理劑（CFB調(diào)理劑）。該調(diào)理劑具有較強(qiáng)的吸水能力，飽和吸水率為65.7%，除臭效果好。價格相當(dāng)于木屑/木片的1/2，而且能重復(fù)使用，每次堆肥的損耗低于5%～8%。

2．營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑

污泥堆肥過程中有機(jī)物的降解是微生物活動的必然結(jié)果，微生物生長繁殖速度受營養(yǎng)豐缺的制約，有效營養(yǎng)豐富，微生物生長繁殖速度就快。一般城市污泥的C/N比通常低于10，而堆肥發(fā)酵合適的C/N比為20～30。因此，在實(shí)際操作中可以添加一些C/N比較高的物質(zhì)作為污泥堆肥輔料來調(diào)整堆料的C/N比。

常見的堆肥輔料中有機(jī)物的C/N比見表2-8。

由表2-8數(shù)據(jù)不難看出，木屑、樹皮、作物秸稈比動物糞便、雜草和廚余垃圾更適合作為污泥堆肥的營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑，加之其含水率很低（10%左右），也能起到水分調(diào)節(jié)劑的作用。還有一點(diǎn)需要說明的是，類似牛糞、豬糞、雞糞等牲畜禽類養(yǎng)殖排泄物本身也是固廢物，需及時做穩(wěn)定化、無害化及資源化處理處置，若作為污泥堆肥中的營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑施用，既能使污泥堆肥高效快速腐熟，又能大量消化處理此類廢棄物，效果一舉兩得。對有這種資源的地方，用污泥堆肥技術(shù)處理處置污水污泥時不失為一種很好的因地制宜的堆肥配料選擇方式。

3．pH值調(diào)節(jié)劑

在污泥堆肥過程中pH值的變化規(guī)律是先變小，然后逐漸升高。如果污泥堆肥產(chǎn)物適用于培養(yǎng)蘑菇或飼養(yǎng)蚯蚓時，則需要加入pH值調(diào)節(jié)劑，以防止pH值波動過大。常用的pH值調(diào)節(jié)劑有CaCO3、石灰和石膏等。為了防止氮素在高溫堆肥過程中多度損失，也需要添加些調(diào)節(jié)劑，是pH值處在7左右或稍偏下。

2.3.2.3 接種劑

微生物的比表面積大，代謝強(qiáng)度高，種群數(shù)目巨大，生長繁殖迅速，在污泥堆肥好氧發(fā)酵過程中對有機(jī)物質(zhì)降解起主導(dǎo)作用。研究表明，單一的細(xì)菌、真菌、放線菌群體，無論活性多高，在加快污泥堆肥進(jìn)程中的作用都比不上多種微生物群體的共同作用。早在20世紀(jì)30年代，彭家元和陳禹平就篩分出好熱型纖維分解菌，并在堆肥工藝中應(yīng)用，加速了有機(jī)質(zhì)分解和腐熟。顧希賢等將分離的纖維分解菌制成接種劑，接種到垃圾堆肥中，取得了良好的效果。傳統(tǒng)污泥堆肥法一般都是采用增加營養(yǎng)和改善環(huán)境條件的方法，利用堆制原料中的土著微生物來降解有機(jī)物。但由于污泥堆肥初期，土著微生物數(shù)量較少，需要一定的時間才能繁殖起來，且各種微生物分解速度差別很大，因此傳統(tǒng)污泥堆肥工藝存在發(fā)酵時間長，腐熟度參差不齊，產(chǎn)生臭味且肥效不穩(wěn)定等問題。因此，人們認(rèn)為在人工條件下通過接種方法可提高堆肥初期物料中高效微生物的數(shù)量，強(qiáng)化優(yōu)勢微生物種群，改善堆肥微生物種群結(jié)構(gòu)，能加速堆肥反應(yīng)過程，提高污泥堆肥的處理處置效果。

2.3.2.4 重金屬鈍化劑

污泥中的重金屬污染與危害是污泥堆肥產(chǎn)品土地利用的一大限制性因素。重金屬鈍化劑就是指將某種物質(zhì)加入污泥堆肥好氧發(fā)酵過程中，使堆肥物料中的重金屬形態(tài)發(fā)生變化，生物有效性降低，從而脫離生物循環(huán)體系。常用的鈍化劑有粉煤灰、磷礦粉、石灰、沸石、草炭等。馮春等研究表明：從對交換態(tài)重金屬的鈍化效果來說，粉煤灰和磷礦粉的混合物是經(jīng)濟(jì)有效的重金屬鈍化劑，合適的投加比例是15%，粉煤灰的鈍化效果優(yōu)于磷礦粉。