【正文】 資源化的主要障礙之一，也是令許多業(yè)內(nèi)人士擔心 和頭疼的問題。比如污泥堆肥化處理對污泥重金屬形態(tài)的影響，施用污泥肥料重金屬在土壤中的移動、富集及活性變化規(guī)律，污泥重金屬分離、轉(zhuǎn)化或鈍化（降低污泥重金屬活性）的化學、物理及生物方法，以及污泥肥料的施用方法、范圍及控制標準等。 污泥經(jīng)過好氧堆肥處理后，病原菌滅活、有機物腐殖質(zhì)化、重金屬穩(wěn)定化，植物可利用形態(tài)養(yǎng)分增加，其 C/N 比、物理性狀、無毒化程度、溶解度、養(yǎng)分平衡等都得到很大改善?？梢杂糜诔鞘芯G化、草坪施肥及大田、果樹等農(nóng)用肥料，由于 污泥肥料產(chǎn)品具有明顯的性能價格比優(yōu)勢，市場銷售情況良好。而污泥堆肥用于花卉苗圃，一是可以改良土壤，增加土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分；二是促進苗木和花卉生長；三是污泥中的一些重金屬和有害物質(zhì)不進入食物鏈，同時樹木園林花卉對重金屬和有害物質(zhì)有一定的凈化功能?？傊谖覈擎?zhèn)污水處理廠不斷發(fā)展的今 天與未來，污泥的無害化、減量化和資源化勢在必行。好氧堆肥是在有氧氣條件下有機物的分解過程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無氧氣條件下有機物的分解，厭氧分解最后的代謝產(chǎn)物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物，如有機酸等。由于這些原因，幾乎所有的堆肥工程系統(tǒng)都采用好氧堆肥。好氧堆肥一般分三個階段： 1）升溫階段 一般指堆肥過程的初期，在該階段，堆體溫度逐步從環(huán)境溫度上升到 45℃左右，主導微生物以嗜溫性微生物為主，包括真菌、細菌和放線菌，分解底物以糖類和淀粉類為主。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質(zhì)繼續(xù)被氧化分解，復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)也開始被強烈分解?，F(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)的最佳溫度一般為 55℃ ，這是因為大多數(shù)微生物在該范圍內(nèi)最活躍，最易分解有機物，其中的寄生蟲卵和病原微生物大多數(shù)可被殺死。在這一階段，嗜溫性微生物又開始占據(jù)優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機物作進一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆體發(fā)熱 量減少，溫度開始下降，有機物趨于穩(wěn)定化，需氧量大大減少，堆肥進入腐熟或后熟階段。目前常用的堆肥工藝主要有：條垛式堆肥、發(fā)酵槽（池）式堆肥、筒倉式堆肥和容器式堆肥工藝。 工藝一：條垛式堆肥工藝 條垛堆肥工藝按其有無機械化攪拌裝置可分為靜態(tài)堆肥和動態(tài)堆肥兩類。 2）動態(tài)堆肥 動態(tài)堆肥處理技術(shù)是國外較為傳統(tǒng)的堆肥方法之一，有著較為廣泛的應用。 動態(tài)堆肥典型工藝流程為用輪式裝載機將堆肥物料堆積成三棱形錐體，為保證堆體中的碳氮比和含水率，需先將各種物料進行混合。翻堆的過程 只是將堆肥物料向后甩，整個堆體向后移動幾米。 工藝二：發(fā)酵槽（池）式堆肥工藝 發(fā)酵槽式堆肥改變了條垛式堆肥的露天堆肥方式，把發(fā)酵槽放到了廠房或隧道倉中，堆肥工藝按其處理構(gòu)筑物形式可分為陽光棚發(fā)酵槽和隧道式發(fā)酵倉兩類。發(fā)酵槽的尺寸一般根據(jù)所處理物料量的多少及選用的翻堆設備型號來決定。發(fā)酵槽底部安裝有通風管道系統(tǒng)，通過強制通風來保證堆肥過程所需的氧氣。 2）隧道式發(fā)酵倉 隧道式發(fā)酵倉堆肥裝置是封閉式的。發(fā)酵倉的尺寸和數(shù)量可 以根據(jù)所處理物料量的多少來決定。隧道式發(fā)酵倉堆肥周期為 12～ 15天，堆肥溫度可以上升至 60～ 70℃ 。通常筒倉式發(fā)酵倉采取堆肥物料從倉頂加入，螺旋出料機從下部出料，由發(fā)酵倉底用高壓離心機強制通風供氧，以維持倉內(nèi)物料的好氧發(fā)酵。 第一家使用筒倉式發(fā)酵倉的美國生物技術(shù)公司的污泥 堆肥廠就建在紐約州首府的污水處理廠，日處理污泥 100 噸，從 1984 年建成至今已穩(wěn)定運行了二十年。 筒倉式堆肥裝置，在筒倉中分布有曝氣管，根據(jù)發(fā)酵物料的溫度、水分等參數(shù)的變化，開啟風機向發(fā)酵倉內(nèi)曝氣或抽出廢氣。 堆肥工藝選擇 就城鎮(zhèn)污水處理廠而言，堆肥工藝的選擇應 既滿足污泥穩(wěn)定化、無害化、資源化的要求，又能達到投資及運營成本低、技術(shù)工藝成熟、操作管理方便。 從國內(nèi)目前污水處理廠采用好氧堆肥工藝處理污泥的實際情況看，以選擇發(fā)酵槽（池）式堆肥工藝的居多，其次是選擇條垛式堆肥工藝。好氧堆肥處理工藝在以上的方方面面確實具有很強的競爭力，不失為污泥處理的最有效方式之一。同時添加外源菌種（ VT 菌）以促進發(fā)酵過程快速進行，并抑制臭氣的產(chǎn)生。在堆肥過程中，物料中有機物在好氧微生物作用下開始發(fā)酵，首先是易分解物質(zhì)分解，產(chǎn)生 CO2和 H2O，同時產(chǎn)生熱量使溫度上升。一般來說經(jīng)過最少 7天的平均溫度保持在 55℃以上的發(fā)酵，大部分有機物已被降解，由于有機物的減少及代謝產(chǎn)物的累積，微生物的生長及有機物的分解速度減緩，發(fā)酵溫度開始降低，此時有機質(zhì)基本穩(wěn)定。 陳化篩分 堆肥發(fā)酵后的污泥尚未達到腐熟，需要繼續(xù)進行陳化（二次發(fā)酵）。為滿足有機肥銷售或后續(xù)制肥工藝的要求，在陳化之后還可進行一次篩分分級。 尾氣除臭 在好氧堆肥過程中有臭氣產(chǎn)生，主要是氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等，廢氣必須進行除臭處理后才能排放。一般是用通風機將堆肥過程中產(chǎn)生的臭氣收集，用管道輸送到除臭器中除臭，這些除臭器處理 NH H2S 的去除率均可達到 95%以上。北京沃土天地 生物科技有限公司以技術(shù)入股的方式與投資商合作，在江蘇金壇建成了金壇市第一污水處理廠污泥無害化處理及資源化利用生產(chǎn)廠，已于 2020 年 12 月底投入生產(chǎn)。這一方案通過好氧堆肥將污泥這種有效的生物資源加 以循環(huán)利用，得到最終處置，不僅解決了城鎮(zhèn)污水污泥的處理處置難題，有效降低污泥的處理費用，同時又可為農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市綠化提供了優(yōu)質(zhì)肥料和培植營養(yǎng)土，實現(xiàn)了生物資源的循環(huán)利用，其產(chǎn)品市場競爭力強，具有顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。污泥處理示范廠建于 2020 年，是國家火炬計劃項目，于 2020 年 9月 8日通過了國家火炬計劃項目驗收，該項目從建成已連續(xù)運營 4年。這一項目污泥處理量 74m3/d，輔料選用玉米芯和菇渣，采用陽光棚發(fā)酵槽堆肥工藝，發(fā)酵槽使用攪拌式翻堆機。產(chǎn)品有沃土有機肥和沃土黑桃 K（有機 — 無機復混肥），主要用于玉米、棉花等大田作物，蘋果、葡萄等果樹 ，苗圃、草坪等園林綠化。一期工程設計處理污水能力 3 萬 m3/d，采用 A2/O 污水處理工藝，每天產(chǎn)生的脫水污泥量為 30m3，含水率為 80%。項目于 2020 年 12月投入生產(chǎn)，日前運營情況良好。項目固定資產(chǎn)投資 420 萬元，由金壇新利環(huán)保生物科技有限公司負責運營。為提高污泥堆肥的肥效和商品性，提高經(jīng)濟效益，配合建有加工制肥生產(chǎn)線 1 條，可年產(chǎn)有機 — 無機復混肥 1 萬噸。 利用污泥生產(chǎn)高效有機復合肥技術(shù)及裝置 20200728 09:28 沃土黑桃 K的主要技術(shù)包括：生物高氮源發(fā)酵技術(shù)、污泥沉淀池天然脫水劑成比例置換聚丙烯酰胺技術(shù)、重金屬鈍化技術(shù)、 VT 菌噴涂接種技術(shù)、熱噴造粒技術(shù)等。 生產(chǎn)流程示意如下： 利用城市生活污水污泥生產(chǎn)復合肥料，直觀認為 污泥養(yǎng)分高，特別是有機質(zhì)含量高達 40%以上。這套工藝應用范圍很廣，其致命缺陷是忽視了消化污泥的不溶解性以及由此造成的高養(yǎng)分難以釋放。 污泥處理的關(guān)鍵技術(shù)是軟化工藝。從技術(shù)經(jīng)濟學角度分析，污泥加工成本受到市場與污泥最小成本的雙重制約，單一的技術(shù)工藝是無法滿足這一條件的。即保留污泥濃縮池、貯泥池、脫水機房等設施，不再建設消化池、污泥分配塔、沼氣柜和沼氣鍋爐房等設施，代之以太陽能濃縮發(fā)酵裝置和沃土肥料自動化生產(chǎn)線。 該方案的主要技術(shù)包括：生物高氮源發(fā)酵技術(shù)、 天然脫水劑成比例置換高分子絮凝劑（聚丙烯酰胺）技術(shù)、重金屬鈍化技術(shù) 、 VT 菌二次接種技術(shù)、熱噴造粒技術(shù)等。天然脫水劑成比例置換高分子絮凝劑技術(shù)是山西沃土獨立開發(fā)的用于污泥利用的專項技術(shù)；用天然脫水劑部分替代聚丙烯酰胺（約為1/3～ 1/2），變絮凝為半絮 凝，以緩解城市污水污泥在絮凝過程中形成的不溶解缺陷，減少聚丙烯酰胺的毒性作用；同時，使用該項技術(shù)預計可使污水處理廠每年節(jié)省藥劑費約 1/3。接入沃土 VT菌，利用堆積發(fā)酵工藝，進一步軟化污泥，增加腐殖質(zhì)。城市污水污泥經(jīng)以上工藝處理后，其中的病原菌消失、有機物腐殖質(zhì)化、重金屬穩(wěn)定化，植物可利用形態(tài)養(yǎng)分增加，其 C／ N 比、物理性狀、無毒化程度、溶解度、養(yǎng)分平衡等都得到了很大改善；接入的 有益微生物菌群（ VT 菌）可進一步活化平衡養(yǎng)分，利用微生物的自然繁殖實現(xiàn)植物對養(yǎng)分的同步吸收。中國農(nóng)業(yè)大學和陜西省土肥所試驗、試種對比證實，其綜合肥效大大優(yōu)于農(nóng)家肥和等養(yǎng)分化肥，是一種高效、優(yōu)質(zhì)、安全的生態(tài)環(huán)保型肥料。通過滾動翻堆和鼓風可以高效地去除水分，使出料達到后續(xù)制肥工藝的要求。 3 主要設備 沃土肥料自動化生產(chǎn)線是山西沃土自主開發(fā)的有機肥生產(chǎn)成套設備，該工程方案具有較強的科學性、合理性和經(jīng)濟性。熱噴機、混合機、成型機等設備以及自動化控制系統(tǒng)和輔助設備均以可靠性和經(jīng)濟性相結(jié)合為原則確定。 （ 1）概述 該 肥料加工成套設備主要是通過熱噴加工技術(shù)生產(chǎn)三維復合肥。 （ 2）主要技術(shù)經(jīng)濟指標 生產(chǎn)能力： 12020 t／ a（ ／ h），一年按 320 天，每天 16 小時計算。 （ 3）成套設備組成 成套設備主要由原料發(fā)酵系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、熱噴系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、噴菌、撲粉、整粒系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、計量包裝系統(tǒng)等組成。僅以葡萄和棉花為例說明。共設 5 個處理，為重復三次，每小區(qū) 20 株 , 肥料穴狀溝施，各個處理純 氮磷鉀養(yǎng)分用量相同。 沃土黑桃 K有機肥在葡萄上試驗初步結(jié)果表明 ,與等量 NPK 的化肥和農(nóng)民習慣施肥相比較，能一定不同程度的提高了葡萄的品質(zhì)，表現(xiàn)為葡萄 Vc 含量、還原糖、可溶性固形物含量均有不同程度提高，總酸度降低，口感更好。且成熟期提前 3～ 7 天，提高商品價值。 （ 2）試驗處理：直播種植 ,密度 2500 株／畝，小區(qū)面積 30m2，五個處理各 三次重復，除農(nóng)民習慣施肥外各處理 N、 P2O K2O 含量一致，均為純 N20kg／畝、純 P2O510kg／畝、純 K2O20kg／畝。 由上表可見，無論蕾期還是花鈴期，沃土黑桃 K對棉花株高的影響效果都與等量 NPK 化肥相當，但明顯優(yōu)于農(nóng)民習慣施肥。 6 污泥中重金屬的危害及控制 污泥中的重金屬一直是污泥利用中的一大障礙，為此世界各國均針對此開展了大量研究及政策制定。主要國家污泥農(nóng)用的重金屬控制標準見下表，反映出中國國內(nèi)的重金屬控制標準均高于許多其它國家。而鋅含量出主要與國內(nèi)污水管道采用鍍鋅管有直接聯(lián)系。 另外從北京高碑店污水處理廠近 20年來的縱向變化（表 7），我們也看出污泥中重金屬下降的 趨勢，而且下降趨勢十分明顯。 然而重金屬的危害畢竟是長期的、潛在的，如果不給以足夠的重視，勢必造成嚴重的二次污染。 7 投資與效益分析 以日處理 15萬噸污水的中型污水處理廠為例，每天處理含水率為 50%污泥 40m3，年產(chǎn)沃土肥料及營養(yǎng)土 2 萬噸。 根據(jù)可研報告分析，該項目總投資 萬元，其中固定資產(chǎn)投資為 萬元，流動資金投資 萬元。 以上計算未包括采用山西沃土方案而節(jié)省污水處理廠污泥的處理處置建設與運營成本。共計降低成本 1530 萬元。具體過程包括：第一步通過污泥軟化技術(shù)，變完全絮凝為半絮凝，緩解城市生活污水污泥在絮凝過程中形成的不溶解缺陷；第二步利用堆積發(fā)酵工藝，加人磷酸溶解性材料和重金屬鈍化材料，接入沃土搏力（起爆劑）、 VT 菌，進一步軟化污泥，釋放有效養(yǎng)分；第三步經(jīng)高溫、高壓熱噴膨化造粒，二次接菌，達到有機－無機－微生物三維復合。當前國內(nèi)深圳、無錫等地已建立了幾家污泥堆肥廠，因此建立污泥堆肥腐熟度評價標準既是保證農(nóng)田安全使用的需要，也是堆肥工藝改進、產(chǎn)品市場化的客觀要求。堆肥腐熟度評價指標分為三類：物理學指標、化學指標和生物學指標。物理學指標易于定性描述堆肥過程所處的狀態(tài)，因此可作為試驗的經(jīng)驗判斷，但用作評價則缺乏可比性，因此尋找合適的化學指標評價腐熟度是眾多研究者所努力的方向之一，這方面的研究比較廣泛深入。 國外關(guān)于腐熟度的檢測有一些商業(yè)檢測方法，比較著名的有 Solvita 測試法、Dewar 自熱測試法。該測試方法以現(xiàn)代凝膠技術(shù)為基礎，操作簡易、快速，可在 4h 內(nèi)得出結(jié)論。 Dewar 自熱測試法：基于最初歐洲的自熱測試標準方法，由 Woods End 實驗室總結(jié)整理。樣品放入一個絕熱真空瓶中，這樣置于室溫至少 5d，但不超過 10d，并測試每天的最高溫度，其結(jié)果即為腐熟過程的最高升溫。測試結(jié)果分為 IV 五個等級來評價。 2 綜合評價指標 由于單項評價參數(shù)難以準確評價污泥堆肥腐熟度，所以必須選擇幾項適當合理的測試參數(shù)綜合評價污泥堆肥腐熟指標。經(jīng)過無害化處理的有機肥稱為精制有機肥。 （ Microbial Fertilizer），指由特定微生物與營養(yǎng)物質(zhì)復合而成，能提供、保持或改善植物營養(yǎng)，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量或改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的活體微生物制品。 （ Microbial Organic Fertilizer），指特 定功能微生物與主要動植物殘體（如畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等）為來源并經(jīng)無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的一類兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料。 C、生物有機肥所含微生物主要為在精致有機肥中添加特定功能性微生物。 （ 2）功能側(cè)重點不同：