前 言
隨著污水處理廠的增加，污水得到妥善的處理，而集中了大部分污染物的脫水后污泥的處置成了一個亟待解決的難題。經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)污泥的厭氧消化和好氧發(fā)酵是較為可靠安全的處理方式。厭氧消化在去除污泥的污染物的同時，產(chǎn)生的沼氣，存在儲存安全問題；而好氧發(fā)酵工藝，卻可以安全的通過微生物的作用將污泥轉(zhuǎn)化為用于綠化甚至是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效肥料。因此，在污泥的處置中，好氧堆肥工藝是較為可靠、經(jīng)濟的選擇。
好氧堆肥工藝主要通過強化各類微生物對污泥中有機物的降解作用實現(xiàn)污泥的減量化及穩(wěn)定化。因此，通過改善微生物的生存條件和生存環(huán)境，就可以達到提高堆肥效率的目的?，F(xiàn)階段，研究影響微生物生存狀態(tài)的條件主要方向在提高微生物種群數(shù)量，改善通風(fēng)條件，調(diào)整輔料情況等方面。
1 微生物種群數(shù)量
傳統(tǒng)堆肥法一般都是利用堆料中的土著微生物來降解有機污染物，但存在發(fā)酵時間長、產(chǎn)生臭味且肥效低等問題。而通過菌劑接種可提高堆肥微生物數(shù)量，加速堆肥反應(yīng)進程。
1.1 接種菌劑對堆肥的作用
早在40年代，美國就通過接種細菌使堆肥時間縮短1~3 d 。許多學(xué)者已致力于研究堆肥不同階段起關(guān)鍵作用的微生物，并在自然界進行優(yōu)質(zhì)高效菌群的篩選和接種技術(shù)的探討。
1.1.1 提高堆肥的腐熟速度
通過電鏡掃描結(jié)果表明，接種細菌比不接種細菌的處理角蛋白降解更完全，生物被膜形成的更早。進行菌劑接種的堆料能迅速通過常溫階段，節(jié)省堆肥過程的起步時間。
1.1.2 提高堆肥的腐熟質(zhì)量
固氮：氮損失的重要途徑是是在升溫期的NH3揮發(fā)。石春芝等和蒲一濤等在生活垃圾中接種固氮菌，堆肥的含氮量有一定提高，保證了腐熟后肥料的質(zhì)量。
殺毒：據(jù)相關(guān)研究，在城市污泥堆肥過程中，微生物類群的數(shù)量變化與毒性有機物的含量呈正相關(guān)關(guān)系。通過微生物的生物作用，使最終產(chǎn)品中的毒性降低。
滅菌除草：沈根祥等報道了Hsp菌劑能迅速提高牛糞堆肥的發(fā)酵溫度，有效殺滅糞中所含的雜草種子和蟲卵病菌，具有快速堆肥腐熟和無害化的功效。
1.1.3 對堆肥除臭效果顯著
接種菌劑可以降低NH3的排放。在常溫階段，隨著微生物快速生長和繁殖，加速了有機氮的分解，并以NH4+-N的形式快速積累。而后隨著溫度、pH值的升高，積累的NH4+-N一部分以有明顯臭味的NH3釋放到大氣中。通過菌劑接種，可以將升溫過程縮短，同時由于菌劑的固氮作用，減少NH3的釋放，達到除臭效果。
1.2 接種菌劑的實際效果
在張隴利等進行的試驗中充分證實了微生物菌劑的接種對污泥堆肥的積極作用。試驗中接種菌劑為近10個菌株構(gòu)成的復(fù)合微生物制劑。試驗設(shè)計用污泥、鋸末和回流堆肥三種物料按不同比例混合成6個試驗堆體。經(jīng)過為期21天的數(shù)據(jù)收集和分析工作證明，接種菌群的堆體升溫速率和溫度最高值均大于未接種菌群的堆體，且接種菌群的堆體升溫速率和溫度最高值均大于未接種菌群的堆體，且接種菌群的堆體增加率水分散失額有機質(zhì)降解速度，控制了氮的損失，提高了GI值。
2 通風(fēng)條件
氧氣是影響堆肥進程的關(guān)鍵因素，是判斷堆肥階段的重要參數(shù)。氧氣的供給影響到堆肥過程中微生物活動、溫度控制、臭氣產(chǎn)生、堆肥速度和質(zhì)量等諸多方面。
2.1 通風(fēng)條件影響堆肥的速度
堆體氧氣狀況直接影響堆肥微生物的活性，從而影響碳的轉(zhuǎn)化形式。通風(fēng)是改善氧氣狀況的重要措施。研究表明，污泥堆肥的最佳通風(fēng)量為8.48L·h-1·kg-1（干基），此時CH4的排放量僅為初始總碳的0.12‰。通風(fēng)量過低，堆體易出現(xiàn)厭氧區(qū)域，增加CH4產(chǎn)生量；通風(fēng)量過高會縮短CH4的氧化時間，增加CH4排放量。
2.2 通風(fēng)條件影響惡臭氣體的排放
污泥堆肥過程中主要產(chǎn)生的惡臭氣體是H2S，揮發(fā)性有機酸（VOAs）和氨氣。
根據(jù)研究，缺少充足的氧氣供應(yīng)是產(chǎn)生H2S的主要原因。保持堆體內(nèi)部氣體中氧氣含量超過14%，就可以減少H2S的產(chǎn)生。因此，對堆體進行持續(xù)或經(jīng)常性的通風(fēng)是避免產(chǎn)生H2S污染的最佳策略。
VOAs在很低的濃度下會產(chǎn)生很重的臭味，而氨氣在很高的濃度下才能產(chǎn)生臭味。在厭氧狀態(tài)下，堆體產(chǎn)生大量厭氧菌，并產(chǎn)生VOAs。研究證明，在氧氣不充足的情況下不直接產(chǎn)生氨氣，只是在堆體pH>7.0的情況下才會產(chǎn)生氨氣。但氧氣供給不足會在堆體內(nèi)繁殖大量厭氧微生物，釋放VOAs；而一味加大通氣量會導(dǎo)致堆體pH的快速升高，增加氨氣釋放的可能。
2.3 通風(fēng)條件影響堆肥的質(zhì)量
堆肥的穩(wěn)定性是衡量堆肥質(zhì)量的重要參數(shù)。不穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)品會抑制植物的生長和發(fā)芽，并帶入有害物質(zhì)與各種病原菌，導(dǎo)致植物患病。
3. 輔料的應(yīng)用
污泥堆肥過程中，輔料的應(yīng)用也是一個重要的因素?，F(xiàn)常見的堆肥輔料主要有各類秸稈，木屑或一些植物類產(chǎn)品加工企業(yè)的下腳料等。
3.1 輔料的選擇
現(xiàn)實生活中，可以選用結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，具有較高的含碳量的材料作為輔料。但結(jié)合堆肥成本和實際應(yīng)用條件，一般在充分考慮以下因素的前提下，選用缺少進一步使用價值的農(nóng)作物秸稈或植物類產(chǎn)品加工的下腳料。
輔料的含碳量和纖維結(jié)構(gòu)的不同，會使堆體在高溫階段停時長不同。適當(dāng)?shù)母邷貢r長可以殺死病原微生物，保證堆肥質(zhì)量，但溫度過高會導(dǎo)致氮素的流失。
堆體的C/N是好氧微生物能夠正常完成自身新陳代謝和分解有機物的一個重要指標。通過選擇合適的輔料來調(diào)整堆體的C/N，維持適當(dāng)?shù)母邷仉A段時長，可以減少總氮損失，提高堆肥效率和質(zhì)量。
3.2 輔料的處理
3.2.1 物理處理
在污泥好氧堆肥中，輔料普遍使用的是成本低廉，持續(xù)供貨的植物秸稈。對于秸稈的物理處理就是將秸稈切斷為2-5cm長度的輔料段。這樣的長度便于在含水率80%左右的脫水污泥為主的堆體中支撐出局部空隙，保證堆體各處的氧氣供應(yīng)。
3.2.2 生物處理
植物秸稈輔料中含有大量的纖維素，它由β（1-4）鍵的葡萄糖單元所組成，通常與半纖維素和木質(zhì)素連接在一起，其非均質(zhì)基團為各種己糖、戊糖、糖醛酸聚體，它們在物料中常與一些更難分解的物質(zhì)相結(jié)合，分解難度大。有研究表明，在污泥堆肥過程中，可以進行纖維素分解的菌群有中溫好氧纖維素分解菌、高溫好氧纖維素分解菌和高溫厭氧纖維素分解菌。其中中溫好氧纖維素分解菌的數(shù)量在前3 d上升，隨后很快下降；高溫好氧纖維素分解菌在前6 d數(shù)量上升，隨后開始下降，第15 d達到最低值；高溫厭氧纖維素分解菌在整個過程中數(shù)量不斷增加[22]。這說明在輔料的處理過程中，投入適當(dāng)?shù)睦w維素分解菌群對輔料進行預(yù)處理，會很大程度上提高堆肥效果和質(zhì)量。
與污水處理中活性污泥法一樣，污泥堆肥工藝中也需要依靠各類微生物的作用來實現(xiàn)污泥的腐熟，轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)肥料。由于各污水處理廠進水水質(zhì)有較大區(qū)別，污泥成分也不同，所以在進行污泥堆肥過程中應(yīng)結(jié)合實際情況，投放微生物菌劑，改善通風(fēng)條件和選擇合適輔料。
[1] 席北斗, 劉鴻亮, 孟偉等. 高效復(fù)合微生物菌群在垃圾堆肥中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué), 2001, 22(5): 122-125.
[2] 徐靈，王成端，姚嵐.污泥堆肥過程中主要性質(zhì)及氮素轉(zhuǎn)變[J].生態(tài)環(huán)境,2008, 17(2): 602-605.
[3] 郭瑞，陳同斌等.不同污泥處理與處置工藝的碳排放[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2011,31(4):673-679.
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