2.3 污泥堆肥原辅材料

2.3.1 污泥堆肥原料

本书中所述的污泥堆肥原料主要为污水污泥（城市排水系统的清淤污泥和河流湖泊疏浚污泥也可用作污泥堆肥原料，但不做重点介绍），是指来自城市生活污水及某些工业废水处理过程中产生的污泥。污泥是一种由有机物颗粒、细菌菌体、无机物质、胶体等经不同方式胶结凝聚而成的非均质体。污泥的物理特性主要表现在污泥含水率、污泥密度、污泥体积、污泥脱水性能、污泥传输性等方面。通常污泥含水率较高，结构不紧凑，性状不规则，有一定的流动性，孔隙率和比表而积较高。由植物营养元素、有机物和无机物质、各种污染物质等组分构成。在污水污泥中，植物营养元素主要指氮、磷、钾等有利于植物生长的必需常量营养元素和一些微量营养元素；有机物质主要包括蛋白质、糖、淀粉等碳水化合物和脂肪；污染物质主要是各种影响动植物生长及人类健康的汞、砷、铬、铅等重金属元素和难降解的有毒有害高分子有机物。影响污水污泥化学性质的因素有：pH值、养分、有机质、有机污染物和重金属等。

2.3.2 污泥堆肥辅料

堆肥辅料是指为了使堆肥过程能够顺利进行且高效快速，提高堆肥产品质量，而在污泥中加入的辅助物料。堆肥辅料种类很多，根据其作用可分为接种剂、膨胀剂、调节剂、重金属钝化剂等，有些辅料可以兼有上述几种作用，有些只能承担一种功能。需说明的是，有些辅料本身就是人类生产生活废弃物，需要妥善处理或处置。使用废物作辅料的污泥堆肥生产可以达到以废制废，一石二鸟的效果。辅料的性质和作用与堆肥技术本身的工艺要求和影响因素密切相关。

2.3.2.1 膨胀剂

膨胀剂是指有机物或无机物组成的质地疏松的固体颗粒，能够依靠颗粒之间的接触空隙起到支撑作用，加入污泥中能够保证污泥与空气的充分接触。膨胀剂要有足够的耐湿性，使其与污泥混合搅拌堆放时留有必要的孔隙；还要有足够的吸水性，减小污泥坍落度。单纯的污泥并非不能堆肥，但是由于脱水泥饼仍有较高的含水率（80%左右），影响了透气性，不容易达到高温好氧堆肥的效果。加入一定比例的膨胀剂可以增大堆体的孔隙度便于空气流通。常用的膨胀剂有刨花、锯末、树叶、干草、团粒垃圾、秸秆粉、破碎成颗粒的轮胎、花生壳、炉渣等物质。对于含水率80%的脱水泥饼来说，膨胀剂与污泥最佳重量比例为1∶3，有些膨胀剂筛分后可以循环使用数次，有些经降解腐熟则成为堆肥产品的组成部分。被动通风堆肥工艺对膨胀剂的要求比较苛刻，S. Barrington等研究发现，对于被动通风的堆肥系统，刨花和干草比稻壳更适合作污泥堆肥的膨胀剂。

2.3.2.2 调节剂

1．水分调节剂

水分调节剂是一些吸水性物质，能够吸收污泥中的自由水使整个堆体水分布比较均匀，从而改善污泥颗粒的透气性能。水分调节剂可以是木屑、作物秸秆、轧棉废料、废纸、煤灰等。高定等人研制了一种堆肥专用新型调理剂（CFB调理剂）。该调理剂具有较强的吸水能力，饱和吸水率为65.7%，除臭效果好。价格相当于木屑/木片的1/2，而且能重复使用，每次堆肥的损耗低于5%～8%。

2．营养调节剂

污泥堆肥过程中有机物的降解是微生物活动的必然结果，微生物生长繁殖速度受营养丰缺的制约，有效营养丰富，微生物生长繁殖速度就快。一般城市污泥的C/N比通常低于10，而堆肥发酵合适的C/N比为20～30。因此，在实际操作中可以添加一些C/N比较高的物质作为污泥堆肥辅料来调整堆料的C/N比。

常见的堆肥辅料中有机物的C/N比见表2-8。

表2-8 常见有机物的C/N比

由表2-8数据不难看出，木屑、树皮、作物秸秆比动物粪便、杂草和厨余垃圾更适合作为污泥堆肥的营养调节剂，加之其含水率很低（10%左右），也能起到水分调节剂的作用。还有一点需要说明的是，类似牛粪、猪粪、鸡粪等牲畜禽类养殖排泄物本身也是固废物，需及时做稳定化、无害化及资源化处理处置，若作为污泥堆肥中的营养调节剂施用，既能使污泥堆肥高效快速腐熟，又能大量消化处理此类废弃物，效果一举两得。对有这种资源的地方，用污泥堆肥技术处理处置污水污泥时不失为一种很好的因地制宜的堆肥配料选择方式。

3．pH值调节剂

在污泥堆肥过程中pH值的变化规律是先变小，然后逐渐升高。如果污泥堆肥产物适用于培养蘑菇或饲养蚯蚓时，则需要加入pH值调节剂，以防止pH值波动过大。常用的pH值调节剂有CaCO3、石灰和石膏等。为了防止氮素在高温堆肥过程中多度损失，也需要添加些调节剂，是pH值处在7左右或稍偏下。

2.3.2.3 接种剂

微生物的比表面积大，代谢强度高，种群数目巨大，生长繁殖迅速，在污泥堆肥好氧发酵过程中对有机物质降解起主导作用。研究表明，单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论活性多高，在加快污泥堆肥进程中的作用都比不上多种微生物群体的共同作用。早在20世纪30年代，彭家元和陈禹平就筛分出好热型纤维分解菌，并在堆肥工艺中应用，加速了有机质分解和腐熟。顾希贤等将分离的纤维分解菌制成接种剂，接种到垃圾堆肥中，取得了良好的效果。传统污泥堆肥法一般都是采用增加营养和改善环境条件的方法，利用堆制原料中的土著微生物来降解有机物。但由于污泥堆肥初期，土著微生物数量较少，需要一定的时间才能繁殖起来，且各种微生物分解速度差别很大，因此传统污泥堆肥工艺存在发酵时间长，腐熟度参差不齐，产生臭味且肥效不稳定等问题。因此，人们认为在人工条件下通过接种方法可提高堆肥初期物料中高效微生物的数量，强化优势微生物种群，改善堆肥微生物种群结构，能加速堆肥反应过程，提高污泥堆肥的处理处置效果。

2.3.2.4 重金属钝化剂

污泥中的重金属污染与危害是污泥堆肥产品土地利用的一大限制性因素。重金属钝化剂就是指将某种物质加入污泥堆肥好氧发酵过程中，使堆肥物料中的重金属形态发生变化，生物有效性降低，从而脱离生物循环体系。常用的钝化剂有粉煤灰、磷矿粉、石灰、沸石、草炭等。冯春等研究表明：从对交换态重金属的钝化效果来说，粉煤灰和磷矿粉的混合物是经济有效的重金属钝化剂，合适的投加比例是15%，粉煤灰的钝化效果优于磷矿粉。