随着城市污水厂的不断普及，随着而来的污泥处理日益成为人们关注的重点。城镇污水污泥(简称污泥)是在城镇污水处理厂污水净化处理过程中产生的初沉污泥、剩余污泥、消化污泥及其混合污泥(不包括栅渣和沉砂池砂砾)。

污泥的堆肥化是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物,有控制地促进污泥中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质生化转化的微生物学过程,最终可生产出贮藏稳定且对农田施用不会造成不良环境影响的产品—堆肥。研究污水处理厂污水污泥堆肥化过程中堆肥腐熟度的物理化学及生物指标的变化于污泥堆肥的安全利用有重要意义。

以城市污泥为堆肥原料,木材加工厂废物锯末为调理剂,在自制的强制通风静态好氧堆肥反应器与自然通风好氧堆肥反应器中研究污泥堆肥过程中对添加和不添加调理剂锯末的2种处理污泥堆肥物理、化学及生物指标变化特征进行研究。

1.堆体温度的变化

堆体温度是堆肥化过程中最重要的参数之一,决定着有机物降解速率。从处理SS+SWD、SS的堆体温度变化情况可以看出,2个处理均经历了三个发酵时期,即升温期、高温期和降温期。两个处理的堆体温度从第1d开始均迅速攀升,分别进入到了高温发酵降解阶段。在处理SS+SWD中,上层堆体于第3d里从32℃上升到最高温度63℃,升温速率达到了10.10℃/d,而下层堆体在前3d里从到23℃上升到最高温度43℃,升温速率达到了6.50℃/d,上层所达最高温比下层高出20℃。

随后虽经几次翻堆,堆体上、下层温度依然逐渐下降,于第50d温度降至室温。在处理SS中,堆体上、下层起始温度为35.2℃和34.11℃,经过三次升温,分别于第14d达到了最高温度69.81℃和64.13℃,升温速率分别达到了2.47℃/d和2.14℃/d。随后也经过了几次翻堆,温度开始下降,于第63d开始与室温接近。2个处理的堆体温度在起初的前3-14d内持续升高,这是由于微生物对污泥中易降解有机物和含氮化合物的快速降解造成。随着有机物逐渐被稳定化,微生物活性及有机物降解速率变低,堆体温度也就会逐渐下降至室温,预示着的高温阶段的结束。

2.pH的变化

pH值的变化是反映堆肥过程的重要参数之一。适宜的pH值一方面可使物料中的微生物快速繁殖生长提高有机物的降解速率,一般认为其值在7.5~8.5时,可获得最大堆肥速率;另一方面,可以保留堆肥中的有效氮,减少氨氮的损失。处理SS+SWD中堆料pH值从初始的6.78,上升至第Ñ发酵阶段结束时8.21,接着开始下降至第Ò发酵阶段结束的6.08;处理SS中堆料pH值从初始的6.80,上升至第21d时的8.13,接着开始下降至第Ò发酵阶段结束的6.36。在2个处理中,pH值变化均呈现先上升,经过几次波动,最后呈快速下降的趋势。

3.EC的变化

EC反映了溶液中可溶解性电解质的总量,这些离子主要包括Cl-、Na+、K+、NH+4、NO-3和SO2-4等。SS+SWD处理中堆料EC从初始的11.9ms•cm-1,于第3d达到了第Ñ发酵阶段的最大值,2.61ms•cm-1,接着转为下降,之后又开始回升,经过了两次波动,在第Ñ发酵阶段结束时1113ms•cm-1,而在第Ò发酵阶段开始EC逐渐攀升,直至堆肥结束保持在2.47ms•cm-1左右。2个处理堆料的EC变化均呈现先增大,接着减小后又增大的趋势,这是由于在污泥堆肥过程中随着CO2、NH3的挥发以及胡敏酸物质含量和阳离子交换量的变化,造成了EC也随之波动变化。

4.C/N的变化

2个处理堆肥过程中,堆料中TOC、TKN含量逐渐降低,这是由于堆料中有机质及含氮有机物逐渐被微生物分解、矿化,C、N元素部分被转化成气态物质如CO2、NH3逸出,另一部分以离子态的形式转移到渗滤液中。SS+SWD处理中氮的损失率为4%远低于SS处理的72%,说明了污泥堆肥中添加锯末具有很好的对氨臭味的吸附及堆料的固氮保氮作用。

5.DOC的变化

SS+SWD处理堆料中DOC中从第1d的5.05g•kg-1,在第3d的时候达到了最高值25.56g•kg-1,增加了20151g•kg-1,增加的幅度为406.10%,于35d后为0.84g•kg-1,在堆肥末期水溶性有机碳含量保持在了8.52g•kg-1,其与堆料初始值相比较,上升了3.47g•kg-1,上升幅度为68.65%。SS处理堆料中DOC含量起始为5.85g•kg-1,于第14d达到了最高值20.13g•kg-1,增加了14.28g•kg-1,上升幅度为244.33%,35d后为8.90g•kg-1,在堆肥末期水溶性有机碳含量保持在了5.47g•kg-1,要比SS+SWD处理DOC含量明显低,说明调理剂锯末的引入可以引起最终堆肥中DOC含量的增加。