前言

　　随着城市污水处理厂的不断兴建，污水处理后所产生的附带品—污泥的处置成为困扰各个污水处理厂的新问题，越来越引起人们的关注、重视。到目前为止，全国已建成污水处理厂200余座，年处理水量达600余亿吨，污泥的产量将达到2000万吨左右，而我国污泥稳定的处理设施还达不到四分之一，处理工艺和配套设施较为完善的还不到十分之一，有的污泥直接排放，造成二次污染，成为污水处理厂发展的严重障碍。唐山市西郊污水处理厂日处理污水3.6万吨，每天产生脱水污泥10～15吨，每年需支付厂区附近的农村27万元作为污泥外运费，同时还得支付污泥堆放的占地费和排污费，款额相当可观。作为污水处理厂这样一个治污的单位，虽然治理了污水，但因污泥处理不当，又造成二次污染，不但破坏了环境，而且造成了沉重的经济负担。唐山市西郊污水处理厂率先与机械科学研究院环保所合作，并作为协作单位和试验基地，建立了日处理脱水污泥15 m³的污泥好氧发酵堆肥示范工程。该工程使污泥处理达到了稳定化、无害化、减容化、资源化的目的，该堆肥工程实现了设备成套化、系统化，为污泥的处置走出了一条新路，在国内属于首创。

1　唐山市西郊污水处理厂污泥制肥工程可行性。

　　（1）唐山市西郊污水处理厂污水来源主要是生活污水，污泥主要是由泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物，各种胶体、有机物、微生物、病菌、虫卵、杂草种子等综合固体物质。同时含有植物生长发育所需的氮磷钾及维持植物正常生长发育的多种微量元素和改良土壤结构的有机质。其主要成分如下表：

有机质	N+P2O5+K2O	含水率	微量元素	重金属
55%	7%	75--80%	Fe,Ca,Zn,Sz	未超标

　　由于污泥中含有较高的有机物质及N、P、K等养分，适合植物生长，如对污泥进行稳定化、无害化处理，制成有机肥料，则能变废为宝，既节约资源又维护环境，符合可持续发展战略。
　　（2）由于唐山市西郊污水处理厂主要是处理生活污水（生活污水占70%，工业废水占30%）污泥中重金属含量低，符合制肥要求。
　　检验重金属结果均符合农用污泥质量标准GB4284--84。检测结果与国家标准如下：

	铅（pb)	镉（cd)	总铬（cr)	总汞（hg)	砷（as）
国家标准	300	5	600	5	75
检测结果	10.0	＜1	7.0	0.20	6.0

　　（3）污泥经过处理制出的有机无机复混肥，可以提供农作物生长所需氧分，改良土壤，提高耕地生产能力，提高农作物的产量，改善农作物的品质，增强微生物活性，防止环境污染，减少疾病传播，弥补长期使用化肥对土壤造成的破坏，对生态环境造成的破坏。
　　因此，污泥制肥有很大市场潜力和开发前景，具有很高经济效益、社会效益和生态效益，有利于可持续发展，为污水处理厂的良性发展，提供了坚实的保障。
　　脱水后含水率在78%~85%的污泥，经烘干后含水率达40~50%，经过卧式发酵仓，采用好氧发酵，通过好氧性微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终代谢物是CO2,H2O和热量，大量热量使物料维持持续高温60℃，降低含水率，有效去除病原体，寄生虫卵和杂草种子，使污泥达到减容化、稳定化、无害化、资源化的目的。然后粉碎，主要是把污泥中的大块物体等进行细化，经过筛选使之密度达到60~80目，然后进一步配料加入N、P、K，通过混料机进行精混，在通过圆盘造粒机造粒，然后用进口温度为1000℃，出口温度为70~100℃滚筒干燥机进行干燥处理，在经气流干燥机进一步风冷干燥、筛选，大粒选出，中粒留下装袋，小粒回收再用。
　　污泥堆肥工艺分为好氧发酵和厌氧发酵两种工艺流程，厌氧发酵由于产生甲烷等代谢物会产生恶臭，同时设备投资高，运行管理复杂，要求严格而好氧发酵的设备投资及运行能耗均比厌氧发酵降低三分之一，是节能高效的制肥工艺，同时，设备少，运行管理简单，特别适用于本厂实际，所以本厂采用好氧发酵的处理工艺。
　　发酵的主要反应是：
　　通过微生物的降解作用使有机物稳定化，产生大量热量，维持3天左右的60℃以上高温杀死病原体，寄生虫卵，杂草种子，使污泥达到无害化处理的卫生标准。
　　此工艺流程的优点在于：
　　（1）使用卧式发酵仓使污泥达到无害化。
　　（2）加N、P、K达到化肥应用标准。
　　（3）制成颗粒状成品，便于运输，达到减容化。

3　污泥堆肥工程的关键设备。

　　（1）卧式发酵仓。
　　卧式发酵仓有效容积为139 m³，宽4米，深2米，长28米，在地下设置污泥发酵仓，筒仓，底部分布20根曝气管进行曝气，上设往复运动的翻堆设备，物料在发酵仓内作间歇移动，投资省，处理量大，效果好。曝气管分布图，如下：
　　发酵仓的原理：对物料进行曝气，供给好氧细菌氧气和脱除堆肥物料中的水分，防止物料温度过高，经试验可知，通常曝气是确定为3～5 m³空气／m³物料·hr
　　发酵仓上安置关键设备链条式翻堆机，宽4米，进行物料混合，翻堆和输送物料。翻堆机工作原理：链条带着挖掘斗顺时针方向移动，将物料推起后，由翻堆机左移至右方，而翻堆机由右向左平移，每天向前移约10米熟化出仓。
　　翻堆机如图所示：
　　（2）滚筒干燥机
　　滚筒干燥机干燥效果是由热交换决定，它与物料性质，粒度，初始含水率，滚筒转速，气流温度有关。对滚筒干燥机的运行参数进行试验。

项目	结果		备注
停留时间	35分钟
产量	1吨
气温温度	40-60℃	常温
含水率	7-8%	10%	经气流干燥后的含水率
气流量	6000-8000m3/hr

4　西郊污水处理厂堆肥工程的运行概况及施用情况

　　唐山市西郊污水处理厂好氧发酵堆肥工程分污泥发酵车间、干燥车间、造粒车间三个车间.
　　自98年运行至今，运围正常，肥料已在河北唐山、丰南、玉田、天津、内蒙古、长春等地多土质，多作物进行大面积试验。效果良好，目前已生产1.8万吨左右。
　　此工程制成的肥料性能指标如下表：

项目	单位	指标
N、P、K总养分含量	%	≥25%
单一元素含量	%	＞5
有机质含量	%	≥20
水分	%	≤5
粒度（3m,4m）	%	＞95
颗粒平均抗压强度	N	5-6
微量元素	Fe	Zn,Ca,Cn

　　该肥料经国家化肥产品质量监督检验中心，河北化工产品质量监督检验站及唐山市防疫站检验符合国家的相关标准。对小麦、水稻施用情况表明：该肥料能增加有效穗数，叶色浓绿且增厚，植株抗旱倒伏，抗病能力增强，粒数增加，籽粒饱满，增产10%左右。对玉米的施用情况：串植株高大健壮，叶色浓绿，颗粒大，籽粒饱满，抗病能力强，增产10%左右。蔬菜施用该肥后，植株生长健壮，叶色浓绿，果实品质好，色泽光，甜度增加，口感好，白菜包心快，芹菜纤维少，抗病能力强，增产15%，果树施用该肥，叶色浓绿，结实率提高，果实上色快且颜色鲜艳，甜度增高，果实品质提高，增产10%左右。

5　污泥制肥工程的效益分析

　　（1）经济效益
　　污泥制肥工程作为污水处理厂的一部分，不仅具有社会和环境效益，而且还能获得经济效益，污泥制成复合肥施用于园林、花卉可使花时提前，花期延长。施用于农田，可提高农产品产量。据试验，每亩施用上述肥料50kg，小麦可提高13.4%，增产可达20%，对污水处理厂来说，建设污泥制肥工程可节省污泥外运的人工费，运输费，占地费和排污费，同时，每产吨肥盈利100元，每年可获利约45万元。
　　（2）社会及经济效益
　　西郊污水处理厂污泥制肥工程投产4年来，通过大量跟踪试验，产生了巨大的社会及经济效益，改善了城市及周边环境，提高环境质量水平，对于预防各种疾病，提高人民健康水平有着重要作用。此工程有利于推动污泥稳定化、无害化、资源化处理，同时污泥制成的肥料可以补充我国有机肥来源不足的缺憾，改良土壤，增加农作物产量，提高农作物的质量，对土壤贫瘠化严重，盐化板结严重的，有机肥十分短缺的当前农业有着非常重大的深远意义。

结论

　　（1）污泥制肥，能化害为利，变废为宝，在不增加污水厂负担的同时，既充分利用了资源，又保护了环境，因此污泥制肥前景广阔。
　　（2）本工程采用污泥高温发酵工艺，制成的有机肥料满足无害化卫生标准，肥料经国家化肥产品质量监督检验中心及河北省化工产品质量监督检验站检验均符合国家标准，且经市防疫站检验也符合国家卫生标准，因此具有一定推广价值，前景十分看好。
　　（3）如污水处理厂处理的污水重金属含量超标，制肥后投放在园林、绿化等非食用的经济作物较好，免除对人体的伤害。
　　（4）该工程实现了设备成套化、系统化、规模化，使污泥制肥技术更加成熟，污泥制肥工艺和设备更加完善，为污泥的处置开辟了一条新路，此工程在国内污泥处理领域位于前列，具有很高水平，为大多数污水处理厂污泥处理提供了很好的借鉴。