江苏农业科学２００８年第６期 污泥与稻草混合堆肥研究 李清秀 一，张雁秋 ，李向东 （１．中国矿业大学环境测绘学院，江苏徐州２２１００８；２．徐州生物工程高等职业学校，江苏徐州２２１００６） 摘要：将苏北某污水处理厂脱水压滤后的污泥与稻草进行混合堆肥试验，污泥和稻草设４种配比，利用自行设计的一套实验室好 氧堆肥装置，采用强制通风堆肥的方式，堆制１５ ｄ，分析堆肥过程中氮、磷、钾、有机质、有机碳、硝态氮含量等的变化。结果表明，４种配 比的堆肥产物均达到了腐熟度要求，但以污泥与稻草体积比为１：２｝昆合堆肥的效果最好。 关键词：污泥；稻草；堆肥；腐熟度 中图分类号：Ｘ７０５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２—１３￣，２（２００８）０６—０２６０—０２ 污泥的土地利用是普遍认可的一种经济有效的资源化利 表１堆肥过程中测试项目及方法 用方式。污泥中含有大量的氮、磷、钾及有机质，而且氮、磷又 以有机态为主，同时污泥中还含有许多植物所必需的微量元 素，可以缓慢释放，具有长效性。经过处理的污泥施于土壤， 一方面可以利用土壤的自净能力使污泥进一步稳定；另一方 面也能为植物提供营养元素，改良土壤结构，提高土壤肥力。 英、法等发达国家污泥的农用率在７０％左右，有的高达８０％ 以上，而我国则不足１０％Ｅｌｉ。本试验将污泥与稻草混合进行 堆肥，以期将污泥减量化、稳定化、无害化、资源化，并得到少 污染、无病害的高品质有机肥。 堆肥箱中若添加稻草适量，可以促进氧气在堆体中的流 通，微生物呼吸作用增强，释放热量多，温度上升快，并且温度 １材料与方法 保持性也好；稻草若添加过少，加上污泥胶结性强，容易结块， １．１材料来源 则箱内空气流通性降低，微生物呼吸作用受到抑制，不利于好 生污泥直接取自苏北某污水处理厂污泥脱水车间，干稻 氧发酵，温度上升较慢；稻草若添加过多，则堆体内的空隙率 草取自徐州市沛县南京矿附近的农户。 太大，一旦通风，微生物呼吸产生的热量会被空气带走，导致 １．２试验装置 温度上升太慢，并且污泥和稻草搅拌会导致箱内湿度降低，影 设计的堆肥装置容量控制在ｌ５ Ｌ左右，立方体结构。堆 响微生物生存所需的水分，进而影响微生物发酵作用，也会影 肥箱上面有通风出气口和温度计插口，底部连接有通风管和 响箱内温度的上升。从图１可以看出，２号箱中添加的稻草 垃圾渗滤液出ＶＩ塑料管。箱子里面近底部设有一面承托污泥 量比较适中，利于微生物的呼吸作用，温度上升很快。 的筛板，在筛板和底部有大约３ Ｌ的气体容积。 １．３试验方法 １．３．１堆肥试验设计及堆制 堆肥试验在中国矿业大学校 内进行，污泥与稻草体积比设置４个处理，分别为１：１、１：２、 １：３、１：４，混合后置于堆肥箱内，从１～４编号。在堆肥前， 堆体含水率调节为６０％～７０％，然后密封好，底下用曝气泵 强１．３．２分析方法在堆制的不同时段里，分别从堆体中 取样，进行各种参数的测试。测试项目及方法见表１。 堆制时间（ｄ） ２结果与分析 图ｌ堆肥过程中的温度变化 ２．１堆肥过程中温度的变化 ２．２堆肥过程中含水率的变化 堆肥堆制过程中，如果温度过高，容易导致嗜热菌的死 ４个处理的初始含水率和通风量相同，影响含水率的主 亡，从而影响处理效果，高温堆肥最高温度一般控制在６０℃ 要因素为堆体温度、孔隙度 等。从试验结果（表２）可知：堆 以下 。堆肥箱中温度的变化见图１。 制１５ ｄ，４个堆肥箱内的含水率都有不同程度降低。２号和４ 号箱中的含水率一直处于下降趋势，以２号箱下降幅度较大。 收稿日期：２００８—０４—１５ ２．３堆肥过程中有机质含量的变化 作者简介：李清秀（１９６＿４一），女，江苏沛县人，副教授，从事生物技术 通常认为，堆肥堆制过程中有机质含量的下降是堆肥腐 在环境保护中应用方面的研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｑｘｘｚｓｗ＠１６３．ｅｏｍ。 熟的一个重要标志 Ｊ。从表３可以看出，经过１５ ｄ堆制，４个 制通风。堆制１５ ｄ。 堆肥箱内的有机质都有不同程度降低。堆制７ｄ后，１号箱 李清秀等：污泥与稻草混合堆肥研究 一２６１一 因为微生物要分解有机氮，产生ＮＨ ；随后温度继续降低， 表２堆制过程中含水率的变化 不同堆制时间含水率（％） 堆肥箱 ０ ｄ ７ ｄ １５ ｄ 硝化细菌开始进行硝化反应，ＮＨ 转化成Ｎ０ 一和Ｎ０ 一，产 生大量的Ｈ ，ｐＨ值降低。在试验期的最后几天里，４个箱中 温度几乎一样，所以硝化反应进行的程度相近，ｐＨ值也相近。 在１５ ｄ堆制时间里，ｐＨ值要发生几次回升。 表５堆肥过程中ｐＨ值的变化 注：堆制０ ｄ的含水率，指堆制前污泥中的含水率，表３～８注同。 内有机质含量减少不多，这是因为１号箱内添加剂很少，污泥 黏结性较强，空气流通性差，微生物呼吸作用低，分解有机质 的能力也低；２号箱中污泥和添加剂的比例适中，空气流通性 也适中，微生物呼吸作用强，分解有机质的活性高，有机质降 低幅度最大；３号箱和４号箱中由于添加剂过多，微生物呼吸 产生的热量很快散失，导致微生物分解有机质的能力降低，有 机质含量也特别高。堆制１５ ｄ后，１号箱中有机质含量有了 一定的降低，这是因为１号箱在７ ｄ左右达到较高的温度，适 合微生物分解有机质；２号箱和３号箱在７ ｄ后温度已开始降 低，不适宜分解剩余的有机质，所以７ ｄ后有机质降低不快； 而４号箱中有机质在７ ｄ后大幅度降低，可能是因为箱内稻 草过多，而稻草较污泥更容易被微生物分解。 表３堆制期间有机质含量的变化 不同堆制时间有机质含量（％） 堆肥箱 ０ ｄ ７ ｄ ｌ５ ｄ ２．４堆肥过程中有机碳含量的变化 从表４可以看到，经过１５ ｄ的堆肥，有机碳含量有所降 低，这是因为有机质分解导致了碳的挥发损失。 表４有机碳含量的变化 不同堆制时间有机碳含量（ｇ／ｋｇ） 堆肥箱 ０ ｄ ７ ｄ ｌ５ ｄ ２．５堆肥过程中ｐＨ值变化 根据美国环保局（ＵＳＥＰＡ）的规定，污泥与调理剂的ｐＨ 值应在６～９之间。从表５可以看出：在堆肥前污泥样是微碱 性，堆制７ ｄ后ｐＨ值都有所降低，这是因为微生物分解有机 质产生了有机酸。ｌ号箱降低较多，是因为１号箱升温较慢， 在７ ｄ左右才达到了适宜温度，有机质分解时间长，产生了大 量的有机酸；而２号箱和３号箱中的微生物有可能已开始分 解有机氮，产生了ＮＨ ，导致ｐＨ值回升；４号箱ｐＨ值较高， 是因为温度升高太慢，有机质分解较慢，产生的有机酸也较 少。在７～１５ ｄ里，温度已开始降低，ｐＨ值有可能回升，这是 ２．６堆肥过程中总氮的变化 从表６可以看出，堆制７ ｄ左右时，１号箱和４号箱温度 才达到较高水平，开始分解有机质，最后几天温度开始降低， 硝化细菌开始进行硝化反应，总氮量持续上升。而２号箱和 ３号箱在７ ｄ内温度便已回落，硝化反应已开始进行，总氮量 上升较快；在最后一段时间里总氮量发生减少，有可能是因为 堆肥箱内的环境比较适宜微生物的生存，氧气供应不足，导致 箱内缺氧，发生了反硝化反应，总氮以氨气或氮气的形式散 失，总氮量降低。 表６堆肥过程中总氮含量的变化 不同堆制时间总氮含量（ｇ／ｋｇ） 堆肥箱—— ０ ｄ ７ ｄ １５ ｄ ２．７堆肥过程中硝态氮的变化 从表７可以看出，２号和３号箱在堆制７ ｄ左右时温度已 开始回落，此时进行硝化反应，产生的硝态氮含量比较高；而 １号和４号箱升温较慢，７ ｄ左右时温度较高，比较适宜有机 质的分解，不适宜硝化反应，所以硝态氮的含量较低。此后４ 个堆体箱的温度都开始回落，进行硝化反应，所以硝态氮的含 量一直升高。但由于风量一直不变，有可能导致箱内处于半 缺氧的环境，堆肥中硝态氮含量虽然增加，但含量却很少，没 有达到试验所要求的数值，这说明在堆肥过程中还存在欠缺， 没有完全考虑到微生物呼吸所需的氧气，导致硝态氮含量特 别低。因此堆肥过程中通风量在硝态氮含量的增加上是非常 重要的。 表７ ＮＯ３一一Ｎ含量的变化 ３ ３５６ ｌ １９２ ３ ８５０ ３ ３５６ ９９２ ４ １２５ ３ ３５６ ９１２ ２ ０３３ ３ ３５６ ｌ ｌ３２ ２ ２６０ （下转第３００页） 江苏农业科学善市场体系和茶叶专业批发市场，完善交易、贮藏条件、信息 处理、检测条件等配套措施，不断提高市场的经营水平、服务 能力，着力培育区位优势明显、发展前景广阔的茶叶大市场， 逐步形成产业经营大流通、大市场的格局。 ２００８年第６期 ２．７延伸产业链，拓宽发展空间 江苏茶叶深加工业已有一定基础和规模，今后要重点向充 分发掘茶叶有效成分、产品系列化方向发展，产品在食品、医 疗、保健、化工等行业的应用领域应寻找到理想的切入点和结 合点，并及时进行扩张和渗透。对重点深加工企业，在新产品 开发立项上要优先，在新产品的技术开发及市场开拓方面财政 品牌一直是江苏省茶业的工作重点，整个产业的品牌建 设已经具备一定的基础。品牌建设的重点：一是要打响江苏 ２０个名茶品牌（碧螺春、雨花茶、太湖翠竹、阳羡雪芽、茅山青 锋、金坛雀舌、溧阳翠柏、金山翠芽、茅山长青、溧峰翠眉等）， 税收政策扶持要倾斜。应加强对各种非茶之茶的保健茶产品 保健机理的研究，使之尽快纳入规范、稳定、健康的发展轨道。 随着人们生活水平的提高及茶产业发展的需要，市场竞 争的重心已从品牌、品质、规模等方面向生态型、资源型及文 建立名茶质量标准体系，加强标准的执行力度，尽快实施原产 地保护措施，使这些无形资产得到很好地保护和积累，增加批 量和占有市场，迅速从区域性消费扩大到全省乃至全国；二是 要从产品品牌向企业品牌延伸，强化企业的无形资产意识，使 企业产品品质、企业形象、人文环境特色形成整体，体现出名 牌企业的特色。 ２．６培育标准化体系，加快信息网络建设 化内涵等各种产业要素的综合竞争力转型。江苏省的茶叶为 丘陵山区的重要经济作物，茶园地处的环境山清水秀、景色怡 人，这种优越的地域环境是茶叶观光旅游业开发的重要基础。 因此，茶园靠风景区的企业，要充分利用周边的旅游环境，涉 足观光休闲茶园、茶楼建设，建立具有茶文化特色的观光旅游 点，以此来激发整个产业的社会知名度和影响力，激活市场， 茶叶标准化是适应市场有序竞争的重要环节，也是提高 产品质量和打造企业品牌的重要保证。因此江苏省应加快产 品的生产技术规范和产品质量标准的制订和修订工作，严格 开拓消费需求，促进产业的发展，进一步丰富茶文化的内涵。 参考文献： ［１］江苏省农林厅园艺处茶叶科．江苏茶叶数据统计［Ｒ／ＯＬ］． ２ｏｏ７． 推行标准化生产，建立质量保证体系；同时，加大无公害茶叶、 绿色茶叶和有机茶叶标准的制定修订力度，以标准指导和规 范企业、茶农的种植生产行为。努力形成与国家、地方、企业 标准相配套，与国际接轨的涵盖产前、产中、产后全过程的茶 叶质量标准体系 。及时、准确、全面的茶叶信息能使企业 发展保持永久活力和竞争力，而网络的发展又为茶叶信息的 传播提供了巨大的空问载体。为此，江苏省应充分利用网络 ［２］刘年艳．中国茶业发展：现状与展望［Ｊ］．中国农垦，２００６（７）：１２ —１６． ． ［３］陈永生，朱德文，任彩红．对”十一五”江苏茶业机械化发展的展 望［Ｊ］．农业装备技术，２００６，３２（３）：４—６． 等多媒体技术加快茶叶信息化进程，强化茶业信息网络建设， 为产品结构、布局、价格及市场定位等决策提供依据，充分利 用江苏农业信息网建立全省性的茶叶信息服务中心，逐步建 立和完善信息服务体系。 （上接第２６１页） ２．８堆肥过程中ＮＨ 一Ｎ的变化 ［４］黄婺．茶厂改造必须与清洁化生产相结合［Ｊ］．中国茶叶加 工，２００５（３）：１２—１３． ［５］蔡烈伟，曾令相．宜昌茶产业发展的思路与对策［Ｊ］．中国茶叶， ２００６（３）：３８—３９． 堆肥配比设计的关键参数，物料应尽量混合均匀，初始含水率 以６Ｏ％～７０％为宜。经过１５ｄ的好氧堆肥发现，污泥与稻 从表８可以得出：堆制７ｄ时１号和４号箱中ＮＨ 一Ｎ 草按１：２体积比混合效果较好，堆肥过程可以实现顺利升 温，营养物质的含量较高。通过氮、有机质、有机碳、ＮＯ 一一 含量降低了，而２号和３号箱中ＮＨ ‘一Ｎ的含量却增大了。 可能是因为通风量不足，导致箱内处于半缺氧状态，抑制了硝 化细菌的活性，使ＮＨ 一Ｎ含量有所增加。 表８ ＮＨ 一Ｎ含量的变化 Ｎ、ＮＨ４ 一Ｎ的含量等指标判断，２号箱中的堆料腐熟度 较好。 参考文献： 堆肥箱不同堆制时间ＮＨ 一Ｎ含量（ｍｇ／ｋｇ） —— ０ ｄ ７ ｄ １５ ｄ ［１］牛樱，陈季华．剩余污泥处理技术进展［Ｊ］．工业用水与废水， ２０００，３１（５）：４—６． ［２］李国学，张福锁．固体废物堆肥化与有机复混肥生产［Ｍ］．北 京：化学工业出版社，２００１：５—９． ［３］魏源送，李承强，攀耀波，等．环境温度对污泥堆肥过程的影响 ［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２０００，６（１）：４５—５２． 【４］Ｉｎａｎｎｏｔｔｉ Ｄ Ａ，Ｇｒｅｂｕｓ Ｍ Ｅ，Ｔｏｔｈ Ｂ Ｌ，ｅｔ ａ１．Ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｔｏ ３结论 ａＳｓｅ８ｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍａｔｕｒｉｔｙ ｏｆ ｅｏｍｐｏｓｔｅｄ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｓｏｌｉｄ ｗａｓｔｅ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｑｕａｌ，１９９４，２２：１１７７—１１８３． 本次试验结果表明，混合物料的性质、含水率、通风量是