污泥堆肥化技術是 20 世紀 60 年代后期迅速發展起來的一項生物技術。它通過借助各種微生物在特定的環境中對有機物進行分解，將污泥改良成穩定的腐殖質，用于改良土壤或肥田，在實際應用中可以達到“無害化”、“減量化”、“資源化”的效果，經濟、實用、不需要外加能源，因此，該技術成為世界環保領域的研究熱點。
好氧發酵是在有氧的條件下，借助好氧微生物進行高溫發酵，具有處理時間短、無害化比較徹底等特點。
在高溫好氧堆肥工藝中，堆料通常不能滿足堆肥過程所需的理化條件，尤其是污泥又具有細膩、粘稠等不良特性，需要添加調理劑來調節物料的松散性、w\\(C\\)/w\\(N\\)比、含水率、堆肥養分等，以保證堆肥的快速高效進行。因此，選擇一種或幾種來源廣泛、價格低廉、調節效果較好的調理劑，是促進污泥好氧發酵的有效途徑。
本研究以城市生活污泥為原材料，分別添加不同性質的 5 種調理劑，進行好氧發酵，以檢測其對發酵效果的影響，從而選擇出適用于天津地區的好氧發酵調理劑。
1 材料和方法
1.1 試驗材料
好氧發酵試驗在北方園林研究所的有機肥試驗廠內進行，EM 菌劑購于北京 EM 生物菌劑有限公司，調理劑均來源于天津郊縣各有關單位；城市污泥取自天津市紀莊子污水處理廠的消化污泥，污泥的理化性質見表1。
1.2試驗方法及測定指標
本試驗設 6 個處理，不設重復，調理劑分別為：調理劑1、調理劑 2、調理劑 3、調理劑 4、調理劑 5 和對照。
將污泥與調理劑按照 7∶3（干質量比）比例混合，添加 EM 復合菌劑，攪拌均勻，取 1 m3混合物料裝入水泥發酵槽。發酵物料中心預埋溫度感應探頭，每天早中晚分別采集不同處理的溫度數據，同時記錄發酵室內外環境溫度；發酵物料通風采用鼓風機方式，每隔 3 h 通風 1 h；定期翻倒，翻倒時在發酵堆體內多點均勻取樣，取樣質量為 500g，檢測水分、有機質和 pH 值等指標，測定方法按照農業部行業標準 NY 525-2002 執行。
1.3 試驗裝置
北方園林研究所自建的好氧發酵水泥槽，其規格為：1.2 m×1.0 m×1.0 m，發酵槽一側開門，槽底裝有通風裝置，采用鼓風機和數控裝置定時對槽內堆體進行通風。
2 結果與分析
2.1不同的調理劑對發酵溫度的影響
堆體溫度變化是評價好氧發酵過程的重要評價指標之一，能夠快速達到高溫并維持一定時間是好氧發酵得以順利進行的重要因素。
一般來說，發酵過程中維持 55 ℃以上高溫 5 d 以上，就能殺滅蛔蟲卵和致病菌，達到國家衛生標準。
在整個發酵過程中，1～4 處理組發酵溫度高于 55 ℃以上的天數均超過 5 d（表 2），分別為調理劑 1\\(10 d\\)>調理劑 3\\(9 d\\)>調理劑 2、調理劑 4（5 d），且最高溫度均超過 60 ℃，滿足好氧發酵對溫度的要求；調理劑 5 與對照處理組的發酵溫度超過 55 ℃的天數只有 3 天，最高溫度只分別為55.7 ℃、55.9 ℃，由于溫度低，高溫時間短，堆肥既不能充分腐熟，又達不到國家衛生標準，這充分說明污泥發酵添加調理劑的重要性。
圖1 中可以看出，調理劑 1 處理組的升溫速度明顯快于其他處理組，第3 天溫度升至 55.3 ℃，第 5 天達到最高溫度 64.7 ℃；其他處理組升溫緩慢，在第一次翻倒后，溫度下降，隨后溫度快速上升，明顯高于翻倒前溫度。從整個曲線圖來看，每次翻倒，都會使升溫速率明顯加快，因為翻倒能夠改善堆體中微生物群周圍的分解底物和通氣狀況，使微生物活動更加旺盛，導致溫度升高。故在發酵的過程中，要定期進行翻倒，加快腐熟速率，縮短發酵時間。
整體來看，調理劑 5 在發酵過程中對溫度無促進作用，與對照比無明顯差異。調理劑 1～4 處理組均起到了促進溫度升高的作用，在最高溫度、55 ℃ 以上高溫天數等方面均顯著高于對照，其中，以調理劑 1 最為顯著。
2.2好氧發酵過程中含水率變化趨勢
保持適宜的水分含量是好氧發酵的關鍵技術，有利于有機物的分解和微生物的生長和繁殖，并在蒸發時帶走熱量，起到調節堆體溫度的作用。大量研究結果表明，好氧發酵時含水率以 50%～60%為最佳。
本試驗混合物料裝槽時平均含水率為66.38%，這樣的含水率對發酵是不利的。發酵前期，含水率迅速下降，到發酵盛期 1～4 處理組的含水率基本降到適宜水平，第 4 次測量時，含水率平均下降15.02 個百分點，調理劑 1 處理組下降最快，為19.43%，與對照比具有顯著差異；發酵后期，調理劑 5 組含水率下降最為緩慢，到最后取樣其含水率為最高，達到49% ；其次為對照組48.4%；其他處理組：調理劑 4（47.38%）> 調理劑3（47.24%）>調理劑 2 \\(45.96%\\)>調理劑 1\\(45.62%\\)。
調理劑 5 在發酵后期表現出了較好的保水能力。
整體看來，含水率降低最多的為調理劑 1，降低32.73 個百分點，與對照差異最為顯著。
好氧發酵過程中由于高溫和通氣作用，伴隨著熱量和氣體的排放，水分也大量損失，為了使發酵后期含水量保持在適宜的范圍，可以添加適當配比的調理劑 5 來保持堆體的水分含量。
2.3好氧發酵過程中有機質含量變化
在氧氣充足的條件下，微生物通過自身的活動，把一部分有機質氧化成簡單的無機物，放出生物生長活動所需要的能量。隨著發酵過程的進行，總有機質含量必然會減少，而有機質含量與全氮含量成正比關系，有機質含量的變化在一定程度上能夠反應出堆體全氮含量的變化。
由圖 3 可以看出，在好氧發酵過程中，有機質的含量隨著發酵過程的繼續呈逐漸下降趨勢，前15 d左右下降快，以后變慢，其中 1～4 處理發酵到1 個月后，有機質含量有所回升；而到發酵后期，對照組與調理劑5 的有機質的含量僅為20.43%和 19.77%，比 1～4 處理組平均值 28.8%分別減少8.9 個百分點和 9.0 個百分點。1～4 處理組間無明顯差異，差值小于±0.5%；降解率最高為時照 43.78%，其次為調理劑 5 組 41.08%，而 1～4 處理組有機質最后降解率平均值為 16.78%，與對照具有顯著差異，處理間差異不顯著。由此可以看出，添加調理劑 1、調理劑 2、調理劑 3、調理劑 4四種富含有機物的調理劑，在發酵過程中能起到緩解有機質作用從而達到保氮的效果，其中以調理劑 4 效果最顯著。
2.4 不同調理劑對 pH 值變化的影響許多研究學者提出，pH 值可以作為評價好氧發酵腐熟度的一個指標。
適宜的 pH 值可使微生物有效地發揮其作用，而過高或過低的 pH 值都會對好氧發酵的速率產生影響，一般認為，pH值呈中性或弱堿性時，最適宜微生物的生長和繁殖，可獲得最大好氧發酵速率。
從圖 4 可以看出，發酵前期各處理組的 pH 值總體變化均呈上升趨勢，以后緩慢下降至穩定范圍，不同處理間變化幅度較小。
發酵開始時，pH 值為弱酸性到中性，第 2 次調查時（10 d），各處理組的 pH 值均升至最高值，其中調理劑2 處理組最高，達到 7.84，其余處理組均在 7.2～7.4 之間，差異不明顯。第 3 次取樣之后，各處理均呈現緩慢下降的趨勢，發酵結束后，pH 值降至 7.1 左右。
發酵初期，各處理組堆體溫度升高，加快了微生物的生長和繁殖，含氮有機質劇烈分解，產生大量氨態氮，同時一部分有機酸氧化分解和揮發而使 pH 值升高較快；隨著發酵過程的繼續，氨釋放量減少，同時有機物分解產生的有機酸又起中和作用，使pH 值逐漸減??；發酵后期，有機物的分解趨近完全，在好氧發酵結束時，各處理組的 pH值在 7.1 左右，達到好氧發酵呈中性或弱堿性的標準。由圖 4 可以看出，在整個發酵過程中，調理劑 2 組的 pH 值曲線變化幅度最大，證明發酵過程中堆體的反應最為劇烈，有利于有機質的快速分解，從而加快好氧發酵的進程。
3 結 論
（1）試驗結果表明：添加 1～4 四種調理劑，明顯地促進了溫度的升高，并具有較好的保氮效果，其有機肥質量均達到國家頒布的行業標準。這充分表明，在污泥發酵中，添加適宜調理劑是非常重要的，具有不可替代的作用。
（2）調理劑 1 處理組升溫速率最快，比對照提前 7 d 升至 55 ℃，與對照及其它處理比較具有顯著差異，55 ℃以上溫度達到 10 d，水分含量、有機質含量、pH 值等均保持在好氧發酵的最適宜范圍內，優于其他處理，為優選調理劑；調理劑 3 處理組維持 55 ℃以上溫度 9 d，最高溫度高于對照4.8 ℃，是較好的調理劑；調理劑 4 和調理劑 2 處理組維持55 ℃以上溫度 5 d，達到國家衛生標準。
（3）試驗過程中，調理劑 5 在發酵后期表現出了較好的水分保持能力，好氧發酵時可以按照適當的配比添加，保持堆體的含水率，使發酵中后期仍能夠滿足微生物對水分的要求，加快發酵速率。
