污泥厌氧堆肥原理

污泥的厌氧堆肥是指污泥在无氧的条件下，利用厌氧微生物自身代谢作用分解污泥中的有机物质进行堆肥的过程。厌氧堆肥化实际上是微生物的固体发酵过程，对有机生物固体（污泥）进行降解与稳定化，需通过复杂的生物化学反应。厌氧堆肥堆内不设通气系统，反应过程实质是厌氧微生物在无氧状态下通过对污泥进行液化、酸性发酵、碱性发酵三个阶段后使有机物质转化并稳定化的过程。

（1）液化阶段

液化阶段起主导作用的微生物有纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。在这些微生物的作用下，不溶性物质CaHbOcNd可转变成可溶性大分子物质。液化反应的微生物都需要消耗一定的NH4 和碱度，当电子供体是含氮有机物时，还需要消耗一定的H ，且含氮有机物中的氮素会以NH4 的形式释放出来（氨化作用）。

（2）酸性发酵阶段

酸性发酵主要经历水解和酸化两个过程，水解过程主要将有机物分解成小分子物质，随后的酸化过程中，在特定的酸化菌和产氢产酸菌的作用下，进一步将小分子物质转化成乙酸等挥发性的脂肪酸，同步产生氨、醇、硫化氢和二氧化碳并释放出能量。在酸性发酵的过程初期，酸性物质大量积累，pH值逐步下降。

此阶段主要是以上阶段产生的可溶性物质作电子供体，在醋酸分解菌和产氢细菌的作用下产生乙酸或氢气的过程。酸性发酵阶段都需要消耗一定的N[插图]和碱度。

产乙酸过程中的反应如下：

产氢过程的反应如下：

（3）碱性发酵阶段

此阶段是产甲烷菌以H2或乙酸、甲醇等为电子供体进行的厌氧发酵过程。

以H2为电子供体的反应：

以甲醇为电子供体的反应：

产甲烷阶段的电子供体为H2和甲醇，此时还需要消耗一定的N[插图]和碱度，当采用乙酸等为电子供体时，会产生一定量的碱度，此过程进行速率较慢，因此厌氧堆肥时间常是好氧堆肥化的3～4倍甚至更多；而且厌氧堆肥化过程中易产生臭气，导致蚊虫滋生，卫生条件也相对较差，目前已逐渐被好氧堆肥所替代，所以通常堆肥化指的是好氧堆肥化。

有机物和醇类物质在产甲烷菌作用下开始分解，生成甲烷和二氧化碳。随着分解过程的加长，产甲烷菌快速繁殖，污泥中的有机酸快速分解，pH值快速升高，这一阶段就称为碱性发酵阶段。在厌氧菌的作用下，厌氧堆肥过程中的一部分氮转化成可溶性的易于被植物吸收的氨氮，厌氧菌的生长条件的好坏决定了氨氮生成的多少，因此可以用污泥中 N[插图]-N含量来间接反映污泥堆肥的腐熟程度，经过堆肥化处理后的污泥，其形态由黏结状逐渐变为分散的疏松态，且呈均匀的颗粒态，N[插图]-N含量也大大提高，污泥中含有的磷和钾，也更有利于植物吸收，因此发酵腐熟的污泥适合作为农业用肥或者土壤的改良剂。堆肥过程中所需能量可由消化产生的沼气提供，降低了处理费用。厌氧堆肥操作简便，其经济效益、社会效益显著。但是厌氧堆肥运行周期较长（一般需3～6个月）、易产生恶臭且占地面积大，因此厌氧堆肥不适合大面积推广。