張樹艷，劉佳欣，耿繼光，程剛，于翔

(西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710600)

堆肥是污泥穩(wěn)定化及無(wú)害化最常見和最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置技術(shù)[1]，堆肥過程中會(huì)發(fā)生一系列的物理、化學(xué)、生物變化，能夠有效殺滅病原體，降低持久性有機(jī)污染物含量及鈍化重金屬[2-3]。然而污泥堆肥分解有機(jī)質(zhì)的過程中普遍存在重金屬污染、持久性有機(jī)污染物降解不徹底、營(yíng)養(yǎng)不均衡、發(fā)酵速度慢、堆肥時(shí)間長(zhǎng)以及臭氣污染等問題[4]。針對(duì)這些問題，前期研究多集中在堆肥過程控制C/N比、溫度、含水率、pH等條件以及增加催化劑和改善調(diào)理劑等方面[5-6]，但仍不能達(dá)到滿意的效果。目前，在污泥堆肥前增加預(yù)處理措施，以改善污泥堆肥存在問題已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[7]。

本文介紹了污泥堆肥前的物理、化學(xué)與生物預(yù)處理方法，分析了它們的原理、特點(diǎn)及其對(duì)污泥性能、污染物和堆肥的影響，提出了未來的研究重點(diǎn)和方向，為實(shí)現(xiàn)污泥安全、有效的土地利用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 物理預(yù)處理方法

1.1 水熱預(yù)處理

水熱預(yù)處理通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機(jī)物水解。通常溫度超過 100 ℃，認(rèn)為是高溫預(yù)處理，低于100 ℃是低溫預(yù)處理。

楊敘軍等[8]將混合調(diào)理后的污泥在溫度170～200 ℃條件下，熱解60～80 min，而后再進(jìn)行好氧堆肥，不僅生成了碳源豐富、氮磷適量的營(yíng)養(yǎng)有機(jī)肥，而且堆肥周期由20～30 d縮短為14～17 d。這是由于水熱預(yù)處理破壞了污泥絮體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)難降解的固體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的溶解性物質(zhì)，被微生物快速分解利用，增加了污泥的生物可降解性[9]，加快堆肥污泥腐熟。但當(dāng)水熱溫度高于180 ℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法生物降解的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物增加，總體上導(dǎo)致污泥的降解性變差[10]。

王興棟等[11]考察了污泥中氮元素在水熱過程中的遷移轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)溫度由160 ℃升至220 ℃時(shí)，液相產(chǎn)物中總氮由3 735 mg/L增加到5 463 mg/L，氨氮由992 mg/L增加到2 308 mg/L。這表明水熱預(yù)處理有利于污泥堆肥過程中氮元素的轉(zhuǎn)化，通過加快有機(jī)氮的礦化程度，提高堆肥產(chǎn)品的肥效。然而過高的溫度可能導(dǎo)致污泥中氮素的流失。

相關(guān)學(xué)者[12-13]對(duì)城市污泥水熱預(yù)處理前后重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)水熱預(yù)處理能夠促進(jìn)重金屬?gòu)牟环€(wěn)定形態(tài)向相對(duì)穩(wěn)定和穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化，使得污泥中大部分重金屬(Pb、Cd除外)的浸出毒性大幅下降，呈現(xiàn)富集現(xiàn)象，反應(yīng)終溫為280 ℃時(shí)，Ni、Cu、Zn、As的浸出濃度分別降低了86.69%，97.18%，51.78%和75.9%。此外，污泥經(jīng)過水熱預(yù)處理后80%左右的礦物質(zhì)元素保存在固體產(chǎn)物中(Na除外)，一些含氮、硫和氯的有害化合物也被脫除，減少后續(xù)處理過程污染物生成。

水熱預(yù)處理增加了污泥生物可降解性，能夠加快污泥氮素礦化速度，促進(jìn)其轉(zhuǎn)化分解利用，進(jìn)一步縮短堆肥周期；對(duì)污泥中重金屬也能夠起到穩(wěn)定作用，降低其浸出毒性。但過高的溫度會(huì)造成污泥氮損失，同時(shí)增加能耗。

1.2 超聲預(yù)處理

超聲作為一種循環(huán)壓力聲波，在污泥中傳播時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生機(jī)械作用、熱作用和空化作用，使污泥發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化。

陳鈺等[14-15]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超聲預(yù)處理的好氧堆肥組別相較于對(duì)照組別，有機(jī)物的分解率更高，能夠更快地進(jìn)入高溫期，上升到更高的溫度，在第4 d達(dá)到63 ℃，從而減少好氧堆肥的反應(yīng)時(shí)間；污泥中平均氮損失率為19.53%，低于其他堆肥方式的氮損失率；總磷(TP)和總鉀(TK)含量均有所增加，其升高比例分別為9.96%～16.38%，19.35%～28.48%。這一系列的積極作用主要?dú)w因于超聲對(duì)污泥原有致密結(jié)構(gòu)的破壞，在污泥內(nèi)部產(chǎn)生“空化”效應(yīng)，從而提高空氣流通效率，降低堆肥粘度，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成；當(dāng)然，超聲在提高好氧處理中酶的活性方面也發(fā)揮了一定作用。因此，在傳統(tǒng)的污泥堆肥處理工藝前加入超聲強(qiáng)化預(yù)處理，可顯著提高后續(xù)污泥處理處置工藝的效率。但并非超聲時(shí)間越長(zhǎng)，處理比例越高，污泥處理效果就越好，長(zhǎng)時(shí)間高密度的超聲可能會(huì)對(duì)污泥生物產(chǎn)生綜合毒性影響[16]。

Joo-Yeon等[18]研究了0～30 min 600 W超聲處理?xiàng)l件下污泥中持久性有機(jī)污染物(以下簡(jiǎn)稱有機(jī)污染物)16種優(yōu)先多環(huán)芳烴(PAHs)的浸出情況，結(jié)果顯示上清液中PAHs的總濃度隨超聲處理時(shí)間增加，污泥中21%的多環(huán)芳烴轉(zhuǎn)移到上清液中，但過程中沒有明顯的聲波降解。超聲預(yù)處理能夠提高有機(jī)污染物的微生物可利用性，而微生物降解是污泥堆肥有效去除PAHs的關(guān)鍵過程[19]。這表明超聲預(yù)處理能夠加快堆肥中有機(jī)污染物的降解轉(zhuǎn)化進(jìn)程，且長(zhǎng)時(shí)間、高聲能密度的超聲輸入還可顯著殺滅污泥中的病原微生物，尤其是對(duì)大腸桿菌和異養(yǎng)細(xì)菌，有充分的消毒作用[20]。

超聲預(yù)處理通過加速污泥有機(jī)質(zhì)的分解，縮短了好氧堆肥反應(yīng)時(shí)間，減少了污泥氮素?fù)p失。同時(shí)，超聲預(yù)處理對(duì)重金屬和有機(jī)污染物也有一定浸出效果，使得污泥中污染物含量降低。然而長(zhǎng)時(shí)間、高聲能密度的超聲輸入會(huì)增加污泥綜合生物毒性。

1.3 微波預(yù)處理

微波預(yù)處理產(chǎn)生的電磁波能夠快速、均勻地對(duì)污泥進(jìn)行加熱，在此過程中，熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩種作用機(jī)理并存。

俞強(qiáng)等[21]將剩余污泥微波預(yù)處理后發(fā)現(xiàn)，相較于未經(jīng)微波處理的污泥，其堆體所能達(dá)到的最高溫度由50 ℃升高到64 ℃，提高了28%，堆肥升溫天數(shù)由8 d減至6 d，提前進(jìn)入高溫期，同時(shí)堆體的持續(xù)高溫時(shí)間也由2 d延長(zhǎng)至7 d，經(jīng)過微波預(yù)處理的污泥堆肥相對(duì)于傳統(tǒng)污泥堆肥的種子發(fā)芽指數(shù)GI增加了40.74%。對(duì)于污泥堆肥的強(qiáng)化作用，一方面認(rèn)為是微波預(yù)處理有效提高了污泥堆肥中的酶活性，減少達(dá)到最高酶活值所需的堆肥時(shí)間，從而加快污泥堆肥腐熟進(jìn)程；另一方面是由于微波輻射破壞了污泥絮體和細(xì)胞，可溶性有機(jī)物的濃度增加[22]，污泥生物可利用性增強(qiáng)，使得堆肥進(jìn)程更為順利且高效。

有學(xué)者對(duì)脫水污泥進(jìn)行微波預(yù)處理堆肥實(shí)驗(yàn)，并對(duì)前后重金屬含量和形態(tài)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明經(jīng)過微波處理后的污泥堆肥后重金屬總量明顯比未經(jīng)任何處理的污泥堆肥后的重金屬總量低，Zn、Cu、Ni、Cd、Cr的去除效率分別提高了36.39%，25.58%，33.44%，24.34%和37.74%。微波預(yù)處理還能提高重金屬穩(wěn)定態(tài)的含量，降低不穩(wěn)定態(tài)含量，Zn、Cu、Ni、Cd、Cr的穩(wěn)定態(tài)含量分別提高31.78%，6.60%，17.39%，10.88%，7.38%[21]。這是由于堆肥過程中淋溶作用和微波預(yù)處理共同作用的結(jié)果，進(jìn)一步降低了重金屬的生物毒性。此外，微波輻射還能有效地殺滅污泥生物固體中的病原體，減少大腸菌群的總數(shù)[23]。這其中不僅有微波的熱效應(yīng)發(fā)揮作用，其分子量的非熱效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致氫鍵的斷裂，加速致病微生物的變性和死亡[24]。

微波預(yù)處理有利于提高污泥堆肥的酶活性，縮短污泥堆肥升溫時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)高溫持續(xù)時(shí)間。此外，微波預(yù)處理還可以通過促進(jìn)污泥淋溶作用提高重金屬去除效率，消毒殺菌，降低污泥生物毒性，為污泥土地利用奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 化學(xué)預(yù)處理方法

2.1 臭氧預(yù)處理

臭氧預(yù)處理是指在污泥中融入強(qiáng)氧化性的臭氧，使得污泥胞外多聚物的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生改變，進(jìn)而影響污泥性能以及堆肥過程。

Arodi等[25-26]發(fā)現(xiàn)臭氧預(yù)處理可以加快堆肥化的啟動(dòng)過程，提高PAHs的生物可利用性，降低污泥堆料中PAHs的含量，在堆肥化31 d時(shí)，經(jīng)臭氧氧化-堆肥化處理的表層土壤中的菲和芘的殘留率可分別降至1.1%和5.0%。這是因?yàn)槌粞躅A(yù)處理能夠改變細(xì)胞通透性，釋放出有機(jī)物，并且還會(huì)進(jìn)一步將所釋放出來的有機(jī)物氧化成小分子物質(zhì)甚至溶解狀態(tài)，增加污泥中顆?；衔锏纳锢眯裕瑴p輕后續(xù)堆肥化對(duì)微生物的抑制作用。

Chu等[27]發(fā)現(xiàn)臭氧氧化作用可促進(jìn)重金屬?gòu)奈勰嘈躞w釋放，且隨著臭氧化的進(jìn)行，釋放的重金屬含量增加。并在臭氧劑量為20 mg O3/g TSS時(shí)，污泥基質(zhì)分別損失了25%的碳和11%的氮，這是由于在臭氧氧化過程中碳氮元素能夠形成氣體的緣故。劉艷芳等[28]研究了剩余污泥臭氧化過程中含磷物質(zhì)的形態(tài)分布及變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)臭氧投加量為 0.15 g/g 時(shí)，液相總磷含量為38.26 mg/L，比氧化前污泥混合液中含量增加了29倍，生物有效磷含量達(dá)20.74 mg/g，在固相總磷中所占比例由原始污泥中的 73.60%提高至86.27%。這表明臭氧預(yù)處理有利于激活和增加堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分磷的含量，從而在下一步的土地利用中提高作物磷可吸收率。Li等[29]發(fā)現(xiàn)臭氧對(duì)大腸桿菌有較強(qiáng)的滅活效果，在2～2.5和3.5～4 mg臭氧劑量條件下，大腸桿菌分別達(dá)到50%和80%的滅活率。

臭氧預(yù)處理可以減緩微生物的抑制作用，加快啟動(dòng)堆肥過程，提高生物有效磷的含量。并對(duì)污泥重金屬的解離溶出、降低堆料PAHs的含量以及大腸桿菌滅活方面發(fā)揮了一定作用。但臭氧預(yù)處理過程中會(huì)使得污泥中碳氮有一定損失。

2.2 化學(xué)淋濾

以酸、螯合劑或一些無(wú)機(jī)化合物為化學(xué)淋濾劑，可從污泥中淋洗并去除重金屬。堆肥過程對(duì)污泥中重金屬總量沒有太大影響，如果不對(duì)污泥中的重金屬進(jìn)行去除，高含量重金屬會(huì)嚴(yán)重影響污泥肥料土地利用，甚至對(duì)土壤造成污染風(fēng)險(xiǎn)。

有學(xué)者[30]比較了有機(jī)螯合劑N、N-雙(羧甲基)谷氨酸(GLDA)和檸檬酸(CA)對(duì)污泥中重金屬的去除和養(yǎng)分保持情況。發(fā)現(xiàn)GLDA對(duì)重金屬去除效果更好，Cd、Co、Cu、Zn、Ni和Cr的去除率分別可達(dá)到83.9%，87.3%，81.2%，85.6%，89.3%和90.2%。且GLDA能將磷更好地保留在污泥中，這有利于污泥進(jìn)一步在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

Kou等[31-32]用乙烯二胺四乙酸(EDTA)和三種有機(jī)酸(檸檬酸、谷氨酸和天冬氨酸)聯(lián)合處理污泥中的重金屬(Cu、Pb、Zn、Ni、Cr和Cd)，發(fā)現(xiàn)EDTA-檸檬酸、EDTA-谷氨酸和EDTA-天冬氨酸分別以 1∶1，1∶2和1∶1的比例復(fù)配能有效去除重金屬Zn、Ni和Cd，此外，污泥養(yǎng)分的保留高于其他EDTA-酸比例，種子的發(fā)芽率也有所提高，污泥中的總氮和總磷濃度有所降低，而有效氮和有效磷的含量增加。這表明化學(xué)淋濾劑的聯(lián)合使用能夠在去除重金屬的基礎(chǔ)上，對(duì)污泥養(yǎng)分以及泥質(zhì)有所改善。

Baldi等[33]發(fā)現(xiàn)檸檬酸不僅可以去除一部分重金屬，同時(shí)還減少了12%有機(jī)污染物。這是因?yàn)槲勰嘀兄亟饘俸陀袡C(jī)污染物發(fā)生交互作用，使得淋濾劑在去除重金屬的同時(shí)帶走了一部分有機(jī)污染物。Zhou等[34]對(duì)污泥進(jìn)行化學(xué)酸化預(yù)處理后堆肥，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過化學(xué)酸化處理，污泥中有機(jī)污染物芘的生物利用度從原污泥59.1%增加到68.7%。分析認(rèn)為是化學(xué)酸化破壞了污泥微生物細(xì)胞膜，引起了污泥理化性質(zhì)改變，進(jìn)而增強(qiáng)了芘的生物利用度。在污泥堆肥過程中，提高有機(jī)污染物的生物可利用性，是改善污泥有機(jī)污染物生物降解的關(guān)鍵步驟，這表明化學(xué)酸化能夠有效增強(qiáng)污泥堆肥過程中有機(jī)污染物的降解。

化學(xué)淋濾預(yù)處理不僅能夠去除污泥重金屬，還可以通過增加有機(jī)污染物生物利用度，促進(jìn)有機(jī)污染物降解轉(zhuǎn)化，改善泥質(zhì)，進(jìn)一步降低污泥肥料的污染風(fēng)險(xiǎn)，是一種值得關(guān)注的污泥堆肥預(yù)處理方法。

3 生物預(yù)處理方法

3.1 生物瀝浸

生物瀝浸(也稱生物淋濾)是在48 h有氧條件下，通過化能自養(yǎng)的嗜酸菌(主要是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌)的氧化還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用，對(duì)污染物進(jìn)行去除的過程。

周立祥等[35]將生物瀝浸污泥高溫發(fā)酵，在第 2～3 d 時(shí)，堆體溫度就可達(dá)到近 70 ℃，高溫階段維持 11 d 以上。胡偉桐[36]對(duì)城市污泥進(jìn)行生物瀝浸預(yù)處理工程化好氧堆肥，發(fā)現(xiàn)預(yù)處理后的污泥有機(jī)質(zhì)、氮、磷等養(yǎng)分含量無(wú)明顯降低，泥餅肥效沒有損失；污泥重金屬Cu、Zn、Cr與Ni的含量相比原始污泥分別下降48.2%，11.4%，9.8%和12.3%，預(yù)處理后泥餅中的重金屬主要為穩(wěn)定的有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，重金屬的毒害性降低；這主要依靠的是微生物的直接作用和間接作用機(jī)制，將金屬硫化物變成可溶性的金屬硫酸鹽，同時(shí)通過反應(yīng)體系的酸化，將污泥中的重金屬溶解浸出。此外，生物瀝浸脫水污泥工程化堆肥所需調(diào)理劑加入量?jī)H為常規(guī)脫水污泥堆肥的1/10，堆肥混合物更容易被生物降解，含氮有機(jī)物的迅速礦化導(dǎo)致銨態(tài)氮積累量更高，生物瀝浸污泥堆肥累計(jì)氨氣揮發(fā)量?jī)H為常規(guī)脫水污泥堆肥的51%，氮素?fù)p失明顯減少，堆肥產(chǎn)品總氮含量更高[37]。分析認(rèn)為是生物瀝浸污泥堆體相對(duì)較低的pH值、微生物的氨同化作用以及水溶性鐵離子的存在聯(lián)合抑制了堆肥過程中氨氣的揮發(fā)。

Zhou等[34]對(duì)生物瀝浸預(yù)處理脫水污泥餅堆肥過程中PAHs的生物降解進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)通過生物瀝浸預(yù)處理，污泥中芘的生物利用度顯著提高，從原污泥的59.1%增加79.3%，這一變化是生物瀝浸損傷污泥微生物細(xì)胞膜，引起污泥理化性質(zhì)變化的結(jié)果，使得污泥絮凝物的相對(duì)疏水性和粒徑改變，提高了芘在污泥中的生物利用度。Lu等[38]對(duì)生物瀝浸調(diào)理促進(jìn)工業(yè)和城市污泥堆肥過程中PAHs的去除情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，生物瀝浸調(diào)節(jié)能夠顯著提高脫水污泥中PAHs的生物利用率，在脫水污泥堆肥的39 d內(nèi)，ace烯、芴、菲、蒽、ch烯和苯并(k)熒蒽6種PAHs總?cè)コ蔬_(dá)到58.7%，其中芴和苯并(k)熒蒽的去除率較高。在生物瀝浸污泥堆肥過程中促進(jìn)的PAHs去除可能歸因于單個(gè)PAHs的生物利用度提高。

在生物瀝浸預(yù)處理過程中，污泥部分重金屬能在微生物的作用下被浸出，與此同時(shí)，有機(jī)物更容易被生物降解，污泥堆體最高溫度得到提升，堆肥高溫持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，養(yǎng)分損失減少，提高了PAHs去除率。

3.2 水解酸化

一般將污泥厭氧消化分為水解、酸化和甲烷化3個(gè)階段，而污泥水解酸化是通過調(diào)整污泥齡與水力停留時(shí)間將厭氧消化控制在前兩個(gè)階段，即水解和酸化。

Meulepas等[39]研究了不同條件下污泥水解酸化過程中的重金屬浸出情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重金屬在污泥濃度為3 gTSS/L，初始pH為7.2和2.5 g干重污泥接種反應(yīng)15 d的實(shí)驗(yàn)組獲得了最高的浸出效率，有80%～85%的Cu、66%～69%的Pb、87%的Zn、94%～99% 的Ni和73%～83%的Cd被浸出，這期間，pH從7.2下降到3.6，總脂肪酸濃度增加到 5.4 g/L。這是因?yàn)樵谒馑峄^程中，分散系中質(zhì)子(H+) 的濃度增加導(dǎo)致非離子態(tài)金屬鹽(碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)等) 溶解，使得重金屬得到浸出釋放。同時(shí)，在水解酸化過程中可溶性有機(jī)物和小分子脂肪酸的含量增加。其充當(dāng)絡(luò)合劑與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，增大金屬鹽的溶解度，進(jìn)而提高污泥中重金屬的浸提率[40]。然而，在此過程中污泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮磷也在很大程度上被溶解，導(dǎo)致肥分損失。

曹海軍[41]研究了PAHs在污泥酶水解過程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，結(jié)果表明，水解3 h后，泥相中PAHs由4.5 mg/kg降低至2.0 mg/kg，之后趨于穩(wěn)定，其中2～3環(huán)PAHs轉(zhuǎn)化率約為61.0%，有25.1%被生物降解為小分子；4～6環(huán)轉(zhuǎn)化率約為49.9%，大部分遷移到液相中。分析認(rèn)為是污泥水解酸化產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠在此過程作為電子供體，發(fā)生單(雙)加氧、還原脫氯等一系列反應(yīng)，增加難降解污染物的溶解度，有利于其生物降解[42]。

水解酸化可以增大金屬鹽和難降解污染物的溶解度，浸出污泥中部分重金屬和PAHs，降低污泥中有毒有害物質(zhì)含量。將其與污泥堆肥結(jié)合，可降低肥料的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。但長(zhǎng)時(shí)間的水解酸化也會(huì)導(dǎo)致污泥部分氮磷的損失。

4 聯(lián)合預(yù)處理方法

由于污泥成分復(fù)雜，單一的處理方法往往不能達(dá)到預(yù)期的去除效果，而將其聯(lián)合能夠有效地提高處理效果。目前研究的熱點(diǎn)主要包括微波/超聲-化學(xué)淋濾聯(lián)合、超聲-生物淋濾聯(lián)合、生物淋濾-類 Fenton 反應(yīng)，以及熱水解-水解酸化聯(lián)合等。

閔甜[43]研究發(fā)現(xiàn)相比于單獨(dú)的檸檬酸浸出實(shí)驗(yàn)，微波協(xié)同檸檬酸對(duì) Zn、Cu、Ni、Pb 四種重金屬的平均浸出率提高了28.9%；經(jīng)微波協(xié)同優(yōu)選復(fù)合浸出劑處理后，污泥樣品中總氮含量有所上升，總磷和總鉀流失率分別為6%和7.3%，對(duì)污泥肥效的影響較小。王祥[44]研究認(rèn)為硝酸聯(lián)合超聲對(duì)污泥中Cd、As的去除能力強(qiáng)于單獨(dú)硝酸和單獨(dú)超聲作用的加和，在最適宜超聲條件下聯(lián)合可以使污泥中Cd、As的含量由6.80，91.13 mg/kg分別降低到4.25，48.16 mg/kg，符合污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。微波和超聲均能夠增強(qiáng)化學(xué)淋濾對(duì)重金屬的去除效果，降低重金屬的遷移性和生物有效性，形態(tài)更為穩(wěn)定，減輕生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)糞大腸菌和蛔蟲卵有一定殺滅作用，種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)也有所升高，降低污泥植物毒性，有利于改善肥質(zhì)和肥效。

黃錦佳等[45]對(duì)市政污泥采用超聲-生物瀝浸處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超聲后，泥餅中6種金屬都有不同程度的下降。而在超聲-生物瀝浸預(yù)處理的泥餅中，重金屬濃度進(jìn)一步下降，Cr、Cu、Cd、Zn、As和Pb的去除率分別可達(dá)到42.41%，36.50%，30.92%，27.97%，25.94%，22.11%，證實(shí)了在泥餅重金屬減量方面，超聲與生物瀝浸具有協(xié)同效應(yīng)，且超聲-生物瀝浸對(duì)城市污泥中總大腸菌群和糞大腸菌群的去除率超過99%，甚至更高。朱藝[46]評(píng)估了生物淋濾聯(lián)合類Fenton反應(yīng)去除污泥中重金屬的可行性。結(jié)果表明，其效率明顯高于單獨(dú)的無(wú)機(jī)酸淋濾和生物淋濾，污泥中重金屬的穩(wěn)定性提高。聯(lián)合處理方法的反應(yīng)周期大大縮短，從15 d縮短到了5 d。病原微生物的數(shù)量大幅降低，污泥的安全性進(jìn)一步提高。

邱春生等[47]對(duì)濃縮污泥進(jìn)行95 ℃熱水解-水解酸化培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)熱水解能夠增加污泥水解酸化過程可利用的有機(jī)物，促進(jìn)水解酸化進(jìn)程，高效去除污泥中的Zn，去除率可達(dá)75%。李哲等[48]研究發(fā)現(xiàn)剩余污泥經(jīng)過熱堿解-水解預(yù)處理后，其上清液可溶性有機(jī)物含量明顯高于未經(jīng)預(yù)處理的對(duì)照組，在前24 h內(nèi)pH由8.5快速下降到7，揮發(fā)性脂肪酸含量達(dá)到最大值2 415.9 mg/L。熱堿解不僅可縮短水解時(shí)間，還可增加揮發(fā)性脂肪酸含量和降低pH，為污泥中重金屬的去除提供了有利條件。

聯(lián)合預(yù)處理方法與單獨(dú)的預(yù)處理方法相比，不僅可以高效地去除污泥中有毒有害物質(zhì)，而且有利于降低能耗，擺脫工程應(yīng)用的局限性。因此，無(wú)論是從處理效果角度，還是從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，低能耗、高效能的聯(lián)合方法將是今后污泥堆肥預(yù)處理研究的重點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

污泥土地利用是最經(jīng)濟(jì)、低碳、有前景的污泥處置方法，但卻因污泥中的有毒有害物質(zhì)而舉步維艱。目前，依靠單一預(yù)處理或污泥堆肥過程本身來降解和去除有毒有害物質(zhì)還無(wú)法滿足污泥安全土地利用的要求，而聯(lián)合預(yù)處理雖然對(duì)污泥中污染物去除與后續(xù)堆肥過程問題有明顯的改善，但相關(guān)研究仍處在實(shí)驗(yàn)室階段。為推動(dòng)污泥堆肥產(chǎn)物安全、有效的土地利用，深入研究相對(duì)低能耗、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好的污泥聯(lián)合預(yù)處理方法與高效的堆肥工藝將成為今后的主要發(fā)展方向。