截至2014年,我国设市城市、县共建成城市污水处理厂3717座,污水处理能力达1.57亿M3/日,相应的含水率80%的城市污泥产生量达10×104吨/日。由于经济和技术方面的原因,我国城市污泥尚未得到妥善处置,污泥随意弃置或不合理的施用已对环境造成了潜在危害。污泥堆肥后土地利用是目前最经济有效的污泥资源化利用方式,污泥堆肥产品具有改良土壤、增产增收的效应。然而由于常规脱水污泥含水率达78%～85%,需要加入大量的调理剂或有机添加剂以降低含水率并增加孔隙率,导致堆肥占地面积大、操作不便、堆肥效率低、成本难以控制、堆肥质量不稳定。因此实现污泥高效脱水得到较低泥饼含水率(小于60%)是改善当前这些问题的关键。以复合硫杆菌为主体的微生物生物沥浸技术可以对城市污泥实现很好的调理,明显改善污泥脱水性能。工程实践表明,生物沥浸后的污泥可机械脱水至含水率低于60%,并且与化学调理不同,污泥生物沥浸后有机质、氮、磷等养分含量无明显降低,泥饼肥效没有损失。将含水率60%的生物沥浸污泥饼进行工程化堆肥,无需加入大量调理剂调节含水率,可节约运行成本并且堆肥操作更加简便。然而,目前生物沥浸污泥工程化堆肥处理的相关研究仍然缺失。本文针对生物沥浸污泥堆肥资源化过程中可能遇到的问题,重点开展了生物沥浸污泥工程化堆肥效果及生物沥浸污泥堆肥过程中氮素损失控制、生物沥浸污泥工程化堆肥条件优化、生物沥浸污泥堆肥腐熟度评价方法的研究。经过系列试验,主要研究结论如下:1、江苏省无锡市城市污水处理厂脱水污泥含水率平均值达80.8%,有机质、总氮、总磷以及总钾含量的均值为45.4%、3.49%、2.02%和0.24%,其中总氮和总磷含量均高于普通农家肥,全部满足污泥土壤改良及污泥农用处置养分要求。然而脱水污泥中的重金属含量均有不同程度的超标现象,污泥中的重金属是制约城市污泥土地利用的重要因素。2、利用污泥生物沥浸反应器对城市污泥进行生物沥浸处理。处理后的污泥经板框压滤机脱水,泥饼含水率下降至55.8%,同时污泥养分含量未发生明显减少。生物沥浸污泥饼中重金属Cu、Zn、Cr与Ni的含量相比原始污泥分别下降48.2%、11.4%、9.8%和12.3%,并且重金属的形态也发生较大变化,重金属的生物有效性明显降低,有利于污泥后续土地利用。3、对生物沥浸污泥工程化好氧堆肥效果及其降低堆肥氮素损失的机理进行研究。结果表明,生物沥浸污泥堆肥所需调理剂约为常规脱水污泥堆肥的10%,堆体pH值相比常规脱水污泥堆肥低0.2～0.3;生物沥浸污泥堆肥体系中的有机物更易被微生物降解,有机氮更容易发生矿化,NH4+-N含量明显升高,然而累计氨气挥发量仅为常规脱水污泥堆肥的51%。研究发现相对较低的堆体pH值、微生物氨同化作用以及生物沥浸污泥中存在的水溶性铁离子联合抑制生物沥浸污泥堆肥氨气挥发,减少了氮素损失,因而生物沥浸污泥堆肥产品肥力更高并且重金属含量低。4、使用不同有机调理剂进行生物沥浸污泥条垛式堆肥,发现麦糠的加入可以促进堆体升温,堆料有机物和粗纤维降解率最高,麦糠是生物沥浸污泥堆肥快速腐熟的高效有机调理剂;添加菇渣的堆肥氨气挥发速率最低,氨气挥发量仅为麦糠处理的31%,且堆肥产品的总氮含量最高,较堆肥前增加23.6%。通过分析得知,菇渣比表面积较高,结构疏松多孔,具有较强的氨气吸附能力。菇渣是减少生物沥浸污泥堆肥氮素损失的优良调理剂。5、采用硫酸亚铁、沸石和过磷酸钙作为减少氨气挥发的生物沥浸污泥堆肥保氮剂。结果表明,相比对照处理,过磷酸钙和硫酸亚铁的加入使得累计氨气挥发量分别减少了30%和94%,而沸石处理增加了38%。实验结果表明,硫酸亚铁固定了堆肥过程中产生的NH4+-N,堆肥氮素损失减少45.6%。硫酸亚铁可以作为生物沥浸堆肥工程中高效、廉价的氮素损失抑制剂。6、通过对不同堆肥时期生物沥浸污泥堆肥样品的理化性质和生物指标分析,建立了一种简单快捷的生物沥浸污泥工程化堆肥腐熟度评价方法并提出相应标准:以CO2释放速率≤5000 mg CO2/kg vs/d作为堆肥样品完全腐熟的标准;当CO2释放速率<12000 mg CO2/kg vs/d时,可以认为堆肥样品接近腐熟,对作物没有毒害作用,可直接进行土地利用。选取不同原料堆肥样品进行腐熟度测定,结果表明,该方法对不同原料的堆肥具有一定的适用性。7、建立了生物沥浸脱水污泥饼高温堆肥工程并详细分析工程工艺流程、设备选型、运行参数、处理效果及经济性。二年多的工程实践结果表明,生物沥浸污泥堆肥系统解决了目前常规脱水污泥堆肥所遇到的诸多问题,堆肥产品用于园林绿化,具有良好的经济效益和社会效益。论文研究成果对于生物沥浸污泥工程化堆肥技术的应用及推广具有指导意义。