固体废弃物的堆肥化处理技术

　　固体废弃物的堆肥化处理技术李艳霞1王敏健=王菊思2陈同斌1.1中国科学院地理研究所农业生态与环境技札试验站，北京12中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室固体废弃物成为限制城市发展的重要环境问砂，堆肥化处押固沐，弃物，源化利用的种方式，己逐渐被国内外所重视。本文综述了现有的种堆肥化系统条垛式系统通气静态圾式系统和发酵仓式系统，介绍了种系统的优缺点。

　　前言固体废弃物是人类生产和生活过程中产生的副产品。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，固体废弃物的排放量猛增。固体废弃物排放量的增长给城市环境带来了极大的威胁。据统计，1990年我国城市垃圾的清运量为0.69亿，1995年己经达到1.2亿每年以的速度递，预计到2年将达到1.9亿1.许多大中城市己处于被垃圾包围的局面。我国的污泥产量也随着污水处理事业的发展而迅速增加，目前的污水处理能力仅为污水产量的7，根据国家计划，到2000年全国的污水处理率将达到2030，到2010年污水的处理率要达到4050，届时，每年将有大量的污泥产生23.固体废弃物的处理己经成为困扰各国城市发展和环境保护的难。

　　固体废弃物处理的目标是无害化减量化和资源化。要综合考虑各种因素，才能确定符合环境经济和社会效益的处理方法。现在，国外固体废弃物的处理方法经过多年的实践与比较之后，正向资源化综合处理的方向发展，固体废弃物堆肥的土地利用逐渐被各所重觇，成为叫体废弃物主要的处置方法，堆肥化是将要堆腐的有机物料与填充料按定的比例混合，在合适的水份通气条件使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子。使有机物达到稳定化4根据处理过程巾起作1的微生物对氧气的不同要求，可以把有机废弃物堆肥处理分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥堆体温度高，般在5065，故亦称为高温堆肥由于高温堆肥可以*大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度快，目前，大多都采用高温好氧堆肥5.

　　主要的别是堆肥系统即堆肥技术的不同=阁1堆肥流程161堆肥化系统不同堆肥技术的主要区别在于维持堆体物料均匀及通气条件所使用的技术手段。这些技术可以简单到把混匀的堆料堆成条垛式，然后定期翻堆倒垛以提供好氧条件，或者复杂到把堆料放入发酵仓中，用机械设备对物料进行连续的混匀，通过通气设备进行连续的通气。堆肥系统的分类大同小异，根据技术的复杂程度，般分为类条垛式通气静态垛式。发酵仓式系统171.

　　条垛式堆肥系统1条垛式系统的原理在堆肥系统中存在着技术水平等级之分。条垛式是堆肥系统中*简单的神8.

　　这是种*古老的堆肥系统，即将堆肥物料以条操状堆置，垛的断面可以是梯形不规则边形或角形。条垛式的堆肥特点是通过定期翻堆来实现堆体中的有氧状态。翻堆可以采用人工方式或特有的机械设备69.*普遍的条垛形状是35米宽，23米高的梯形条操。*佳的尺寸根据气候条件翻堆使用的设备堆肥原料的性质而定。不管是为了便于操作和维持堆体形状，还是为了周围环境和渗漏问，条垛式堆肥都应堆在沥青水泥或者其它坚固的地面上。

　　翻堆的频率受许多条件限制。首先，翻堆的目的是提供堆体中微生物群的氧气需求，因此，翻堆的频率在堆肥初期应显著高于堆肥的后期。其他因素如腐熟程度翻堆设备类型能力防止臭味的发生占地空间的需求及各种经济因素的变化。条操式堆肥次发酵周期为13个月81.

　　⑵条垛式系统的优缺点尽管技术水平低，条垛式系统也有许多优点1.所需设备简取成本投资相对较低；2.

　　翻堆会加快水分的散失，堆肥易于干燥；3.填充剂易于筛分和回用；4.因为堆腐时间相对较长，产品的稳定性相对较好。

　　条垛式系统的缺点也很明显1.条垛式系统占地面积大堆体本身占地面积大，又加之堆腐周期长；2.需要翻动堆体进行通气，因此，要有大量的翻堆机械及人力；3.相对于其他堆肥系统而言，条垛式堆肥系统需要更频繁地监测，才能确保足够的通气量和温度；4.翻堆会造成臭味的散失，特别是当堆腐生污泥或未经稳定化的污泥时情况更为严重，这会造成与公众的关系问；5.条垛式在不利的气候条件下不能进行操作，雨季会破坏堆体结构，冬季会造成堆体热量大量散失，温度降低，这些问可以通过加盖棚顶来解决，但这会提高投资成本；6.为了保证良好的通气条件，条垛式系统所需要的填充剂比例相付较人，条操式系统直被广泛采用15.美国1993年普查，条垛式系统占321个堆肥项目的21.5.1993年加拿大普查全国121个运行的堆肥厂中，其中9，个是条垛式系统16.条垛式系统在美国和加拿大等国使用比例较高，因这些国家有足够的土地面积。

　　通气静态垛堆肥系统通气静态垛系统的原理相对于条垛式系统，能更有效地确保达到高温提供进行病原菌灭活的堆肥系统称为8也56作人队通气快速堆肥法17.通气静态垛系统就是根据8人，法发展起来过鼓风机通风使堆体保持好氧状态6918.在静态垛堆肥中，通气系统包括系列管路，这些管路位于堆体下部，与鼓风机连接。在这些管路上铺层木屑或者其他填充料，可以使通气达到均匀，然后在这层填充料上堆放堆肥物料构成堆体，在*外层覆盖上过筛或未过筛的堆肥产品进行隔热保温919.整个堆体应在沥青或水泥地面上进行，以防止渗滤液对土壤的污染或对地面的腐蚀2.

　　通气静态垛堆肥技术中，关键的是通气系统，包括鼓风机和通气管路18.通气管路可以是固定式的，也可以是移动式的；管路材料可以是可重复使用的，也可以是可降解的在固定式通气系统中，通气管路放入水泥沟槽中或者平铺在水泥地面上，上铺木肩等填充料形成多空气流通路径的效果。还有些固定式通气系统完全靠水泥沟槽充当通气管路。水泥沟槽必须能支撑住上面堆料的压力。移动式通气系统主要由简单的管道直接放在地面上构成移动式系统的优点是成木低。设汁灵活。易尸调整。它比固定式系统使用得更普遍2通气静态垛系统的优缺点通气静态垛系统有许多优点1.设备的投资相对较低；2.相对于条垛式系统，温度及通气条件得到更好地控制；产品稳定性好，能更有效地杀灭病原菌及控制臭味；3.由于条件控制较好，通气静态垛系统堆腐时间相对较短，般为23周；4.由于堆腐期相对较短填充料的用量少，因此占地也相对较少。但是通气静态垛系统的缺点也较明显堆肥受气候条件的毖响。例如雨天会破坏堆体的结构，这个问可以迎过加盖棚顶来解决。但同时也会增加投资6，与条垛式系统不同之处在子。在足够人体积合适的堆腐条件下。通气静态垛系统受寒冷气候的影响较小6通气静态垛系统在美国使用*普遍。例如，目前世界上*大的污泥堆肥厂污泥处理中心500，就是根据〃友法建造的通静态垛系统23，戈内的小城锁316，和1加扣也选用了通气静态垛系统，因为这种方法适合于小城镇的污泥处理每天小于1吨干重污泥产量23.在1993年的普查中，美国321个堆肥厂中有136个通气静态操系统24，占总量的42.3.1993年比1992年增加了31个堆肥厂，其中15个为通气静态垛系统，占总增长量的48.416.操作运行费用低是选用通气静态操系统的主要原因1251.

　　3.发酵仓系统发酵仓系统的原理发酵仓系统是使物料在部分或全部封闭的容器内，控制通气和水分条件，使物料进行生物降解和转化发酵仓系统与其它两类系统的根本区别圮该系统是在个或几个容器内进朽，是商程的度机械化和自动化。堆肥基木步骤与其它两类系统相同6推肥的整个工艺包插山风温度控制水分拧。无害化控制。堆月巴的腐熟等几个方面。作为发酵仓系统，不仅应尽可能地满足工艺的要求，而且要实现机械化大生产。作为动态发酵1艺，堆肥设备必须具有改善促进微生物新陈代谢的功能。例如翻堆。曝气。搅拌混合，通风系统控制水分温度，在发酵的过程中自动解决物料移动及出料问，*终达到缩短发酵周期眉高发酵速率眉高生产效率名现机械化大生产6.

　　发酵仓系统的种类发酵仓系统可以分为几类。系统按物料的流向划分，可分为水平流向反应器，竖直流向反应，竖直流向反应器包括撞动固定床式泡裹仓式水平流向反应器包括旋转仓式，搅动仓式3美国家环保局把发酵仓系统分为推流式10，和动态混和式1加，在推流式系统中。系统操作是根据入口进料，出口出料的原则进行过程中用机械不停地搅动混匀。这两类系统又可根据不同的发酵仓的形状进步划分，推流式系统分为圆筒形反应器，长方形反应器，沟槽式反应器；动态混和式分为长方形发酵塔，环形发酵塔。

　　搅动固定床式搅动固定床式的反应器结构通常由多层平面构成1.进料口在反应器的上部，污泥和填充料先进入第层，然后层层被向下推移，物料在各层之间可以有不同的时间停留。通过搅拌使堆料均匀，*后堆料进入*底层，从出料口运走。整个堆腐过程中进料和出料是连续的。通气管道位于反应器的下部，由许多支管组成，夕连戌风机。在反应器的上部设存皮气口，产生的臭气可以统收处理27.

　　该系统的优点是1.对于系统内的温度和排气可以随时进行监测，亦可籍此随时对通气量进行调整，实现自动化操作；2.物料在反应器内的移动可以靠重力来完成，相对节省运行费用；3.物料通过搅拌器的不停搅拌，可以达到较好的混合，得到均的堆肥产品；4.相对于条垛式和通气静态垛式系统，该系统占地面积较小；5.反应过程中产生的度气可以统进行收集处，减妗付环垃的次沁染。

　　该系统存在的缺点是1.由于机械化程度高，需要建设投资和运行维护费用高；2.

　　维持整个发酵仓内良好的通气状态技术难度较火包裹仓式包裹仓的特点是堆料占据了整个发酵含61.混匀的物料从发酵仓顶部面，通过抽气的方式把废气收集处理。抽气方式可以确保废气的统处理和降低堆肥物料的浞度该系统的进料和出料可以是间歇式的或连续式的，堆肥产品由反应器的下部4期口运屯物，在反应器，的移动以推流式方式进行271.

　　该系统的优点是1.结构简单发酵仓的单位体积利用率高，因此成本相对较低；2.设备占地面积小；3.可以进行连续的进料和出料操作；4.废气易于统收集处理，减对环境的次污染；5.可以对废气和温度进行动态监测，调整通气量，可实现自动化操作。

　　该系统的缺点1.由于物料在发酵仓内没有分隔，所以底部的物料有可能被压实而不利于通气；2.全部的物料重量要靠发酵仓底部承担，对发酵仓底部的材料要求较高；整个发酵仓内+易达到均的通气条件，包裹仓系统使用较普遍，目前在北美许多污泥堆肥厂使用包裹仓系统28.

　　旋转仓系统根掘物料在反应器内的，动试又分为推流式和分隔式1.推流式推流式发酵仓系统，物料从仓体的进，口进入，沿仓体移动到反应器末端的出料口10，这是迄今为止*普遍被采用的发酵仓系统。物料通过发酵仓的旋转翻滚而达到混合。空气可以采用正压和负压方式通过流程中的系列喷口进行分配，通过对温度的监测来调节堆肥过程中的通气试分隔式沿物料的流动方。反应器被分为个个小室1〃71.在堆腐的不同阶段，物料从个室移入另个室，在不同的室内，物料可以进行不同时间不同堆腐条件的堆腐；*后进入出料口被移走。物料的移动通过条条传送带进行。在每个小室中，物料通过旋转破碎等机械设备而破碎混合。相对于推流式系统，分隔式的产品的均匀性更好，而且由于在堆肥过程中运用了旋转破碎设备，省去了堆肥前的破碎。缺点是该系统相对其他系统占地面积大，且堆肥设备复杂27.在世界范围内，有许多国家使用旋转仓系统1在加隹大的心101加，准备建造旋转仓系统，将把整个发酵仓分为=个茁，相对于条垛式系统和通气静态垛式系统。发酵仓系统的特点是。堆肥设备地面积小；2.能够进行很好的过程控制水气温度；3.堆月巴过程不会受气候条件的影响；4.

　　能够对废气进行统的收集处理，防止了环境的次污染，同时也解决了臭味问；5.

　　在发酵仓系统中，可以对热量进行回收利用。

　　但是发酵仓系统也存在着明显的不利因素1.首先是高额的投资，包括堆肥设备的投资设计制造，运行费用及维护费用；2.由于相对短的堆肥周期，堆肥产品会有潜在长；3.完全依赖专门的机械设备，旦设备出现问，堆肥过程即受影响。

　　在发达国家发酵仓系统使较普遍3.法国前拥汀70多个堆肥厂。许衫工厂都几乎实行了半机械化的操作，多采用滚筒式发酵系统3132.美国1993年普查，321个堆肥厂中发酵仓系统占30.16.

　　结语堆肥化技术的发展到目前为止已经较为成熟，但是由于堆腐原料技术条件经济条件及土地面积等各方面因素的差别，不同国家不同城市对堆肥技术的选择侧重不同。例如。地域广的1家如美货和加拿大，选择1地面积较大堆肥成本较低的条垛式堆肥系统的比例较大。而1地面枳极其短缺的本，发酵仓式堆肥系统据了绝大多数比例我国的城市垃圾般都是集中清运的管理方式其堆肥化处理可以建造大型的垃圾堆肥厂，采用占地面积相对小堆腐周期相对短的通气静态垛式系统或发酵仓式系统较为合适。但是污泥堆肥却不宜全部采用集中处理。我国的污水处理厂绝大多数为中小型，污水处理规模般小于万吨日，污泥的产生量小于20吨日，因为我国的交通运输费用较高，污泥的集中处理会提高成本而且集中处理会造成堆肥原料的性状不稳定性等缺点。大此中小型沁水处理厂的，泥，*好采，住污水厂的实地处理。堆肥化系统宜选择建设及运行成本较低技术要求较低同时占地血积较小的迎1静态操式系统，中小型沁水厂对这样的处理规模及其经济技术要求是可以承受的，同，不同污水厂可以根，其沁泥原料的品质生广不问需求的堆肥广品。

　　对于个人占有土地面积少资金短缺而固体废弃物量大的国家，如何选择堆肥技术，是有效处理固体度弈物的前提。

　　1高古。法。舒怜1等。我域市14沐，弃杓现状及其处3.处2余3瑞。；7泥睨水及处置。化1给排水设汁。3.223张福锁。薛澄泽等编著，土壤与植物营养新进展，农业出版社，1994陈世和。张所明，城市垃圾堆肥原理与工艺，复旦大学出版社，1990 24建设部司发文，关于送发城市污水厂污泥处理与处置研讨会会议纪要的函1990 27蔡建成等编译，堆肥工程与堆肥工厂，机械工业出版社，199，

(完)