小區(qū)生活垃圾源頭分類及就地堆肥成套設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)研究

扈華庚，朱能武，黃宗彩，沈偉航，

（1.廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰?，廣東廣州510520；2.珠?？铝汁h(huán)?？萍加邢薰?，廣東珠海519000；3.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，廣東廣州510006）

小區(qū)生活垃圾源頭分類及就地堆肥成套設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)研究

扈華庚1，2，朱能武3，黃宗彩1，2，沈偉航1，2，3

（1.廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰?，廣東廣州510520；2.珠?？铝汁h(huán)保科技有限公司，廣東珠海519000；3.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，廣東廣州510006）

以住宅小區(qū)為突破口，將生活垃圾源頭分類與物業(yè)管理公司運(yùn)營(yíng)相結(jié)合，探索垃圾源頭分類、環(huán)衛(wèi)保潔一體化運(yùn)營(yíng)模式，同時(shí)研發(fā)形成廚余垃圾就地堆肥成套設(shè)備并用于實(shí)際生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生活垃圾源頭減量、廚余垃圾資源化和減小末端處理壓力的目標(biāo)。實(shí)踐表明，一體化運(yùn)營(yíng)模式可實(shí)現(xiàn)垃圾減量70%，廚余垃圾就地堆肥成套設(shè)備也顯示出周期短、占地小、投資費(fèi)用低、臭味控制好及肥料肥效高等優(yōu)勢(shì)。

生活垃圾；源頭分類；一體化模式；就地堆肥；設(shè)備與技術(shù)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，小區(qū)數(shù)量明顯增多，生活垃圾產(chǎn)生量增加［1-2］。近年來(lái)，填埋和焚燒廠的選址越發(fā)困難［2-6］，垃圾未端處理壓力巨大。

小區(qū)是城市人口集中區(qū)域，大多實(shí)行物業(yè)管理，如果能將小區(qū)生活垃圾分類管理與物業(yè)公司運(yùn)營(yíng)相結(jié)合，在源頭對(duì)居民進(jìn)行引導(dǎo)監(jiān)督，那么生活垃圾源頭分類和資源化進(jìn)程可大大加快［7-8］。

1　技術(shù)路線及工藝流程

1.1技術(shù)路線

1）小區(qū)生活垃圾分類管理辦法的形成。在實(shí)地考察和文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司在物業(yè)管理和小區(qū)保潔方面已有經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)發(fā)放廚余垃圾袋和入戶宣傳，引導(dǎo)居民定時(shí)定點(diǎn)分類投放垃圾。

2）堆肥反應(yīng)器及除臭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）。

圖1　廚余垃圾堆肥及除臭設(shè)備

①反應(yīng)器主體。主體反應(yīng)器為圓柱體，可減少表面對(duì)流造成的熱損失，反應(yīng)器由若干節(jié)拼接，便于拆卸，適于不同規(guī)模小區(qū)［4］；②反應(yīng)器尺寸。服務(wù)人口約5 000人，日產(chǎn)生活垃圾2 t，廚余垃圾脫水后約0.8 t，堆肥周期為10 d，保證反應(yīng)器2/3容積盛放垃圾，圓筒直徑φ=1.6 m，長(zhǎng)5 m。反應(yīng)器可繞中軸360°翻轉(zhuǎn)，垃圾通過(guò)內(nèi)壁抄板翻堆、推進(jìn)；③反應(yīng)器的保溫。反應(yīng)器外壁作為套層，內(nèi)填聚氨脂泡沫塑料隔熱層，降低堆肥過(guò)程的熱損失［6］；④除臭。采用噴淋、生物降解和吸附工藝聯(lián)合控制堆肥過(guò)程產(chǎn)生的H2S、甲硫醇、1，3-二甲基苯、鄰二甲苯、二甲二硫和對(duì)二甲苯等目標(biāo)組分［7］。

3）運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化。通過(guò)監(jiān)測(cè)堆肥樣品的溫度、C/N、種子發(fā)芽率、糞大腸桿菌指數(shù)、蛔蟲(chóng)卵等指標(biāo)，調(diào)節(jié)通風(fēng)量和通風(fēng)間隔，確定翻堆速率。

4）功能化有機(jī)肥產(chǎn)品和配方的研發(fā)。通過(guò)對(duì)堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分和用肥目標(biāo)需求分析，形成基于測(cè)土的功能化堆肥產(chǎn)品配方。

1.2工藝流程

小區(qū)生活垃圾經(jīng)源頭分類，可回收垃圾再分選回收；廚余垃圾破碎、壓縮后進(jìn)入反應(yīng)器，通過(guò)外源添加功能化菌種，并鼓入適量空氣堆肥，初級(jí)堆肥產(chǎn)品腐熟后再添加營(yíng)養(yǎng)元素調(diào)制高效有機(jī)肥。工藝流程如圖2所示。

圖2　廚余垃圾工藝流程

2　實(shí)踐案例

2.1設(shè)計(jì)原理

根據(jù)未來(lái)城鄉(xiāng)發(fā)展固廢分散式處理要求和廢物最大資源化的原則設(shè)計(jì)反應(yīng)器。主要由筒體、支撐裝置、傳動(dòng)裝置、螺旋進(jìn)出料裝置組成。垃圾在螺旋進(jìn)料裝置的推動(dòng)下，由進(jìn)料箱向筒體進(jìn)料，物料隨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，在抄板的帶動(dòng)下充分混合，在推進(jìn)過(guò)程中完成堆肥過(guò)程［2］。

該設(shè)備由廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰九c華南理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)，于2015年5月在珠海海澄村正式運(yùn)營(yíng)。設(shè)備能在人口密集的小區(qū)內(nèi)對(duì)廚余垃圾進(jìn)行就地堆肥，單機(jī)輻射半徑為1～5 km，日處理能力為1～10 t，服務(wù)對(duì)象涵蓋城中村、住宅和商業(yè)小區(qū)及中小型城鎮(zhèn)。該設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)已被認(rèn)定為“2015年廣東省高新技術(shù)新產(chǎn)品”并列入廣東省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。

2.2運(yùn)行效果

設(shè)備已在海澄村運(yùn)行10個(gè)月，日處理餐廚垃圾3 t，日產(chǎn)有機(jī)肥800 kg，臭氣控制效果好。設(shè)備運(yùn)行以來(lái)，堆肥場(chǎng)后方村幼兒園里的小朋友、前面村綜合市場(chǎng)的業(yè)主及周邊居民均從中受益，再無(wú)投訴事件發(fā)生。該設(shè)備解決了分散地區(qū)居民集中區(qū)域中小規(guī)模餐廚垃圾處理難的問(wèn)題。

該設(shè)備的運(yùn)行效果：①能耗低。反應(yīng)器的內(nèi)壁保溫結(jié)構(gòu)使堆肥釋放的熱量用于新料升溫，大幅降低能耗。30 kW·h/t的能耗相比市面上同類設(shè)備降低95%以上。②處理能力強(qiáng)。設(shè)備日處理量為1～10 t，珠海三灶鎮(zhèn)之前的設(shè)備日處理量?jī)H為0.3～1 t。③使用年限長(zhǎng)。筒體用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板卷制而成，筒體軸線與水平面的夾角為2°，物料通過(guò)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)和抄板配合完成混合和前移。筒體不銹鋼板的螺栓法蘭結(jié)構(gòu)連接延長(zhǎng)了使用年限。④高肥效。通過(guò)篩選高效降解菌種、調(diào)節(jié)通風(fēng)量、優(yōu)化反應(yīng)器構(gòu)型，使餐廚垃圾中的淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素被充分降解，垃圾中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無(wú)害的有機(jī)質(zhì)。⑤高效除臭。通過(guò)GC-MS確定臭氣的主要成分，采用菌種噴淋、生物填料吸附及植物代謝吸收3種方式聯(lián)合控制。周邊居民聞不到臭味，使在小區(qū)內(nèi)堆肥成為可能。

經(jīng)廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院檢測(cè)，車間監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氨（0.093 mg/m3）、H2S（0.045 mg/m3）、總懸浮顆粒物（TSP）（0.05 mg/m3）、氮氧化物（0.050 mg/m3）、SO2（0.140 mg/m3）及排放口的氨（0.063 mg/m3）、H2S（0.030 mg/m3）、TSP（0.17 mg/m3）、氮氧化物（0.2 mg/m3）、SO2（0.112 mg/m3），均遠(yuǎn)低于相應(yīng)閾值濃度，氨（0.2mg/m3）、H2S（0.06mg/m3）、TSP（0.3mg/m3）、氮氧化物（0.1 mg/m3）、SO2（0.15 mg/m3）。堆肥廢氣排放口、處理車間廢氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)排放的氨、H2S達(dá)到GB 14554—1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)（新改擴(kuò)建）排放限值要求。堆肥廢氣排放口、處理車間廢氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)排放的TSP、氮氧化物、SO2濃度均達(dá)到GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)排放限值要求。

2.3處理成本核算

市場(chǎng)上現(xiàn)有廚余垃圾處理設(shè)備普遍存在故障率和成本高的問(wèn)題，采購(gòu)后無(wú)法穩(wěn)態(tài)運(yùn)作。該設(shè)備自2015年5月運(yùn)行以來(lái)，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定。相比現(xiàn)行設(shè)備，增加了生物除臭系統(tǒng)，使用壽命長(zhǎng)，性價(jià)比遠(yuǎn)高于同類設(shè)備，不同設(shè)備成本合算如表1所示。

表1　不同設(shè)備成本核算

在2萬(wàn)人規(guī)模條件下，分別按垃圾分類、環(huán)衛(wèi)保潔及垃圾清運(yùn)處理一體化模式和承包企業(yè)單純垃圾分類、處理和回收模式進(jìn)行處理成本核算。

由圖3可知，一體化模式下前3 a年的運(yùn)營(yíng)發(fā)動(dòng)期、鞏固期及穩(wěn)定期，政府投入分別為118、72、57元/t。與之相對(duì)，企業(yè)承包模式下，前3 a的政府對(duì)應(yīng)投入分別為226、128、100元/t。數(shù)據(jù)顯示，2012年，廣州和珠海的垃圾處理成本分別為315元/t和200元/t［3，7］。一體化運(yùn)營(yíng)模式比企業(yè)承包運(yùn)營(yíng)模式更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

圖3　廣東惜福環(huán)保科技有限公司餐廚垃圾堆肥系統(tǒng)設(shè)備在不同模式下政府成本比較

單純垃圾分類處理模式存在如下缺陷：①人員溝通協(xié)調(diào)和政府管理考核難度大；②運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，一手資料收集困難；③垃圾分類與環(huán)境品質(zhì)提升脫節(jié)，需外加成本發(fā)動(dòng)居民。如果環(huán)衛(wèi)保潔和垃圾分類處理一體化經(jīng)營(yíng)，垃圾分類可實(shí)現(xiàn)資源化，效益得到提升，降低垃圾分類和減量的單位處理成本，且可提高區(qū)域環(huán)境品位。

3　結(jié)論和建議

小區(qū)廚余垃圾就地堆肥一體化設(shè)備運(yùn)行效果良好：堆肥周期短、占地少、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、臭味控制及資源化效果好。生活垃圾處理及堆肥設(shè)備未來(lái)的發(fā)展方向可從以下幾個(gè)方面來(lái)升級(jí)：①進(jìn)一步探索實(shí)用性更強(qiáng)、居民參與度更高、更加符合各地實(shí)際情況的小區(qū)生活垃圾源頭分類管理辦法；②優(yōu)化廚余垃圾堆肥成套設(shè)備性能，進(jìn)一步降低設(shè)備的制造及運(yùn)行維護(hù)成本；③針對(duì)不同市場(chǎng)需求研發(fā)具備不同處理能力和堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的設(shè)備；④研發(fā)車載式、移動(dòng)式設(shè)備對(duì)生活垃圾進(jìn)行靈活處理；⑤加大宣傳力度，使垃圾分類、環(huán)衛(wèi)保潔及垃圾清運(yùn)處理一體化模式及就地堆肥成套設(shè)備為更廣泛的群體所了解、接受。

致謝：筆者僅代表廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰局孕牡馗兄x珠海市幸福村居辦公室、珠海市市政和林業(yè)局、華南理工大學(xué)、廣東省環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會(huì)、橫琴新區(qū)公共建設(shè)局、金灣區(qū)三灶鎮(zhèn)、香洲區(qū)城管局、南屏鎮(zhèn)以及斗門(mén)區(qū)斗門(mén)鎮(zhèn)對(duì)該工作的大力配合和鼎力相助。

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［5］馮亞斌，孫江，李彥富.典型居住小區(qū)垃圾分類成本效益分析及其影響［J］.城市管理與科技，2006，8（5）：209-212.

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Community Domestic Waste Source Separation and Complete Equipment and Key Technology for Kitchen Waste In-situ Composting

Hu Huageng1，2，Zhu Nengwu3，Huang Zongcai1，2，Shen Weihang1，2，3
（1.Guangdong Xifu Environmental Protection Science and Technology Co.Ltd.，Guangzhou Guangdong510000；2. Zhuhai Korlin Environmental Protection Science and Technology Co.Ltd.，ZhuhaiGuangdong519000；3.School of Environment and Energy，South China University of Technology，GuangzhouGuangdong510006）

Aimed at residence community，we combined the domestic waste source separation with property management company to explore the integrated operation pattern of source separation and sanitation services.Complete equipment for food waste in-situ composting had already applied in actual production and could realize source reduction，resource utilization，as well as terminal treatment pressure decrease.Practice indicated that the integrated operation pattern can achieve waste reduction 70%，while the advantages of short cycle，low investment，small land occupation，good odor control，high fertilizer efficiency，etc.，were displayed.

domestic waste；source separation；integrated pattern；in-situ composting；equipment and technology

X799.3；X705

B

1005-8206（2016）05-0049-03

2016-01-31

扈華庚（1964—），工程師，主要從事環(huán)境管理及固廢回收利用方面的研究工作。

朱能武，E-mail：nwzhu@scut.edu.cn；沈偉航，E-mail：shen. wh@mail.scut.edu.cn。