垃圾堆肥與厭氧消化項目淺析

鐘毅

摘要：本文主要對城市生活垃圾的堆肥與厭氧消化處理工藝及項目的主要構(gòu)成進(jìn)行介紹，希望能對以后的垃圾處理方法的選擇有所借鑒。

關(guān)鍵詞：垃圾;堆肥;厭氧消化

對于城市生活類垃圾，由于各地氣候、季節(jié)、生活水平及生活習(xí)慣、能源結(jié)構(gòu)等差異，造成城市生活垃圾成分和產(chǎn)量多種多樣、不均勻，而且變化幅度大。各種類型廢物的特性差異也造成了處理技術(shù)和工藝的不同。本文主要介紹生活垃圾的堆肥與厭氧消化處理工藝。

1.垃圾堆肥與厭氧消化的原理與特點

垃圾的堆肥處理與厭氧消化均為生物處理方法，是通過微生物的作用使垃圾中的有機(jī)物降解、穩(wěn)定的無害化處理，垃圾經(jīng)過生物處理后，可生產(chǎn)出富含營養(yǎng)成分的肥料。

垃圾堆肥是好氧生物處理，垃圾中相對分子質(zhì)量大、能位高的各種有機(jī)物作為好氧微生物的營養(yǎng)源，在一定的溫度、濕度、供氧條件下，進(jìn)行生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成相對分子質(zhì)量小、能位低的物質(zhì)而穩(wěn)定下來。

厭氧消化為厭氧生物處理，在隔離氧氣的條件下，通過厭氧微生物的作用將垃圾中復(fù)雜的有機(jī)物降解、轉(zhuǎn)化為簡單、穩(wěn)定的化合物，同時釋放能量。釋放出來的能量主要為沼氣。

好氧堆肥與厭氧消化的特點：

對原料質(zhì)量要求高。從無害化角度，垃圾中可生物降解有機(jī)物含量應(yīng)在10%以上，從肥效出發(fā)則需要40%以上，這需要良好的垃圾分類收集措施。對于混合垃圾，由于其成分復(fù)雜，雜質(zhì)多，因此即便設(shè)置了預(yù)處理分揀系統(tǒng)，仍然難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此垃圾生物處理適用于垃圾分類收集較好有機(jī)物成分高的城市生活垃圾以及農(nóng)、林、庭院等植物性垃圾。

必須設(shè)置垃圾的預(yù)處理系統(tǒng)。對于混合垃圾，必須經(jīng)過分揀處理，分離出垃圾中金屬、電池、玻璃、磚瓦、塑料、廢紙等雜質(zhì)，否則生產(chǎn)出的肥料除肥效低外，還易造成土地質(zhì)量的惡化，其中重金屬物質(zhì)會造成土壤的污染;

占地面積較大。由于垃圾的生物反應(yīng)是一個緩慢過程，所需無論堆肥廠還是厭氧處理均需要較大的存儲場地。相應(yīng)地，對大氣環(huán)境的污染控制也是生物處理的一項重要內(nèi)容;

具有一定的減量化處理水平。垃圾生物處理的減量化實際是垃圾的回收處理，將垃圾中一部分分離出來加工成可用產(chǎn)品，剩余的非生物處理部分仍需依靠焚燒、填埋等方法進(jìn)行處理。因此單一的類似垃圾堆肥的處理方式往往不能實現(xiàn)城市生活垃圾的完全無害化處理。

2.垃圾堆肥項目主要設(shè)計內(nèi)容

好氧堆肥通常由預(yù)處理、主發(fā)酵、后發(fā)酵、后處理、脫臭及貯存等工序組成。

2.1預(yù)處理

當(dāng)以城市生活垃圾為主要原料時，由于其中含有粗大垃圾和不可堆肥化物質(zhì)，會影響處理機(jī)械的正常運行，并降低發(fā)酵倉容積的有效利用，且難以達(dá)到無害化要求，因此必須設(shè)置可靠的預(yù)處理系統(tǒng)。

預(yù)處理主要包括分選、破碎等工序，去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物質(zhì)的含量。破碎、篩分后適宜的垃圾粒徑范圍為12～60mm，使物料保證較大的表面積便于微生物的繁殖，同時保持一定的空隙率與透氣性能，以便均勻充分地通風(fēng)供氧。

對于含水率較高的垃圾、污泥、糞便等，在預(yù)處理階段還需采取降低水分、增加透氣性、調(diào)整碳?xì)浔鹊拇胧饕椒ㄊ翘砑佑袡C(jī)調(diào)理劑和膨脹劑。常用調(diào)理劑和膨脹劑為木屑、稻殼、秸稈、樹葉、輪胎顆粒、碎石等。

垃圾進(jìn)廠后首先進(jìn)行稱量，然后輸送至原料庫房，再進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)，完成分揀、篩選、破碎、添加調(diào)理劑和膨脹劑。預(yù)處理系統(tǒng)的輸出物料包括以下幾部分：

分選可回收物，包括金屬、玻璃、塑料、紙張等，可進(jìn)行資源回收利用;

一級篩上廢物，經(jīng)篩分以及分選處理后的大塊物料和不可堆肥化物質(zhì)，需運輸至焚燒廠或填埋場進(jìn)一步處理;

二級篩下廢物，主要為粒徑12mm以下的灰土成分，有機(jī)物含量較低，可進(jìn)行填埋處理或用作填埋場覆蓋土;

可堆肥化物質(zhì)，分離出各類雜質(zhì)后的垃圾，有機(jī)物含量較高，可用于后續(xù)堆肥工序。

2.2主發(fā)酵

主發(fā)酵也稱一次發(fā)酵，主要在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行，靠強(qiáng)制通風(fēng)或翻堆攪拌供給氧氣。根據(jù)堆肥規(guī)模及發(fā)酵周期，一次發(fā)酵車間通常需要設(shè)置多個發(fā)酵倉，在運行時可交替使用。

預(yù)處理系統(tǒng)的堆肥原料采用機(jī)械輸送方式輸送至發(fā)酵倉，經(jīng)過4～12天的發(fā)酵形成半成品，然后進(jìn)入后發(fā)酵車間。

好氧堆肥主發(fā)酵過程需要經(jīng)過產(chǎn)熱、高溫、腐熟等階段，在運行時需要根據(jù)不同階段的需求調(diào)節(jié)發(fā)酵倉溫度以及供氧量，溫度的調(diào)節(jié)主要通過輸入熱風(fēng)、熱煙氣以及通風(fēng)散熱來實現(xiàn)。因此需要設(shè)置電加熱裝置或小型垃圾焚燒爐提供發(fā)酵熱源。

2.3后發(fā)酵

后發(fā)酵也稱二次發(fā)酵，其作用是將主發(fā)酵尚未分解的有機(jī)物全部分解，變成腐殖酸、氨基酸等較穩(wěn)定的有機(jī)物。后發(fā)酵也可在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行，但通常進(jìn)行敞開式發(fā)酵。后發(fā)酵需要進(jìn)行翻堆和通風(fēng)。后發(fā)酵時間通常在20～30天，物料堆高在1～2m，因此后發(fā)酵車間的堆積面積需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)工藝來確定。

2.4后處理

后處理的作用是將發(fā)酵后的堆肥產(chǎn)品進(jìn)一步凈化處理，去除殘余的雜質(zhì)。一般需要設(shè)置篩分、磁選、風(fēng)選、慣性分離、破碎等設(shè)備。

后處理還需要設(shè)置壓實造粒、打包包裝等處理設(shè)備，獲得最終的堆肥產(chǎn)品。根據(jù)特殊需要還可以在堆肥后處理階段加入N、P、K添加劑，生產(chǎn)復(fù)合肥。

2.5除臭

在堆肥工藝過程中，每個工序系統(tǒng)及運行地點均會產(chǎn)生惡臭氣體，主要有氨、硫化氫、硫醇、胺類等。由于堆肥廠生產(chǎn)周期較長，垃圾及堆肥產(chǎn)品存儲量大，廠房面積大，除臭措施成為堆肥廠環(huán)境保護(hù)、防止大氣污染的一項重要內(nèi)容。

常用除臭措施包括化學(xué)除臭劑噴灑法，酸、堿水溶液吸收劑吸收法，活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等。設(shè)計中常采用化學(xué)除臭劑噴灑和熟堆肥吸附脫臭器方法。

2.6貯存

一般堆肥廠需要設(shè)置容納6個月左右產(chǎn)量的貯藏措施，可設(shè)計為袋裝倉房堆放、二次發(fā)酵倉散裝堆放、或成品室外堆放。

3.厭氧消化項目設(shè)計內(nèi)容

厭氧消化工藝包括濕式和干式兩種方式。濕式厭氧消化適用于水分大于80%的垃圾，尤其適合來自廚房和工業(yè)的高水分高有機(jī)物含量的垃圾，但不適于混合垃圾和木質(zhì)垃圾;干式厭氧消化則適用于水分60～80%的來自花園、廚房和工業(yè)的濕潤和半干垃圾。

厭氧消化工藝多種多樣，其主要工藝過程同樣包括預(yù)處理、發(fā)酵、后處理、除臭、貯存等工序。但厭氧消化與好氧堆肥不同之處在于：

3.1由于垃圾含水率高，采用的預(yù)處理工藝及設(shè)備不同;

3.2厭氧發(fā)酵是在消化器中進(jìn)行，因此垃圾在生產(chǎn)過程中外露程度較低，臭氣處理范圍程度低于好氧堆肥;

3.3需要設(shè)置污水處理裝置及脫水裝置;

3.4需要可靠的沼氣處理裝置和沼氣利用裝置，可用于發(fā)電或為本項目提供熱能。

4結(jié)語

城市生活垃圾的堆肥與厭氧消化處理工藝均是主要的垃圾生物處理方法，通過本文對生活垃圾的堆肥與厭氧消化處理工藝及項目的主要構(gòu)成進(jìn)行介紹，希望對垃圾生物處理方法的選擇有所借鑒。