王發(fā)生

摘要：結(jié)合目前國內(nèi)餐廚廢棄物好氧堆肥工藝處理現(xiàn)狀，設(shè)計一種好氧堆肥處理工藝路線和一整套適用于國內(nèi)設(shè)備化堆肥的成套裝置，力爭使好氧堆肥工藝路線流程化。流程做到設(shè)備化，設(shè)備達到自動化，從物料收集，烘干脫水，一次發(fā)酵，二次發(fā)酵及造粒包裝一系列過程，使好氧堆肥過程做到可控，生產(chǎn)出有機肥滿足相關(guān)指標要求。解決餐廚廢棄物固相物堆肥的環(huán)保問題，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：餐廚固相物;好氧堆肥;工藝流程

中圖分類號：X798 文獻標志碼：A

0引言

目前，國內(nèi)餐廚廢棄物固相物堆肥，主要是條垛式堆肥工藝。原始物料經(jīng)過前級預(yù)處理工藝分揀、洗油、瀝水三相油水固分離后，固相物到達堆肥工藝環(huán)節(jié)。根據(jù)條垛式堆肥碳氮比及含水率的要求，加入風干的鋸末、刨花及農(nóng)作物秸稈等纖維補充碳源，保證碳氮比例為30-25：1，同時降低固相物料含水率。加入這些纖維支撐物，增加了物料透氣性。配比好的物料，按照要求堆放在平地上，通過翻拋機定時翻堆，增加與空氣中氧氣的接觸機會，經(jīng)過40—60d完成基本的堆肥過程。

國內(nèi)餐廚廢棄物處理項目因為考慮到運輸成本的問題，一般建在距離城市中心不遠的地帶。條垛式堆肥過程產(chǎn)生的粉塵及臭氣不好收集，一直處于“除塵、除臭投資運營成本大，處理效果差，被環(huán)保列為重點督查單位”的尷尬局面。而且，由于添加的鋸末和支撐物與固相物的比例達到3：1，放大了堆肥底物的體積，造成堆肥占地面積擴大，增加了堆肥投資和運行成本?；谝陨显蚣褒嫶蟮捏w積，使得堆肥設(shè)備化難以實現(xiàn)。

1整體設(shè)計方案

本工藝方案如圖1所示，主要由固相物緩沖倉、烘干滾筒設(shè)備、螺旋混料裝置、堆肥滾筒、封閉式滾筒篩、封閉式堆肥塔和封閉式重力篩組成。烘干滾筒設(shè)備分別與沼氣系統(tǒng)和廢氣外排系統(tǒng)相連;堆肥滾筒設(shè)備、封閉式滾筒篩、封閉式堆肥塔、封閉式重力篩和廢氣外排系統(tǒng)均與除塵除臭系統(tǒng)相連;堆肥滾筒還與鼓風機相連。

控制系統(tǒng)分別與固相物緩沖倉、烘干滾筒、螺旋混料裝置、堆肥滾筒、封閉式滾筒篩、封閉式堆肥塔、封閉式重力篩、沼氣系統(tǒng)、鼓風機、除塵除臭系統(tǒng)和廢氣外排系統(tǒng)信號連接。預(yù)處理收集的餐廚垃圾固相物烘干脫水后，混入餐廚好氧微生物，在堆肥滾筒內(nèi)完成第一次好氧堆肥，篩分后，篩下物在封閉式堆肥塔完成第二次好氧堆肥，完成餐廚固相物好氧堆肥。

具體工作流程如下。

（1）將收集的餐廚垃圾固液分離后，噴淋洗涮固體物表面附著的油漬，過篩，得到粒徑5mm以上的固相物物料，瀝水后，送入固相物緩沖倉，進入緩沖倉的含水率在80%左右的固相物連續(xù)進入烘干滾筒設(shè)備;送入烘干滾筒設(shè)備后，經(jīng)沼氣火焰直接烘干，烘烤后的物料在烘干滾筒內(nèi)螺旋導流板的作用下，在烘干滾筒內(nèi)繼續(xù)前進直達出料口;沼氣系統(tǒng)給烘干滾筒提供烘干固相物物料所需的能源，烘干過程中產(chǎn)生的濕熱氣體經(jīng)過引風進入廢氣外排系統(tǒng)，由廢氣外排系統(tǒng)送入除塵除臭系統(tǒng)，經(jīng)除塵除臭系統(tǒng)脫渣、脫水后，送入氣體高空排放裝置（高空15 m排放裝置），排放到空氣中;在烘干滾筒中固相物物料的含水率明顯降低，同時起到滅菌、縮小體積和升溫的作用。

（2）固相物物料在烘干滾筒內(nèi)被烘干，并到達烘干滾筒出料口進入螺旋混料裝置，同時，將餐廚好氧微生物（采用鶴壁市人元生物科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的RW有機物發(fā)酵菌劑）均勻混入烘干的固相物物料中，每8-10t烘干的固相物物料中添加1kg餐廚好氧微生物，形成初始物料（含水率55%-60%左右），送入堆肥滾筒。

（3）初始物料在緩慢轉(zhuǎn)動的堆肥滾筒內(nèi)緩緩地前進，鼓風機根據(jù)工藝要求，按照設(shè)定程序進行鼓風（對物料進行供氧），風向與物料運動方向相反;初始物料在堆肥滾筒內(nèi)完成第一次好氧堆肥，形成第一次堆肥料（周期5-7 d）;堆肥滾筒逸出的氣體進入除塵除臭系統(tǒng)，經(jīng)處理后送入氣體高空排放裝置，排放到空氣中。

（4）第一次堆肥料送入封閉式滾筒篩，篩上物作為生活垃圾填埋或者焚燒處理，篩下物送入封閉式堆肥塔的塔頂，堆肥料從封閉式堆肥塔內(nèi)堆肥板第五層開始，逐層向下運動，空氣自封閉式堆肥塔塔底進入，向塔頂運動，給堆肥料提供氧氣;封閉式堆肥塔塔頂有氣體收集出口，封閉式堆肥塔內(nèi)產(chǎn)生的廢氣進入除塵除臭系統(tǒng)，再經(jīng)過氣體高空排放裝置排放到空氣中;堆肥料從封閉式堆肥塔內(nèi)完成第二次好氧堆肥（周期7—10d），形成第二次堆肥料。

（5）第二次堆肥料送到封閉式重力篩，剔除密度大砂石、陶瓷顆粒，防止長期施肥造成土壤沙化，完成餐廚固相物好氧堆肥。隨后可以進行造粒、包裝，作為成品肥銷售。

經(jīng)過第一次堆肥的初始物料中的有機物顆粒大幅度減小，無機物體積幾乎不變，經(jīng)過封閉式滾筒篩，篩上物（無機物）被當作生活垃圾填埋或者焚燒處理，篩下物進入封閉式堆肥塔。經(jīng)過二次好氧堆肥，固相物體積進一步縮小，再次進入封閉式重力篩，剔除密度大砂石、陶瓷顆粒，重復上一工序。

一般情況下餐廚廢棄物固相物占餐廚廢棄物總體的20%-40%。本設(shè)計的堆肥工藝采取完全“減法”堆肥技術(shù)。并采用全封閉系統(tǒng)，除塵除臭使得堆肥系統(tǒng)內(nèi)部微負壓，避免了粉塵異味的外泄。由于堆肥物料前期不做分揀處理，所以餐廚廢棄物固相物中含有玻璃、陶瓷、紙巾、木筷、塑料、金屬塊等，經(jīng)過烘干滾筒后，在340℃左右沼氣火焰作用下，其中的紙巾、木筷、塑料部分碳化，正好彌補堆肥碳源的不足;玻璃、陶瓷、金屬塊在烘干滾筒和堆肥滾筒的轉(zhuǎn)動中相互沖擊，恰巧破碎了餐廚廢棄物固相物中的有機物，使得有機物體積再次減小。通過封閉式篩分裝置，分離出了大塊的無機物，將篩下的較小顆粒有機物進入堆肥塔繼續(xù)好氧堆肥，二次熟化的有機肥顆粒經(jīng)過重力篩，剔除沙石，進入造粒、包裝、銷售系統(tǒng)。

2本設(shè)計堆肥工藝的原理

有機固體廢料的好氧堆肥就是在好氧條件下，堆肥物料中的可溶性有機物透過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收;其中固體和膠體有機物先附著在微生物體外，由微生物分泌胞外酶將其分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細胞。同時，微生物通過自身的代謝活動，也使得一部分有機物氧化成簡單的無機物，并釋放能量，使另一部分有機物用于合成微生物自身的細胞物質(zhì)，提供微生物各種生理活動所需的能量，使機體能夠進行正常的生長與繁殖，好氧堆肥反應(yīng)過程如圖2所示。

好氧堆肥一般經(jīng)歷三個階段。

（1）升溫段，是在嗜溫微生物（包括細菌、真菌、放線菌）的作用下，堆體溫度升至不超過45℃。

（2）高溫段，堆體溫度上升到45℃以上時，嗜溫微生物受到抑制，甚至死亡，嗜熱微生物上升為主導微生物。堆肥中殘留和新形成的可溶性有機物繼續(xù)被氧化分解，復雜的有機物，如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)被強烈分解。溫度在50℃時，最活躍的是嗜熱性真菌和放線菌;溫度上升到60℃時，真菌幾乎停止活動，僅有嗜熱細菌和放線菌活動;溫度升高至70℃時，大多數(shù)嗜熱性微生物已不再適應(yīng)，大批進入休眠和死亡階段。

（3）降溫段，高溫階段造成微生物的死亡和活動減少，自然進入低溫階段。這時嗜溫性微生物又開始占據(jù)優(yōu)勢，對殘余難分解的有機物進一步分解，但是微生物活性普遍下降，堆肥體發(fā)熱量減小，溫度開始下降，有機物區(qū)域穩(wěn)定化，需氧量大大減少，堆肥進入腐熟或后熟階段。

根據(jù)上述階段溫度特點，以及對應(yīng)需氧量關(guān)系，根據(jù)本工藝要求將參數(shù)導入計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人值守生產(chǎn)。

3結(jié)束語

本論述設(shè)計的堆肥工藝有別于傳統(tǒng)的條垛式堆肥工藝，所有的餐廚廢棄物均在堆肥裝置中進行，隨時收集處理堆肥過程中產(chǎn)生的粉塵及臭氣，處理效果好，避免了環(huán)境污染，同時降低了除塵除臭投資成本。本工藝采用了餐廚廢水系統(tǒng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為能源供給，用于物料烘干脫水，是資源化利用的一種體現(xiàn)，同時降低額外能源成本。由于本設(shè)計的堆肥工藝方案的整個過程都在堆肥裝置中進行，極大地減小了肥堆的占地面積，降低了堆肥投資運營成本。