多通道風(fēng)場控制農(nóng)村易腐垃圾快速腐殖化技術(shù)及工程案例

浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院

作者：張舒遲，杜淑雯，陳 旭，趙海艷，吳東雷，郵箱：wudl@zju.edu.cn

【基本情況】

浙江省長興縣林城鎮(zhèn)于2017 年開始進(jìn)行農(nóng)村生活垃圾分類減量化、資源化處理試點(diǎn)工作。依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“集中式鎮(zhèn)級(jí)多通道風(fēng)場控制有機(jī)垃圾快速腐殖化技術(shù)研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）支持，采用浙江大學(xué)環(huán)境生態(tài)研究所研發(fā)的多通道風(fēng)場控制農(nóng)村易腐垃圾快速腐殖化技術(shù)，創(chuàng)造性地建設(shè)了覆蓋全鎮(zhèn)易腐生活垃圾資源化處理站1 座（圖1），全鎮(zhèn)統(tǒng)一每天定點(diǎn)定時(shí)到各村收集易腐垃圾，實(shí)現(xiàn)了全鎮(zhèn)20 個(gè)行政村易腐生活垃圾的統(tǒng)一收集、運(yùn)輸和集中處置，日處理量8～10 t，每天成肥后的產(chǎn)物約1 t，處理后的成肥產(chǎn)物達(dá)到NY/T 525—2021 有機(jī)肥料中相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，交由周邊的種植大戶還田增肥，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用。

圖1 多通道風(fēng)場控制農(nóng)村易腐垃圾快速腐殖化工程現(xiàn)場Figure 1 Engineering scene of multi-channel wind field controlling the rapid humification of rural perishable waste

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

本工藝基于好氧堆肥技術(shù)，以溫濕度為指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)控和智能自動(dòng)控制，同時(shí)通過階段翻堆、通風(fēng)曝氣和溫度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，實(shí)現(xiàn)垃圾的快速腐熟成肥。經(jīng)過升溫期、高溫期、降溫期3 個(gè)階段，利用微生物將有機(jī)廢棄物中的生物可降解物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定腐殖質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物的減量化、資源化、無害化。好氧堆肥的工藝流程和技術(shù)原理分別見圖2 和圖3。

圖2 好氧堆肥工藝流程Figure 2 Process flow of aerobic composting

圖3 好氧堆肥技術(shù)原理Figure 3 Technical principle of aerobic composting

易腐垃圾首先進(jìn)入預(yù)處理單元，通過人工分揀手段將混合在易腐垃圾中的磚塊、塑料、玻璃等不易腐爛垃圾揀出，再將易腐垃圾進(jìn)行破碎壓榨，控制物料的含水率在50%～70%。預(yù)處理后的垃圾用鏟車運(yùn)送至好氧堆肥倉內(nèi)進(jìn)行堆肥，通過微生物接種，以溫濕度控制不同堆肥階段的通風(fēng)和除濕策略，確保堆體環(huán)境適宜于微生物生長，實(shí)現(xiàn)垃圾的快速腐熟。

為解決垃圾滲濾液水質(zhì)復(fù)雜（多油、多渣、濃度高）、達(dá)標(biāo)排放難等問題，在預(yù)處理單元壓榨機(jī)以及好氧堆肥倉底部配備滲濾液收集管路系統(tǒng)，收集的滲濾液進(jìn)入滲濾液處理系統(tǒng)（圖4），經(jīng)過隔油除渣池、折流板厭氧反應(yīng)器、兩級(jí)SBR 和絮凝沉淀池，有效去除滲濾液中油脂、有機(jī)物和懸浮物，最終出水達(dá)到GB 5084—2021 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，回用于周邊的苗木種植和綠化，廢水不外排。

圖4 滲濾液收集處理系統(tǒng)Figure 4 Collection and treatment system of leachate

同時(shí)設(shè)置了臭氣收集處理系統(tǒng)，針對預(yù)處理及堆肥過程中的惡臭污染物（氨、硫化氫、VOCs 等）進(jìn)行處理。臭源包括16 個(gè)堆肥倉、污水處理設(shè)備、預(yù)處理車間。如圖5 所示，除臭工藝為前端除臭和末端除臭的組合工藝。前端除臭工藝為植物液空間霧化，在預(yù)處理車間、堆肥倉內(nèi)安裝植物液霧化系統(tǒng)，改善作業(yè)環(huán)境。末端除臭采用預(yù)洗滌+生物濾池的組合除臭工藝，處理達(dá)GB 14554—1993 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求后排放。堆肥倉和污水處理設(shè)備的臭氣由風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力通過不銹鋼風(fēng)管收集到末端除臭設(shè)備進(jìn)行處理，將堆肥倉的送風(fēng)和除臭排風(fēng)變頻風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，保證堆肥倉呈微負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，防止臭氣外溢，減小除臭風(fēng)量，在降低除臭設(shè)備投資和占地面積的同時(shí)，降低除臭系統(tǒng)能耗。

圖5 臭氣處理工藝Figure 5 Treatment process of odor

除臭工藝方面，采用生物濾池除臭工藝，可同時(shí)去除多種惡臭污染物，操作維護(hù)簡單，運(yùn)行成本低，不產(chǎn)生二次污染，適用于堆肥除臭，尤其是村鎮(zhèn)規(guī)模堆肥項(xiàng)目。堆肥過程中存在高溫階段，從堆肥倉收集的臭氣溫度較高，可能影響生物氧化除臭設(shè)備中的生物活性，因此，在生物濾池除臭工藝前端，設(shè)計(jì)了預(yù)洗滌。預(yù)洗滌有兩方面的作用：①降低臭氣溫度；②減小進(jìn)氣濃度波動(dòng)對生物氧化工藝段的影響。預(yù)洗滌+生物濾池組合除臭工藝可保障除臭系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

（1）預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)優(yōu)化了入料品質(zhì)管控，僅在進(jìn)料時(shí)需破碎壓榨，呈現(xiàn)一種半機(jī)械化的運(yùn)行方式，對設(shè)備要求不高、管理方便。

（2）好氧堆肥過程中優(yōu)化工藝參數(shù)，通過微生物接種、多通道通風(fēng)、階段翻堆、溫濕度控制等方式確保堆體中微生物在適宜環(huán)境中生長，利用微生物將有機(jī)廢棄物中的生物可降解物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定腐殖質(zhì)。

（3）提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，使得設(shè)備使用壽命長，成肥速度快，無需二次熟化，運(yùn)行成本低。按照工程8 t/d 的垃圾處理量計(jì)，綜合考慮人工費(fèi)、菌劑費(fèi)用、車輛費(fèi)、電費(fèi)、勞保工具和衛(wèi)生用品等其他費(fèi)用，在不計(jì)基建費(fèi)用的情況下易腐垃圾的日常收集運(yùn)輸和資源化運(yùn)行處理費(fèi)用為236.2 元/t，成本與其他處理方式相比具有較大的優(yōu)勢。

【長效運(yùn)行模式與機(jī)制】

建立地方政府與高校運(yùn)行模式。地方政府負(fù)責(zé)日常垃圾處理站運(yùn)行管理，浙江大學(xué)環(huán)境生態(tài)研究所負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)。工程建設(shè)資金來源于地方政府，技術(shù)研發(fā)資金來源于國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題“集中式鎮(zhèn)級(jí)多通道風(fēng)場控制有機(jī)垃圾快速腐殖化技術(shù)研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：堆肥僅在進(jìn)料時(shí)破碎壓榨，呈現(xiàn)一種半機(jī)械化的運(yùn)行方式，對設(shè)備要求不高、管理方便、設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，堆肥倉使用壽命可達(dá)20 a 以上。除冬季溫度最低的1～2 個(gè)月以外，其他時(shí)間基本不需要電加熱來提高倉內(nèi)溫度，主要電耗為堆肥倉底增氧和除臭，運(yùn)行能耗與其他處理方式相比具有較大的優(yōu)勢，運(yùn)行能耗約為同樣處理能力垃圾處理機(jī)的1/3，在不計(jì)基建費(fèi)用的情況下易腐垃圾的日常收集運(yùn)輸和資源化運(yùn)行處理費(fèi)用為236.2 元/t。

（2）環(huán)境和社會(huì)效益：該垃圾處理站日處理量8～10 t，通過階段翻堆、通風(fēng)曝氣和溫度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，實(shí)現(xiàn)了垃圾的快速腐殖化，同時(shí)通過配套滲濾液收集處理系統(tǒng)及臭氣收集處理系統(tǒng)，加強(qiáng)對堆肥過程中二次污染的控制，堆肥滲濾液經(jīng)處理后回用，堆肥產(chǎn)生的臭氣經(jīng)處理后排放。成肥后的產(chǎn)物各項(xiàng)指標(biāo)均符合NY/T 525—2021 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，交由周邊的種植大戶還田增肥，減少了運(yùn)輸成本，并且在本地實(shí)現(xiàn)了垃圾資源化，使得可持續(xù)發(fā)展的理念在地方的生態(tài)農(nóng)業(yè)中得到了實(shí)現(xiàn)，適宜在全國進(jìn)行推廣。