多種農(nóng)村固廢立式好氧發(fā)酵資源化利用技術(shù)研究

摘要：針對當前農(nóng)村生活濕垃圾填埋處理的土地資源緊缺、污水滲漏污染地下水等難題和農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等廢棄物無害化處理、資源化利用的瓶頸問題，作者以上海某規(guī)模羊場為基地，利用立式好氧發(fā)酵技術(shù)，通過對集中收集的生活濕垃圾、農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等農(nóng)村固廢的科學調(diào)制，組織開展了一系列試驗研究試驗結(jié)果證明：采用立式好氧發(fā)酵技術(shù)，通過系統(tǒng)設(shè)備完善和對多種農(nóng)村固廢的合理調(diào)制，實現(xiàn)農(nóng)村固廢的無害化處理和資源化利用完全可行，總結(jié)形成了一套多種農(nóng)村固廢立式好氧發(fā)酵資源化利用的新模式。

關(guān)鍵詞：立式好氧發(fā)酵；農(nóng)村固廢；調(diào)制；資源化利用

隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略不斷推進，農(nóng)村面貌快速改善、農(nóng)民生活質(zhì)量明顯提高。但在目前的新農(nóng)村建設(shè)過程中還存在著許多的困難與瓶頸，其中農(nóng)民自留地種植的果蔬秸稈、畜禽養(yǎng)殖糞便等固體廢棄物和垃圾分類后集中收集的生活濕垃圾的無害化處理和資源化利用已成為目前較為棘手但又急需解決的問題。

目前，對農(nóng)村生活濕垃圾的處理主要采用集中收集后填埋的方式，但存在的最大問題是可用于填埋的土地資源緊缺，而且還存在污染地下水的隱患[1]；農(nóng)業(yè)種植廢棄物主要是農(nóng)民自留地果蔬種植產(chǎn)生的秸稈等固廢，由于數(shù)量不成規(guī)模、時節(jié)不集中，回收利用難度大，利用政策實現(xiàn)資源化利用較為困難，隨意丟棄、污染環(huán)境和水資源的現(xiàn)象較為嚴重[2]；上海的畜禽養(yǎng)殖已基本實現(xiàn)了規(guī)?；壳皩π笄菁S便等固廢的處理主要是采取自然堆肥的方式，但普遍存在著糞便散落、發(fā)酵污水滲漏以及發(fā)酵廢氣的直排等弊端[3]；有鑒于此，利用先進的立式高溫好氧發(fā)酵處理技術(shù)，對農(nóng)村生活濕垃圾、農(nóng)民自留地果蔬秸稈和畜禽養(yǎng)殖糞污等進行集中綜合處理將成為農(nóng)村固廢實現(xiàn)無害化處理、資源化利用的首選。為此，本研究以上海某規(guī)模羊場為基地，組織開展了一輪生活濕垃圾、農(nóng)業(yè)種植廢棄物、畜禽養(yǎng)殖糞便等農(nóng)村固廢立式好氧發(fā)酵資源化利用的試驗。

1 材料與方法

1.1 材料

1）選擇上海某規(guī)模羊場作試驗基地，根據(jù)試驗要求配置相關(guān)設(shè)施設(shè)備：①GYFJ-100智能立式固廢好氧發(fā)酵（罐）系統(tǒng)1套，日均處理能力8～10 m3，系統(tǒng)對各類待處理固廢物料要求含水率為65%～75%、碳氮比為25～30：1；②GYSH-1000垃圾分揀機1套，生活濕垃圾分揀能力500～1 000 kg/h；③GYSS-1500雙軸生物質(zhì)撕碎機1套，農(nóng)村固廢粉碎處理能力1 000～1 500 kg/h；④GYJB-2000攪拌混合機1套，單次攪拌能力2 000 kg、2～3次/h。

2）物料：①羊場固廢，上海某羊場糞便、殘料等固廢，日均產(chǎn)生量2.5～3 m3；采購費0元；②農(nóng)作物固廢，上海某村集中收集的農(nóng)民零星種植玉米、茄子等果蔬作物秸稈，日均產(chǎn)生量1～3 m3，有較高的時節(jié)性，采購費0元；③生活濕垃圾。上海某村經(jīng)垃圾分類處理后集中收集的生活濕垃圾，日均產(chǎn)生量1～1.5 m3，采購費0元。

3）輔料：①大糠為大米加工副產(chǎn)品，采購費900元/t；②醋糟為附近某食品廠加工副產(chǎn)品，采購費0元。

1.2 方法

1）根據(jù)多種農(nóng)村固廢的營養(yǎng)成分和理化特性，試驗設(shè)置了羊糞固廢單一物料、羊糞+生活濕垃圾2種固廢混合物料和羊糞+生活濕垃圾+農(nóng)作物秸稈3種固廢混合物料等3種處置模式。

2）羊糞固廢單一物料的處置。羊場羊糞由承糞帶收集后，輸送帶轉(zhuǎn)運至撕碎機進行粉碎，然后轉(zhuǎn)運至攪拌機添加5%醋糟輔料，混合后加入立式好氧發(fā)酵罐持續(xù)好氧發(fā)酵7～10 d。

3）羊糞+生活濕垃圾2種固廢混合物料的處置：①羊糞固廢預處理。羊糞固廢采用承帶式清糞，經(jīng)輸送帶轉(zhuǎn)運至撕碎機粉碎后加入攪拌機待用；②生活濕垃圾預處理。生活濕垃圾經(jīng)集中收集后轉(zhuǎn)運至試驗基地，首先由垃圾分揀機對濕垃圾作分揀處理，剔除塑料（主要是各類包裝袋）及金屬物質(zhì)，隨后轉(zhuǎn)入撕碎機粉碎后加入攪拌機待用；③添加輔料混合。由于生活濕垃圾的含水量較高，且碳含量較低，因此添加輔料中5%為大糠，另5%為醋糟；羊糞、生活濕垃圾、大糠、醋糟等所有物料按60 ： 30 ： 5 ： 5的比例，經(jīng)充分攪拌混合后加入發(fā)酵罐好氧發(fā)酵7～10 d。

4）羊糞+生活濕垃圾+農(nóng)作物秸稈3種固廢混合物料的處置：①羊糞固廢預處理，同前文；②生活濕垃圾預處理，同前文；③農(nóng)作物秸稈預處理。玉米、茄子等果蔬作物秸稈集中收集后，轉(zhuǎn)運至試驗基地由撕碎機粉碎成長2 cm左右的物料，待用；④混合。完成預處理羊糞固廢、生活濕垃圾、農(nóng)作物秸稈和醋糟輔料按照50 ： 25 ： 20 ： 5比例攪拌混合后加入發(fā)酵罐，發(fā)酵處理7～10 d。

2 結(jié)果分析

2.1 結(jié)果

1）羊糞固廢單一物料的處置結(jié)果。按照1.2之2）的方法對試驗基地羊糞固廢進行了連續(xù)3個多月立式好氧發(fā)酵試驗。由于第一輪試驗腐熟物料的pH酸堿度高于NY 525-2012標準，因此第二輪在羊糞固廢中添加了5%醋糟。二輪試驗混合物料理化性狀和處置結(jié)果見表1和表2。

2）羊糞+生活濕垃圾2種固廢混合物料的處理結(jié)果。按照1.2之3）的方法將預處理后羊糞和生活濕垃圾2種固廢及大糠和醋糟2種輔料按預定比例混合后，在試驗基地開展了連續(xù)2個多月立式好氧發(fā)酵處理，相關(guān)結(jié)果見表3、表4。

3）羊糞+生活濕垃圾+農(nóng)作物秸稈3種固廢混合物料的處置結(jié)果。按照1.2之4）的方法將預處理羊糞、生活濕垃圾、農(nóng)作物秸稈等3種農(nóng)村固廢和醋糟輔料，按設(shè)定比例混合后開展了近3個月連續(xù)立式好氧發(fā)酵處理試驗，相關(guān)結(jié)果見表5、表6。

2.2 分析

1）不同固廢混合物料的理化性狀分析。3種處置模式單一和多種固廢混合物料的理化性狀匯總成表7。

分析表7可以看到，羊糞、生活濕垃圾和農(nóng)作物秸稈3種農(nóng)村固廢，按照不同處置模式調(diào)制成的四種物料，其理化性狀均達到了立式好氧發(fā)酵系統(tǒng)的運行要求，并較好地完成了各種混合物料的發(fā)酵處理。

2）不同固廢混合物料的處置結(jié)果。各種固廢和輔料按照不同處置模式調(diào)制成混合物料后經(jīng)好氧發(fā)酵處理的結(jié)果見表8。

從表8可以看到，采用單一羊糞固廢物料進行立式好氧發(fā)酵處理的物料，其各項主要指標均達到NY 525—2012的有機肥相關(guān)要求，唯有pH指標為8.79，超過標準上限值0.29。因此，試驗組及時調(diào)整物料結(jié)構(gòu)，在單一羊糞固廢中添加了5%的醋糟，使這一處置模式各項腐熟物料的指標值均達到了標準要求，并在隨后的2種處置模式中持續(xù)采用了添加醋糟這一方式，保證了發(fā)酵物料pH達標。

在開展第2種處置模式試驗時，考慮到生活濕垃圾的含水率高且碳含量較低，因此在調(diào)制混合物料時，另外添加了5%的大糠，從試驗結(jié)果來看，效果較好；在開展第3種處置模式時，由于農(nóng)作物秸稈的纖維含量高，可較好地補充混合物料碳含量，因此在調(diào)制時取消了大糠的添加；試驗結(jié)果證明效果良好，而且還可降低運行成本。

3 討論

1）試驗結(jié)果證明，通過對立式好氧發(fā)酵系統(tǒng)的完善和對規(guī)模羊場羊糞固廢、生活濕垃圾、農(nóng)作物秸稈等農(nóng)村固廢的合理調(diào)制，采用立式好氧發(fā)酵處理來實現(xiàn)多種農(nóng)村固廢的資源化利用完全可行。

2）實際運行過程中，在混合物料中添加5%醋糟很有必要，可有效降低發(fā)酵物料的pH酸堿度。

3）由于農(nóng)作物秸稈具有較強時節(jié)性，因此在實際運行中應注意這類固廢的合理分配；同時應注意儲存適量的大糠，以作農(nóng)作物固廢不足時的輔料。

參考文獻：

[1] 呂凡，何品晶，邵立明，等.餐廚垃圾高溫好氧生物消化工藝控制條件優(yōu)化[J].同濟大學學報（自然科學版），2003（2）：233-238.

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[3] 洪云超，唐建軍，黃靖，等.畜禽固廢快速發(fā)酵技術(shù)集成示范與應用分析[J].中國畜禽種業(yè)，2021，17（10）：42-46.