[科普中國]-堆肥設(shè)備

分類按照通風(fēng)方式分類

目前世界上采用的堆肥方法主要是高溫好氧堆肥，它基本上可分三種類型：靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)法堆肥、間歇翻堆強(qiáng)制通風(fēng)法、連續(xù)動態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)法。各種方法的目的都以使垃圾達(dá)到無害化為指標(biāo)，經(jīng)充分腐熟，作肥料使用。各種方法的選擇由垃圾的組成和地方的投資能力而決定。

1 靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)的發(fā)酵裝置

靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)法堆肥要求在密閉的發(fā)酵池內(nèi)進(jìn)行。池形有方形、圓形、矩形、倒錐形等。發(fā)酵池池形的選擇由進(jìn)出料的方式所決定。高度一般為3～4 m。發(fā)酵池的密封有利于發(fā)酵條件的控制和無害化指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。發(fā)酵池底設(shè)有通風(fēng)、排水管道，兩者可共用。池頂設(shè)有排風(fēng)口，將廢氣排出并除臭。通風(fēng)亦可由底部抽風(fēng)，造成池力負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)。這種方法有利于對臭氣的控制。風(fēng)機(jī)一般選用離心式風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓53.32～66.65 kPa，每立方米堆層風(fēng)量為0.1～0.2 m3(標(biāo)準(zhǔn))/S。靜態(tài)強(qiáng)制性的通風(fēng)發(fā)酵由于是好氧發(fā)酵，其發(fā)酵周期比厭氧發(fā)酵短。但是，由于垃圾一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致物料的不均性及微生物生長的不均勻。因此，完成堆肥仍然需要較長的發(fā)酵周期，尤其對有機(jī)質(zhì)含量高于50%的垃圾，靜態(tài)強(qiáng)制通氣較困難，易造成厭氧狀態(tài)，發(fā)酵周期延長，這是它的局限性。

2 間歇翻堆強(qiáng)制通風(fēng)發(fā)酵裝置

間歇翻堆強(qiáng)制通風(fēng)法堆肥就是對高有機(jī)質(zhì)含量的垃圾在利用堆肥法處理過程中，在強(qiáng)制通風(fēng)的同時(shí)用翻堆機(jī)械將垃圾間歇翻堆，一方面防止堆肥物料結(jié)塊以保持物料疏松而有利通風(fēng)，另一方面促使堆肥物料的均勻混合，從而加快發(fā)酵過程，縮短發(fā)酵周期。翻堆機(jī)械裝置有應(yīng)用于露天條堆的輪胎式翻堆機(jī)和履帶式鏈耙機(jī)，用于槽形發(fā)酵池的軌道形轉(zhuǎn)子式翻堆機(jī)的板式輸送翻堆機(jī)，用于圓形多層發(fā)酵塔形的翻堆槳和圓柱刮板旋轉(zhuǎn)槳，也用于圓柱形密閉發(fā)酵池的橋架立式螺旋攪拌鉆等。

3 連續(xù)動態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)發(fā)酵裝置

連續(xù)動態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)形發(fā)酵裝置是目前高速堆肥系統(tǒng)中用得最多的一種裝置，發(fā)酵采用達(dá)諾式發(fā)酵滾筒。該裝置適合于以紙張為主(占35%～40%)，碳氮比高達(dá)70的垃圾，通過加入污泥、糞便進(jìn)行混合發(fā)酵。一般情況下，筒體以3 r/min的轉(zhuǎn)速不斷翻滾，并通入空氣由另一端抽出氣體，然后除臭。達(dá)諾發(fā)酵滾筒的直徑3～5m，長為20～70m，功率為55～100kW。達(dá)諾發(fā)酵滾筒能在28～48 h內(nèi)完成第一次發(fā)酵，并由一端連續(xù)進(jìn)料，另一端連續(xù)出料。

按照發(fā)酵裝置的類型分類按照發(fā)酵裝置的類型有立式堆肥發(fā)酵塔、臥式堆肥發(fā)酵滾筒、筒倉式堆肥發(fā)酵倉和箱式堆肥發(fā)酵池等。

1 立式堆肥發(fā)酵塔

立式堆肥發(fā)酵塔通常由5～8層組成。堆肥物料由塔頂進(jìn)入塔內(nèi)，在塔內(nèi)堆肥通過不同形式的機(jī)械運(yùn)動，由塔頂一層層地向塔底移動。一般經(jīng)過5～8天的好氧發(fā)酵，堆肥物即由塔頂移動至塔底而完成一次發(fā)酵。立式堆肥發(fā)酵塔通常為密閉結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)溫度分布為從上層至下層逐漸升高，即最下層溫度最高。為了保證各層內(nèi)微生物的各自活性以進(jìn)行高速堆肥，分別維持塔內(nèi)各層處于微生物活動的最適溫度和最適通氣量，塔式裝置的供氧通常以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，通過安裝在塔身一側(cè)不同高度的通風(fēng)口將空氣定量地通人塔內(nèi)以滿足微生物對氧的需求。

立式堆肥發(fā)酵塔的種類通常包括：立式多段圓筒式、立式多段降落門式、立式多段槳葉刮板式、立式多段移動床式等。

2 臥式堆肥發(fā)酵滾筒

臥式堆肥發(fā)酵滾筒又稱達(dá)諾(Danot)式。主體設(shè)備是一個(gè)長20～35 m，直徑為2～3.5 m的臥式滾筒。在該發(fā)酵裝置中廢物靠與筒體內(nèi)表面的摩擦沿旋轉(zhuǎn)方向提升，同時(shí)借助自重落下。通過如此反復(fù)升落，廢物被均勻地翻到并且與供入的空氣接觸，并借微生物的作用進(jìn)行發(fā)酵。此外，由于筒體斜置，當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)方向提升的廢物靠自重下落時(shí)，逐漸向筒體出口一端移動，這樣，回轉(zhuǎn)窯可自動穩(wěn)定地供應(yīng)、傳送和排出堆肥物。該裝置的處理?xiàng)l件概括如下：通風(fēng)空氣溫度原則上為常溫，對24 h連續(xù)操作的裝置，通風(fēng)量為0.1 m3/(m3·mm作的，筒內(nèi)攪拌的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)以0.2～3.0 r/min為標(biāo)準(zhǔn)。如果發(fā)酵全過程都在此裝置中完成，停留時(shí)間應(yīng)為2～5天。筒填充率一般為：筒內(nèi)廢物量/筒容量≤容量%。當(dāng)以該裝置作全程發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵過程中堆肥物的平均溫度為50～60當(dāng)，最高溫度可達(dá)70～80高；當(dāng)以該裝置作一次發(fā)酵時(shí)，則平均溫度35～45以，最高溫度可為60高左右。

3 筒倉式堆肥發(fā)酵倉

筒倉式堆肥發(fā)酵倉為單層圓筒狀(或矩形)，發(fā)酵倉深度一般為4--5 m。其上部有進(jìn)料口和散刮裝置，下部有螺桿出料機(jī)。大多采用鋼筋混凝土筑成。發(fā)酵倉內(nèi)供氧均采用高壓離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氣，以維持倉內(nèi)堆肥好氧發(fā)酵?？諝庖话阌蓚}底進(jìn)入發(fā)酵倉，堆肥原料由倉頂進(jìn)入。經(jīng)過6～12 d的好氧發(fā)酵，得到初步腐熟的堆肥由倉底通過出料機(jī)出料。根據(jù)堆肥在發(fā)酵倉內(nèi)的運(yùn)動形式，筒倉式發(fā)酵倉可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。

(1) 筒倉式靜態(tài)發(fā)酵倉。該裝置呈單層圓筒形，堆積高度4～5 m。堆肥物由倉頂經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入倉內(nèi)，經(jīng)過10～12天的好氧發(fā)酵后，由倉底的螺桿出料機(jī)出料。由于倉內(nèi)沒有重復(fù)切斷裝置，原料呈壓實(shí)塊狀，通氣性能差，通風(fēng)阻力大，動力消耗大，而且產(chǎn)品難以均質(zhì)化。但是該裝置占地面積小，發(fā)酵倉利用率高，這是它的優(yōu)點(diǎn)。這種裝置的結(jié)構(gòu)簡單，所以使用比較廣泛。

(2) 筒倉式動態(tài)發(fā)酵倉。筒倉式動態(tài)發(fā)酵倉呈單層圓筒形，堆積高度為1.5～2m。動態(tài)發(fā)酵倉運(yùn)行時(shí)，經(jīng)預(yù)處理工序分選破碎的廢物被輸料機(jī)傳送至池頂中部，然后由布料機(jī)均勻向池內(nèi)布料，位于旋轉(zhuǎn)層的螺旋鉆以公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)來攪拌池內(nèi)廢物，這樣操作的目的時(shí)防止形成溝槽，并且螺旋鉆的形狀和排列能經(jīng)常保持空氣的均勻分布。廢物在池內(nèi)依靠重力從上部向下部跌落。既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)切割螺桿裝置安裝在池底，無論上部的旋轉(zhuǎn)層是否旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)品均可從池底排出。好氧發(fā)酵所需的空氣從池底的布?xì)獍鍙?qiáng)制通入。為了維持池內(nèi)的好氧環(huán)境，促進(jìn)發(fā)酵，采用鼓風(fēng)機(jī)從池底強(qiáng)制通風(fēng)。通過測定池內(nèi)每一段的溫度和氣體的濃度，可調(diào)節(jié)向每一段供應(yīng)的空氣量以及控制橋塔的旋轉(zhuǎn)周期來改變翻倒頻率。一次發(fā)酵的周期為5～7天。在堆肥過程中，螺旋葉片重復(fù)切斷原料，原料被壓在螺旋面上，容易產(chǎn)生壓實(shí)塊狀，所以通氣性能不太好。此外，它還有原料滯留時(shí)間不均勻、產(chǎn)品呈不均質(zhì)狀，不易密閉等缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是排出口的高度和原料的滯留時(shí)間均可調(diào)節(jié)。

4 箱式堆肥發(fā)酵池

箱式堆肥發(fā)酵池種類很多，應(yīng)用也十分普遍，其主要分類有：

(1) 矩形固定式犁形翻倒發(fā)酵池。這種箱式堆肥發(fā)酵池設(shè)置犁形翻倒攪拌裝置，該裝置起機(jī)械犁掘廢物的作用，可定期攪動兼移動物料數(shù)次，它能保持池內(nèi)通氣，使物料均勻發(fā)散，并兼有運(yùn)輸功能，可將物料從進(jìn)料端移至出料端，物料在池內(nèi)停留5～10天?？諝馔ㄟ^池底布?xì)獍暹M(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。發(fā)酵池采用輸送式攪拌裝置，能提高物料的堆積高度。

(2) 扇斗翻倒式發(fā)酵池。這種發(fā)酵池呈水平固定，池內(nèi)裝備翻倒機(jī)對廢物進(jìn)行攪拌使廢物濕度均勻并與空氣接觸，從而促進(jìn)易堆肥物迅速分解，阻止產(chǎn)生臭氣。停留時(shí)間為7～10天，翻倒廢物頻率以一天一次為標(biāo)準(zhǔn)，也可視物料性狀改變翻倒次數(shù)。該發(fā)酵裝置在運(yùn)行中具有幾個(gè)特點(diǎn)：發(fā)酵池裝有一臺攪拌機(jī)及一架安置于車式輸送機(jī)上的翻倒車，翻倒廢物時(shí)，翻倒車在發(fā)酵池上運(yùn)行，當(dāng)完成翻倒操作后，翻倒車返回到活動車上；根據(jù)處理量，有時(shí)可以不安裝具有行吊結(jié)構(gòu)的車式輸送機(jī)；當(dāng)池內(nèi)物料被翻倒完畢，攪拌機(jī)由繩索牽引或機(jī)械活塞式傾斜裝置提升，再次翻倒時(shí)，可放下攪拌機(jī)開始攪拌；為使翻倒車從一個(gè)發(fā)酵池移至另一個(gè)發(fā)酵池，可采用軌道傳送式活動車和吊車刮出輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)或擺動輸送機(jī)，堆肥經(jīng)攪拌機(jī)攪拌，被位于發(fā)酵池末端的車式輸送機(jī)傳送，最后由安置在活動車上的刮出輸送機(jī)刮出池外；發(fā)酵過程的幾個(gè)特定階段由一臺壓縮機(jī)控制，所需空氣從發(fā)酵池底部吹入。

(3) 吊車翻倒式發(fā)酵池。這種發(fā)酵池一般作二次發(fā)酵用。經(jīng)過預(yù)處理設(shè)備破碎分選的堆肥化物料或已通過一次發(fā)酵的可堆肥物由輸送設(shè)備送至發(fā)酵池中，送入的可堆肥物由穿梭式輸送設(shè)備堆積在指定的箱式發(fā)酵池中。堆積期間，空氣從吸槽供給，帶挖斗吊車翻倒物料并兼做接種操作。

(4) 臥式槳葉發(fā)酵池。攪拌槳葉依附于移動裝置而隨之移動。由于攪拌裝置能橫向和縱向移動，因此操作時(shí)攪拌裝置縱向反復(fù)移動攪拌物料并同時(shí)橫向傳送物料。因?yàn)閿嚢杩杀榧罢麄€(gè)發(fā)酵池，故可將發(fā)酵池設(shè)計(jì)得很寬，這樣發(fā)酵池就具有較大的處理能力。

(5) 臥式刮板發(fā)酵池。這種發(fā)酵池主要部件是一個(gè)成片狀的刮板，由齒輪齒條驅(qū)動，刮板從左向右擺動攪拌廢物，從右向左空載返回，然后再從左向右擺動推入一定量的物料。由刮板推入的物料量可調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)一天攪拌一次時(shí)，可調(diào)節(jié)推入量為一天所需量。如果處理能力較大，可將發(fā)酵池設(shè)計(jì)成多級結(jié)構(gòu)。池體為密封負(fù)壓式構(gòu)造，因此臭氣不外逸。發(fā)酵池有許多通風(fēng)孔以保持好氧狀態(tài)。另外，還裝配有灑水及排水設(shè)施以調(diào)節(jié)濕度1。

因素采用何種堆肥設(shè)備及相應(yīng)的堆肥工藝通常取決于以下因素：

1固體廢物種類；

2 建立堆肥廠址的自然條件(與居民區(qū)距離、地形、風(fēng)向等)；

3對堆肥過程中二次污染物(滲濾液、惡臭氣體)的控制水平；

4 建廠投資及運(yùn)行成本。

由于地理位置條件的優(yōu)越性，條垛式堆肥可廣泛應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)、小城鎮(zhèn)，但一些人口密集的農(nóng)村、農(nóng)場、養(yǎng)殖場、城市郊區(qū)等區(qū)域應(yīng)首先選擇對惡臭氣體及滲濾液治理效率較高的堆肥工藝2。

發(fā)展趨勢家庭堆肥器西雅圖固體廢物公用事業(yè)局于1986年在美國第一次實(shí)施堆肥大師計(jì)劃，標(biāo)志著家庭堆肥的開始，該計(jì)劃主要是采用堆肥技術(shù)處理庭院廢物和食品廢物。1995年，41%西雅圖居民家庭實(shí)行了家庭堆肥，分流了約8 300 t庭院廢物，其中的82%堆肥用于庭院綠化。有研究表明。在Ontario的Mississauga地區(qū)，路邊收集、集中堆肥和家庭堆肥的處理費(fèi)用分別為140美元t-1、190美元t-1和50美元t-1。而且家庭堆肥可以減少試驗(yàn)區(qū)居民垃圾量的3%～5%。同集中、大規(guī)模的堆肥系統(tǒng)相比，家庭堆肥具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低和固體廢物源頭減量化。在西雅圖，用于食品廢物的家庭堆肥器有兩種：蚯蚓箱和錐形桶。過去常用的是蚯蚓箱，現(xiàn)在流行的是錐形桶，錐形桶高約0.9 m，內(nèi)有一個(gè)高度為0.46 m的籃子，它能容納一個(gè)三口之家在6～9個(gè)月之內(nèi)產(chǎn)生的食品廢物。用于庭院廢物的家庭堆肥器有兩種：0.34 m3和0.59 m3。制造家庭堆肥器的材料為木材、再生聚乙烯和不銹鋼。

堆肥馬桶適于無水或少水的地方，如大型堆肥馬桶適于公園、高速公路、車站等，小型堆肥馬桶適于輪船等。市售堆肥馬桶分為自含式和集中式，這兩類均可采用間歇或連續(xù)方式運(yùn)行，材質(zhì)為玻璃絲和聚乙烯。自含式是堆肥器設(shè)置在馬桶旁邊，而集中式是設(shè)置在地下室或建筑物的旁邊。間歇運(yùn)行的堆肥馬桶含有1個(gè)以上的室，當(dāng)一個(gè)室盛滿以后，便轉(zhuǎn)到另一個(gè)室，它的好處是腐熟堆肥不會被新鮮的糞便污染連續(xù)運(yùn)行的堆肥馬桶只有一個(gè)室，新鮮糞便和腐熟準(zhǔn)肥混在一起。

適于現(xiàn)場操作的小容量反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)由于經(jīng)濟(jì)、臭味控制和場地的原因，大型反應(yīng)器、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛和條垛堆肥系統(tǒng)受到了極大的限制，因此，適于現(xiàn)場操作的可移動、小容量反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。例如，英國County Mulch Co．建造了兩套可移動堆肥系統(tǒng)(容積為30.584～38.23 m3)，形狀類似滾式集裝箱，進(jìn)料采用斗式裝載機(jī)，出料時(shí)吊車把集裝箱吊起，物料從集裝箱的后門倒出來。采用計(jì)算機(jī)控制溫度和氧含量。雖然該類系統(tǒng)只出現(xiàn)了幾年，但它正得到小型污水處理廠、食品行業(yè)、餐飲業(yè)、社區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、研究所和商業(yè)團(tuán)體等越來越廣泛的注意和應(yīng)用。目前它主要用于食品廢物處理。市售小容量反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)有箱式系統(tǒng)、攪拌倉和旋轉(zhuǎn)消化器等，但目前最常用的是箱式堆肥系統(tǒng)，該系統(tǒng)可間歇或連續(xù)操作，具有良好的過程控制、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡單、易于操作和組裝等優(yōu)點(diǎn)，但它最大的優(yōu)點(diǎn)是為那些沒有足夠場地的團(tuán)體或單位提供了一種處理有機(jī)廢物的技術(shù)，目前美國和加拿大分別有50和25個(gè)箱式堆肥系統(tǒng)運(yùn)行。一個(gè)典型的箱式堆肥系統(tǒng)處理規(guī)模為1～40 t/d-1，由若干個(gè)箱子組成，其中2個(gè)箱子用作生物過濾器。為便于現(xiàn)場操作，混合設(shè)備和反應(yīng)器與拖車連接。

總之，固體廢物的源頭越來越分散，產(chǎn)生的量也越來越多，那么堆肥設(shè)備應(yīng)用的范圍將逐步擴(kuò)大。對于不同的固體廢物，需采用和開發(fā)不同的堆肥設(shè)備。隨著固體廢物堆肥處理的發(fā)展，家庭堆肥器和小容量反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。一方面，家庭堆肥器從源頭減少了固體廢物的處理量；另一方面，小容量反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)為那些沒有足夠場地和固體廢物產(chǎn)生量少的團(tuán)體提供了一種處理有機(jī)廢物的技術(shù)。總之，堆肥設(shè)備的發(fā)展趨勢是小型化、移動化和專用化3。