塑料化工—城镇垃圾堆肥化处理技术

堆肥化是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进固体废物中可生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化制得的产品称为堆肥。根据微生物生长的环境可将堆肥化分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化两种。由于厌氧堆肥化具有堆制周期过长、产生异味、分解不够充分等缺点，因此现代化堆肥工艺通常采用好氧堆肥化。部分小城镇地区也建议采用好氧堆肥化。

　　好氧堆肥化是在有氧存在的条件下，以好氧微生物为主降解、稳定有机物的无害化处理方法。由于具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好和易于机械化操作等特点，好氧堆肥法在国内外得到广泛应用。

　　堆肥化基本工艺流程

　　好氧堆肥工艺由前处理，主发酵（亦可称一次发酵，一级发酵或初级发酵）、后发酵（亦可称二次发酵、二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。

　　（1）前处理
　　生活垃圾中往往含有粗大垃圾和不可堆肥化物质，这些物质会影响垃圾处理机械的正常运行，降低发酵仓容积的有效使用，使堆温难以达到无害化要求，从而影响堆肥产品的质量。前处理的主要任务是破碎和分选，去除不可堆肥化物质，将垃圾破碎在12～60mm的适宜粒径范围。

　　（2）主发酵
　　主发酵可在露天或发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或强制通风来供给氧气，供给空气的方式随发酵仓种类而异。发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌（生长繁殖最适宜温度为30～40℃）进行的。随着堆温的升高，最适宜温度45~65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解，氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度上升有很大影响。然后将进入降温阶段，通常将温度升高到开始降低为止的阶段称为主发酵期。生活垃圾的好氧堆肥化的主发酵期约为4～12d。

　　（3）后发酵
　　碳氮比过高的未腐熟堆肥施用于土壤，会导致土壤呈氮饥饿状态。碳氮比过低的未腐熟堆肥施用于土壤，会分解产生氨气，危害农作物的生长。因此，经过主发酵的半成品必须进行后发酵。后发酵可在专设仓内进行，但通常把物料堆积到1～2m高度，进行敞开式后发酵。为提高后发酵效率，有时仍需进行翻堆或通风。在主发酵工序尚未分解及较难分解的有机物在此阶段可能全部分解，变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。后发酵时间通常在20～30d以上。

　　（4）后处理
　　经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都被稳定化和减量化。但在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物还要经过一道分选工序去除。可以用回转式振动筛，磁选机，风选机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎（如生产精制堆肥）。也可以根据土壤的情况，将散装堆肥中加入N、P、K添加剂后生产复合肥。

　　（5）脱臭
　　在堆肥化工艺过程中，会有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等物质在各个工序中产生，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭及吸附剂吸附法等。经济实用的方法是熟堆肥氧化吸附的生物除臭法。将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器，堆高约0.8～1.2m，将臭气通入系统，使之与生物分解和吸附及时作用，其氨、硫化氢去除效率均可达98％以上。

　　（6）储存
　　堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬两季就需积存，因此，一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的贮藏设施，以保证生产的连续进行。

　　典型好氧堆肥工艺系统

　　（1）条垛式系统
　　条垛式是堆肥系统中最简单最古老的一种。它是在露天或棚架下，将堆肥物料以长状条垛或条堆堆放，在好氧条件下进行发酵。垛的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形。条垛式堆肥的特点是通过定期翻堆来实现堆体中的有氧状态。条垛式堆肥一次发酵周期为1～3个月。这种堆肥化由预处理、建堆、翻堆和储存四个工序组成。
条垛式系统的优点是：所需设备简单，成本投资相对较低；翻堆使堆肥易于干燥，填充剂易于筛分和回用；长时间的堆腐使产品的稳定性相对较好。

　　条垛式系统的缺是：占地面积大，堆腐周期长，需要大量的翻堆机械和人力，需要更频繁的监测，才能保证通气和温度要求。由于条垛式堆肥是开放系统，翻堆会造成臭味的散发，影响周围环境。运行操作受气候影响大，雨季会破坏堆体结构。冬季则造成堆体热量大量散失、温度降低等问题。

　　（2）强制通风静态垛系统
　　强制通风静态垛系统不同于条垛式系统之处在于堆肥过程中不是通过物料的翻堆而是通过强制通风方式向堆体供氧，它能更有效地确保高温和病原菌灭活。在此系统中，在堆体下部设有一套管路，与风机连接。

　　穿孔通风管道可置于堆肥场地表面或地沟内，管路上铺一层木屑或其他填充料，使布气均匀。然后在这层填充料上堆放堆肥物料，成为堆体，在最外层覆盖上过筛或未过筛的堆肥产品进行隔热保温。

　　强制通风静态垛系统的优点是：设备投资相对较低；与条垛式系统相比，温度及通风条件得到更好的控制；堆腐时间相对较短，一般为2～3周；产品稳定性好，能更有效的杀灭病原菌及控制臭味；由于堆腐期相对较短、填充料相对较少，因此占地也相对较少。但是通风静态垛系统堆肥易受气候条件的影响。例如，雨天会破坏堆体的结构。与条垛式系统相比，在足够大体积、合适的堆腐条件下，通风静态垛系统受寒冷气候的影响较小。

　　（3）反应器系统（发酵仓系统）
　　装置式堆肥系统，是将堆肥物料密闭在发酵装置（如发酵仓、发酵塔等）内，控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和转化。也称反应器系统、发酵仓系统等。发酵装置的种类繁多，除了结构形式不同外，主要差别在于搅拌发酵物料的翻堆机不同，大多数翻堆机兼有运送物料的作用，目前国内外各类发酵装置有：池型（箱式）发酵池、立式发酵设备、筒仓式发酵设备、水平式发酵设备、组合式发酵系统等。

　　同条垛式系统和强制通风静态垛系统相比，反应器堆肥系统设备占地面积小，能进行很好的过程控制，堆肥过程不受气候条件的影响，可对废气进行统一收集处理，防止环境的二次污染，解决了臭味问题。但也存在明显的不利因素：首先是堆肥的投资和运行费用及维护费用很高。由于堆肥周期较短，堆肥产品会有潜在的不稳定性，堆肥的后熟期相对延长，由于机械化程度高，一旦设备出现问题，堆肥过程即受影响。

　　通过以上分析可知，强制通风静态垛系统操作运行费用较反应器系统（发酵仓系统）低，堆肥周期及占地小于传统条垛式系统，因而比较适合西部小城镇地区经济、技术水平现状，值得在这些地区进行推广。

　　堆肥厂主要设备

　　垃圾堆肥厂的主要设备包括预处理装置，各种发酵设备，后处理设备和防治二次污染设备等。

　　（1）预处理设备
　　在预处理工序中，物料的粗分选可采用螺旋筛、振动筛分机、圆盘筛分机、干燥型比重分选机、多级比重分选机、半湿式分选破碎机、分选机、磁选机、铝选机等。

　　主要经济指标及其参考值

　　垃圾堆肥化的建设投资和运行费用介于垃圾卫生填埋和垃圾焚烧之间。西部小城镇地区新建堆肥厂投资估算指标可控制在10～20万元/吨。堆肥厂建设工期指标控制在6～10个月。静态好氧堆肥发酵过程和输送过程（燃料消耗折合为电耗）中的电耗应小于10KWh/t垃圾处理量；动态好氧堆肥发酵过程和输送过程（燃料消耗折合为电耗）中的电耗应小于20KWh/t垃圾处理量。新建堆肥厂运行成本指标控制在30～60元/吨。