垃圾堆肥与厌氧消化项目浅析

钟毅

摘要：本文主要对城市生活垃圾的堆肥与厌氧消化处理工艺及项目的主要构成进行介绍，希望能对以后的垃圾处理方法的选择有所借鉴。

关键词：垃圾;堆肥;厌氧消化

对于城市生活类垃圾，由于各地气候、季节、生活水平及生活习惯、能源结构等差异，造成城市生活垃圾成分和产量多种多样、不均匀，而且变化幅度大。各种类型废物的特性差异也造成了处理技术和工艺的不同。本文主要介绍生活垃圾的堆肥与厌氧消化处理工艺。

1.垃圾堆肥与厌氧消化的原理与特点

垃圾的堆肥处理与厌氧消化均为生物处理方法，是通过微生物的作用使垃圾中的有机物降解、稳定的无害化处理，垃圾经过生物处理后，可生产出富含营养成分的肥料。

垃圾堆肥是好氧生物处理，垃圾中相对分子质量大、能位高的各种有机物作为好氧微生物的营养源，在一定的温度、湿度、供氧条件下，进行生化反应，转化成相对分子质量小、能位低的物质而稳定下来。

厌氧消化为厌氧生物处理，在隔离氧气的条件下，通过厌氧微生物的作用将垃圾中复杂的有机物降解、转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。释放出来的能量主要为沼气。

好氧堆肥与厌氧消化的特点：

对原料质量要求高。从无害化角度，垃圾中可生物降解有机物含量应在10%以上，从肥效出发则需要40%以上，这需要良好的垃圾分类收集措施。对于混合垃圾，由于其成分复杂，杂质多，因此即便设置了预处理分拣系统，仍然难以保证产品的质量。因此垃圾生物处理适用于垃圾分类收集较好有机物成分高的城市生活垃圾以及农、林、庭院等植物性垃圾。

必须设置垃圾的预处理系统。对于混合垃圾，必须经过分拣处理，分离出垃圾中金属、电池、玻璃、砖瓦、塑料、废纸等杂质，否则生产出的肥料除肥效低外，还易造成土地质量的恶化，其中重金属物质会造成土壤的污染;

占地面积较大。由于垃圾的生物反应是一个缓慢过程，所需无论堆肥厂还是厌氧处理均需要较大的存储场地。相应地，对大气环境的污染控制也是生物处理的一项重要内容;

具有一定的减量化处理水平。垃圾生物处理的减量化实际是垃圾的回收处理，将垃圾中一部分分离出来加工成可用产品，剩余的非生物处理部分仍需依靠焚烧、填埋等方法进行处理。因此单一的类似垃圾堆肥的处理方式往往不能实现城市生活垃圾的完全无害化处理。

2.垃圾堆肥项目主要设计内容

好氧堆肥通常由预处理、主发酵、后发酵、后处理、脱臭及贮存等工序组成。

2.1预处理

当以城市生活垃圾为主要原料时，由于其中含有粗大垃圾和不可堆肥化物质，会影响处理机械的正常运行，并降低发酵仓容积的有效利用，且难以达到无害化要求，因此必须设置可靠的预处理系统。

预处理主要包括分选、破碎等工序，去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质的含量。破碎、筛分后适宜的垃圾粒径范围为12～60mm，使物料保证较大的表面积便于微生物的繁殖，同时保持一定的空隙率与透气性能，以便均匀充分地通风供氧。

对于含水率较高的垃圾、污泥、粪便等，在预处理阶段还需采取降低水分、增加透气性、调整碳氢比的措施，主要方法是添加有机调理剂和膨胀剂。常用调理剂和膨胀剂为木屑、稻壳、秸秆、树叶、轮胎颗粒、碎石等。

垃圾进厂后首先进行称量，然后输送至原料库房，再进入预处理系统，完成分拣、筛选、破碎、添加调理剂和膨胀剂。预处理系统的输出物料包括以下几部分：

分选可回收物，包括金屬、玻璃、塑料、纸张等，可进行资源回收利用;

一级筛上废物，经筛分以及分选处理后的大块物料和不可堆肥化物质，需运输至焚烧厂或填埋场进一步处理;

二级筛下废物，主要为粒径12mm以下的灰土成分，有机物含量较低，可进行填埋处理或用作填埋场覆盖土;

可堆肥化物质，分离出各类杂质后的垃圾，有机物含量较高，可用于后续堆肥工序。

2.2主发酵

主发酵也称一次发酵，主要在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌供给氧气。根据堆肥规模及发酵周期，一次发酵车间通常需要设置多个发酵仓，在运行时可交替使用。

预处理系统的堆肥原料采用机械输送方式输送至发酵仓，经过4～12天的发酵形成半成品，然后进入后发酵车间。

好氧堆肥主发酵过程需要经过产热、高温、腐熟等阶段，在运行时需要根据不同阶段的需求调节发酵仓温度以及供氧量，温度的调节主要通过输入热风、热烟气以及通风散热来实现。因此需要设置电加热装置或小型垃圾焚烧炉提供发酵热源。

2.3后发酵

后发酵也称二次发酵，其作用是将主发酵尚未分解的有机物全部分解，变成腐殖酸、氨基酸等较稳定的有机物。后发酵也可在发酵仓内进行，但通常进行敞开式发酵。后发酵需要进行翻堆和通风。后发酵时间通常在20～30天，物料堆高在1～2m，因此后发酵车间的堆积面积需要根据生产规模和生产工艺来确定。

2.4后处理

后处理的作用是将发酵后的堆肥产品进一步净化处理，去除残余的杂质。一般需要设置筛分、磁选、风选、惯性分离、破碎等设备。

后处理还需要设置压实造粒、打包包装等处理设备，获得最终的堆肥产品。根据特殊需要还可以在堆肥后处理阶段加入N、P、K添加剂，生产复合肥。

2.5除臭

在堆肥工艺过程中，每个工序系统及运行地点均会产生恶臭气体，主要有氨、硫化氢、硫醇、胺类等。由于堆肥厂生产周期较长，垃圾及堆肥产品存储量大，厂房面积大，除臭措施成为堆肥厂环境保护、防止大气污染的一项重要内容。

常用除臭措施包括化学除臭剂喷洒法，酸、碱水溶液吸收剂吸收法，活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等。设计中常采用化学除臭剂喷洒和熟堆肥吸附脱臭器方法。

2.6贮存

一般堆肥厂需要设置容纳6个月左右产量的贮藏措施，可设计为袋装仓房堆放、二次发酵仓散装堆放、或成品室外堆放。

3.厌氧消化项目设计内容

厌氧消化工艺包括湿式和干式两种方式。湿式厌氧消化适用于水分大于80%的垃圾，尤其适合来自厨房和工业的高水分高有机物含量的垃圾，但不适于混合垃圾和木质垃圾;干式厌氧消化则适用于水分60～80%的来自花园、厨房和工业的湿润和半干垃圾。

厌氧消化工艺多种多样，其主要工艺过程同样包括预处理、发酵、后处理、除臭、贮存等工序。但厌氧消化与好氧堆肥不同之处在于：

3.1由于垃圾含水率高，采用的预处理工艺及设备不同;

3.2厌氧发酵是在消化器中进行，因此垃圾在生产过程中外露程度较低，臭气处理范围程度低于好氧堆肥;

3.3需要设置污水处理装置及脱水装置;

3.4需要可靠的沼气处理装置和沼气利用装置，可用于发电或为本项目提供热能。

4结语

城市生活垃圾的堆肥与厌氧消化处理工艺均是主要的垃圾生物处理方法，通过本文对生活垃圾的堆肥与厌氧消化处理工艺及项目的主要构成进行介绍，希望对垃圾生物处理方法的选择有所借鉴。