餐厨垃圾固相物好氧堆肥工艺设计

王发生

摘要：结合目前国内餐厨废弃物好氧堆肥工艺处理现状，设计一种好氧堆肥处理工艺路线和一整套适用于国内设备化堆肥的成套装置，力争使好氧堆肥工艺路线流程化。流程做到设备化，设备达到自动化，从物料收集，烘干脱水，一次发酵，二次发酵及造粒包装一系列过程，使好氧堆肥过程做到可控，生产出有机肥满足相关指标要求。解决餐厨废弃物固相物堆肥的环保问题，降低生产成本。

关键词：餐厨固相物;好氧堆肥;工艺流程

中图分类号：X798 文献标志码：A

0引言

目前，国内餐厨废棄物固相物堆肥，主要是条垛式堆肥工艺。原始物料经过前级预处理工艺分拣、洗油、沥水三相油水固分离后，固相物到达堆肥工艺环节。根据条垛式堆肥碳氮比及含水率的要求，加入风干的锯末、刨花及农作物秸秆等纤维补充碳源，保证碳氮比例为30-25：1，同时降低固相物料含水率。加入这些纤维支撑物，增加了物料透气性。配比好的物料，按照要求堆放在平地上，通过翻抛机定时翻堆，增加与空气中氧气的接触机会，经过40—60d完成基本的堆肥过程。

国内餐厨废弃物处理项目因为考虑到运输成本的问题，一般建在距离城市中心不远的地带。条垛式堆肥过程产生的粉尘及臭气不好收集，一直处于“除尘、除臭投资运营成本大，处理效果差，被环保列为重点督查单位”的尴尬局面。而且，由于添加的锯末和支撑物与固相物的比例达到3：1，放大了堆肥底物的体积，造成堆肥占地面积扩大，增加了堆肥投资和运行成本。基于以上原因及庞大的体积，使得堆肥设备化难以实现。

1整体设计方案

本工艺方案如图1所示，主要由固相物缓冲仓、烘干滚筒设备、螺旋混料装置、堆肥滚筒、封闭式滚筒筛、封闭式堆肥塔和封闭式重力筛组成。烘干滚筒设备分别与沼气系统和废气外排系统相连;堆肥滚筒设备、封闭式滚筒筛、封闭式堆肥塔、封闭式重力筛和废气外排系统均与除尘除臭系统相连;堆肥滚筒还与鼓风机相连。

控制系统分别与固相物缓冲仓、烘干滚筒、螺旋混料装置、堆肥滚筒、封闭式滚筒筛、封闭式堆肥塔、封闭式重力筛、沼气系统、鼓风机、除尘除臭系统和废气外排系统信号连接。预处理收集的餐厨垃圾固相物烘干脱水后，混入餐厨好氧微生物，在堆肥滚筒内完成第一次好氧堆肥，筛分后，筛下物在封闭式堆肥塔完成第二次好氧堆肥，完成餐厨固相物好氧堆肥。

具体工作流程如下。

（1）将收集的餐厨垃圾固液分离后，喷淋洗涮固体物表面附着的油渍，过筛，得到粒径5mm以上的固相物物料，沥水后，送入固相物缓冲仓，进入缓冲仓的含水率在80%左右的固相物连续进入烘干滚筒设备;送入烘干滚筒设备后，经沼气火焰直接烘干，烘烤后的物料在烘干滚筒内螺旋导流板的作用下，在烘干滚筒内继续前进直达出料口;沼气系统给烘干滚筒提供烘干固相物物料所需的能源，烘干过程中产生的湿热气体经过引风进入废气外排系统，由废气外排系统送入除尘除臭系统，经除尘除臭系统脱渣、脱水后，送入气体高空排放装置（高空15 m排放装置），排放到空气中;在烘干滚筒中固相物物料的含水率明显降低，同时起到灭菌、缩小体积和升温的作用。

（2）固相物物料在烘干滚筒内被烘干，并到达烘干滚筒出料口进入螺旋混料装置，同时，将餐厨好氧微生物（采用鹤壁市人元生物科技发展有限公司生产的RW有机物发酵菌剂）均匀混入烘干的固相物物料中，每8-10t烘干的固相物物料中添加1kg餐厨好氧微生物，形成初始物料（含水率55%-60%左右），送入堆肥滚筒。

（3）初始物料在缓慢转动的堆肥滚筒内缓缓地前进，鼓风机根据工艺要求，按照设定程序进行鼓风（对物料进行供氧），风向与物料运动方向相反;初始物料在堆肥滚筒内完成第一次好氧堆肥，形成第一次堆肥料（周期5-7 d）;堆肥滚筒逸出的气体进入除尘除臭系统，经处理后送入气体高空排放装置，排放到空气中。

（4）第一次堆肥料送入封闭式滚筒筛，筛上物作为生活垃圾填埋或者焚烧处理，筛下物送入封闭式堆肥塔的塔顶，堆肥料从封闭式堆肥塔内堆肥板第五层开始，逐层向下运动，空气自封闭式堆肥塔塔底进入，向塔顶运动，给堆肥料提供氧气;封闭式堆肥塔塔顶有气体收集出口，封闭式堆肥塔内产生的废气进入除尘除臭系统，再经过气体高空排放装置排放到空气中;堆肥料从封闭式堆肥塔内完成第二次好氧堆肥（周期7—10d），形成第二次堆肥料。

（5）第二次堆肥料送到封闭式重力筛，剔除密度大砂石、陶瓷颗粒，防止长期施肥造成土壤沙化，完成餐厨固相物好氧堆肥。随后可以进行造粒、包装，作为成品肥销售。

经过第一次堆肥的初始物料中的有机物颗粒大幅度减小，无机物体积几乎不变，经过封闭式滚筒筛，筛上物（无机物）被当作生活垃圾填埋或者焚烧处理，筛下物进入封闭式堆肥塔。经过二次好氧堆肥，固相物体积进一步缩小，再次进入封闭式重力筛，剔除密度大砂石、陶瓷颗粒，重复上一工序。

一般情况下餐厨废弃物固相物占餐厨废弃物总体的20%-40%。本设计的堆肥工艺采取完全“减法”堆肥技术。并采用全封闭系统，除尘除臭使得堆肥系统内部微负压，避免了粉尘异味的外泄。由于堆肥物料前期不做分拣处理，所以餐厨废弃物固相物中含有玻璃、陶瓷、纸巾、木筷、塑料、金属块等，经过烘干滚筒后，在340℃左右沼气火焰作用下，其中的纸巾、木筷、塑料部分碳化，正好弥补堆肥碳源的不足;玻璃、陶瓷、金属块在烘干滚筒和堆肥滚筒的转动中相互冲击，恰巧破碎了餐厨废弃物固相物中的有机物，使得有机物体积再次减小。通过封闭式筛分装置，分离出了大块的无机物，将筛下的较小颗粒有机物进入堆肥塔继续好氧堆肥，二次熟化的有机肥颗粒经过重力筛，剔除沙石，进入造粒、包装、销售系统。

2本设计堆肥工艺的原理

有机固体废料的好氧堆肥就是在好氧条件下，堆肥物料中的可溶性有机物透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收;其中固体和胶体有机物先附着在微生物体外，由微生物分泌胞外酶将其分解为可溶性物质，再渗入细胞。同时，微生物通过自身的代谢活动，也使得一部分有机物氧化成简单的无机物，并释放能量，使另一部分有机物用于合成微生物自身的细胞物质，提供微生物各种生理活动所需的能量，使机体能够进行正常的生长与繁殖，好氧堆肥反应过程如图2所示。

好氧堆肥一般经历三个阶段。

（1）升温段，是在嗜温微生物（包括细菌、真菌、放线菌）的作用下，堆体温度升至不超过45℃。

（2）高温段，堆体温度上升到45℃以上时，嗜温微生物受到抑制，甚至死亡，嗜热微生物上升为主导微生物。堆肥中残留和新形成的可溶性有机物继续被氧化分解，复杂的有机物，如半纤维素、纤维素和蛋白质被强烈分解。温度在50℃时，最活跃的是嗜热性真菌和放线菌;温度上升到60℃时，真菌几乎停止活动，仅有嗜热细菌和放线菌活动;温度升高至70℃时，大多数嗜热性微生物已不再适应，大批进入休眠和死亡阶段。

（3）降温段，高温阶段造成微生物的死亡和活动减少，自然进入低温阶段。这时嗜温性微生物又开始占据优势，对残余难分解的有机物进一步分解，但是微生物活性普遍下降，堆肥体发热量减小，温度开始下降，有机物区域稳定化，需氧量大大减少，堆肥进入腐熟或后熟阶段。

根据上述阶段温度特点，以及对应需氧量关系，根据本工艺要求将参数导入计算机控制系统，实现了无人值守生产。

3结束语

本论述设计的堆肥工艺有别于传统的条垛式堆肥工艺，所有的餐厨废弃物均在堆肥装置中进行，随时收集处理堆肥过程中产生的粉尘及臭气，处理效果好，避免了环境污染，同时降低了除尘除臭投资成本。本工艺采用了餐厨废水系统厌氧发酵产生的沼气作为能源供给，用于物料烘干脱水，是资源化利用的一种体现，同时降低额外能源成本。由于本设计的堆肥工艺方案的整个过程都在堆肥装置中进行，极大地减小了肥堆的占地面积，降低了堆肥投资运营成本。