渠道式垃圾好氧堆肥工艺

 

张震天

 

摘要：好氧堆肥处理垃圾的工艺有很多种，在我国投入运行的垃圾好氧堆肥处理厂也有一些，但真正成功运行的并不多，渠道式垃圾好氧堆肥工艺在国外已有很多成功的运行业绩，但目前在我国还没有得到应用，该工艺的优点是工艺流程简单，工程投资少，运行费用低，每个渠道式的条形堆肥就是一个模块， 便于模块式管理和今后的扩容， 该系统自动化程度高，翻推过程可实现24小时无人连续操作， 本文认为该工艺适合我国国情，是一种垃圾资源化处理的好工艺。

关键词：渠道  发酵  好氧堆肥 翻推  翻推机  肥料

 

Garbage Aerobic Composting Treatment Process in Channels. Zhang Zhen-tian (Royal Pacific Enterprises Company Limited, Beijing, China, 100054)

Abstract：There are many kinds of garbage aerobic composting treatment process, there are also some plants put into use using aerobic composting treatment process in China, but very few was very successful in operation. There are many successful reference plants in abroad by using Aerobic Composting Treatment Process in Channels, but it has not any applications in china so far. The advantages of this process is simple in flow, less investment, low operation cost, each channel can be regarded as a mode which is quite easy for management and future project expansion. It is highly automatically control and can be operated 24 hours continuously without operator. This process is regarded as a suitable good method for treating Chinese garbage.

Key words：Channel；Ferment；Aerobic Composting；Composting Turner；Fertilizer

 

好氧堆肥处理垃圾的工艺有很多种，在我国投入运行的垃圾好氧堆肥处理厂也有一些，但真正成功运行的并不多。渠道式垃圾好氧堆肥工艺在国外，如加拿大， 美国，德国，意大利等都已有很多成功运行业绩，但目前在我国还没有得到应用。我国山东青岛市已决定采用该工艺，建造一座日处理为300吨的现代化垃圾堆肥厂。该工程计划2004年底竣工，这将是我国第一座渠道式垃圾好氧堆肥厂。

所谓渠道式垃圾好氧堆肥就是将垃圾在混凝土渠道中进行好氧发酵，通过翻推机的翻推和最终垃圾熟化，从而产生废料的过程。

渠道式垃圾好氧堆肥系统包括：

●  混合/搅拌系统，即固定双螺旋垂直搅拌器。

●  好氧反应混凝土渠道，停留时间为28天。

●  离心鼓风机，提供空气给堆肥中的有机物，该离心鼓风机由定时器控制。

●  一套完整的垃圾渗滤液收集系统，该系统从好氧反应混凝土渠道下部收集任何从堆肥废物流出的液体。

●  每个好氧反应混凝土渠道的框架和顶部覆盖顶棚密封系统，该系统可以使气味散射减到最少而且保存湿气。

●  堆肥翻推机，该翻推机由柴油机和液压驱动。

●  废气净化系统。

渠道式垃圾好氧堆肥系统工艺流程如图1。

 

 

 

 

图1  渠道式垃圾好氧堆肥工艺流程图

 

    2  垃圾搅拌混合准备

    原生垃圾经预分选后直接卸入垃圾搅拌车内，在垃圾搅拌车上装有螺旋垂直搅拌器，用于搅拌和混合垃圾。如果来料含水量超过70%，可以适当加入一些疏松剂，如草，木屑或树叶等，使含水率达到50%---60%左右后再送入堆肥厂。在有机垃圾中添加疏松剂会使有机垃圾变得多孔性。疏松剂的添加可以大大提高氧气在堆肥垃圾中的传送。大颗粒的废木屑可以在堆肥系统尾部，通过筛选再返回堆肥系统中，这样一方面可以减少废木屑的用量，另一方面可以使各种细菌附着在废木屑上，从而改善堆肥质量。

    操作员可以通过计量器计量每批混合物的重量，这些信息于是会传送到计算机中去。搅拌混合时间将根据垃圾的类型不同从5分钟到15分钟。 在搅拌混合阶段，每个螺旋垂直搅拌器将会混合所有的成分。该搅拌器系统也可以装备剪刀，以提供优良的剪切功能。垃圾混合的好坏直接影响以后的堆肥效果。垃圾搅拌也可以设定成固定式，也可根据垃圾的成分和物理特性，调整垃圾搅拌的时间。如果必要的话，在垃圾搅拌过程中还可以加入有效微生物，实现垃圾发酵目的。垃圾搅拌和混合的作用是均化垃圾成分，提高垃圾堆肥质量。

    垃圾搅拌和混合后，可以通过输送带输送， 或通过装载机直接送到好氧反应混凝土渠道中。

堆肥系统包括几组堆肥单元，每个单元又包括三个渠道。每个渠道的尺寸是根据垃圾的处理量和垃圾成分而单独设计的。通常渠道长约60-110米长，3米宽，2.4米高。垃圾最初被放在渠道内的一端，28天后，垃圾通过翻推机被移动到好氧反应混凝土渠道的另一端。翻推机翻推垃圾的面积通常是7.2平方米。翻推机每两天通过好氧反应混凝土渠道一次或在二星期时期内在好氧反应混凝土渠道内运行七次。

为了防止垃圾渗滤液渗入地下，污染地下水，渠道底部必须作防渗处理。

    4  翻推机

整套翻推机包括；驱动发动机，传送带， 提升系统 ，传送仓 ，维修用操作平台。因使用遥控设备故无需驾驶舱。

翻推机在混凝土渠道上移动，翻推机由柴油引擎驱动。提升传动装置可以伸到渠道的一侧。提升传动装置含有固定在独立链条上的浆形棒。浆形棒沿渠道将堆肥垃圾提升，搅拌和移动。翻推机前进的速度根据垃圾负荷，大约每分钟1.2米。 举例来说，在渠道的最后阶段，垃圾的混合已经很容易，这样就不需要在渠道前段所需的功率。垃圾在渠道前段通常很湿很重。翻推机的运动将使垃圾利用最佳的空气气路，保证垃圾达到杀死各种病菌的合适温度， 并且在渠道内移动垃圾。

翻推机的操作是遥控的，当翻推机运行到渠道前段时，位于渠道前端的限位开关将使翻推机停下。翻推机设备的设计、制造和安装应保证高度的工作可靠性并保证最小的维修工作量。

通风系统使整个堆肥系统中最关键的系统之一，在每个渠道上都有若干独立的通风区域。通风区域的长度是根据垃圾成分和渠道长度设计的。通风区域的构造使用包埋在渠道地板下的通风管道。该通风管道的材质通常是PVC。

该堆肥系统是一个好氧发酵堆肥系统，新鲜的空气经过地板移动到上面的堆肥垃圾中。根据堆肥工艺的需要，在每个通风区域中都设有一套离心鼓风机和干管， 以供给足够的空气。通风管道上有透气孔，这样可以使在通风管道上的透气孔提供相同的空气量。干管把鼓风机送出的空气分配到通风支管中。离心鼓风机通过时间和堆肥温度反馈由计算机控制。

堆内温度的测定主要是测量堆肥底部和中部的温度，通过肥堆内的温度确定风量的供给情况，并据此调整鼓风机的供风量。

堆肥处理厂的控制由 PLC系统来实现。在每部分控制面板安装触摸屏监视器以便于操作人员监控，并且所有数据可以通过以太网卡传送到管理/操作控制室，并且如果需要可传送至管理/监控办公室。全部控制系统通过使用工业自动化软件进行操作。

控制系统通过生动的图像自动控制和监视处理厂的运行，警报信息显示在管理/操作控制室。 所有交接班报告，警报和事件都将储存进计算机硬盘，并可以按日期自动打印输出。

垃圾通常将会在整个堆肥系统中停留4个星期。可以制出堆肥时间和温度的曲线图，以反映垃圾发酵情况。这些系统数据图可以显示在计算机上，堆肥系统将会被一部计算机控制。

通过调整离心风机的供风量， 可以使垃圾的发酵温度保持在最佳的温度范围内（55℃到65℃）。这可以通过时间和温度两方面来控制。温度探棒（1m长的）可以用手插入渠道壁内。每个通风区域的中心部位会有一个温度探棒。在开始运行之前，渠道内外的温度应该是一样的。这些热电偶将会将每小时的温度信号，反馈到鼓风机和警报系统中。

控制系统主要包括：

●  计算机控制鼓风机系统（包括时间和堆肥温度反馈两个参数）

●  专用软件，包括数据传载功能

●  控制箱， 包括继电器和开关

●  温度探棒传感线

●  控制每个鼓风机的温度探棒

●  电线标示

该系统有一个总的垃圾渗滤液收集系统。渠道底部是混凝土结构。墙壁和地板之间的边缘由一种被涂橡胶的混合物封闭。通风管在渠道地板下也可以作为垃圾渗滤液收集管。任何垃圾渗滤液都将从管中排到中央的垃圾渗滤液收集箱里。垃圾渗滤液可以被送到污水处理厂集中处理，也可以在垃圾渗滤液收集箱附近建一个小型污水处理厂，专门处理垃圾渗滤液。

   堆肥工艺需要补充水，因为垃圾在渠道中会失去水分。 进入渠道中的垃圾的理想含水率是50%左右。在每个通风区域上可以配备一套喷灌系统，喷灌系统包括独立的喷嘴系统，干管，支管，喷灌支线，支撑系统，电磁阀，电泵和所有所需附件。喷灌系统通过时间控制，而且能用计算机调整，喷灌系统将会被安装在渠道上面，垃圾的湿度（含水率）可以通过操作者目测或取样测定。

每个渠道单元（含三个渠道） 都有顶棚，以保护环境。 顶棚系统通常是热沾镀锌钢弓形结构，包括在渠道墙两侧的防腐框架结构。垃圾发酵会自然产生气味，尤其在堆肥的第一星期期间，顶棚可以使垃圾发酵产生的气味不扩散到大气环境中去，从而使这些气体经过气体净化器再排放到大气中去。

顶棚系统包括在渠道墙两侧的防腐框架结构。防水布覆盖在防腐框架结构上。防水布和混凝土墙之间的过渡通过不锈钢带来密封

垃圾发酵会自然产生各种气体， 用气体净化器来净化这些有害气体。通风机将所有渠道所产生的臭气抽到气体净化器中去。 通风机表面要做防腐处理，以避免有害气体对通风机的腐蚀。气体净化器包括通风地板和装有碎木屑的反应床。气体净化器的地板有一个坡度，以收集垃圾渗滤液，空气将通过空气管道系统，在15cm直径的管道内得到分配，气体净化器的设计简单高效。

    11  电动转换车架

电动转换车架是带电动液压驱动系统和钢轮的重载钢结构。电动转换车架可以将翻推机从一个渠道运行到另一个渠道。

当翻推机运行到渠道前端时，提升工作台提升， 翻推机再返回到渠道中，翻推机从一个渠道运行到另外一个渠道是通过一个电动转换车架完成的。翻推机脱离渠道后，会运行到电动转换车架上，再从电动转换车架驶向下一个渠道。

每个好氧反应混凝土渠道的末端都有渠道卷门，渠道卷门通常是热沾镀锌钢结构，而且可以电动控制。它主要包括：

● 涂上橡胶液的卷帘帆布

● 电机和导向

● 边缘密封

    13  结语

该系统的特点是工艺流程简单，工程投资少， 运行费用低，每个渠道式的条形堆肥可以看成是一个模块， 便于模块式管理，自动化程度高。翻推机的翻推高度可以达到2.5米，大大节省了占地面积。翻推过程可实现24小时无人连续操作。该系统适用面较广，既可以处理城市生活垃圾，也可以处理农场牛粪、鸡粪和猪粪等特殊垃圾。堆肥产品可以作为粗肥用于农田或绿化用肥等。笔者认为该技术适合我国国情，大部分设备可以在国内设计和加工，有些关键设备如翻推机可以在引进，吸收消化的基础上在国内批量生产，从而开辟一条垃圾处理产业化和资源化的道路。

 

[1]          Dr. John Paul, Compost Facility completed in Edmonton, Alberta [J]. Transforming Vision, 2002, Jan.:1

[2]          Dr. John Paul, Transform teams up with Alberta Research Council to Design a Rotary Drum Composter [J]. Transforming Vision, 2002, Jan: 2

[3]          Dr. John Paul, Transform introduces the RotoKing MV 5020 Compost turner [J]. Transforming Vision, 2001, Oct.: 1

[4]          Dr. John Paul, Transform Design Small Scale Aerated Bin Composting Facilities [J]. TransformingVision,2001,Oct.: 2

[5]          Dr. John Paul, Transform Compost Systems, www.transformcompost.com:1

 

作者简介：张震天（1966-），男，湖北孝感人，1990年获北京工业大学学士学位，环境工程专业，高级工程师， 现任恒泰国际企业有限公司高级项目经理。多年在国外学习、考察和研究垃圾处理技术和工程，发表论文20余篇，其中《垃圾焚烧炉中炉排系统的研究》在贵刊1997年第一期上发表.

作者通讯： 张震天，北京广安门南街60号荣宁园2座1405，邮编：100054

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