多通道風場控制農村易腐垃圾快速腐殖化技術及工程案例

浙江大學環境與資源學院

作者：張舒遲，杜淑雯，陳 旭，趙海艷，吳東雷，郵箱：wudl@zju.edu.cn

【基本情況】

浙江省長興縣林城鎮于2017 年開始進行農村生活垃圾分類減量化、資源化處理試點工作。依托國家重點研發計劃課題“集中式鎮級多通道風場控制有機垃圾快速腐殖化技術研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）支持，采用浙江大學環境生態研究所研發的多通道風場控制農村易腐垃圾快速腐殖化技術，創造性地建設了覆蓋全鎮易腐生活垃圾資源化處理站1 座（圖1），全鎮統一每天定點定時到各村收集易腐垃圾，實現了全鎮20 個行政村易腐生活垃圾的統一收集、運輸和集中處置，日處理量8～10 t，每天成肥后的產物約1 t，處理后的成肥產物達到NY/T 525—2021 有機肥料中相應的標準要求，交由周邊的種植大戶還田增肥，實現了廢棄物的資源化利用。

圖1 多通道風場控制農村易腐垃圾快速腐殖化工程現場Figure 1 Engineering scene of multi-channel wind field controlling the rapid humification of rural perishable waste

【技術/案例原理及技術路線】

本工藝基于好氧堆肥技術，以溫濕度為指標，實現過程監控和智能自動控制，同時通過階段翻堆、通風曝氣和溫度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，實現垃圾的快速腐熟成肥。經過升溫期、高溫期、降溫期3 個階段，利用微生物將有機廢棄物中的生物可降解物轉化為穩定腐殖質，以實現有機固體廢棄物的減量化、資源化、無害化。好氧堆肥的工藝流程和技術原理分別見圖2 和圖3。

圖2 好氧堆肥工藝流程Figure 2 Process flow of aerobic composting

圖3 好氧堆肥技術原理Figure 3 Technical principle of aerobic composting

易腐垃圾首先進入預處理單元，通過人工分揀手段將混合在易腐垃圾中的磚塊、塑料、玻璃等不易腐爛垃圾揀出，再將易腐垃圾進行破碎壓榨，控制物料的含水率在50%～70%。預處理后的垃圾用鏟車運送至好氧堆肥倉內進行堆肥，通過微生物接種，以溫濕度控制不同堆肥階段的通風和除濕策略，確保堆體環境適宜于微生物生長，實現垃圾的快速腐熟。

為解決垃圾滲濾液水質復雜（多油、多渣、濃度高）、達標排放難等問題，在預處理單元壓榨機以及好氧堆肥倉底部配備滲濾液收集管路系統，收集的滲濾液進入滲濾液處理系統（圖4），經過隔油除渣池、折流板厭氧反應器、兩級SBR 和絮凝沉淀池，有效去除滲濾液中油脂、有機物和懸浮物，最終出水達到GB 5084—2021 農田灌溉水質標準的要求，回用于周邊的苗木種植和綠化，廢水不外排。

圖4 滲濾液收集處理系統Figure 4 Collection and treatment system of leachate

同時設置了臭氣收集處理系統，針對預處理及堆肥過程中的惡臭污染物（氨、硫化氫、VOCs 等）進行處理。臭源包括16 個堆肥倉、污水處理設備、預處理車間。如圖5 所示，除臭工藝為前端除臭和末端除臭的組合工藝。前端除臭工藝為植物液空間霧化，在預處理車間、堆肥倉內安裝植物液霧化系統，改善作業環境。末端除臭采用預洗滌+生物濾池的組合除臭工藝，處理達GB 14554—1993 惡臭污染物排放標準的要求后排放。堆肥倉和污水處理設備的臭氣由風機提供動力通過不銹鋼風管收集到末端除臭設備進行處理，將堆肥倉的送風和除臭排風變頻風機進行聯鎖控制，保證堆肥倉呈微負壓狀態下運行，防止臭氣外溢，減小除臭風量，在降低除臭設備投資和占地面積的同時，降低除臭系統能耗。

圖5 臭氣處理工藝Figure 5 Treatment process of odor

除臭工藝方面，采用生物濾池除臭工藝，可同時去除多種惡臭污染物，操作維護簡單，運行成本低，不產生二次污染，適用于堆肥除臭，尤其是村鎮規模堆肥項目。堆肥過程中存在高溫階段，從堆肥倉收集的臭氣溫度較高，可能影響生物氧化除臭設備中的生物活性，因此，在生物濾池除臭工藝前端，設計了預洗滌。預洗滌有兩方面的作用：①降低臭氣溫度；②減小進氣濃度波動對生物氧化工藝段的影響。預洗滌+生物濾池組合除臭工藝可保障除臭系統穩定、高效地運行。

【技術/案例特點】

（1）預處理工藝環節優化了入料品質管控，僅在進料時需破碎壓榨，呈現一種半機械化的運行方式，對設備要求不高、管理方便。

（2）好氧堆肥過程中優化工藝參數，通過微生物接種、多通道通風、階段翻堆、溫濕度控制等方式確保堆體中微生物在適宜環境中生長，利用微生物將有機廢棄物中的生物可降解物轉化為穩定腐殖質。

（3）提高了設備運行的穩定性，使得設備使用壽命長，成肥速度快，無需二次熟化，運行成本低。按照工程8 t/d 的垃圾處理量計，綜合考慮人工費、菌劑費用、車輛費、電費、勞保工具和衛生用品等其他費用，在不計基建費用的情況下易腐垃圾的日常收集運輸和資源化運行處理費用為236.2 元/t，成本與其他處理方式相比具有較大的優勢。

【長效運行模式與機制】

建立地方政府與高校運行模式。地方政府負責日常垃圾處理站運行管理，浙江大學環境生態研究所負責技術研發。工程建設資金來源于地方政府，技術研發資金來源于國家重點研發計劃子課題“集中式鎮級多通道風場控制有機垃圾快速腐殖化技術研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）。

【經濟、環境及社會效益】

（1）經濟效益：堆肥僅在進料時破碎壓榨，呈現一種半機械化的運行方式，對設備要求不高、管理方便、設施運行穩定，堆肥倉使用壽命可達20 a 以上。除冬季溫度最低的1～2 個月以外，其他時間基本不需要電加熱來提高倉內溫度，主要電耗為堆肥倉底增氧和除臭，運行能耗與其他處理方式相比具有較大的優勢，運行能耗約為同樣處理能力垃圾處理機的1/3，在不計基建費用的情況下易腐垃圾的日常收集運輸和資源化運行處理費用為236.2 元/t。

（2）環境和社會效益：該垃圾處理站日處理量8～10 t，通過階段翻堆、通風曝氣和溫度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，實現了垃圾的快速腐殖化，同時通過配套滲濾液收集處理系統及臭氣收集處理系統，加強對堆肥過程中二次污染的控制，堆肥滲濾液經處理后回用，堆肥產生的臭氣經處理后排放。成肥后的產物各項指標均符合NY/T 525—2021 相關標準要求，交由周邊的種植大戶還田增肥，減少了運輸成本，并且在本地實現了垃圾資源化，使得可持續發展的理念在地方的生態農業中得到了實現，適宜在全國進行推廣。