处置农村易腐垃圾的三种技术方法对比研究——兼论“垃圾分类+厕所革命”后续物的协同处置

李 岳 魏垂敬

（1.徐州经济技术开发区应急管理局，江苏 徐州 221132；2.江苏省沛县中等专业学校，江苏 沛县 221699）

垃圾分类的后续物易腐垃圾，厕所革命的后续物厕所粪污，二者的协同处置，是加快农村人居环境整治提升的重要内容。各地作了多种有益尝试和探索，主要有三种技术方法：阳光房好氧发酵法单一处置易腐垃圾，机器加热好氧发酵法单一处置易腐垃圾，双池循环厌氧发酵法协同处置“垃圾分类+厕所革命”后续可生化物。本文将三种技术及相应的设施对比研究分析，提出双池循环厌氧发酵法是解决农村“易腐垃圾+厕所粪污”的特优化方法的观点，供各地选择低成本、生态化、实用化的技术路径，避免再走弯路。

本文的采样数据来自于黄淮海地区，在纬度上处于全国南北的中间地带，比较具有代表性。

1 阳光房好氧发酵法——三仓阳光堆肥房设施

1.1 主要设施

三仓阳光堆肥房，每仓容积27m3，三仓总计81m3。包括挤压、粉碎、传输、搅拌等设备，造价30万元。因为搅拌装置只能够搅拌0.6m高的易腐垃圾，所以每仓处置量只有5.4m3。房顶采用透明玻璃，经阳光照射，给仓内自然增温。

1.2 工作原理和操作流程

工作原理。利用阳光房的三仓，进行序批式填料，堆肥好氧发酵。

操作流程。机器挤压水分→机器粉碎→机器传输→堆沤好氧发酵→机器翻搅→三仓循环→第30天出料。

1.3 具体操作过程分析

物料含水率50%-60%，为好氧发酵的最佳条件。西瓜皮、萝卜皮、白菜帮等易腐垃圾含水率在90%以上，进料前，需要对其机器挤压，挤压出大约1/2的水分，否则，将会严重阻碍好氧发酵。之后，需要机器粉碎，让易腐垃圾变为较小颗粒，易于发酵分解。然后通过传输装置进入阳光房的第一仓。当第一仓将满时（5.4m3，折合：未脱水前的原生易腐垃圾处置量大约10吨），使用电动螺旋传动装置将物料传输至第二仓，继续发酵。第一仓和第二仓都配有搅拌装置，根据发酵情况适时搅拌，利于供氧，利于好氧菌与新进物料的充分接触。过一段时间再传至第三仓，至完全腐熟进行出料。因为三仓顶部透明玻璃、阳光照射的温室效应，三仓温度较高，腐熟周期从进料到出料大约30天（出料30天后尚需露天堆沤若干天，以达到完全腐熟）。因为是三仓循环，30天后，每10天出料一次，折合30天处置30吨易腐垃圾，即全年处置365吨易腐垃圾。

但是，三仓阳光堆肥房完成堆肥的过程，只是完成工程量的一半。另一半则是压滤液的处理。挤压出50%的压滤液，需用罐车运送至污水处理厂处理，压滤液的运费加上处理费，为100元/吨。全年的易腐垃圾365吨，含固率如果计为10%，压滤液则为164.25吨，全年压滤液处理费用则为16425元。

挤压、粉碎、传输、搅拌，加上冬春需用电增温，平均每天用电30度左右。每天1吨易腐垃圾的进料量，三个人同时进行操作，挤压、粉碎的环节大约需要3个小时。

三仓阳光堆肥房容易滋生大量蝇蛆，散发恶臭气味。如果喷洒农药解决蝇蛆问题，又导致农药污染。臭气难以收集和去除，污染空气。压滤液运送至污水处理厂处理，增加成本。挤压、粉碎、传输、搅拌、增温等用电和人工成本较高。总体上，三仓阳光堆肥房较难解决的问题是苍蝇、臭气和污水问题。该设施不可兼顾处置水冲厕所粪污，因水冲厕所粪污含水率太高。

图1 沛县五段镇高庄村双池循环厌氧发酵设施阳面图（左为进料粉碎房，右为渣液分离、晾晒干化房）

图2 沛县五段镇高庄村双池循环厌氧发酵设施阴面图（图左下侧为两座地下式厌氧发酵池）

图3 易腐垃圾经机器粉碎后填入厌氧发酵池进料口

2 机器加热好氧发酵法——机器加热堆肥仓设施

2.1 主要设施

部分经济条件较好的地区处置农村易腐垃圾，采用机器加热好氧堆肥仓技术。该机器设备30万元，不包括与机器配套的房屋等造价。该堆肥仓容积1m3，配有物料提升、搅拌、加热、排气等装置。

2.2 工作原理和操作流程

工作原理。在物料中加入好氧微生物发酵菌剂，采用机器加热好氧堆肥，达到腐熟。

操作流程。机器提升进仓→机器翻搅→持续加热好氧发酵→4天后的24小时停止进料→第5天出料（折合进料量0.8吨）。该设施折合全年处置量58.4吨。

2.3 具体操作过程分析

每天填进易腐垃圾0.2吨左右，4天腐熟，第5天出料，即间隔5天出肥一次。出料前的24小时不得再填入新料（否则不能够腐熟）。预留1/4的底料作为下一周期的菌种。机器每搅拌20min，停歇20min，但加热始终持续进行，温度保持在60-70℃。自2017年12月18日至2018年9月18日，该设施总计用电量30799度，平均每天用电110度。

因机器持续加热、消耗水分，所以整个过程几乎不产生污水。但产生大量臭气和苍蝇。臭气通过管道排往室外的空气中。机器所在的操作室内，滋生大量苍蝇，需要喷洒灭蝇药。该设施不可兼顾处置水冲厕所粪污，因水冲厕所粪污含水率太高。

3 双池循环厌氧发酵法——两座厌氧发酵池设施

3.1 主要设施

江苏省沛县以行政村为单位（或者紧邻的行政村联合），建设两座地下湿式厌氧发酵池，双池循环用来发酵“易腐垃圾+厕所粪污”。一般每池50m3（主要根据常住人口设计池容量），两座总计100m3，计算粉碎机、进料房等设施在内，总造价30万元左右。2017年以来，此类设施，陆续在沛县全县18个镇（街道、场）的多个行政村建成并成功运行。

3.2 工作原理和操作流程

工作原理：易腐垃圾进入厌氧发酵池，在断绝与空气接触的条件下，通过厌氧菌的代谢活动对易腐垃圾进行发酵分解，产生沼气和沼渣、沼液。

操作流程。易腐垃圾经机器粉碎直接进池→自然厌氧发酵→产生沼气、沼渣、沼液→出料。

3.3 具体操作过程分析

由发酵池管理员操作，将易腐垃圾通过机器粉碎，填入池内。实行双池循环发酵：当1号池填满料时（折合处置原生易腐垃圾42.5吨，50m3的池子需要预留七八个立方米的空间用作储存沼气），时间已过去1个月，继而填2号池；2号池填满时，1号池已充分发酵2个月进而可以出料，如此循环往复，即：以后的每个月都可以对其中的一座进行清料。地下池因为有地温，保温效果好，冬春季节可以发酵，只是发酵速度较慢（一座池子发酵2个月，时间足够；夏秋季1个月，足够）。冬春季节2个月可处置85吨，夏秋季1个月可处置85吨，合计全年处置量765吨。只要设计的池容量比较大，两座池子在冬春季能够循环开来、达到完全厌氧发酵即可。在黄淮海及以南的农村地区，冬春不太寒冷、不需要加热，节省电力加热费用。

表1

所产沼气供附近农户生活使用。沼液、沼渣混合物经抽液泵抽至“渣液分离、晾晒干化房”（已获批专利），节省了20元/吨的絮凝剂和机械压滤的费用；自然分离后的沼渣用于育苗的基质，沼液用于防治小麦、蔬菜的蚜虫和果树红蜘蛛，同时兼作叶面喷施肥，效果特好。充分厌氧发酵后的沼渣沼液，大肠杆菌等有害菌已被杀灭，属于典型的、清洁型的上等有机肥。正因为如此，清料不用愁，经常有种植大户直接抽取沼渣沼液混合物，用于浇灌果树和蔬菜。

尽管水冲式厕所的粪污含水率高达97%以上，因两座地下厌氧发酵池属于湿式厌氧发酵，所以，该设施技术完全可以协同处置“易腐垃圾+水冲厕所粪污”，解决厕所革命后续物——厕所粪污的治理难题，可谓“一举两得”。

处置过程是微生物厌氧发酵的自然过程，无臭气、无苍蝇、无污水产生：臭气已转化为沼气用于烧饭，厌氧发酵池因处于缺氧状态而不产生苍蝇，易腐垃圾的水分转化为沼液（液态有机肥）。整个过程生态、低碳、环保，后续产物完全资源化。

4 三种处置技术路径的对比

4.1 主要数据对比

用一览表将阳光房好氧发酵法、机器加热好氧发酵法和双池循环厌氧发酵法进行对比，清楚明白。

在实际运行中，三种技术方法产生的肥料等资源，就近供农户免费使用。在规模化养殖产生大量粪肥的大背景下，易腐垃圾转化的肥料并不稀缺，所以在上表中对于后续产物的价值不予计算和比较。

4.2 性价比

让我们借用经济学中的概念“性价比”来对比三种技术路径。“性价比”是指产品的性能、配置等与其价格（造价）所形成的比率。从上表可知，在造价相同（30万元）的情况下：

阳光房好氧发酵法，“性价比”较低，性能较低：年处置量相对小、年投资相对高、环保效果相对差；处置每吨易腐垃圾费用115.39元；不可兼顾处置水冲厕所粪污。

机器加热好氧发酵法，“性价比”最低，性能最低：年处置量特小、年投资特高、环保效果较差；处置每吨易腐垃圾费用高达959.16元；不可兼顾处置水冲厕所粪污。

双池循环厌氧发酵法，“性价比”较高，性能较高：年处置量大、年投资低、环保效果好；处置每吨易腐垃圾费用14.88元；可有效协同处置水冲厕所粪污。

5 结语

综上，从年处置量、年投资、环保效果等多个角度进行综合考量和对比，沛县在多个镇村实践的双池循环厌氧发酵法，应该是低成本、生态化、实用化三项绿色指标巧妙结合的处置技术路径，具有较强的创新性和典型示范性，在黄淮海及以南等不太寒冷的地区具有可复制、可推广价值。双池循环厌氧发酵法是解决农村“易腐垃圾+厕所粪污”的特优化方法，建议因地制宜推广。