多通道风场控制农村易腐垃圾快速腐殖化技术及工程案例

浙江大学环境与资源学院

作者：张舒迟，杜淑雯，陈 旭，赵海艳，吴东雷，邮箱：wudl@zju.edu.cn

【基本情况】

浙江省长兴县林城镇于2017 年开始进行农村生活垃圾分类减量化、资源化处理试点工作。依托国家重点研发计划课题“集中式镇级多通道风场控制有机垃圾快速腐殖化技术研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）支持，采用浙江大学环境生态研究所研发的多通道风场控制农村易腐垃圾快速腐殖化技术，创造性地建设了覆盖全镇易腐生活垃圾资源化处理站1 座（图1），全镇统一每天定点定时到各村收集易腐垃圾，实现了全镇20 个行政村易腐生活垃圾的统一收集、运输和集中处置，日处理量8～10 t，每天成肥后的产物约1 t，处理后的成肥产物达到NY/T 525—2021 有机肥料中相应的标准要求，交由周边的种植大户还田增肥，实现了废弃物的资源化利用。

图1 多通道风场控制农村易腐垃圾快速腐殖化工程现场Figure 1 Engineering scene of multi-channel wind field controlling the rapid humification of rural perishable waste

【技术/案例原理及技术路线】

本工艺基于好氧堆肥技术，以温湿度为指标，实现过程监控和智能自动控制，同时通过阶段翻堆、通风曝气和温度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，实现垃圾的快速腐熟成肥。经过升温期、高温期、降温期3 个阶段，利用微生物将有机废弃物中的生物可降解物转化为稳定腐殖质，以实现有机固体废弃物的减量化、资源化、无害化。好氧堆肥的工艺流程和技术原理分别见图2 和图3。

图2 好氧堆肥工艺流程Figure 2 Process flow of aerobic composting

图3 好氧堆肥技术原理Figure 3 Technical principle of aerobic composting

易腐垃圾首先进入预处理单元，通过人工分拣手段将混合在易腐垃圾中的砖块、塑料、玻璃等不易腐烂垃圾拣出，再将易腐垃圾进行破碎压榨，控制物料的含水率在50%～70%。预处理后的垃圾用铲车运送至好氧堆肥仓内进行堆肥，通过微生物接种，以温湿度控制不同堆肥阶段的通风和除湿策略，确保堆体环境适宜于微生物生长，实现垃圾的快速腐熟。

为解决垃圾渗滤液水质复杂（多油、多渣、浓度高）、达标排放难等问题，在预处理单元压榨机以及好氧堆肥仓底部配备渗滤液收集管路系统，收集的渗滤液进入渗滤液处理系统（图4），经过隔油除渣池、折流板厌氧反应器、两级SBR 和絮凝沉淀池，有效去除渗滤液中油脂、有机物和悬浮物，最终出水达到GB 5084—2021 农田灌溉水质标准的要求，回用于周边的苗木种植和绿化，废水不外排。

图4 渗滤液收集处理系统Figure 4 Collection and treatment system of leachate

同时设置了臭气收集处理系统，针对预处理及堆肥过程中的恶臭污染物（氨、硫化氢、VOCs 等）进行处理。臭源包括16 个堆肥仓、污水处理设备、预处理车间。如图5 所示，除臭工艺为前端除臭和末端除臭的组合工艺。前端除臭工艺为植物液空间雾化，在预处理车间、堆肥仓内安装植物液雾化系统，改善作业环境。末端除臭采用预洗涤+生物滤池的组合除臭工艺，处理达GB 14554—1993 恶臭污染物排放标准的要求后排放。堆肥仓和污水处理设备的臭气由风机提供动力通过不锈钢风管收集到末端除臭设备进行处理，将堆肥仓的送风和除臭排风变频风机进行联锁控制，保证堆肥仓呈微负压状态下运行，防止臭气外溢，减小除臭风量，在降低除臭设备投资和占地面积的同时，降低除臭系统能耗。

图5 臭气处理工艺Figure 5 Treatment process of odor

除臭工艺方面，采用生物滤池除臭工艺，可同时去除多种恶臭污染物，操作维护简单，运行成本低，不产生二次污染，适用于堆肥除臭，尤其是村镇规模堆肥项目。堆肥过程中存在高温阶段，从堆肥仓收集的臭气温度较高，可能影响生物氧化除臭设备中的生物活性，因此，在生物滤池除臭工艺前端，设计了预洗涤。预洗涤有两方面的作用：①降低臭气温度；②减小进气浓度波动对生物氧化工艺段的影响。预洗涤+生物滤池组合除臭工艺可保障除臭系统稳定、高效地运行。

【技术/案例特点】

（1）预处理工艺环节优化了入料品质管控，仅在进料时需破碎压榨，呈现一种半机械化的运行方式，对设备要求不高、管理方便。

（2）好氧堆肥过程中优化工艺参数，通过微生物接种、多通道通风、阶段翻堆、温湿度控制等方式确保堆体中微生物在适宜环境中生长，利用微生物将有机废弃物中的生物可降解物转化为稳定腐殖质。

（3）提高了设备运行的稳定性，使得设备使用寿命长，成肥速度快，无需二次熟化，运行成本低。按照工程8 t/d 的垃圾处理量计，综合考虑人工费、菌剂费用、车辆费、电费、劳保工具和卫生用品等其他费用，在不计基建费用的情况下易腐垃圾的日常收集运输和资源化运行处理费用为236.2 元/t，成本与其他处理方式相比具有较大的优势。

【长效运行模式与机制】

建立地方政府与高校运行模式。地方政府负责日常垃圾处理站运行管理，浙江大学环境生态研究所负责技术研发。工程建设资金来源于地方政府，技术研发资金来源于国家重点研发计划子课题“集中式镇级多通道风场控制有机垃圾快速腐殖化技术研究及示范”（No.2018YFD1100601-03）。

【经济、环境及社会效益】

（1）经济效益：堆肥仅在进料时破碎压榨，呈现一种半机械化的运行方式，对设备要求不高、管理方便、设施运行稳定，堆肥仓使用寿命可达20 a 以上。除冬季温度最低的1～2 个月以外，其他时间基本不需要电加热来提高仓内温度，主要电耗为堆肥仓底增氧和除臭，运行能耗与其他处理方式相比具有较大的优势，运行能耗约为同样处理能力垃圾处理机的1/3，在不计基建费用的情况下易腐垃圾的日常收集运输和资源化运行处理费用为236.2 元/t。

（2）环境和社会效益：该垃圾处理站日处理量8～10 t，通过阶段翻堆、通风曝气和温度保持等手段，控制垃圾的含水率和腐熟程度，实现了垃圾的快速腐殖化，同时通过配套渗滤液收集处理系统及臭气收集处理系统，加强对堆肥过程中二次污染的控制，堆肥渗滤液经处理后回用，堆肥产生的臭气经处理后排放。成肥后的产物各项指标均符合NY/T 525—2021 相关标准要求，交由周边的种植大户还田增肥，减少了运输成本，并且在本地实现了垃圾资源化，使得可持续发展的理念在地方的生态农业中得到了实现，适宜在全国进行推广。