【正文】 度控制在 6070℃之間，發(fā)酵周期是 10 天， C/N 比為 25/1 左右，含水率為 30 40%, 氧濃度超過(guò) 10％；二次發(fā)酵周期為 10 天 [35]。北京董村建立了處理量為 10 噸/日的間歇式翻堆工藝的堆肥廠，由于經(jīng)費(fèi)的原因，它已停止運(yùn)行。建于 1995 年并在 1998 年開始運(yùn)行的北京南宮堆肥廠是第一個(gè)從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)堆肥工藝的堆肥廠，采用了從德國(guó)引進(jìn)的隧道式堆肥系統(tǒng)，處理規(guī)模為 400 噸 /日。 唐山西郊污水處理廠于 1994 年建立了一個(gè)中試規(guī)模的水平流攪拌固體床污泥堆肥系統(tǒng)，并在 1998 年開始用污泥堆肥制備復(fù)合肥 [36]。 陳世和等 [3738]進(jìn)行了城市生活垃圾動(dòng)態(tài)堆肥工藝及其裝置特性的研究，研制了 Dano 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究?Dano 堆肥反應(yīng)器的特性，提出了 Dano 堆肥動(dòng)態(tài)工藝的特點(diǎn)和參數(shù)。盧杰等 [39]用發(fā)酵罐進(jìn)行中溫消化污泥和生活垃圾混合堆肥的研究，結(jié)果顯示：最佳污泥投配率為 35％左右，一次發(fā)酵周期為 710 天，二次發(fā)酵周期為一個(gè)月左右，堆肥溫度控制在5065℃， C/N 比 為 3040/1。而何品晶等 [40]報(bào)道：污水廠脫水污泥與城市垃圾混合堆肥的適宜配比為 2638%(wt)；污水廠脫水污泥和管道污泥與城市垃圾的適宜配比為 30 40％ (wt)。 薛澄澤等 [41]采用通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥技術(shù)處理污泥，堆料的優(yōu)選配方為污泥 /玉米稈糠 /雞糞 /玉米稈短節(jié) =6/3/1/3 (以體積計(jì)，污泥風(fēng)干后通過(guò) 100 mm篩孔 )，含水率 50 65%, C/N 比 30/1，并利用腐熟的堆肥制作復(fù)合肥料。肉雞舍墊料堆肥處理的最佳工藝條件為：含水率 70％，最高發(fā)酵溫度 70℃，通風(fēng)量 50 ml/L min[42]。豬糞高溫堆肥的適宜操作條件：稻草或稻殼占豬糞重量的 3%或 4%，含水率為 66%[43]。間歇式動(dòng)態(tài)好氧堆肥技術(shù)具有發(fā)酵周期短 (5天 )，處理工藝簡(jiǎn)單，發(fā)酵倉(cāng)數(shù)少和投資小等特點(diǎn)，它的關(guān)鍵是發(fā)酵倉(cāng)底部的等厚分層出料，研究了實(shí)現(xiàn)這種要求的變螺桿的設(shè)計(jì)方法 [4445]。城市生活垃圾滾筒式好氧堆肥技術(shù)的適宜操作條件是：有機(jī)物含量 50 60%，含水率 30 50%， 一 次發(fā)酵時(shí)間 1 3 天，二次發(fā)酵時(shí)間 10天，一次發(fā)酵最佳溫度 55 65℃ [46]。趙子定等 [47]采用自然通風(fēng)堆肥技術(shù)對(duì)化纖污泥進(jìn)行 了無(wú)害化處理。在由木屑、活性污泥和適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所構(gòu)成的堆肥體系中，在通風(fēng)和 35 45℃的條件下， 燃料油順利分解 [48]。馬瑛等 [49]采用好氧堆肥法，分別在常溫和高溫條件下研究了人工模擬有害固體廢棄物降解的動(dòng)態(tài)過(guò)程。結(jié)果表明：以石油烴為污染基質(zhì)的固體廢棄物，其適宜的堆肥條件為：溫度 50－ 60℃，水分 60％左右， C/N 比 35 左右，通風(fēng)量 － m3，高溫停留時(shí)間 7 天， TOC＞ 20％。 堆肥化技術(shù)和堆肥系統(tǒng) 堆肥化技術(shù)基本概念 堆肥化 (Composting)的定義：堆肥化技術(shù)在世界上許多國(guó)家和地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用 ，卻沒(méi)有一個(gè)被大家一致接受的嚴(yán)格定義 [5055]。 Haug[50]、 Diaz 等 [54]和 Augenstein 等 [55]的堆肥化定義都包含了好氧堆肥和厭氧堆肥 ， 而在歐盟 [ 20, 51 ]， 堆肥化僅限定于好氧堆肥。不過(guò)，雖然各種定義的范圍有所不同 ， 但大家都認(rèn)為堆肥化是一種受控制的生物降解和轉(zhuǎn)化過(guò)程 ，這是關(guān)鍵。 堆肥 (Compost) 的定義：雖然堆肥化的定義有不同 ， 但堆肥的定義基本一致。堆肥是堆肥化過(guò)程的生物降解和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。 堆肥化過(guò)程 (Process Stages)：底料是堆肥系統(tǒng)處理的對(duì)象 ， 一般是污泥、城市固體廢棄物、庭院廢棄物等。調(diào)理劑可分為兩種類型： (1)結(jié)構(gòu)調(diào)理劑：它是一種加入堆肥底料的物料 ( 無(wú)機(jī)物或有機(jī)物 )，可減少底料容重，增加底料空隙，從而有利于通風(fēng)。 (2)能源調(diào)理劑：它是加入堆肥底料的一種有機(jī)物，增加可生化降解有機(jī)物的含量，從而增加了混合物的能量。 堆肥化過(guò)程常分為兩個(gè)階段 [16, 56 ],第一階段是高速階段 ， 第二階段是后腐熟階段。 Stentiford 等 [56]認(rèn)為 ， 對(duì)于條垛堆肥系統(tǒng) ， 第一階段結(jié)束的標(biāo)志是堆體最高溫度＜ 40℃。 高速階段的特征是耗氧速率高、溫度高、揮發(fā)性有機(jī)物降解速率高和很濃的臭味；后腐熟階段的特征則是溫度低、耗氧速率低和很淡的臭味。前處理和后處理需要適應(yīng)堆料的特性和堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量要求。如：對(duì)于污泥，前處理主要是污泥和調(diào)理劑的混合，后處理主要是污泥堆肥產(chǎn)品的篩分；對(duì)于垃圾，前處理通常有垃圾分揀、篩分、磁分離和調(diào)濕等 ， 后處理主要是堆肥產(chǎn)品的篩分，所以，用垃圾生產(chǎn)堆肥時(shí)，其產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上取決于前、后處理的類型和程度 [16]。 堆肥系統(tǒng)分類 堆肥化技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，但堆肥系統(tǒng)的分類卻大同小異 [2 4, 9 10, 54, 57]。 Stentiford 等 [56]根據(jù)操作過(guò)程的特點(diǎn)，將堆肥化技術(shù)分作干預(yù)過(guò)程和非干預(yù)過(guò)程 [16]。 Manser 等將堆肥系統(tǒng)分為簡(jiǎn)單條垛堆肥系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械堆肥系統(tǒng) [57]。在眾多的分類方法中， Haug[16]的分類比較具有系統(tǒng)性。他根據(jù)反應(yīng)器類型、固體流向、反應(yīng)器的床層和空氣供給方式進(jìn)行分類，其分類如下： 一、開放式系統(tǒng) (Open) A. 攪拌固體床： (1)自然通風(fēng)式， (2)強(qiáng)制通風(fēng)式； B. 靜態(tài)固體床： (1)強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛式； (2)自然通風(fēng)式； 二、反應(yīng)器系統(tǒng) (In Vessel) A. 垂直固體流： (1)攪拌固體床： ， ； (2)筒倉(cāng)式反應(yīng)器： ， ； B. 水平和傾斜固體流： (1)滾動(dòng)固體床 (轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)鼓 )： ， ， 合式； (2)攪拌固體床 ( 攪拌箱或開放槽 )： ， ； (3)靜態(tài)固體床 (管狀 )： 式， ； （堆肥箱 ) 堆肥系統(tǒng)的特點(diǎn) 開放式堆肥系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單過(guò)程，反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程 [50,58]。條垛系統(tǒng)是將混合好的固體廢棄物堆成 條垛狀并定期進(jìn)行機(jī)械翻堆。氧主要由條垛系統(tǒng)中熱氣體上升引起的自然通風(fēng)供給，少部分由機(jī)械翻堆引起的氣體交換供給 [16]。強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)與條垛系統(tǒng)的最大區(qū)別：前者料堆靜止不動(dòng)，通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)給料堆供氧，后者需定期翻堆。反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)種類繁多，特點(diǎn)各異，其堆肥過(guò)程一般較開放式堆肥系統(tǒng)快一些。 堆肥過(guò)程的影響因素及其控制 堆肥過(guò)程中，重要的影響因素有含水率、 C/N 比、氧含量、溫度、 pH 值。堆肥過(guò)程控制的主要因素有三個(gè)：通風(fēng)、溫度和含水率。 堆肥過(guò)程的影響因素 含水率：對(duì)于條垛系統(tǒng)和反應(yīng)器系 統(tǒng)，堆料的含水率不應(yīng)大于 65％；對(duì)于強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，含水率不應(yīng)大于 60％。無(wú)論什么堆肥系統(tǒng)，含水率均應(yīng)不小于 40％ [59]。含水率過(guò)低，不利于微生物的生長(zhǎng)；含水率過(guò)高，則堵塞堆料中的空隙，影響通風(fēng)，導(dǎo)致厭氧發(fā)酵。此外，為了便于篩分，經(jīng)過(guò)堆肥處理后的混合物必須含有 55 60％的總固體 [60]。 C/N 比：堆肥化操作的一個(gè)關(guān)鍵因素是堆料的 C/N 比，一般在 20/1 到 30/1 之間比較適宜。若 C/N 比過(guò)高，不利于堆肥過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)；若 C/N 比過(guò)低，則堆肥產(chǎn)品會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。用含污泥的混合物堆肥時(shí)， 堆料的揮發(fā)性固體含量應(yīng)大于 50％ [59]。 氧含量：堆體中的氧含量保持在 515％之間比較適宜 [59]。氧含量低于 5％會(huì)導(dǎo)致厭氧發(fā)酵； 氧含量高于 15％則會(huì)使堆體冷卻，導(dǎo)致病原菌的大量存活 [61]。 溫度：堆肥化過(guò)程中，堆體溫度應(yīng)控制在 45 65℃之間，但在 55 60℃時(shí)比較好，不宜超過(guò) 60℃ [6163]；溫度超過(guò) 60℃，就會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用。 堆肥化是一個(gè)放熱過(guò)程，若不加控制，溫度可達(dá) 7580℃ [62]，溫度過(guò)高會(huì)過(guò)度消耗有機(jī)質(zhì)，并降低堆肥產(chǎn)品質(zhì)量。因此，常采用調(diào)整通風(fēng)量的辦 法控制溫度。 根據(jù)美國(guó)環(huán)保局的規(guī)定 [59]，深度減除病原菌工藝 (PFRP, Processes to Further Reduce Pathogen)的標(biāo)準(zhǔn)是： (1)對(duì)于反應(yīng)器系統(tǒng)和強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于 55℃的時(shí)間必須達(dá) 3 天。 (2)對(duì)于條垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于 55℃的時(shí)間至少為 15 天，且在操作過(guò)程中，至少翻堆 5 次。 pH 值：根據(jù)美國(guó)環(huán)保局的規(guī)定 [59]，污泥和調(diào)理劑混合物的 pH值應(yīng)在 6 9之間。 Nakasaki 等 [64]研究了控制 pH 值對(duì)垃圾堆肥的影響。結(jié)果表明：在垃圾堆肥早期， 控制 pH 值能極大地加快反應(yīng)速率，這樣可避免由于反應(yīng)停滯引起的臭味問(wèn)題；微生物增長(zhǎng)速率和蛋白質(zhì)分解速率在 pH 為 7 8 時(shí)最佳，葡萄糖分解速率在 pH 為 69 時(shí)最佳。 含水率控制 對(duì)于不同的原料，堆料的初始含水率通常在 45～ 70％（ wt）之間，但適宜的含水率應(yīng)在 55～ 65％（ wt）之間；當(dāng)堆料的含水率低于 30～ 40％（ wt）時(shí)，它將抑制微生物的活性。所以堆肥過(guò)程應(yīng)在含水率 40～ 60％（ wt）的范圍內(nèi)操作 [59, 6568]堆料的含水率影響堆料的結(jié)構(gòu)特性、熱特性和生物降解速率。對(duì)于翻堆的堆肥系統(tǒng)， 含水率控制比較簡(jiǎn)單，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的操作工人可以在翻堆階段判斷堆料是否過(guò)濕或過(guò)干，從而決定相應(yīng)的調(diào)整措施；對(duì)于密閉的反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)，在線自動(dòng)含水率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以替代 /加強(qiáng)操作工的作用；對(duì)于堆料干燥過(guò)快的堆肥系統(tǒng)，通常采用的一個(gè)措施是加水。但對(duì)于不翻堆的堆肥系統(tǒng)（強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛）， 不可能在翻堆階段加水，所以該類系統(tǒng)需要現(xiàn)場(chǎng)含水率測(cè)試儀器。 溫度控制 在堆肥過(guò)程中，控制溫度的目標(biāo)是極大地使堆肥無(wú)害化（高溫有利于堆肥無(wú)害化）和穩(wěn)定化（高溫抑制堆肥穩(wěn)定化） [65]。在堆肥過(guò)程，不同的溫度有不同的效果： 55℃ 無(wú)害化效果最好， 45～ 55℃ 生物降解速率最大， 35～ 40℃ 微生物種類最多。 條垛堆肥系統(tǒng)的溫度控制取決于翻堆頻率；強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥系統(tǒng)的溫度控制取決于不同的通風(fēng)控制方式；而密閉的堆肥系統(tǒng)，其溫度控制取決于對(duì)出氣的控制 [65]。由于條垛系統(tǒng)的溫度控制取決于翻堆頻率，所以溫度－時(shí)間的曲線圖就象“鋸齒”?；跍囟确答伩刂仆L(fēng)方式的強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)的溫度－時(shí)間曲線圖，該控制方式能有效地保持堆體的設(shè)定溫度，但它卻不能防止堆體溫度分布的不均勻。采用翻堆 /強(qiáng)制通 風(fēng)方式的堆肥系統(tǒng)可以有效地改善堆體溫度的分布，使溫度分 布更均勻， 說(shuō)明了一種溫度控制方式：一方面堆體有一個(gè)短的高溫階段，從而極大地達(dá)到無(wú)害化效果；另一方面堆體有一個(gè)較長(zhǎng)的中高溫階段，從而極大地達(dá)到穩(wěn)定化效果 ， 比較了中國(guó)和歐洲部分國(guó)家堆肥無(wú)害化的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) [65,69]。 堆肥設(shè)備 物料處理設(shè)備 物料處理設(shè)備包括粉碎、混合、輸送和分離設(shè)備。粉碎設(shè)備主要有沖擊磨、破碎機(jī)、槽式粉碎機(jī)、水平旋轉(zhuǎn)磨、切割機(jī)，它主要用來(lái)處理城市固體廢棄物、廢紙、 波紋薄紙板、 灌木和庭院廢棄物等 [57,66,70]?？筛鶕?jù)處理性能、維護(hù)要求、投資及運(yùn)行費(fèi)用選擇粉碎設(shè)備。粉碎 設(shè)備運(yùn)行時(shí)最需要注意的是安全問(wèn)題 [71]。 混合設(shè)備主要有斗式裝載機(jī)（適于條垛、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛）、肥料撒播機(jī)（適于農(nóng)場(chǎng)堆肥）、攪拌機(jī)、轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)、間歇混合機(jī) [66 ,7073]?；旌显O(shè)備直接影響物料的結(jié)構(gòu)，這關(guān)系到堆肥過(guò)程能否順利進(jìn)行，因此，混合設(shè)備是物料處理設(shè)備中最重要的一部分 [73]?？蓮墓こ毯徒?jīng)濟(jì)兩方面評(píng)價(jià)混合設(shè)備，工程評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括不同配比的物料混合物容重、孔隙率和空氣阻力；經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用 [78]。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)表明：混合設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用的大小依次為攪拌機(jī) 斗式裝載機(jī) 移動(dòng)式混合設(shè)備 [72]。 輸送機(jī)選型的影響因素包括被輸送物料特性（重量、體積、密度和含水率）、輸送路線及距離、輸送機(jī)功能及參數(shù)、輸送機(jī)投資及運(yùn)行費(fèi)用、配件及維護(hù)費(fèi)用。輸送機(jī)包括帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、活動(dòng)底斗式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、平板輸送機(jī)和氣動(dòng)輸送系統(tǒng) [73]。在反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)中，螺旋輸送機(jī)的運(yùn)行情況最好，不宜采用履帶輸送機(jī)，但采用刮板輸送機(jī)時(shí)應(yīng)十分小心。輸送設(shè)備運(yùn)行時(shí)遇到的主要問(wèn)題是物料壓實(shí) /堵塞、溢漏和設(shè)備磨損 [72]。 堆肥系統(tǒng)的分離設(shè)備主要有三個(gè)作用：回收有市場(chǎng)價(jià)值的物品、減少可見惰性廢物和化學(xué)廢物 [70]。 篩分設(shè)備是污泥堆肥系統(tǒng)的主要分離設(shè)備，常用的有滾筒篩、振蕩篩、跳篩、可伸縮帶篩、圓盤篩、螺旋槽篩、旋轉(zhuǎn)篩 [66]?？筛鶕?jù)處理性能、是否易堵塞和投資及運(yùn)行費(fèi)用選擇篩分設(shè)備，選擇篩分設(shè)備的重要依據(jù)是分離效率（須大于 70％） [66, 7475]。堵塞是篩分設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題，滾筒篩和跳篩較好地解決了這個(gè)問(wèn)題。例如，在污泥堆肥系統(tǒng)中，當(dāng)物料的含水率大于 45％時(shí)，篩分設(shè)備就易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象 [75]。因成分復(fù)雜，城市 固體廢棄物堆肥系統(tǒng)需采用多種分離技術(shù)。除篩分設(shè)備外，還包括磁分選、渦流分選、風(fēng)選、濕選和 沖擊分選設(shè)備 [70, 75]。 翻堆設(shè)備 翻堆不僅為堆料通風(fēng)供氧，而且可使堆料混合均勻和堆體溫度分布均勻。條垛系統(tǒng)的翻堆設(shè)備分為三類：斗式裝載機(jī)或推土機(jī)、垮式翻堆機(jī)、側(cè)式翻堆機(jī) [55 ， 67]。翻堆設(shè)備可由拖拉機(jī)等牽引或自行推進(jìn)。中、小規(guī)模的條垛宜采用斗式裝載機(jī)或推土機(jī)；大規(guī)模的條垛宜采用垮式翻堆機(jī)或側(cè)式翻堆機(jī)。垮式翻堆機(jī)不需要牽引機(jī)械，但它翻堆時(shí)，堆料的位置不變；大部分側(cè)式翻堆機(jī)需要由拖拉機(jī)牽