【正文】 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平 的提高 ，消費(fèi)水平也在不斷地提高，生活垃圾的產(chǎn)生量也在不斷地提高。 本設(shè)計(jì)主要是通過對高校內(nèi)產(chǎn)生的生活垃圾中的有機(jī)固體 垃圾進(jìn)行好氧 堆肥處理從而實(shí)現(xiàn)資源化。 關(guān)鍵詞 ： 高校生活垃圾 資源化 好氧 堆肥 工藝設(shè)計(jì) II Title Universities garbage treatment process design resources Abstract With economic development, people39。教學(xué)樓和辦公樓產(chǎn)生的廢棄塑料，廢棄紙張，果皮等，餐廳產(chǎn)生的廚余垃圾和餐巾紙等，宿舍樓學(xué)生產(chǎn)生 的日常生活垃圾，景觀植被的樹葉等等。 生活垃圾 處理技術(shù) 生活垃圾的填埋 生活垃圾的填埋是指垃圾收集后， 直接將垃圾填埋于地下的一種方法 。熱量可作供暖和發(fā)電的熱源，少量的殘?jiān)芍苯优懦龌蛘哌M(jìn)行填埋，垃圾焚燒的優(yōu)點(diǎn)為處理量大、減容性好、無害化徹底，并且產(chǎn)生的熱能可以回收利用。 生活垃圾的堆肥 生活垃圾的 堆 肥是指在人為控制堆肥條件的基礎(chǔ)上 ，利用自然界中存在的微生物 對有機(jī)物中有機(jī)質(zhì)分解熟化 的過程。前處理主要是對含水率，材料的顆粒大小，通氣材料的檢查， C／ N比進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)，從而使物料達(dá)到適宜堆肥的條件 同時(shí)也可以除去那些不適用于堆肥的物質(zhì)，如金屬，玻璃，樹枝，塑料等。所以 堆肥物料的含水率對堆肥 的整個(gè)發(fā)酵過程的影響極大。這兩種 情況都會(huì)影響到堆肥的效果。如果物料的粒度過大 ， 會(huì)導(dǎo)致 肥堆的有氧分解就會(huì)減弱，微生物的生長繁殖也相應(yīng) 減慢，從而延緩堆肥的進(jìn)程；反之，如果物料的粒度過小，也會(huì)抑制好氧 微生物的生長，也會(huì)增加通風(fēng)的難 度，就容易使肥堆產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，也會(huì)影響堆肥的順利進(jìn)行。 PH 值的調(diào)整 堆肥壞境的酸堿度也會(huì)影響堆肥的過程，因?yàn)槎逊实谋举|(zhì)就是在人為控制的前提下，利用微生物對堆肥物料的侵蝕，從而達(dá)到堆肥 效果的過程， 而微生物的侵蝕是其生長繁殖的過程。 如當(dāng) PH＜ 時(shí)，可添加石灰粉進(jìn)行調(diào)節(jié)。 我們設(shè)計(jì)堆肥的物料為高校生活垃圾，所謂垃圾說明其存在微生物的作用，而有機(jī)物的分解也會(huì)存在一個(gè)從難到易 的過程，所以當(dāng)物料進(jìn)入發(fā)酵倉后，很快就會(huì)進(jìn)入發(fā)酵分解過程。 二次發(fā)酵 二次發(fā)酵是為了防止一次發(fā)酵中存在有機(jī)垃圾分解不 徹底，進(jìn)過一次發(fā)酵后，有些尚未分解的易分解有機(jī)垃圾和較難分解的有 機(jī)垃圾得不到徹底的分解。但堆肥物料中 還可能存在在預(yù)分選過程中殘留的許多塑料、玻璃、金屬等雜物。 儲(chǔ)存 因?yàn)樾@堆肥得到的肥料用于校園內(nèi)草坪，景觀樹，花圃的施肥使用。堆肥要求儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)的地方，密閉或受潮會(huì)影響堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。從而達(dá)到良好的堆肥效果。因此高溫好氧堆肥的通風(fēng)供氧量要適當(dāng)，一般為 ~ ?／ （ ? min） 。 溫度的控制 高溫好氧堆肥的過程本身就是一個(gè)利用微生物在高溫環(huán)境下對有機(jī)物料進(jìn)行氧化分解的過程，而微生物的生長繁殖過程也需要一個(gè)合適的溫度范圍來保持微生物的活性，以達(dá)到 一個(gè)最佳狀態(tài)，從而加快堆肥速率 。 一般溫度控制在 45~80℃ 之間，細(xì)菌、病原體、寄生蟲等主要都在這一階段被殺死。這一過程中分解 有機(jī)質(zhì)的微生物 主要是嗜溫性微生物 ， 嗜溫性微生物對難降解的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行再分解 使 物料腐熟成熟并逐步穩(wěn)定 。而 物料通風(fēng)是否順暢，是由物料顆粒的空隙決定的，空隙的大小又是由物料的顆粒大小決定的， 研究表明垃圾堆肥物料的顆粒大小適宜粒度為 12~60 ㎜之間，不同的物料適宜不同的粒度大小，以生活 垃圾為例，生活垃圾中可堆肥的有機(jī)垃圾含水率一般都很高，所以粒度要大些，以免破碎成漿狀物料，這樣會(huì)使物料空隙變小，不利于通風(fēng)，物料的不到所需的需氧量而容易變成厭氧狀態(tài)。 有機(jī)垃圾中的碳的含量與氮的含量影響著微生物分解有機(jī)垃圾的速度 ， 實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)碳氮比在 20~35 之間時(shí) 堆肥 發(fā)酵過程最快，碳氮比過低（ ＜ 20:1）時(shí) ， 微生物的生長繁殖會(huì)因?yàn)榈貌坏匠渥愕哪芰慷艿揭种疲瑥亩鴮?dǎo)致有機(jī)物的分解速度變慢且不夠徹底，同時(shí)由于可供消耗的碳源過小，氮的含量較高，不能形成一個(gè)良好的平衡，從而使多余的氮素變成氮?dú)鈸]發(fā)。常見有機(jī)廢物碳氮比（ C／ N）值如下表： 表 1 表 1 常見有機(jī)物廢物碳氮比（ C／ N） 發(fā)酵時(shí)間控制 整個(gè)堆肥發(fā)酵過程分為一次發(fā)酵和二次發(fā)酵，由于兩次發(fā)酵的物料 參數(shù)不同，發(fā)酵時(shí)間也不盡相同， 一次發(fā)酵的時(shí)間 一般 為 10 天，二次發(fā)酵時(shí)間 一般 控制在 20周左右。從而用于制作肥料，改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力。每種方法所要評估的指標(biāo)參數(shù)都不一樣 ，這四種評估方法的評估參數(shù)如下表 ： 表 2 種類 C／ N比 種類 C／ N比 稻草、麥稈 70100 豬糞 715 木屑 2001700 雞糞 510 稻殼 70100 污泥 612 樹皮 100300 雜草 1219 牛糞 826 廚余垃圾 2025 水果廢物 活性污泥 11 評估方法 參數(shù) 物理方法 溫度； 顏色； 氣味； 質(zhì)地 化學(xué)方法 碳氮比 （ C／ N） 氮化合物 （總氮、 NH4N、 NO3N、 NO2N） 陽離子交換量 （ CEC） 有機(jī)化合物 腐殖質(zhì)（腐殖質(zhì)指數(shù)、腐殖質(zhì)總量和 功能基因） 生物 學(xué)方法 耗氧速率； 為生物種群和數(shù)量 酶學(xué)分析 衛(wèi)生學(xué) 方法 致病微生物指標(biāo)等 表 2 各種方法評估的指標(biāo)參數(shù) 物理方法 用物理方法評估腐熟度，簡單地說，即通過肥堆的外在表現(xiàn)特征來確定的。這是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)被微生物分解時(shí)會(huì)釋放出能量，使堆體溫度升高。 氣味：堆肥原料 是 有機(jī)生活垃圾 中腐敗了的蔬菜、果皮、等。成熟的堆肥產(chǎn)品應(yīng)為黑褐色或黑色。常用的成熟度化學(xué)參數(shù)有：碳氮比（ C／ N），氮化合物（總氮、 NH4N、 NO3N、 NO2N），陽離子交換量（ CEC），有機(jī)化合物腐殖質(zhì)（腐殖質(zhì)指數(shù)、腐殖質(zhì) 總量和功能基因） 等。 氮化合物的變化 ：堆肥過程中產(chǎn)生刺激性氣體，也就是氨氣。三是直接排入空氣中。完全成成熟的堆肥，氮基本上是以硝酸鹽的形式存在，未成熟的堆肥里含有氨，當(dāng)氨態(tài)氮含量 ＜ 400mg／ kg 時(shí)，說明堆肥已經(jīng)成熟。一般來說，對于有機(jī)生活垃圾而言，陽離子交換量（ CEC） ＞ 60mmol／ 100g，當(dāng)堆肥陽離子交換量（ CEC）達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，說明堆肥已經(jīng)達(dá)到成熟。 根據(jù)堆肥在酸和堿中的溶解性質(zhì)的不同，堆肥腐殖質(zhì)也不同，例如用 堿液NaOH 提取的腐殖質(zhì)（ HS）可分為胡梅酸（ HA）、富里酸（ FA）以及未被腐殖化的成分（ NHF）。 一般來說，當(dāng) HI 值達(dá)到 3， HR 值達(dá)到 時(shí)說明堆肥已經(jīng)成熟。因此，通過對堆肥反應(yīng)過程的耗氧速率的測定，可以判定堆肥的成熟度。 好氧微生物分解有機(jī)質(zhì)的溫度變化分三個(gè)階段：升溫階段，高溫階段，降溫階段。 這一階段隨著有機(jī)物的減少，微生物的新陳代謝活動(dòng)也就減弱，肥堆中的微生物主要以放線菌為主。 衛(wèi)生學(xué)方法 高校生活有機(jī)垃圾中必定含有大量的致病菌，霉菌、病毒及寄生蟲等，這些細(xì)菌會(huì)直接影響堆肥過程的安全性，根據(jù)生活垃圾的這些特點(diǎn)，我國對堆肥過程中這些細(xì)菌有著嚴(yán)格的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，比如蛔蟲死亡率、糞大腸桿菌值的規(guī)定等。整個(gè)過程物料都是處于靜止?fàn)顟B(tài)， 因?yàn)椴环岩膊煌L(fēng)， 微生物的生長繁殖得不到充足的氧，從而使達(dá)不到成熟狀態(tài)，延長了堆肥的周期。 幾種堆肥 系統(tǒng)技術(shù) 堆 肥技術(shù) 中常用的堆肥系統(tǒng)有：條垛式系統(tǒng)；強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)； 反應(yīng)器 系統(tǒng)。條垛式系統(tǒng)堆肥場地的空間要足夠大，而且場地表面必須堅(jiān)固，根據(jù)物料要求，表面要有一定的坡度。 反應(yīng)器系統(tǒng) 性能比較和工藝選擇 反應(yīng)器系統(tǒng)是將堆肥物料置于部分密閉或完全密閉的發(fā)酵裝置內(nèi)，通 過控制堆肥條件 使堆肥物料在微生物的作用下發(fā)酵熟化。 立式發(fā)酵塔一般為立式多層式，包裹倉式有筒倉式動(dòng)態(tài)和靜態(tài)發(fā)酵倉兩種，旋轉(zhuǎn)倉式有臥式旋轉(zhuǎn)發(fā)酵倉和臥式刮板發(fā)酵倉兩種。 反應(yīng)器 性能 立體多層式 筒倉式（動(dòng)態(tài)和靜態(tài)） 臥式旋轉(zhuǎn)發(fā)酵池 臥式刮板發(fā)酵池 生產(chǎn)能力 小 大 大 中 占地面積 小 中 中 中 可操作性 易 一般 難 一般 動(dòng)力費(fèi)用 低 高 高 高 建設(shè)費(fèi)用 低 中 高 中 表 3 各類反應(yīng)系統(tǒng)性能比較 綜上所述，對各類 反應(yīng)器系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)立體多層式 的反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)能力雖小，但其占地面積小，容易操作， 動(dòng)力費(fèi)用和建設(shè)費(fèi)用相對于 旋轉(zhuǎn)倉 發(fā)酵塔、包 裹倉式反應(yīng)器而言，其費(fèi)用較低。 18 4. 宿舍區(qū) 主要成分 質(zhì)量 （ g） 烘干前 （ g） 烘干后 （ g） 含水率 （ ％） 百分比 （ ％ ） 總質(zhì)量(g) 總體積 （ L） 容重 （ g/L） 廢棄紙張 250 250 920 25 廢棄塑料 400 400 果皮 220 220 其他 50 50 表 4 宿舍垃圾 組成成 分和參數(shù) 辦公樓與教學(xué)樓 主要成分 質(zhì)量 （ g） 烘干前 （ g） 烘干后 （ g） 含水率 （ ％） 百分比 （ ％ ） 總質(zhì)量(g) 總體積 （ L） 容重 （ g/L） 廢棄塑料 20 廢棄紙張 玻璃 0 果皮 橡膠 0 其他 表 5 辦公樓與教學(xué)樓的垃圾組成成分和參數(shù) 餐廳 主要成分 質(zhì)量 （ g） 烘干前 （ g） 烘干后 （ g） 含水率 （ ％） 百分比 （ ％ ） 總質(zhì)量(g) 總體積 （ L） 容重 （ g/L） 廢棄紙張 廢棄塑料 菜葉 面粉 表 6 餐廳垃圾組成成分和參數(shù) 19 根據(jù)以上數(shù)據(jù)有我校生活垃圾日產(chǎn)量總量為： 9000＋ 800＋ 400＋ 800＋ 500＝ 11500kg。 工程設(shè)計(jì)規(guī)模 堆肥廠建在我校西北角足球場北面的空地里。本設(shè)計(jì)介紹了堆肥流程的每一個(gè)過程，通過對堆肥流程的了解可以更好進(jìn)行堆肥設(shè)計(jì)。發(fā)酵過程中難免會(huì)產(chǎn)生污水，廢水等，而這些污水，廢水可通過收集池進(jìn)行收集，然后排進(jìn)滲濾循環(huán)利用系統(tǒng)，通過處理達(dá)標(biāo)后一部分進(jìn)行排放，一部分用于加濕間對一次發(fā)酵和二次發(fā)酵進(jìn)行加濕。由于有機(jī)垃圾含水率 80％左右，所以要加入木屑或秸稈之類的物料降低其含水率，把有機(jī)拉圾的含水率調(diào)整為適宜有機(jī)垃圾堆肥處理 60％的含水率。 因?yàn)? Xc =6t Xa = 4t 所以 Sa ＝ 130％ =70％ Sc =180％ =20％ 項(xiàng)目 有機(jī)垃圾 木屑 混合后的物料 含水率 W（ %） 80 30 60 含 C量（ %）（干重） 62 含 N量（ %）（干重） .02 密度ρ（ kg/ m3） 450 300 質(zhì)量 m （ t/d） 6 4 300 堆肥反應(yīng)器 23 Xm = Xa +Xc =6+4=10t Xm Sm = Xa Sa +Xc Sc Sm =（ 4 70％＋ 6 20％ ） 247。有機(jī)生活垃圾的化學(xué)式為 NOHC 3710464 ，木屑的化學(xué)式為 NOHC 186420295 。 根據(jù)化學(xué)方程式各物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。 又 因 為 堆 肥 成 品 的 密 度 為 490 kg/m3 所以 有 堆 肥 成 品 的 體 積 為3m104905000 ??產(chǎn)品V 需氧量的計(jì)算 因?yàn)槊拷到?1g 有機(jī)垃圾有機(jī)質(zhì)的耗氧量為 ，每降解 1g木屑有機(jī)質(zhì)的耗氧量為 。已經(jīng)知道有機(jī)垃圾的密