【文章內(nèi)容簡介】 引，它一次只能對條垛的一側(cè)進行翻堆，需要來回兩次才能把一個堆體翻完。美國常用的是垮式翻堆機，而側(cè)式翻堆 機在歐洲比較普遍。 反應器堆肥系統(tǒng) 同條垛和強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)相比，反應器堆肥系統(tǒng)具有下述優(yōu)點：堆肥產(chǎn)品質(zhì)量高、操作人員少、有效的堆肥過程控制和臭味控制、空間限制少和良好的公眾關系（由于密閉和有效的臭味控制），這些也是選擇反應器系統(tǒng)的主要原因 [72,75]。可根據(jù)處理性能、是否有大規(guī)模運行的經(jīng)歷、系統(tǒng)可靠性和靈活性、停機維修時間、投資和運行費用、生產(chǎn)廠家的售后服務 [76]選擇反應器堆肥系統(tǒng)。 美國目前常用的反應器堆肥系統(tǒng)是攪拌床反應器、水平推流反應器和垂直推流反應器。間歇隧道堆肥系統(tǒng)在歐洲的應用 越來越廣泛 [74]。 1998 年建成的北京南宮堆肥廠采用了從德國引進的間歇隧道堆肥系統(tǒng)，日處理城市垃圾 400 噸。過去，間歇隧道堆肥系統(tǒng)主要為培植蘑菇生產(chǎn)堆肥。該系統(tǒng)具有嚴格的過程控制和環(huán)境影響小等顯著優(yōu)點。一個典型的間歇隧道堆肥系統(tǒng)常采用一個水泥箱或鋼箱 (長 30 40 m，寬 2 5 m，高 3 5 m)；隧道的墻壁、頂部、門都是絕緣隔熱的，底板采用穿孔水泥板或穿孔鋼板 ( 孔徑 f1cm)，底板下面是風室或與孔相連的穿孔管；堆料停留 1～ 4 周，通常為 2 周；因為堆料進入隧道后不被攪動，所以堆料的混合就顯得 非常重要；采用計算機控制通風系統(tǒng)，出氣可按一定比例與新鮮空氣混合進入堆體，因此，堆體前、后兩端和上、下層的溫差分別 2～ 3℃和 3～ 5℃。但它較高的投資和運行費用影響了它的廣泛應用。 除臭設備 美國大多數(shù)堆肥工廠采用的除臭設備是多段化學除臭器（ Multistage chemical scrubber） 或生物過濾器（ Biofilter）等。常用的化學除臭器有噴霧塔和填料塔，這兩種設備由 2 4 部分組成，通常包含了去除氨氣的硫酸部分及氧化有機硫化物和其他臭味物質(zhì)的次氯酸鈉或氫氧化鈉部分。因為 生物過濾器操作簡單，投資和運行費用低，能同時處理多種臭味物質(zhì)，所以，生物過濾器在堆肥工廠得到了更為廣泛的應用。生物過濾器有開放式和密閉式兩種，主要由填料和布氣系統(tǒng)組成，填料通常為熟化的堆肥、木片、樹皮和粒狀泥炭等，影響生物過濾器運行效率的關鍵因素之一是布氣系統(tǒng)。生物過濾器的主要設計參數(shù)是負荷和停留時間，負荷一般為 80120 m3/m2 h，停留時間通常為 40 60 秒，出氣溫度維持在 20 40℃；保持生物過濾器中過濾床 一 定的含水率（ 4060%， wt％）是實現(xiàn)其最佳操作的關鍵 [72, 7884]。生物 過濾器的除臭機制是物理吸附、化學氧化和中和、生物降解 [72]。 堆肥設備發(fā)展趨勢 A、家庭堆肥器 西雅圖固體廢棄物公用事業(yè)局于 1986 年在美國第一次實施堆肥大師計劃，這標志著家庭堆肥的開始，該計劃主要分為兩部分：采用堆肥技術處理庭院廢棄物和食品廢物 [8586]。 1995 年， 41％西雅圖居民家庭實行了家庭堆肥，分流了約 8,300 噸庭院廢棄物，其中的 82％堆肥用于庭院綠化 [85]。有研究表明，在 Ontario 的 Mississauga 地區(qū)，路邊收集、集中堆肥和家庭堆肥的處理費用分別為 $140/t、 $190/t 和 $50/t；家庭堆肥可以減少試驗區(qū)居民垃圾量的 3 5％ [87]。同集中、大規(guī)模的堆肥系統(tǒng)相比，家庭堆肥具有顯著的優(yōu)點：費用低（消除了固體廢棄物收集和處理的費用）和固體廢棄物源頭減量 [8789]。在西雅圖，用于食品廢物的家庭堆肥器有兩種型號：蚯蚓箱和錐形桶。過去常用的是蚯蚓箱（每個 $60，不包括蚯蚓和墊料），現(xiàn)在流行的是錐形桶（每個 $13），錐形桶高約 ，內(nèi)有一個高度為 的籃子，它能容納一個三口之家在 69 個月之內(nèi)產(chǎn)生的食品廢物；用于庭院廢棄物的家庭堆肥器有 兩種型號： m3（ $37）和 m3（ $41） [86]。制造家庭堆肥器的材料為木材、再生聚乙烯和不銹鋼。通過對一個家庭堆肥器（容積 600升，材料為再生聚乙烯，為了通風，采用穿孔濾板和穿孔壁，孔徑Φ ，上覆蓋板，濾板和攪拌器為高等級的鋼材）長達一年的研究表明：機械攪拌能極大地提高堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量 [90]。 堆肥馬桶 (或稱無水馬桶）適于無水或少水的地方，如大型堆肥馬桶適于公園、高速公路車站等，小型馬桶適于輪船等。市售堆肥馬桶分為自含式和集中式，這兩類均可采用間歇或連續(xù)方式運行，材質(zhì)為玻璃絲 和聚乙烯。自含式是堆肥器設置在馬桶旁邊，集中式設置在地下室或建筑物的旁邊。間歇運行的堆肥馬桶含有 1 個以上的室，當一個室盛滿以后，便轉(zhuǎn)到另一個室，它的好處是腐熟堆肥不會被新鮮的糞便污染；連續(xù)運行的堆肥馬桶只有一個室，那么新鮮糞便和腐熟堆肥就會混合在一起 [9192]。 B、適于現(xiàn)場操作的小容量反應器堆肥系統(tǒng) 由于經(jīng)濟、臭味控制和場地的原因，大型反應器、強制通風靜態(tài)垛和條垛堆肥系統(tǒng)受到了極大的限制，因此，適于現(xiàn)場操作的可移動、小容量反應器堆肥系統(tǒng)便應運而生。 例如， 英國 County Mulch 造了兩套可移動堆肥系統(tǒng) （容積為 m3）， 形狀類似滾式集裝箱，進料采用斗式裝載機，出料時吊車把集裝箱吊起，物料從集裝箱的后門倒出來；采用計算機控制溫度和氧含量 [93]。雖然該類系統(tǒng)只出現(xiàn)了幾年，但它正得到小型污水處理廠、食品行業(yè)、餐飲業(yè)、社區(qū)、學校、醫(yī)院、研究所和商業(yè)團體等越來越廣泛的注意和應用，目前它主要用于食品廢物處理。市售小容量反應器堆肥系統(tǒng)有箱式系統(tǒng)、攪拌倉和旋轉(zhuǎn)消化器等，但目前最常用的是箱式堆肥系統(tǒng) [94 97]，該系統(tǒng)可間歇或連續(xù)操作，具有良好的過程控制（采用計算機 控制）、投資低（包括一個 m3箱、一個螺旋混合器、進料輸送帶、過程控制和生物過濾器的箱式系統(tǒng)，其費用為＄ 66,000）、較少的人工費用、設備簡單、易于操作和組裝（制成標準件）等優(yōu)點，但它最大的優(yōu)點是為那些沒有足夠場地的團體提供了一種處理有機廢物的技術，目前美國和加拿大分別有 50 和 25 個箱式堆肥系統(tǒng)在運行 [95 96]。一個典型的箱式堆肥系統(tǒng)處理規(guī)模為 1～ 40 噸 /日， 由若干個箱子組成 (每個箱子的 容積為 m3)，其中 2 個箱子用作生物過濾器。為便于 現(xiàn)場操作，混合設備和反應器與拖車連接 [9798]。 堆肥臭味及其控制 臭味問題關系到一個堆肥工廠能否正常運行，有效的臭味控制是衡量堆肥工廠成功運轉(zhuǎn)的一個重要標志 [71, 99]。堆肥工廠最主要的臭味物質(zhì)包括還原性硫化物、氨、胺化合物、脂肪酸、萜、丙酮、苯酚和甲苯，臭味中最常見的硫化物為硫化氫 (H2S)、二甲基硫 ((CH3)2S)、二甲基二硫 ((CH3)2S2) 、二甲基三硫 ((CH3)2S3)、二硫化碳 (CS2)和甲基硫醇 (CH3SH)[84]?？刂瞥粑吨辽夙毑扇∥宸N措施：（ 1）堆肥過程控制；（ 2）調(diào)查可能的臭味來源；（ 3）臭味收集系統(tǒng)；（ 4）臭味處理系統(tǒng)；（ 5）殘留臭味的有效擴散 [72]。堆肥過程控制是減少臭味產(chǎn)生的關鍵因素，但不能完全有效地控制臭味。根據(jù)臭味來源的調(diào)查結(jié)果，建立適當?shù)某粑妒占吞幚硐到y(tǒng)?？刂瞥粑兜淖畛Ｓ镁C合措施是封閉堆肥設備、采用生物過濾器和進行過程控制 [3]。 堆肥腐熟度和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量標準 堆肥腐熟度 對堆肥產(chǎn)品和應用來說， 堆肥腐熟度是一個非常重要的指標。 腐熟度與植物毒性有關，穩(wěn)定度與堆肥的微生物活性有關 [100]，然而，腐熟度與穩(wěn)定度是相互關聯(lián)的， 這是因為微生物在不穩(wěn)定的堆肥中產(chǎn)生了植物毒性物質(zhì) [101]。確定堆肥腐熟度的方法可分為如下幾種 ：物理方法、化學方法、生物方法和光譜方法 [102106]。 堆肥的物理特性如顏色、 氣味、 溫度只能定性描述， 而不能定量描述堆肥的腐熟程度；光譜方法如紫外分析 (UV, ultaviolet), 可見光分析 (VIS, visible), 固相核磁共振 (13C NMR, nuclear magic resonance), 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外分析 (FTIR, fourier transform infrared), 漫反射傅里葉轉(zhuǎn)換紅外分析 (DRIFT, diffuse reflectance fourier transform infrared)和近紅外分析(NIR, near infrared) 已應用于堆肥腐熟度的研究，但目前不普遍，需要進一步的研究。因此，化學方法廣泛地應用于堆肥腐熟度的研究，如測定固相和水浸提液的 C/N 比、無機氮、陽離子交換容量（ CEC， cation exchange capacity ）和腐植質(zhì)，另一種廣泛應用的方法是生物方法，如發(fā)芽指數(shù) (GI, germination index)、微生物活性 [100 ， 107 113]。不同原料的堆肥腐熟度建議指標均可查到 [114 117]。雖然有許多指標，但目前尚沒有一種指標能廣泛地應用于不同原料、 不同堆肥工藝的堆肥腐熟度判定，只有綜合不同指標，才能恰當?shù)卦u價堆肥是否腐熟 [118119]。 堆肥產(chǎn)品質(zhì)量標準 堆肥產(chǎn)品有不同的質(zhì)量標準，歐洲根據(jù)“土壤質(zhì)量無凈值降解（ No degradation of soil quality”制訂； 美國根據(jù) “風險評價（ Risk assessment）”制訂，尤 其是污泥的重金屬含量限制 [120]。 土壤質(zhì)量無凈值降解起源于土壤標準，它反映重金屬在土壤中的含量，指導原則是為了保證土壤長期的肥力，尤其是重金屬的含量不應高于土壤背景值 [121]，因此建立了堆肥中污染物的允許濃度和堆肥的允許施用量（防止土壤中污染物濃度超過土壤背景值）， 并把這些作為堆肥應用的指導原則和政策法規(guī)。風險評價基于污泥應用，它的指導原則是對污泥及污泥堆肥中不同污染物和病原菌對環(huán)境和人體健康潛在的影響進行風險分析，從而確定各種污染物達到“無觀察到負效應 （ NOAEV, No observed adverse effect level）”情況的最低允許濃度。 關于污泥及其堆肥在這方面的研究很多，而關于 MSW 堆肥這方面的研究則很少，但前者的研究對后者的研究具有借鑒作用?；陲L險評價和土壤質(zhì)量無凈觀察到負效應 （ NOAEV, No observed adverse effect level）”情況的最低允許濃度。關于污泥及其堆肥在這方面的研究很多，而關于 MSW 堆肥這方面的研究則很少，但前者的研究對后者的研究具有借鑒作用。基于風險評價和土壤質(zhì)量無凈值降解設定的允許污染物濃度差異很大。 小結(jié) 本章從堆肥過程出發(fā)，對國內(nèi)外堆肥技術的發(fā)展及現(xiàn)狀進行了論述，介紹了堆肥技術的一般方法、堆肥設備、堆肥臭味和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，得出如下結(jié)論： 雖然堆肥技術的應用范圍越來越廣泛， 但它在城市固體廢棄物管理中的地位和作用仍然很小。當前污泥堆肥主要以條垛和強制通風靜態(tài)垛堆肥系統(tǒng)為主，反應器堆肥系統(tǒng)為輔。我國大多數(shù)垃圾堆肥廠采用二次性發(fā)酵工藝。 影響堆肥過程的主要因素是堆料的含水率、 C/N 比和 pH 值、堆體中的氧含量和堆體溫度。適宜的堆料初始含水率范圍為 55～ 65％ (wt)，堆肥過程應在含水率 40～ 60％ (wt)之間操作；適宜的堆料 C/N 比為 20～ 30/1；堆料的 pH值應在 6～ 9 之間；堆體中的氧含量在 5～ 15％之間比較適宜；在堆肥過程，堆體溫度應控制在 45～ 65℃之間，但在 55～ 60℃時比較好，不宜超過 60℃。 堆肥設備包括物料處理設備、翻堆設備、反應器堆肥系統(tǒng)和除臭設備。家庭堆肥器和適于現(xiàn)場操作的小容量反應器堆肥系統(tǒng)是堆肥設備的發(fā)展趨勢。 臭味關系到一個堆肥工廠能否正常運行， 有效的臭味控制是衡量堆肥工廠成功運轉(zhuǎn)的一個重要標志。 堆肥工廠最主要的臭味物質(zhì)為還原性硫化物、 氨 、胺化合物、脂肪酸、萜、丙酮、苯酚和甲苯，控制臭味的最常用措施是封閉堆肥設備、采用生物過濾器和進行過程控制。 目前尚沒有某種單一指標能評價不同原料、 不同堆肥工藝的堆肥腐熟度，因此需采用不同的指標綜合評價堆肥腐熟度。影響堆肥應用的關鍵因素是堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，基于不同標準的堆肥產(chǎn)品，其污染物控制濃度差異較大。 在我國，堆肥技術主要處理城市固體廢棄物和污泥。同發(fā)達國家相比，我國在堆肥技術的研究和應用方面均存在較大差距， 堆肥工業(yè)仍處在起步階段。 參考文獻 國家統(tǒng)計局， 1999。中國統(tǒng)計年鑒 1999。中國統(tǒng)計出版社。 國家環(huán)境保護局， 1994。中國環(huán)境保護 21 世紀議程。中國環(huán)境科學出版社。 《中國環(huán)境年鑒》編委會， 1998。中國環(huán)境年鑒 1997。中國環(huán)境年鑒社。 楊健，郝一舒，陳紹偉， 1999。城市污水廠污泥處理方案的生命周期分析。污染防治技術， 12(4)： 205206。 朱南文，高廷耀，周增炎， 1998。我國城市污水廠污泥處置途徑的選擇。上海環(huán)境科學， 17(11)： 4042。 薛文源， 1991。城市污水污泥對環(huán)境的污染及其防治。城市環(huán)境與城市生態(tài)， 4(4)： 4246。 孟慶杰，沙麗，曾志英， 1996。我國城市污水廠污泥、沼氣產(chǎn)量與綜合利用現(xiàn)狀及前景。 中國市政工程， 4： 5055。 周立祥， 胡靄堂， 戈乃玢， 胡忠明， 1999。 城市污泥土地利用研究。 生態(tài)學報， 19(2)： 185193。 中國科學院