垃圾堆肥技术研究进展

垃圾堆肥技术研究进展

摘要：垃圾的处理处置方法比较多,主要有卫生填埋、焚烧和堆肥。填埋虽然处理费

用低,方法简单,但需占用的土地面积大,渗漏液含有毒物难以处理。焚烧减量效果好,处理

较彻底,但投资成本高,产生的气体如果控制不当,会存在严重的烟气污染问题。目前国内外日益强调垃圾处理走综合化、减量化、无害化、资源化的道路。用堆肥法处理生活垃圾不

但可以变废为宝,还能节约垃圾填埋所占土地,并减轻垃圾焚烧对大气的污染,在安全和经济方面明显优于其他方法而成为目前最有发展潜力的垃圾处理技术。近年来,研究和开发具有良好减量化和资源化效果的堆肥处理技术在国际上日益受到重视。

关键字：垃圾堆肥；堆肥技术；研究现状；展望

1 我国垃圾堆肥处理技术现状

我国在国家“六五”、“七五”和“八五”科技攻关计划中,均设立了堆肥技术和专用

设备的研究和开发课题。从20 世纪80 年代开始应用“二次发酵工艺”,堆肥机械日趋完善,生产趋向产业化。90 年代初开始发展机械化连续堆肥生产技术。堆肥工艺可分为简易

堆肥和机械化堆肥,又可分为静态和动态两种操作方式。我国农村传统采用厌氧堆肥发酵法。现代堆肥工艺大多采用好氧堆肥,它具有物质分解彻底、堆肥周期短、臭味小、可采用工厂机械化处理等优点。

1. 1 自然通风静态堆肥:该法是在一块场地上,堆高2～3m,一般上部覆土,场底以混凝土

硬化并铺设通风排水沟,腐熟垃圾用铲装机、滚筒筛、皮带机和磁选滚筒等生产堆肥产品。这种方式一般工程规模较小,机械化程度低,采用静态发酵工艺,投资及运行费用较低,应用

最广。主要缺点是堆肥过程无法控制,环保措施不齐全,对周围环境影响较大。目前较大型

的该类堆肥厂有厦门前莆垃圾处理场及天津简易高温堆肥厂。

1. 2机械化高温堆肥:机械化高温堆肥技术工程规模相对较大,机械化程度较高,一般采

用间歇式动态好氧发酵工艺,有较齐全的环保措施,投资及运行费用较高。好氧堆肥具有温

度高,有效杀死病原菌,基质分解比较彻底,堆肥周期短,异味小,可以大规模采用机械处理等优点。常州环卫综合厂采用间歇式动态高温好氧发酵工艺,所生产的堆肥产品很受当地农民的欢迎。但机械化高温堆肥由于处理成本较高而难以在我国更大范围内推广应用。

2 堆肥的影响因素

2. 1水分:对于自然通风静态堆肥和机械化高温堆肥系统,堆肥的水分不应大于65 %;对

于强制通风静态堆肥系统,水分不应大于60 %。不管什么样的堆肥系统水分含量不应小于

40 %。水分过低,不利于微生物的生长;水分过高,则堵塞堆料中的空隙,影响通风,导致厌氧发酵。

2. 2 氧含量:一般认为堆肥中空气氧的体积分数保持在5 %～15 %比较适宜,低于5 %会

导致厌氧发酵;高于15 %则会使堆肥体冷却,导致病菌的大量存活。

2. 3C/ N比:在堆肥过程中,碳源被消耗,转化为二氧化碳和腐殖质。而氮则以氨气的形

式散失,或变为硝酸盐和亚硝酸盐,或被生物体同化吸收。因此,碳和氮的变化是堆肥的基本特征之一。堆肥中堆料的C/ N 比一般在(20～30) ∶1 之间比较适宜。若C/ N 比过低,则堆肥会影响农作物的生长;C/ N 比过高,不利于堆肥过程中微生物的生长。

2. 4温度:在堆肥操作过程中,堆肥温度应控制在45～65℃。温度超过65 ℃就会对微生物的生长产生抑制作用。堆肥过程是一个放热过程,若不采用通风的办法进行控制,温度常

可以达到75～80 ℃,温度过高就会过度消耗有机物,并降低产品质量。

3 我国垃圾堆肥处理技术的研究进展

3. 1 加强微生物的筛选和培育工作,缩短堆肥腐熟周期,提高堆肥质量:传统堆肥法一般

都是采用增加营养和改善环境条件的方法,利用堆制原料中的土著微生物来降解有机污染物,往往存在发酵时间长、产生臭味且肥效低等问题。微生物是堆肥过程中最关键、最活跃的

成分,因此高效微生物菌剂成为国内外学者研究的热点。例如EM菌、酵素菌、PSB菌及奥

尔尼克生物菌种等,这些菌剂在我国应用于种植业、养殖业、环境污染治理等方面取得了一定效果。

3. 2 多种堆肥原料混合发酵堆肥原料主要有污泥、城市固体废物、农业废弃物、动物粪便、食品废物等。城市生活垃圾C/ N 比较高,有机质含量低,如果和粪便、下水道污泥

等混合发酵,可以调节C/ N 比,有利于发酵进行,并能提高有机物含量,增加肥效。

3. 3 对堆肥进行深加工,发展有机无机复合肥长期大量使用城市垃圾堆肥,存在土壤砂化、盐渍化和重金属的积累等问题,因此应该加强垃圾堆肥生产、肥效和施用安全性等方面的研究,使垃圾堆肥真正成为城市垃圾资源化利用的有效途径。经过2 次发酵处理的堆肥

为精堆肥,可施用于农田、蔬菜、果园等,也可作为堆肥精处理原料。农田应用结果表明,垃圾有机无机复合肥广泛适用于菜、瓜、果、粮等,可改善作物品质,提高产量,比施用垃圾堆肥更加安全。

4 研究展望

4. 1对垃圾运输、转运和处理与利用的全过程进行全方位的研究随着城市规模不断扩大,人口增长和经济水平不断提高,生活垃圾的产生量和组分也在不断发生变化。尤其今后

在执行垃圾分类收集新政策条件下,对垃圾运输、转运和处理与利用的全过程进行全方位的研究是非常重要的。因为在实行分类收集运输的条件下,大量可生物降解的垃圾,尤其厨余

垃圾将主要采用堆肥方法进行综合处理利用。这些高有机物含量和高水分含量的垃圾原料,对垃圾堆肥技术设备、工艺控制都有更新的要求,需要对垃圾堆肥前处理工艺、堆肥过程和技术参数控制等系列问题进行深入和广泛的研究,其中堆肥过程中的渗漏液控制和臭气控制尤为关键。

4. 2 垃圾堆肥中重金属和有机污染物控制将是研究的重点对于垃圾堆肥产品质量、混合收集处理条件下的低有机质、低养分含量和无机杂质含量高等问题在分类收集条件下已不

再是限制垃圾堆肥使用的主要因素,而垃圾堆肥中重金属和有机污染物控制将是研究的重点。重金属污染是影响垃圾堆肥质量的重要因素之一,因此关于垃圾堆肥中重金属的控制技术,

堆肥长期施用的土壤、环境和生物效应研究也是今后需要开展的工作。

4. 3 堆肥技术将逐渐朝着机械化、自动化的方向发展在国外,堆肥技术正向着机械化、自动化的方向发展,而为了防止对环境的二次污染,堆肥趋向于采用密闭的发酵仓方式。作

为农业大国,城市生活垃圾堆肥综合处理,以生产高效系列有机复混肥,这将逐渐成为我国生活垃圾资源化的重要方式。但在中国,限于当前的经济现状,高度机械化、自动化的堆肥设

备成本太高,不符合中国的国情,所以要在中国发展堆肥产业和堆肥技术,就必须去寻找一个成本较低、操作方便、维护性较好,真正适合中国国情的堆肥工艺和技术。

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