垃圾堆肥化處理工藝新技術(shù)簡介
垃圾堆肥化處理是將城市生活垃圾中的可腐有機(jī)物通過發(fā)酵、腐熟制成堆肥(或叫腐殖土)的過程。垃圾堆肥化處理將垃圾中最具污染性的可腐有機(jī)物變廢為寶，制成肥料，回歸自然，實(shí)現(xiàn)了垃圾處理的良性循環(huán)。但是，堆肥化處理城市生活垃圾有著其不完全的局限性，即生活垃圾中的不可腐有機(jī)物還需焚燒或作其他處理、無機(jī)物還需填埋等等，因此，垃圾堆肥化處理需要采用綜合處理的方式進(jìn)行；堆肥化綜合處理有堆肥結(jié)合填埋方式、堆肥結(jié)合焚燒和填埋兩種方式；經(jīng)濟(jì)受限制的地區(qū)適合采用堆肥結(jié)合填埋的處理方式。
上世紀(jì)九十年代以來，我國先后建成了一大批垃圾堆肥廠；由于種種原因，許多堆肥廠要么早已關(guān)閉、設(shè)備閑置，要么時(shí)開時(shí)停、垃圾處理受堆肥銷售的制約；堆肥廠普遍存在的問題有：廠區(qū)環(huán)境差，堆肥質(zhì)量差、存在異地污染(砂化土壤和重金屬污染)問題，致使銷售不暢、堆肥產(chǎn)品積壓，經(jīng)濟(jì)效益差等。導(dǎo)致垃圾堆肥廠面臨困境有以下一些原因：
1、垃圾堆肥廠終端產(chǎn)品為粗堆肥，使用面不廣，致使銷售不暢；
2、垃圾進(jìn)場后分選工序配置不當(dāng)，堆肥中雜質(zhì)多、有機(jī)質(zhì)低，銷售不暢；
3、進(jìn)場垃圾分選不當(dāng)，垃圾中的重金屬不能可靠清除，致使堆肥中有些重金屬(如鉛、鎘)超標(biāo)，使用中受限制，產(chǎn)品積壓；
4、垃圾發(fā)酵工序配置不當(dāng)，有的發(fā)酵腐熟度不夠、大量難分解的可腐有機(jī)物(如纖維素)被篩除，有的過度發(fā)酵、堆肥中有效養(yǎng)分大量逸失；
5、垃圾堆肥廠設(shè)備有的配置不當(dāng)、不能保證正常生產(chǎn)或不能保證堆肥質(zhì)量，有的過于繁瑣、導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高，有的沒有堆肥精加工配置、終端產(chǎn)品(粗堆肥)使用面窄、銷售不暢；
6、管理體制是關(guān)系垃圾堆肥廠能否長期正常運(yùn)行的關(guān)鍵；本文僅就垃圾處理工藝和設(shè)備配置進(jìn)行闡述，不在此對管理體制作分析。
一、垃圾分選處理工藝和設(shè)備配置
由于目前我國城市生活垃圾多為混裝垃圾，因此，垃圾堆肥化處理前必須將垃圾進(jìn)行分類處理；同時(shí)，垃圾分類也為回收、填埋、焚燒等其它處理方式創(chuàng)造了良好的條件。我們采用的垃圾分選工藝是在長期實(shí)踐中不斷改進(jìn)、優(yōu)化而形成一套完整的分選設(shè)備組合技術(shù)；既有簡單可靠，投資省，運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，又在工藝中融入了科技含量高的配套設(shè)備，從而保證了垃圾分選時(shí)不斷流、不堵塞、不纏繞，分類徹底。
垃圾分選工藝和配套設(shè)備如下：(生產(chǎn)線以200t/班處理規(guī)模為例、下同)
工藝配置：(進(jìn)料～一次發(fā)酵)
行車/抓斗-組合式篩分勻料機(jī)-輸送機(jī)-破袋/篩分一體化機(jī)-慢速皮帶輸送機(jī)-磁選/人工揀選/風(fēng)選/電池分選-一次高溫發(fā)酵
設(shè)備及工序配置：
⑴ 行車/抓斗：配置在垃圾儲料坑上部，5t單梁行車、2m3電動(dòng)(或液壓)抓斗配套；
⑵ 組合式篩分勻料機(jī)：配置在垃圾儲料坑底部，上部為雙振幅格柵篩，滿足抓斗投料，攔截長大物料；中部為料斗，料斗上端滿足格柵篩下料，下端滿足勻速給料機(jī)進(jìn)料；下部為勻速給料機(jī)，作用是將間歇性投料轉(zhuǎn)為均勻物流，滿足下工序要求，并保證不堵塞、不纏繞；
⑶ 輸送機(jī)：從勻速給料機(jī)向破袋/篩分一體化機(jī)進(jìn)料，皮帶輸送機(jī)或板式輸送機(jī)，由爬高高度和輸送距離決定，條件允許時(shí)盡可能采用皮帶輸送機(jī)；
⑷ 破袋/篩分一體化機(jī)：為分選系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，具有破袋(破袋率90%)、強(qiáng)制篩分(篩分率90%)、選擇性軟破碎(破碎率70%)功能，前段篩可以布置篩除灰土，尤其適合潮濕垃圾過篩；設(shè)計(jì)上保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不卡死、不纏繞；
⑸ 皮帶輸送機(jī)/慢速皮帶輸送機(jī)：布置在破袋/篩分一體化機(jī)下面輸出物料；為滿足分揀需要，設(shè)計(jì)為兩條慢速皮帶輸送機(jī)；若需篩分灰土，增加一臺皮帶輸送機(jī)輸出灰土。
⑹ 強(qiáng)磁除鐵機(jī)：布置在篩下物慢速皮帶輸送機(jī)上，回收鐵質(zhì)；
⑺ 電控智能機(jī)械：布置在篩下物慢速皮帶輸送機(jī)上，是專門清除可堆肥物中電池類的高科技設(shè)備，電池清除率99%以上；
⑻ 渦流風(fēng)選系統(tǒng)：根據(jù)需要配置在篩上物慢速皮帶輸送機(jī)上，回收輕薄塑料和紙張；(可以采用人工揀選替代)
⑼ 人工揀選：根據(jù)需要配置；在篩下物慢速皮帶輸送機(jī)上的配置是為清除可堆肥物中的不可腐物，在篩上物慢速皮帶輸送機(jī)上的配置是為回收塑料、玻璃、有色金屬等。
二 堆肥發(fā)酵
混裝垃圾經(jīng)過分選工序后，回收物大部份得以回收；部份無機(jī)物(灰土、磚石)送去填埋；篩上的不可腐有機(jī)物(竹、木、織物、橡膠等)送去焚燒或作它用；篩下物進(jìn)入堆肥發(fā)酵系統(tǒng)。本方案的堆肥發(fā)酵系統(tǒng)布置倉式一次高溫好氧發(fā)酵，物料陸續(xù)進(jìn)滿倉后5-7天，每天從發(fā)酵倉頂部定量進(jìn)料，底部定量出料送入水選、精加工、脫水等工序，再進(jìn)入二次發(fā)酵堆垛后熟；
布置原理是：可腐有機(jī)垃圾送入發(fā)酵倉后很快升溫，進(jìn)入高溫好氧發(fā)酵階段(一次發(fā)酵)，5-7天后可基本達(dá)無害化；其中的易降解物(碳水化合物、脂肪類)被大量分解，只剩下部份較難分解及難分解的有機(jī)物(纖維素為主)和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)氧化分解產(chǎn)生的發(fā)熱量減少，進(jìn)入降溫階段(又稱后熟階段)。工藝布置此時(shí)將發(fā)酵物料從倉內(nèi)推出，經(jīng)水選后較難分解及難分解的有機(jī)物進(jìn)入二次發(fā)酵堆垛後熟，易降解物經(jīng)脫水等處理工序制成精細(xì)有機(jī)肥。由于這樣布置，發(fā)酵倉無需布置好氧供風(fēng)(每天的定量進(jìn)出料保證了供氧)，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用；由于采用了濕式加工，出倉物料含水率不受限制。出倉物料首先進(jìn)入水選工序，較大粒徑的不可腐物被水選篩篩除，細(xì)小粒徑的不可腐物(主要為泥、砂、金屬細(xì)粒)經(jīng)沉砂池或漩流塔沉淀排出送去填埋；難分解的可腐有機(jī)物經(jīng)水選選出送去濕式精細(xì)加工工序磨碎，再經(jīng)沉降脫水收集進(jìn)入二次發(fā)酵；已漿化的易降解物溶入水中經(jīng)沉降脫水收集直接進(jìn)入二次發(fā)酵(水選和加工用水經(jīng)沉降循環(huán)使用)；此時(shí)進(jìn)入二次發(fā)酵的物料有機(jī)質(zhì)含量高、粒徑小(<0.8 mm)，難分解的可腐有機(jī)物(主要是纖維素類)經(jīng)磨細(xì)后更易腐熟，發(fā)酵周期縮短，堆肥養(yǎng)分逸失少，質(zhì)量好(有機(jī)質(zhì)可達(dá)30%)。
工藝配置：(一次好氧發(fā)酵～二次堆垛後熟)
可腐物-倉頂定量布料-好氧發(fā)酵-定量出料-(水選-濕磨-脫水)-二次發(fā)酵后熟
工序及設(shè)備配置：
⑴ 過橋皮帶輸送機(jī)：將分選后的發(fā)酵物料輸送到發(fā)酵倉頂部；
⑵ 進(jìn)料皮帶輸送機(jī)及分(布)料機(jī)械：布置在發(fā)酵倉頂，由主皮帶機(jī)和移動(dòng)式分(布)料機(jī)械組成，將發(fā)酵物料均勻布入發(fā)酵倉內(nèi)；
⑶ 出料螺旋：布置在發(fā)酵倉底部，由螺旋和行走驅(qū)動(dòng)機(jī)械組成，將發(fā)酵物料輸送出倉；
⑷ 輸出皮帶機(jī)：將發(fā)酵物料送入水選系統(tǒng)的設(shè)備，相對兩倉共用一臺；
⑸ 行車/抓斗：布置在二次發(fā)酵後熟車間，用于二次發(fā)酵堆垛、翻堆。
⑹ 發(fā)酵倉上部抽氣系統(tǒng)：收集發(fā)酵臭氣，兩排倉共用一套
三 水選和精加工
本工藝布置在一次發(fā)酵和二次發(fā)酵之間，由水選系統(tǒng)、濕式加工系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)組成。本工藝布置是經(jīng)多年研究、開發(fā)出的最新設(shè)備組合技術(shù)；具有以下特點(diǎn)：
⑴ 水選工序先將一次發(fā)酵后垃圾中的大粒徑不可腐物篩除，再利用沉淀或漩流將砂粒、碎玻璃、金屬細(xì)粒去除；這樣就簡化了前分選，提高了肥料質(zhì)量；水選分流還減少了破碎量，節(jié)約了能耗；
⑵ 濕式精加工增加了產(chǎn)肥率，減少了設(shè)備磨損，改變了車間粉塵飛揚(yáng)的狀況；還可以利用廠區(qū)生活污水和填埋場的(經(jīng)處理后)滲濾液；
⑶ 本工藝合理布置在兩次發(fā)酵之間，不僅縮短了發(fā)酵時(shí)間，節(jié)約了能耗，還在保證腐熟度的情況下，盡可能保存堆肥養(yǎng)分；
工序及設(shè)備配置：
⑴ 水選振動(dòng)篩：利用水流在沖洗發(fā)酵物料時(shí)振動(dòng)篩分的設(shè)備；配有相應(yīng)的污水泵、污泥泵等。
⑵ 輸出皮帶機(jī)：將水選篩分后的物料輸出的設(shè)備，共兩臺；一臺輸出篩上物，一臺將篩中物輸出
送往濕式磨機(jī)精加工。
⑶ 濕式磨機(jī)：將水選工序送來的篩中物料磨碎的設(shè)備，另配有振動(dòng)篩將磨機(jī)排出料中的大粒徑物料去除，磨機(jī)選用中間排料的濕式磨機(jī)。
⑷ 壓榨脫水機(jī)：將污泥泵送來的泥漿壓榨脫水的設(shè)備，目前考慮連續(xù)式轉(zhuǎn)鼓式壓榨脫水機(jī)。
⑸ 輸送機(jī)：將磨機(jī)出料后的篩上物和脫水污泥分別送往廢料收集點(diǎn)和後熟車間的設(shè)備，共兩臺，一般選用螺旋輸送機(jī)。
四 應(yīng)用范圍和經(jīng)濟(jì)效益
本文推出的垃圾堆肥化處理工藝方案，技術(shù)路線如下：
進(jìn)場垃圾-分選-一次發(fā)酵-水選-濕磨-脫水-發(fā)酵後熟-銷售、使用
該方案尤其適用于降水充沛、水系發(fā)達(dá)、土地資源相對緊缺的城市。垃圾堆肥廠采用本方案建成投產(chǎn)后生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥沒有污染，適用于各類田土，可提高水果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的品質(zhì)，對農(nóng)作物有明顯的增產(chǎn)效果；同時(shí)增加了土壤的有機(jī)質(zhì)，使土壤疏松，改善土地結(jié)構(gòu)，提高了化肥利用率，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的促進(jìn)作用。
采用本方案建成的200T/天處理規(guī)模垃圾堆肥廠總投資約為1000萬元，其中設(shè)備投資約450萬元，土建投資約450 萬元，其它費(fèi)用約100萬元。堆肥廠年處理生活垃圾7.3萬噸，垃圾減量50%填埋(填埋垃圾有機(jī)質(zhì)含量<5%)。年生產(chǎn)有機(jī)肥1.5萬噸，產(chǎn)值 150萬元以上，廢舊物品回收收入5-10萬元；堆肥廠實(shí)際年支出約為120萬元(未計(jì)折舊、貸款利息)，每噸垃圾處理費(fèi)用為16.44元，每噸垃圾有機(jī)肥成本80元；當(dāng)所有產(chǎn)品全部銷售并按予期回籠資金時(shí)，收支品迭略有盈余；予期銷售達(dá)75～77%時(shí)，即可維持堆肥廠正常運(yùn)行；有此可見，本方案的投資指標(biāo)和運(yùn)行成本指標(biāo)都是比較先進(jìn)的。
目前，城市生活垃圾的處理正向產(chǎn)業(yè)化、市場化迅猛發(fā)展，垃圾處理技術(shù)也在不斷發(fā)展、完善；本方案提出的因地制宜、適合我國國情的技術(shù)使垃圾處理無害化、減量化、資源化得以實(shí)現(xiàn)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展受限制地區(qū)的城市生活垃圾處理創(chuàng)造了良性循環(huán)的條件，為垃圾處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了活力。
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