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農(nóng)業(yè)固體廢物堆肥化技術(shù)研究進展

文檔作者：葉美鋒吳飛龍林代炎文檔來源：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所福		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月06日
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農(nóng)業(yè)固體廢物堆肥化技術(shù)研究進展
葉美鋒吳飛龍林代炎
(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所福建福州350003)
摘要綜述國內(nèi)外農(nóng)業(yè)111體廢物堆肥化技術(shù)研究的最新進展，提出新型無動力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備設(shè)計。對國內(nèi)大中型
規(guī)?；B(yǎng)殖場農(nóng)業(yè)111體廢物堆肥處理利用具有積極意義．
關(guān)鍵詞農(nóng)業(yè)固體廢物好氧堆肥研究進展
中圖分類號：X71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2014)06-057—02
隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整．規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)得到快速發(fā)
展，而畜禽糞便污染物的產(chǎn)生量也大幅增加，根據(jù)第一次全
國污染源普查數(shù)據(jù)表明?．我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便年產(chǎn)生量為
2．43億t，COD、總N、總P的排放量分別為1268萬t、106萬
t和16萬t，分別占全國總排放量的41．9％、21．7％、37．7％，分
別占農(nóng)業(yè)源排放量的96％、38％、65％。近年的污染源普查動
態(tài)更新數(shù)據(jù)也顯示．畜禽養(yǎng)殖污染物排放量在全國污染物總
排放量中的占比在上升。糞便污染治理已是刻不容緩。但畜
禽糞便也是很好的有機肥資源．通過堆肥化處理生產(chǎn)的有機
肥所含營養(yǎng)物質(zhì)比較豐富．且肥效長而穩(wěn)定。同時可充分發(fā)
揮培肥改土和促進植物生長的作用[2】。堆肥化處理就是在人
工控制的條件下，利用自然界中廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真
菌等微生物的新陳代謝作用，在中高溫好氧條件下，把固體
廢物中可降解的有機物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過程。堆肥化
按照堆制過程中是否需氧而分為好氧堆肥和厭氧堆肥：而好
氧堆肥堆體溫度高，一般在50～65℃．可以最大限度地殺滅
病原菌，同時對有機質(zhì)的降解速度快．因此大多數(shù)都采用高
溫好氧堆肥[引。目前國內(nèi)外兩類主要的好氧堆肥系統(tǒng)是無發(fā)
酵倉式堆肥系統(tǒng)及發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)。
1堆肥技術(shù)種類及特點
堆肥技術(shù)的主要區(qū)別在于堆肥過程中保持堆體物料均
勻程度、含水量和氧氣條件的方法和手段的不同。根據(jù)堆肥
技術(shù)的復(fù)雜程度及使用情況，主要有2個堆肥系統(tǒng)：無發(fā)酵
倉式堆肥系統(tǒng)及發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)?。
1．1無發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)
物料通常堆制成條垛式。依據(jù)堆料供氧方式．無發(fā)酵倉
式堆肥系統(tǒng)又可分為攪拌(翻堆)式堆肥床和固定堆式堆肥
床2種堆肥方式。
1．1．1攪拌(翻堆)式堆肥床
攪拌式堆肥的主要特點是采用定期翻堆．使物料均勻，
并提供充足氧氣．有時還考慮強制通氣(常采用抽氣方式進
行)。翻堆作業(yè)通常采用翻堆機械進行。翻堆的頻率由多個條
件決定．首先翻堆初期頻率應(yīng)顯著高于堆肥后期，以提供堆
肥中微生物群的氧氣需求。另外，其腐熟程度、翻堆設(shè)備選
型、占地面積及各種經(jīng)濟因素等條件也決定了翻堆次數(shù)。一
般攪拌式堆肥一次發(fā)酵周期在l一3個月㈣。該工藝作為一種
傳統(tǒng)的有機堆肥系統(tǒng)，優(yōu)點是所需設(shè)備簡單，投資成本較低，
翻堆時水分蒸發(fā)快，堆肥干燥快，堆腐產(chǎn)品穩(wěn)定性好。缺點是
占地面積大，需要頻繁的監(jiān)測，一般都在露天進行，翻堆過程
造成氮的損失和臭味散失，堆肥質(zhì)量受氣候條件影響大。
1．1．2固定堆式堆肥床
固定堆式堆肥床基本不進行翻堆．其供氧方式主要有2
種：一是采用自然通氣方式進行堆肥．在堆肥場地開有通氣
溝．并在垂直方向設(shè)有通氣管(也可用各種秸稈捆綁成束作
為通氣之用)，生物發(fā)酵所需要的氧氣完全靠自然通風(fēng)；二是
采用強制通風(fēng)供氧方式進行堆肥．也稱固定堆強制通風(fēng)堆肥
法，肥堆的供氧利用鼓風(fēng)機或空氣壓縮機強行鼓風(fēng)進行，也
可采用抽風(fēng)方式進行。吹風(fēng)或抽風(fēng)可用定時器或在肥堆內(nèi)安
置的溫度或氧氣濃度自動反饋裝置來間斷性供氧．在一些大
型堆肥廠可采用計算機控制堆肥[6]。自然通風(fēng)堆肥腐熟時間
通常較長，而固定堆強制通風(fēng)堆肥法則比較快。在3～5周內(nèi)
能使肥堆完全腐熟。固定堆式堆肥床優(yōu)點是：其設(shè)備投資相
對較低；相對攪拌(翻堆)式堆肥床來說，固定堆式堆肥床更
能確保高溫環(huán)境并提供病原菌滅活的條件：由于條件控制較
好。其堆肥腐熟時間較攪拌(翻堆)式堆肥床更短。缺點是敞
開式堆肥，發(fā)酵過程容易受氣候條件影響；在低溫季節(jié)。堆體
不易升溫和保溫；在大量通氣條件下氮損失較大，且耗能大。
1．2發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)
物料堆放在密閉或半密閉的發(fā)酵裝置內(nèi)．控制通氣和水
分條件，使物料發(fā)生生物降解和轉(zhuǎn)化，發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)與
無發(fā)酵倉式堆肥系統(tǒng)的本質(zhì)差別是該系統(tǒng)是在一個或幾個
容器內(nèi)進行．可以高度的機械化和自動化的。堆肥基本原理
和步驟和另一系統(tǒng)基本相同。堆肥的整體工藝包括通風(fēng)、溫
度控制、水分控制、無害化控制和堆肥的腐熟幾個方面[7】。根
據(jù)發(fā)酵裝置的器型設(shè)計可分為立式發(fā)酵塔和臥式、槽式發(fā)酵
裝置等兩類。
立式堆肥發(fā)酵塔一般由5—8層組成．塔身內(nèi)外層由水泥
或鋼板組成。堆肥物料由塔頂進入塔內(nèi)，在塔內(nèi)堆肥物料通
過不同形式的機械翻動．逐層由塔頂向塔底移動。堆肥物即
由塔頂移動至塔底而完成一次發(fā)酵通常需經(jīng)過5～8d的好氧
基金項目：111家十二五支撐計劃項目(2012BADl4815一1)；省科技重大專項(2013YZ0001一1)
作者簡介：葉美鋒(1981～)，女．福州人，主要從事有機廢棄物農(nóng)業(yè)資源化利用及有機肥應(yīng)用研究。
通訊作者：林代炎(1％3～)，男，福建福清人，福建省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所研究員，主要從事有機廢棄物農(nóng)業(yè)資源化利用及有機肥應(yīng)用
研究。
萬方數(shù)據(jù) 2014．N0．6．o
發(fā)酵。塔內(nèi)溫度從上層到下層逐漸升高。塔內(nèi)一般采用鼓風(fēng)
機等強制通風(fēng)的供氧模式．通過通風(fēng)口將空氣定量的輸送至
塔內(nèi)以滿足微生物對氧的需求，塔身通常為密閉結(jié)構(gòu)，有利
于集中收集處理堆肥過程中產(chǎn)生的臭氣。立式堆肥發(fā)酵塔的
種類包括：立式多層圓筒式，立式多層板閉合門式，立式多層
槳葉刮板式，立式多層移動床。該系列設(shè)備具有處理量大，占
地面積小的優(yōu)點．但是基建及設(shè)備投資成本高[8]。
臥式堆肥發(fā)酵滾筒(達諾式Danot)．該發(fā)酵滾筒在水平
方向上呈傾斜放置．筒體前、后端分別設(shè)置進料和出料倉，筒
體內(nèi)部完全密封．應(yīng)用風(fēng)機強制供氣。在該裝置中廢棄物靠與
筒體內(nèi)表面的摩擦沿旋轉(zhuǎn)方向提升(轉(zhuǎn)速為0．1。3r．min一)嘲，
同時借助自身重量落下。通過如此反復(fù)升落．廢物被均勻地
翻倒與供入的空氣接觸，并通過微生物的作用進行發(fā)酵。經(jīng)
l～5d發(fā)酵后排出．條垛放置熟化。
筒倉式堆肥發(fā)酵倉為單層圓筒狀．發(fā)酵倉深度一般為
4～5m．大多采用鋼筋混凝土構(gòu)成。發(fā)酵倉內(nèi)供氧均采用高壓
離心風(fēng)機強制供氣，以維持倉內(nèi)堆肥好氧發(fā)酵。空氣從倉底
進入發(fā)酵倉，堆肥原料由倉頂加入，經(jīng)過6—12d的好氧發(fā)酵，
初步腐熟的堆肥從倉底通過出料機出料[10】。
發(fā)酵倉式工藝的優(yōu)點是堆肥設(shè)備占地面積?。軌蚝芎?
的控制發(fā)酵過程的水、氣和溫度．并且堆肥過程中不受氣候
條件的影響，能夠?qū)U物進行統(tǒng)一的收集處理，防止環(huán)境的
二次污染．同時解決了臭味問題．可以回收發(fā)酵過程中的熱
量。工藝缺點是設(shè)備投資高，運費和維修費高，產(chǎn)品存在潛在
的不穩(wěn)定性，幾天的堆腐不足以達到腐熟，后熟期長。
2無動力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備
目前國內(nèi)外常用堆肥的發(fā)酵工藝基本相同．上述工藝各
有優(yōu)缺點．在實際應(yīng)用過程中經(jīng)常會受到場地限制或是資金
因素限制。因此在兼顧以上2種工藝優(yōu)點的基礎(chǔ)上。研制出
適合我國國情的糞便堆肥工藝設(shè)備是非常必要的。本項目研
究結(jié)合傳統(tǒng)堆肥設(shè)施工藝優(yōu)點．開發(fā)新型無動力好氧發(fā)酵堆
肥塔設(shè)備，提高堆肥效率及堆肥產(chǎn)品品質(zhì)，改善堆肥車間及
周邊環(huán)境的同時降低基建及運行成本。
設(shè)備采用塑鋼長方體結(jié)構(gòu)．長寬高為1．3rex3．2mx4．0m。
塔身分6層．每層高0．55m．堆肥物料由塔頂進料口進入塔
內(nèi)．在環(huán)境條件可控的隔層內(nèi)進行堆肥工藝。每層設(shè)12個隔
層板，每片隔板0．25m寬，1．3m長，進料放置高度為0．1m。在
塔內(nèi)堆肥物通過人工傳動軸翻轉(zhuǎn)隔層板，使堆料一層一層自
上而下每天降一層．起到翻料供氧作用。堆肥物料由塔頂移
動至塔底而完成一次發(fā)酵．周期設(shè)計為5～8d。立式堆肥發(fā)酵
塔為半密閉結(jié)構(gòu)．塔邊留有通氣管，塔內(nèi)溫度分布從上層到
下層逐漸升高。發(fā)酵過程利用傳動軸翻轉(zhuǎn)翻料，重力作用逐
層移動。無電力損耗。堆肥發(fā)酵設(shè)施具有不受氣候影響；能有
效控制二次污染；發(fā)酵時間快，占地面積少。
3結(jié)語
目前國內(nèi)規(guī)?；B(yǎng)豬場存欄量在500～1000頭的中型養(yǎng)
殖場居多，一般日豬糞產(chǎn)生量為It一3t。這些糞便廢棄物需要
及時進行處置，否則會產(chǎn)生惡臭．影響周邊環(huán)境并造成牲畜
疫情風(fēng)險．因此，本項目研制的無動力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備
適用于國內(nèi)中小型規(guī)?；B(yǎng)殖場固體廢物堆肥處理利用。在
結(jié)合傳統(tǒng)自動化堆料倉發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，減少了設(shè)備
運行投入．通過工廠化成品設(shè)計。降低基建成本，該設(shè)備具有
占地面積小、運行成本低、操作管理簡便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等
特，具有良好的產(chǎn)品化發(fā)展前景。
參考文獻
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國給水排水。2001。17(1)
讓人類像葉綠素一樣直接利用太陽能
8月28日東亞峰會清潔能源論壇在四川省成都市舉
行。全聯(lián)新能源商會會長、漢能控股集團主席李河君指出太
陽能是人類能源利用的終極方式。傳統(tǒng)化石能源是對太陽能
的間接利用．帶來大量排放和污染。而太陽能發(fā)電是對太陽
能的直接利用．而且這樣生產(chǎn)出來的能量沒有任何污染。漢
能的夢想．就是要通過薄膜發(fā)電．讓人類像葉綠素一樣直接
利用太陽能．
漢能銅銦鎵硒薄膜太陽能技術(shù)的最高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達到
20．5％。砷化鎵電池最高轉(zhuǎn)化率達到30．5％。這也是薄膜太陽
能電池技術(shù)轉(zhuǎn)換率最高的世界紀(jì)錄。目前．太陽能在全球范
圍的大規(guī)模應(yīng)用已經(jīng)開始：相信到2035年．新能源將占全球
一次能源利用總量的50％。新能源替代化石能源．特別是以
太陽能為代表的新能源大規(guī)模替代傳統(tǒng)能源的時代已經(jīng)來
臨．

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