農(nóng)村多源易腐垃圾機(jī)械預(yù)處理-強(qiáng)化自然通風(fēng)陽(yáng)光房堆肥技術(shù)及示范工程

同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所，上海多源固廢協(xié)同處理和能源化工程技術(shù)研究中心

作者：邵立明，崔廣宇，廖南林，呂 凡，章 驊，何品晶，郵箱：solidwaste@#edu.cn

【基本情況】

從2018 年底至2020 年末，由同濟(jì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)整體規(guī)劃、設(shè)施設(shè)計(jì)和日常作業(yè)指導(dǎo)，象山縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局負(fù)責(zé)組織實(shí)施建設(shè)，相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府職能部門(mén)負(fù)責(zé)日常運(yùn)行的機(jī)械預(yù)處理強(qiáng)化自然通風(fēng)陽(yáng)光房堆肥設(shè)施（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“機(jī)械+”陽(yáng)光房），在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“村鎮(zhèn)生活垃圾高值化利用與二次污染控制技術(shù)裝備”項(xiàng)目的綜合示范縣——浙江省寧波市象山縣完成建設(shè)。經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間，目前已在全縣14 個(gè)涉農(nóng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的9 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成“機(jī)械+”陽(yáng)光房堆肥設(shè)施。多次檢測(cè)結(jié)果表明，陽(yáng)光房堆肥設(shè)施（圖1）實(shí)地運(yùn)行效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖1 陽(yáng)光房堆肥設(shè)施外觀Figure 1 Exterior scene of the aerobic composting facility

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

易腐垃圾具有來(lái)源多樣、含水率不均勻的特點(diǎn)。江浙等省上百座傳統(tǒng)陽(yáng)光房的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，直接堆肥處理易腐垃圾將面臨產(chǎn)出物品質(zhì)不穩(wěn)定、無(wú)法有效利用和陽(yáng)光房無(wú)法長(zhǎng)效運(yùn)行等普遍問(wèn)題。以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因?yàn)椋涸蟻?lái)源多樣，進(jìn)料顆粒混雜，堆體堆積不勻，導(dǎo)致局部厭氧嚴(yán)重，且產(chǎn)出物的顆粒度、雜物量等物理性質(zhì)不符合農(nóng)用要求；現(xiàn)有陽(yáng)光房堆肥設(shè)施內(nèi)缺乏有效的通風(fēng)和排水通道，堆體不能充分供氧，升溫慢，高溫階段的溫度低，蚊蠅滋生；水分長(zhǎng)期堆積在底部，導(dǎo)致內(nèi)部厭氧區(qū)域大，惡臭污染嚴(yán)重。據(jù)此，提出了以下3 項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施，集成了機(jī)械預(yù)處理耦合強(qiáng)化自然通風(fēng)的新一代機(jī)械+陽(yáng)光房堆肥技術(shù)（圖2）。

圖2 農(nóng)村多源易腐垃圾好氧堆肥技術(shù)路線Figure 2 Technical route of aerobic composting of rural multi-source putrescible waste

（1）預(yù)處理：“分揀-破碎-擠壓”預(yù)處理易腐垃圾降低了進(jìn)料含水率，減小并均勻了原料粒徑；從而提高進(jìn)料比表面積，增加微生物附著面積，增強(qiáng)氧氣傳質(zhì)過(guò)程，有利于堆肥過(guò)程快速進(jìn)行。同時(shí)，進(jìn)料垃圾的均質(zhì)化使產(chǎn)出物符合利用要求。

（2）溫差驅(qū)動(dòng)強(qiáng)化自然通風(fēng)：通過(guò)設(shè)置埋入陽(yáng)光堆肥倉(cāng)底部和伸出頂部的通風(fēng)管，利用堆體和環(huán)境的溫差，推動(dòng)管內(nèi)空氣流動(dòng)，強(qiáng)化堆體自然通風(fēng)，增加堆體供氧，加快原料腐熟速度，同時(shí)有效控制厭氧降解產(chǎn)生的臭味。

（3）多倉(cāng)組合彈性適應(yīng)處理量波動(dòng)：設(shè)置小容量的多個(gè)堆肥倉(cāng)，處理量大時(shí)，多倉(cāng)并用，滿(mǎn)足最大處理需求；處理量小時(shí)，單倉(cāng)堆填，縮短堆填時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)快速封倉(cāng)啟動(dòng)腐熟過(guò)程。

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

（1）基于溫差驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了集成原料機(jī)械預(yù)處理及強(qiáng)化自然通風(fēng)的“機(jī)械+”陽(yáng)光房技術(shù)，從而優(yōu)化了陽(yáng)光房無(wú)動(dòng)力通風(fēng)供氧流道，突破了通過(guò)機(jī)械預(yù)處理降低原料含水率、提高堆體空隙率的技術(shù)瓶頸。陽(yáng)光房堆肥設(shè)施內(nèi)景如圖3 所示。

圖3 陽(yáng)光房堆肥設(shè)施內(nèi)景Figure 3 Interior view of the aerobic composting facility

（2）易腐垃圾腐熟周期由超過(guò)1 a 降至少于60 d，產(chǎn)物達(dá)到衛(wèi)生無(wú)害化要求，并滿(mǎn)足NY/T 525—2021 有機(jī)肥料的要求，解決了傳統(tǒng)陽(yáng)光房處理設(shè)施普遍存在的腐熟效率低、產(chǎn)物品質(zhì)差，而機(jī)械成肥技術(shù)成本高、產(chǎn)物生物不穩(wěn)定（燒苗）的問(wèn)題。

（3）處理能力靈活，可適應(yīng)村級(jí)和鎮(zhèn)級(jí)規(guī)模的易腐垃圾就地處理，降低了農(nóng)村垃圾中轉(zhuǎn)運(yùn)輸成本。

【長(zhǎng)效運(yùn)行模式與機(jī)制】

可采取政企共管、第三方托管或村鎮(zhèn)自行管理的模式。農(nóng)戶(hù)自行垃圾分類(lèi)，定點(diǎn)投放；村負(fù)責(zé)將垃圾運(yùn)輸至垃圾處理站。政府對(duì)村垃圾處理項(xiàng)目進(jìn)行投資與監(jiān)管；企業(yè)負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)維護(hù)，并交由村鎮(zhèn)自行管理，或交由第三方全程托管運(yùn)營(yíng)。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：①實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村廚余垃圾、農(nóng)林廢物等農(nóng)村多源易腐垃圾的就地就近協(xié)同處理與資源化利用，減少了垃圾的運(yùn)輸中轉(zhuǎn)和處理費(fèi)用。本技術(shù)案例的單位運(yùn)行成本約50 元/t，約為同規(guī)模小型機(jī)械堆肥處理的20%，也遠(yuǎn)低于運(yùn)輸中轉(zhuǎn)（50～350 元/t）+焚燒處理（約100 元/t）的費(fèi)用；②運(yùn)行費(fèi)用僅涉及電費(fèi)、人工費(fèi)和設(shè)備維護(hù)費(fèi)，無(wú)需額外添加特殊菌劑，無(wú)需附設(shè)除臭設(shè)施；③主要產(chǎn)物產(chǎn)生量為進(jìn)料量的15%～30%（取決于易腐垃圾的組成），且達(dá)到有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)北京、江蘇、上海、浙江等省市的農(nóng)民施用商品有機(jī)肥補(bǔ)貼政策（補(bǔ)貼150～480 元/t），產(chǎn)物利用可獲補(bǔ)貼23～144 元/t；④各地方還有望獲得垃圾處理補(bǔ)貼（150～300 元/t）和垃圾減量補(bǔ)貼（約100 元/t），可進(jìn)一步提升本技術(shù)案例的整體經(jīng)濟(jì)效益。

（2）環(huán)境效益：從收運(yùn)、處理過(guò)程和產(chǎn)物利用3 方面實(shí)現(xiàn)生態(tài)化和減碳化。改善了農(nóng)村人居環(huán)境；易腐垃圾就近就地處理，降低了外運(yùn)過(guò)程的能耗，減少了碳排放；高品質(zhì)堆肥產(chǎn)物可作為有機(jī)肥原料或土壤調(diào)理劑，用于改良土壤質(zhì)量。

（3）社會(huì)效益：①長(zhǎng)效推進(jìn)農(nóng)村多源易腐垃圾分類(lèi)和資源化利用。為易腐垃圾就近就地處理提供新技術(shù)途徑和模式，可以低成本解決環(huán)境污染問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)資源利用，讓農(nóng)民和地方政府參與垃圾分類(lèi)有獲得感，為生活垃圾分類(lèi)與資源化利用設(shè)施的長(zhǎng)效運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。②通過(guò)實(shí)施本技術(shù)案例，象山縣完成了“全國(guó)農(nóng)村生活垃圾分類(lèi)和資源化利用示范縣（第一批）”建設(shè)目標(biāo)；為實(shí)施《固體廢物污染環(huán)境防治法（2020 年修訂）》規(guī)定的農(nóng)村生活垃圾就近就地處理利用原則，以及12 部委印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)生活垃圾分類(lèi)工作的若干意見(jiàn)》提出的推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)生活垃圾分類(lèi)的工作要求提供了有力的關(guān)鍵技術(shù)支撐；為新頒布施行的GB/T 51435—2021 農(nóng)村生活垃圾收運(yùn)和處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了實(shí)踐案例；也為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的村鎮(zhèn)垃圾處理技術(shù)模式、標(biāo)準(zhǔn)體系與長(zhǎng)效運(yùn)行管理機(jī)制的集成研究提供了應(yīng)用示范平臺(tái)、范例和數(shù)據(jù)。③本應(yīng)用實(shí)例經(jīng)新華社《高管信息（浙江）》報(bào)道，時(shí)任寧波市委書(shū)記鄭柵潔和浙江省副省長(zhǎng)彭佳學(xué)同志均做了批示。作為國(guó)家鄉(xiāng)村環(huán)境治理科技創(chuàng)新聯(lián)盟的技術(shù)成果，參展第十八屆中國(guó)國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品交易會(huì)農(nóng)村人居環(huán)境展，被央視網(wǎng)、農(nóng)視網(wǎng)等媒體廣泛報(bào)道。