一种强制与自然通风结合的废弃物高温堆肥化方法

1、一种强制与自然通风结合的废弃物高温堆肥化方法，包括先按垃圾处理 量确定堆肥化场地尺寸、堆体的截面尺寸、条垛间距、每天堆肥化处理的废弃 物体积和堆肥化周期；然后对场地做防渗、排水处理；接着设置条状底部通气 层，按堆体底宽堆设厚度为0.2m的级配碎石，形成底部通气层，其特征在于： 在通气层上，沿长度轴线方向，每间隔5m设置一个垂直通气管底座，底座固 定于场地地面，其圆筒形筒壁的圆周方向的二个30°扇区内开有孔；然后在底座 内插入通气管，使通气管下端与底座同样的开孔区错开90°，以便下部通气孔密 闭，使通气管下端与底部通气层之间相对密封，即可将固体废弃物垃圾运进场 堆成梯形截面垛，当底部通气层的堆体堆放达到截面形状要求后，堆体表面用 浸塑布覆盖；然后将通气管上端联结吸气机进行强制通风堆肥化，按每根通气 管的通气流量为40m3/min对堆体进行吸气式强制通风，通风按间歇式进行，通、 停风时间比为1/12～1/2；吸气机的排气经腐熟堆肥过滤脱臭后释放；测量堆温 上升情况，当堆体平均温度＞55℃后，断开通气管上端与吸气机的联结，停止强 制通风，将通气管转动90°，其下端开孔区与底座开孔区重合，使下部通气孔与 底部通气层联通，利用堆体与环境的温度差，驱动空气在环境、底部通气层和 垂直的通气管间以自然对流方式流动，向堆体供氧，实现堆体的强化自然通风 堆肥化；测量堆温，至堆温≤40℃时，堆肥化完成，腐熟堆肥运出。

                            技术领域\n本发明涉及条垛式固体废弃物高温堆肥化技术领域，具体是指通过堆肥化 发酵技术将生活垃圾、城市污水厂污泥、农业秸秆、食品加工废物、禽畜粪便、 油田废弃物等多种固体有机废弃物达到无害化后作为土地利用而成为资源化的 工艺。\n                            背景技术\n堆肥化技术的工艺可分为发酵仓式和非发酵仓式两种基本的类型。发酵仓 式堆肥化工艺，以各种几何形状的堆肥化反应器作为废弃物完成堆肥化发酵的 空间，其总体的优势是堆肥化过程中的保温性较好，易于使堆肥化物料达到无 害化要求的温度(55℃)并保持5天以上。但物料的进、出仓一般需专用设备， 加之发酵仓本身的造价较高，因此适宜应用于处理量大的大型堆肥化工程中。 非发酵仓式堆肥工艺，其堆肥空间为在经适当处理的地坪上，直接以废弃物堆 放而成的堆垛(堆体)。目前非发酵仓式堆肥工艺都是采用条垛式堆肥方法：先 在堆肥场地上以穿孔通气管和碎石形成条状底部通气层，然后将废弃物沿通气 层的长度方向堆置形成梯形截面的条形堆体，通气管分段设阀连通鼓风机或吸 风机，以鼓风或引风方式，根据不同分段堆体的温度、堆肥时间等向堆体强制 供空气，以使废弃物在好氧堆肥菌群的代谢作用下，完成堆肥化发酵，使之成 为卫生无害的可作土地利用的堆肥。此工艺的主要问题是堆体的保温条件较差， 堆体表面层很难达到上述卫生无害化要求的温度条件。为此有采用腐熟堆肥覆 盖堆体表面，以改善保温条件的做法，但实际操作过于复杂。另外由于堆体的 供气采用强制通风方式，既增加了堆肥过程的能耗，也进一步强化了堆体的散 热，更不利于堆体达到高温(＞55℃)的条件。此外，该工艺的堆肥化尾气脱臭 处理难以解决，虽有采用吸风式强制通风方式收集堆肥化尾气，然后通过腐熟 堆肥滤池脱臭的堆肥化尾气脱臭技术，但吸风式强制通风方式使堆体不易保温 的表面层成为外界的低温空气进入堆体的主要通道，使堆体不易保温的问题更 为突出，同时，由于吸风位置位于易于积水、积尘的底部通气层内，吸风机必 须配置专用的除沫过滤设备，在经济上亦不合理。\n                            发明内容\n本发明的目的在于提供一种减少通风能耗、降低堆体的热损失、同时解决 堆肥化尾气除臭问题的固体废弃物高温堆肥化方法。\n为了达到上述目的，本发明是通过下列步骤进行的：包括先按垃圾处理量 确定堆肥化场地尺寸、堆体的截面尺寸、条垛间距、每天堆肥化处理的废弃物 体积和堆肥化周期。然后对场地做防渗、排水处理，在堆肥化场地铺设混凝土 进行防渗处理，场地周边、场内设置排水沟，并分别与集水井和集水贮存槽连 通。接着设置条状底部通气层，按堆体底宽堆设厚度为0.2m的级配碎石，形成 底部通气层，其特点是，在通气层上，沿长度轴线方向，每间隔5m设置一个 垂直通气管底座，底座固定于场地地面，底座为圆筒形，筒壁圆周方向的二个 30°扇区内开有孔。然后在底座内插入通气管，先使通气管下端与底座同样开孔 的区错开90°，以便下部的通气孔密闭，使通气管下端与底部通气层之间相对密 封，即可将固体废弃物垃圾运进场堆成梯形截面垛。在底部通气层上进行堆体 堆放直到堆体达到截面形状要求后，堆体表面用浸塑布覆盖，然后将通气管上 端联结吸气机进行强制通风堆肥化，按每根通气管的通气流量为40m3/min对堆 体进行吸气方式强制通风，通风按间歇式进行，通、停风时间比为1/12～1/2。 吸气机的排气经另外设置的腐熟堆肥层过滤脱臭后释放。测量堆温上升情况， 当堆体平均温度＞55℃后，断开通气管上端吸气机的联结，停止强制通风，将通 气管转动90°，使其下端开孔区与底座扇形开孔区重合，使通气管下部与底部通 气层联通，利用堆体与环境的温度差，驱动空气在环境、底部通气层和垂直的 通气管间以自然对流方式流动，向堆体供氧，实现堆体的强化自然通风堆肥化。 测量堆温，至堆体平均温度≤40℃时，堆肥化完成，腐熟堆肥运出。然后拔出 垂直通气管，对管道、插座进行清理后，再进行新一轮的堆肥化。\n本发明具有如下优点：\n1.由于本发明的堆体表面以不透气材料覆盖，使堆体表面的直接空气对流 散热得到有效控制，减少堆肥化过程能耗，并延长堆体高温维持时间，因此与 现有的敞开式或用腐熟堆肥覆盖技术相比，本发明的堆体保温效果好，从而节 省了运行费用。\n2.由于本发明的堆肥初期采用强制通风，空气由底部通气层进入，与堆体 中保温效果较好、温度较高的底层堆体接触，经其加热后再传递于堆体其余部 分，再从通气管中部开孔处出来，因此本发明避免了堆体局部过冷、过热，有 利于堆温的均匀，使发酵效果特别好。\n3.由于本发明在堆温达到高温时，即利用自然通风向堆体供氧代替了堆肥 化过程中相当部分的强制通风需要，使堆体总体的对流散热量得到控制，使生物 代谢产生的热量留存于堆体内，有利于堆体升温与温度保持；同时本发明还减少 了用于机械强制通风的能耗，因此本发明具有显著的经济效益。\n4.由于本发明将强制通风时的吸风位置位于垂直通气管上端，管内不会有 水和尘粒沉积，而且还能沉降气流夹带的雾沫，风机吸入的气流比从底部通气 层吸入的洁净，无需设置复杂的挡沫除尘预处理器，简化了设备，节省了投资。\n5.由于本发明通过吸气收集堆肥化尾气，只需使尾气经过腐熟堆肥堆体过 滤，就能对其除臭。具有减少堆肥化的环境影响的作用。\n                            附图说明\n图1为本发明的工艺流程图\n图2为本发明的堆体示意图\n图3为通气管与底座的开孔区封闭示意图\n                           具体实施方式\n请参阅图1、2、3。首先确定堆体的截面尺寸：本实施例取高约2m，底宽5～ 7m，边坡1∶1。条垛间距1～1.5m。每天单位面积场地堆肥化处理的废弃物体 积为1.1～1.2m3/m2，堆肥化周期20～30天，据此确定堆肥化场地的尺寸。 例如：日处理废弃物体积50m3/天，堆肥化周期25天，则所需场地面积＝(50 m3/天×25天)÷1.2m3/m2＝1042m2，该面积不包括对废弃物进行预处理和 对腐熟堆肥进行精处理所需的场地面积。接着，进行场地防渗和排水处理：堆 肥化场地铺设混凝土进行防渗处理，处理后地面承载力应≥0.5Mpa。场地周边 及沿底部通气层二侧分别设置盖板排水沟，周边排水沟和场内排水沟的渗滤液 分别汇入集水井和集水贮存槽。然后设置条状底部通气层，场地中按堆体底宽 堆设级配碎石(粒径5-30mm)形成底部通气层6(厚度0.2m)。\n其特点是，在通气层6上，沿长度轴线方向，每间隔5m设置一个垂直通气 管底座5，底座5固定于场地地面，底座5为圆筒形，高0.25m，内径0.3m，壁 厚＞14mm，PVC或HDPE材质。筒壁圆周方向的二个30°扇区内开有孔。孔径10mm， 孔间距25mm，正方形均匀分布形成开孔区8。然后在底座内插入通气管1，先使 通气管1下端与底座5同样开孔的区错开90°，以便下部的通气孔密闭，使通气 管下端与底部通气层之间相对密封。其中垂直通气管1为上端带90°弯头和连接 法兰2的圆筒，圆筒长度≥2.5m；其壁面由下至上分为二个开孔区，距下端口 0.25m范围为下开孔区，在二个相对的30°扇区，与径向平行开设条形孔，孔宽 10mm，孔长为壁面周长的1/12，距下端口0.4m-2.0m为上开孔区，壁面开设孔 径8mm，孔间距16mm，正三角形均布孔组成通气管扇形开孔区7。通气管1壁厚 ＞14mm，材质为PVC或HDPE。通气管1外径与底座5内径的匹配公差＜5mm， 将通气管1插入底座5内后(插入时，通气管1下端开孔区7和底座5开孔区8 错开90°)，即可在进行堆体4堆放，各种废弃物组成的垃圾进场堆放达到上述 正梯形的堆体截面形状要求后，堆体4表面用浸塑布3覆盖，浸塑布3可采用 浸塑帆布或400g/m2土工布复合0.5mmPVC的防渗膜。然后即可进行双重通风 堆肥化工艺：将通气管1上端的法兰2与连接吸气机的柔性通气管连接，以吸 气方式对堆体4进行强制通风，并按每根通气管1的通气流量为40m3/min进行 间歇式通风，通、停风时间比按废弃物性质的不同为1/12～1/2设置。开启风 机，先进行强制通风堆肥化，在与大气连通的底部通气层6和垂直通气管1内 负压吸气的共同作用下，堆体4内将形成以垂直的通气管1为轴心的气体流动 锥体，相邻的通气管1之间所形成的气体流动锥体相互交错，加上空气在流经 堆体4时的扩散传质作用，可使堆体4整体得到供氧，堆体温度(堆温)迅速 上升。同时通过吸气式风机的排气，将堆体4的堆肥化尾气经腐熟堆肥过滤脱 臭后释放而获得脱臭效果。当堆体平均温度(至少在堆体中心和表面下0.15m 设二个测温点)＞55℃后，将柔性通气管从垂直通气管上端卸下，并将通气管1 转动90°，使其下端开孔区7与底座5的开孔区8重合，堆体4即可进入自然通 风状态进行堆肥化。此时因垂直通气管1处于高温的堆体内，其中的空气温度 远大于环境温度，密度小于堆体周边的外界空气，由此可形成压差驱动力，驱 动空气在底部通气层、垂直通气管、外界大气间循环对流，而垂直通气管的壁 面和底部通气层上表面则成为空气向堆体内扩散的界面，使堆体得到有效的氧 供给，使好氧微生物对有机质的代谢得以持续，同时又不会使堆体的热量如强 制通风时那样剧烈散出，可使堆体较长时间地保持高温状态，达到对废弃物进 行卫生无害化处理的目的。至堆体平均温度＜40℃时，结束堆肥化，腐熟堆肥可 从堆体4运出。然后拔出垂直通气管1，对管道、底座5进行清理后，再进行新 一轮的堆肥化。