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農(nóng)業(yè)固體廢物堆肥化技術(shù)研究進(jìn)展

文檔作者：葉美鋒吳飛龍林代炎文檔來(lái)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(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(jìn)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(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)111體廢物堆肥化技術(shù)研究的最新進(jìn)展，提出新型無(wú)動(dòng)力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備設(shè)計(jì)。對(duì)國(guó)內(nèi)大中型
規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)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(jìn)展
中圖分類號(hào)：X71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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)模化養(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(guó)污染源普查數(shù)據(jù)表明?．我國(guó)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(wàn)t、106萬(wàn)
t和16萬(wàn)t，分別占全國(guó)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(dòng)
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(guó)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(jī)肥資源．通過(guò)堆肥化處理生產(chǎn)的有機(jī)
肥所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比較豐富．且肥效長(zhǎng)而穩(wěn)定。同時(shí)可充分發(fā)
揮培肥改土和促進(jìn)植物生長(zhǎng)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(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。堆肥化
按照堆制過(guò)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(shí)對(duì)有機(jī)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(guó)內(nèi)外兩類主要的好氧堆肥系統(tǒng)是無(wú)發(fā)
酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)及發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)。
1堆肥技術(shù)種類及特點(diǎn)
堆肥技術(shù)的主要區(qū)別在于堆肥過(guò)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(gè)堆肥系統(tǒng)：無(wú)發(fā)酵
倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)及發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)?。
1．1無(wú)發(fā)酵倉(cāng)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(wú)發(fā)酵倉(cāng)
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(diǎn)是采用定期翻堆．使物料均勻，
并提供充足氧氣．有時(shí)還考慮強(qiáng)制通氣(常采用抽氣方式進(jìn)
行)。翻堆作業(yè)通常采用翻堆機(jī)械進(jìn)行。翻堆的頻率由多個(gè)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(jì)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(gè)月㈣。該工藝作為一種
傳統(tǒng)的有機(jī)堆肥系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備簡(jiǎn)單，投資成本較低，
翻堆時(shí)水分蒸發(fā)快，堆肥干燥快，堆腐產(chǎn)品穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是
占地面積大，需要頻繁的監(jiān)測(cè)，一般都在露天進(jìn)行，翻堆過(guò)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(jìn)行翻堆．其供氧方式主要有2
種：一是采用自然通氣方式進(jìn)行堆肥．在堆肥場(chǎng)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(qiáng)制通風(fēng)供氧方式進(jìn)行堆肥．也稱固定堆強(qiáng)制通風(fēng)堆肥
法，肥堆的供氧利用鼓風(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)強(qiáng)行鼓風(fēng)進(jìn)行，也
可采用抽風(fēng)方式進(jìn)行。吹風(fēng)或抽風(fēng)可用定時(shí)器或在肥堆內(nèi)安
置的溫度或氧氣濃度自動(dòng)反饋裝置來(lái)間斷性供氧．在一些大
型堆肥廠可采用計(jì)算機(jī)控制堆肥[6]。自然通風(fēng)堆肥腐熟時(shí)間
通常較長(zhǎng)，而固定堆強(qiáng)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(diǎn)是：其設(shè)備投資相
對(duì)較低；相對(duì)攪拌(翻堆)式堆肥床來(lái)說(shuō)，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(shí)間較攪拌(翻堆)式堆肥床更短。缺點(diǎn)是敞
開式堆肥，發(fā)酵過(guò)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(cāng)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(cāng)式堆肥系統(tǒng)與
無(wú)發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)的本質(zhì)差別是該系統(tǒng)是在一個(gè)或幾個(gè)
容器內(nèi)進(jìn)行．可以高度的機(jī)械化和自動(dòng)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(wú)害化控制和堆肥的腐熟幾個(gè)方面[7】。根
據(jù)發(fā)酵裝置的器型設(shè)計(jì)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(jìn)入塔內(nèi)，在塔內(nèi)堆肥物料通
過(guò)不同形式的機(jī)械翻動(dòng)．逐層由塔頂向塔底移動(dòng)。堆肥物即
由塔頂移動(dòng)至塔底而完成一次發(fā)酵通常需經(jīng)過(guò)5～8d的好氧
基金項(xiàng)目：111家十二五支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BADl4815一1)；省科技重大專項(xiàng)(2013YZ0001一1)
作者簡(jiǎn)介：葉美鋒(1981～)，女．福州人，主要從事有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)資源化利用及有機(jī)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(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)資源化利用及有機(jī)肥應(yīng)用
研究。
萬(wàn)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(jī)等強(qiáng)制通風(fēng)的供氧模式．通過(guò)通風(fēng)口將空氣定量的輸送至
塔內(nèi)以滿足微生物對(duì)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(guò)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(dòng)床。該系列設(shè)備具有處理量大，占
地面積小的優(yōu)點(diǎn)．但是基建及設(shè)備投資成本高[8]。
臥式堆肥發(fā)酵滾筒(達(dá)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(jìn)料和出料倉(cāng)，筒
體內(nèi)部完全密封．應(yīng)用風(fēng)機(jī)強(qiáng)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(shí)借助自身重量落下。通過(guò)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(guò)微生物的作用進(jìn)行發(fā)酵。經(jīng)
l～5d發(fā)酵后排出．條垛放置熟化。
筒倉(cāng)式堆肥發(fā)酵倉(cāng)為單層圓筒狀．發(fā)酵倉(cāng)深度一般為
4～5m．大多采用鋼筋混凝土構(gòu)成。發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)供氧均采用高壓
離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氣，以維持倉(cāng)內(nèi)堆肥好氧發(fā)酵?？諝鈴膫}(cāng)底
進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)，堆肥原料由倉(cāng)頂加入，經(jīng)過(guò)6—12d的好氧發(fā)酵，
初步腐熟的堆肥從倉(cāng)底通過(guò)出料機(jī)出料[10】。
發(fā)酵倉(cāng)式工藝的優(yōu)點(diǎn)是堆肥設(shè)備占地面積?。軌蚝芎?
的控制發(fā)酵過(guò)程的水、氣和溫度．并且堆肥過(guò)程中不受氣候
條件的影響，能夠?qū)U物進(jìn)行統(tǒng)一的收集處理，防止環(huán)境的
二次污染．同時(shí)解決了臭味問(wèn)題．可以回收發(fā)酵過(guò)程中的熱
量。工藝缺點(diǎn)是設(shè)備投資高，運(yùn)費(fèi)和維修費(fèi)高，產(chǎn)品存在潛在
的不穩(wěn)定性，幾天的堆腐不足以達(dá)到腐熟，后熟期長(zhǎng)。
2無(wú)動(dòng)力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備
目前國(guó)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(diǎn)．在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到場(chǎng)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(diǎn)的基礎(chǔ)上。研制出
適合我國(guó)國(guó)情的糞便堆肥工藝設(shè)備是非常必要的。本項(xiàng)目研
究結(jié)合傳統(tǒng)堆肥設(shè)施工藝優(yōu)點(diǎn)．開發(fā)新型無(wú)動(dòng)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(shí)降低基建及運(yùn)行成本。
設(shè)備采用塑鋼長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)．長(zhǎng)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(jìn)料口進(jìn)入塔
內(nèi)．在環(huán)境條件可控的隔層內(nèi)進(jìn)行堆肥工藝。每層設(shè)12個(gè)隔
層板，每片隔板0．25m寬，1．3m長(zhǎng)，進(jìn)料放置高度為0．1m。在
塔內(nèi)堆肥物通過(guò)人工傳動(dòng)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(dòng)至塔底而完成一次發(fā)酵．周期設(shè)計(jì)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(guò)程利用傳動(dòng)軸翻轉(zhuǎn)翻料，重力作用逐
層移動(dòng)。無(wú)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(shí)間快，占地面積少。
3結(jié)語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)存欄量在500～1000頭的中型養(yǎng)
殖場(chǎng)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(shí)進(jìn)行處置，否則會(huì)產(chǎn)生惡臭．影響周邊環(huán)境并造成牲畜
疫情風(fēng)險(xiǎn)．因此，本項(xiàng)目研制的無(wú)動(dòng)力好氧發(fā)酵堆肥塔設(shè)備
適用于國(guó)內(nèi)中小型規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)固體廢物堆肥處理利用。在
結(jié)合傳統(tǒng)自動(dòng)化堆料倉(cāng)發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，減少了設(shè)備
運(yùn)行投入．通過(guò)工廠化成品設(shè)計(jì)。降低基建成本，該設(shè)備具有
占地面積小、運(yùn)行成本低、操作管理簡(jiǎn)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(xiàn)
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讓人類像葉綠素一樣直接利用太陽(yáng)能
8月28日東亞峰會(huì)清潔能源論壇在四川省成都市舉
行。全聯(lián)新能源商會(huì)會(huì)長(zhǎng)、漢能控股集團(tuán)主席李河君指出太
陽(yáng)能是人類能源利用的終極方式。傳統(tǒng)化石能源是對(duì)太陽(yáng)能
的間接利用．帶來(lái)大量排放和污染。而太陽(yáng)能發(fā)電是對(duì)太陽(yáng)
能的直接利用．而且這樣生產(chǎn)出來(lái)的能量沒有任何污染。漢
能的夢(mèng)想．就是要通過(guò)薄膜發(fā)電．讓人類像葉綠素一樣直接
利用太陽(yáng)能．
漢能銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能技術(shù)的最高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到
20．5％。砷化鎵電池最高轉(zhuǎn)化率達(dá)到30．5％。這也是薄膜太陽(yáng)
能電池技術(shù)轉(zhuǎn)換率最高的世界紀(jì)錄。目前．太陽(yáng)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(yáng)能為代表的新能源大規(guī)模替代傳統(tǒng)能源的時(shí)代已經(jīng)來(lái)
臨．

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