3.4 槽式污泥堆肥

槽式污泥堆肥實(shí)際上是一種界于條垛堆肥與反應(yīng)器式污泥堆肥間的中間結(jié)合類型，融合二者之長，既能達(dá)到條垛式污泥堆肥的巨大處理規(guī)模和低成本投入之目的，又能取得反應(yīng)器式污泥堆肥的快速腐熟高效率。槽式堆肥系統(tǒng)的投資小、產(chǎn)量高、堆肥化程度均勻、周期短，堆肥過程中可帶走大量的水分，減量化效果明顯，但是占地面積較大。

污泥堆肥過程發(fā)生在長而窄的被稱作“槽”的通道內(nèi)，通道兩側(cè)墻體的上方架設(shè)軌道，在軌道上有一臺翻堆機(jī)，污泥堆肥初始物料被布料斗放置在槽內(nèi)，在通氣條件下做好氧發(fā)酵，隨著翻堆機(jī)載軌道上運(yùn)動，可間歇對物料進(jìn)行翻堆，讓物料在翻動過程中能更好地與空氣接觸，并帶走大量的水分，降低物料的溫度與濕度。隨著翻堆機(jī)在軌道上移動、攪拌，堆肥混合物料向槽的另一端移動，騰出空間供后期物料跟進(jìn)，從而達(dá)到連續(xù)堆肥腐熟的目的。根據(jù)腐熟時(shí)間和翻堆頻率的設(shè)計(jì)，當(dāng)物料基本腐熟時(shí)，能剛好被移出槽外。堆肥槽的底部鋪設(shè)有曝氣管道可對堆料進(jìn)行通風(fēng)曝氣，是將可控通風(fēng)與定期翻堆相結(jié)合的一種現(xiàn)代污泥堆肥方式。

圖3-3所示為一槽式污泥堆肥系統(tǒng)。槽式污泥堆肥系統(tǒng)由四部分組成：槽體裝置、翻堆設(shè)備、翻堆機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備、布料及出料設(shè)備。槽體裝置是用來存放堆肥物料的場所，也是物料好氧發(fā)酵腐熟之地，可以做成槽子式也可以做成地坑式的。槽子式的出料較為便利，應(yīng)用比較廣泛；地坑式的由于出料不便，水位低的地區(qū)還要考慮防水，所以實(shí)際應(yīng)用很少。

槽式堆肥系統(tǒng)的核心設(shè)備是翻堆設(shè)備，它具有如下幾個功能：

（1）自動化控制功能。可根據(jù)不同的需求采用相對應(yīng)的措施，為大面積污泥堆肥發(fā)酵床墊料、雞糞、生活垃圾等翻堆工作帶來了極大的便利。

（2）液壓升降功能。它具有優(yōu)良的液壓升降系統(tǒng)，在翻堆過程中可靈活操作，根據(jù)堆肥堆體的厚度和狀態(tài)上下調(diào)節(jié)，確保翻堆到底到邊。

（3）物料打碎功能。槽式翻堆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)齒盤材料非常堅(jiān)固耐用，在高速旋轉(zhuǎn)過程中可以較好地對物料進(jìn)行打碎，提高了腐熟的效率，加快堆肥腐熟時(shí)間。

（4）安全保障功能。槽式翻堆機(jī)設(shè)有一個很好的限位開關(guān)，出現(xiàn)任何異常情況可及時(shí)停機(jī)；加之該翻堆機(jī)是定位來回運(yùn)行，有專門的軌道，可確保操作安全。

在實(shí)際操作中，翻堆機(jī)可定時(shí)對堆肥物料實(shí)施高效率攪拌、破碎、在好氧條件下進(jìn)行有機(jī)物的快速分解。大大節(jié)省了時(shí)間和勞動力，使有以污泥堆肥為原料的機(jī)肥生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有顯著的提高，成本大大降低。

近幾年來，國內(nèi)污泥堆肥翻堆設(shè)備得到了大力的發(fā)展和應(yīng)用，以湖北省荊門市萬泰機(jī)械有限公司為代表的堆肥設(shè)備生產(chǎn)廠家，投入了大量的人力、物力對翻堆的設(shè)備進(jìn)行了研究和改進(jìn)，現(xiàn)在已日趨完善。該公司現(xiàn)在生產(chǎn)的翻堆設(shè)備不僅可以滿足翻堆徹底、均勻的需要；在此基礎(chǔ)上還增加了可選配的充氧裝置、加水裝置、薄膜覆蓋裝置等多種輔助設(shè)施，可以滿足不同氣候、不同地區(qū)、不同物料的堆肥好氧發(fā)酵要求。

翻堆機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備是將翻堆機(jī)從一個槽子轉(zhuǎn)運(yùn)到另一個槽子的輔助設(shè)備，通過該裝置，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多槽，從而大大降低污泥堆肥裝置對主要設(shè)備的投資。

布料及出料設(shè)備是堆肥發(fā)酵進(jìn)料及出料的輔助設(shè)備。形式多樣，有專門的布料機(jī)械、出料機(jī)械，可實(shí)現(xiàn)全自動化，也可以借助工程車及運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行布料和出料，規(guī)模較小時(shí)可采用人工布料、出料。

槽式污泥堆肥系統(tǒng)按照物料運(yùn)行的流程方式，分為槽式原位翻堆和移位翻堆兩種。原位翻拋是指將每天的進(jìn)料一次性置于一個或幾個發(fā)酵槽中，采用來回翻拋的方式，一個發(fā)酵周期內(nèi)整個堆肥槽不進(jìn)新的物料，待發(fā)酵熟透完成后一次性出料。槽式移位翻拋是指每天的進(jìn)料平均布于一個開放發(fā)酵槽內(nèi)，槽內(nèi)不同位置的物料處于不同的發(fā)酵階段。通過邊翻拋邊移位，每天騰出空間供新的物料入槽發(fā)酵，且每天前進(jìn)一步，槽中的物料發(fā)酵成熟即可移出，同一堆肥槽始終處于連續(xù)進(jìn)料出料的狀態(tài)，這樣的作業(yè)方式可提高污泥處理設(shè)施的運(yùn)行效率和堆肥發(fā)酵的穩(wěn)定性。

下面簡要介紹一種由筆者所領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)且正在穩(wěn)定運(yùn)行的，在槽式堆肥發(fā)酵工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來污泥堆肥新工藝：陽光棚無槽堆肥系統(tǒng)。這種形式污泥堆肥的堆體示意圖如圖3-4所示。

如圖3-4所示，無槽式工藝改槽式兩側(cè)有混凝土槽墻為一側(cè)有槽墻，另一側(cè)即為地面，屬開放式。其寬度為6～15m，遠(yuǎn)寬于槽式的寬度；其長度可按處理規(guī)模設(shè)計(jì)成任意長度，對翻堆操作無任何影響。這樣，污泥堆肥好氧發(fā)酵設(shè)施處理量大，處理腐熟快速高效，占地面積小；屬槽式污泥堆肥的“升級版”。本技術(shù)現(xiàn)在所使用的無槽式堆肥翻拋機(jī)，跨度12～15m，堆積高度可達(dá)1.6～1.9m，有效污泥堆肥的堆積截面積可達(dá)14.5×1.9=27.55m2。可根據(jù)污泥堆肥處理量的需要決定任意堆體長度。圖3-5所示為編者所設(shè)計(jì)的陽光棚無槽式污泥堆肥好氧發(fā)酵系統(tǒng)。

陽光棚無槽式污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝既可以擁有反應(yīng)器式堆肥發(fā)酵處理高效率、發(fā)酵時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，又可擁有條垛式堆肥發(fā)酵投資少、操作簡單、處理成本低的長處。考慮到自動化要求和連續(xù)發(fā)酵的特點(diǎn)，采取陽光棚的建筑結(jié)構(gòu)和外加秸稈粉或養(yǎng)殖糞便、蛭石疏氧發(fā)酵促進(jìn)劑及高效污泥堆肥菌種等輔料的措施，以無槽式堆肥發(fā)酵的投資水平、成本水平，完全可以達(dá)到反應(yīng)器式堆肥發(fā)酵的高處理效率。

陽光棚無槽式污泥堆肥好氧發(fā)酵新工藝有如下特點(diǎn)：

（1）為加強(qiáng)污泥堆肥好氧發(fā)酵處理效果，加入獨(dú)特的高溫菌種縮短好氧發(fā)酵時(shí)間，節(jié)約堆肥成本。

（2）發(fā)酵槽為單側(cè)墻壁，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用。

（3）堆肥翻拋機(jī)可以進(jìn)行大規(guī)模處理，每小時(shí)最多可翻拋50m3物料。

（4）污泥堆肥物料不必每天進(jìn)行翻拋，平均3～5d翻拋一次，節(jié)約電費(fèi)，單位處理成本低。

（5）污泥堆肥發(fā)酵物料投入、取出時(shí)可以在無墻一側(cè)的任意位置進(jìn)行，管理簡單。

（6）污泥堆肥好氧發(fā)酵通風(fēng)系統(tǒng)堵塞時(shí)清理方便，不影響整體物料的好氧發(fā)酵進(jìn)程。

（7）堆肥翻拋次數(shù)少，機(jī)械損耗減少，設(shè)備檢修時(shí)間間隔長。

（8）翻拋機(jī)械程序控制，自動化運(yùn)行，管理便于規(guī)范。

（9）整套堆肥裝置機(jī)械故障率低，維護(hù)成本低，自動化程度高。

（10）有效縮短污泥堆肥好氧發(fā)酵的生產(chǎn)流程。

細(xì)分析陽光棚無槽式堆肥系統(tǒng)工藝技術(shù)優(yōu)點(diǎn)如下：

針對傳統(tǒng)堆肥中存在的誤區(qū)，如夸大反應(yīng)器式堆肥發(fā)酵先進(jìn)性及條垛式堆肥發(fā)酵的簡單易行，忽略生濕泥混料的微觀混合狀態(tài)，忽略堆肥發(fā)酵過程中的過量通風(fēng)及布風(fēng)不合理或不通風(fēng)，過程不控制或控制不科學(xué)等。本污泥堆肥好氧發(fā)酵技術(shù)的核心體現(xiàn)在以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）強(qiáng)化污泥堆肥前的微觀混合與污泥結(jié)構(gòu)改性，加入好氧發(fā)酵促進(jìn)輔料使其成為疏松、吸水、有空隙、透氣性良好的適宜微生物生長繁殖的物料體系。

（2）獨(dú)特的陽光棚開放槽式連續(xù)物流設(shè)計(jì)，作業(yè)簡單靈活，土建要求低，設(shè)備少，故障率低，投資少，利用太陽能提高發(fā)酵溫度，加快水汽蒸發(fā)，避免季節(jié)影響，運(yùn)行費(fèi)用低，適用范圍廣泛。

（3）無槽式布料翻堆操作，任意位置進(jìn)料、出料，實(shí)現(xiàn)污泥堆肥好氧發(fā)酵的連續(xù)作業(yè)，增加生產(chǎn)控制的自由度，提高處理效率。

（4）優(yōu)化通風(fēng)形式使氣體均勻分布于堆體各個角落，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)由堆內(nèi)向堆外均勻脫水的效果，加速生物干化。

（5）均勻好氧環(huán)境及連續(xù)堆肥發(fā)酵過程，確保腐熟處理效果及負(fù)荷的均衡性。

（6）污泥堆肥好氧發(fā)酵車間密閉式，溫控通風(fēng)，控制靈活可靠，并便于臭氣的收集處理。

（7）間歇柔和通風(fēng)及科學(xué)翻拋頻率理念及單邊墻無槽式的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的均衡好氧發(fā)酵，便于控制克隆。

（8）實(shí)時(shí)記錄顯示監(jiān)測堆肥中的氧與溫度，利用氧—溫度—風(fēng)量的相互關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)自動化控制，保證生物降解有機(jī)物過程的含氧量及高溫。

（9）自主研發(fā)的高效喜溫嗜熱菌劑，使用方便，活性高，堆肥發(fā)酵升溫迅速，可根據(jù)污泥成分變化調(diào)整復(fù)合菌劑比例。

（10）臭氣收集與通風(fēng)聯(lián)鎖控制，針對性地有效收集所有臭氣并做生物技術(shù)處理及蓄熱節(jié)能陶瓷焚燒爐的徹底除臭，經(jīng)除塵后達(dá)標(biāo)排放。

（11）發(fā)酵周期短，處理效率高，占地面積小，能耗低，堆肥輔料就地取材，處理成本低。

（12）污泥堆肥產(chǎn)品經(jīng)農(nóng)業(yè)使用，肥效高，氮磷鉀及有益菌群含量穩(wěn)定均勻，腐殖質(zhì)含量高，能有效改良土壤保肥透氣保水性能。

本堆肥工藝技術(shù)可進(jìn)行日處理污泥百噸級大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

其污泥堆肥好氧發(fā)酵的工藝流程的操作要點(diǎn)如下：

（1）混料。裝載機(jī)將含水率80%的城市脫水污泥由污水處理廠污泥脫水機(jī)房運(yùn)至混料間；裝載機(jī)將秸稈粉或其他堆肥輔料運(yùn)至混料間；裝載機(jī)將回用腐熟料運(yùn)至混料間。脫水污泥、秸稈粉或其他堆肥輔料（養(yǎng)殖糞便、生活垃圾、粉煤灰等）、回用腐熟料三者按比例在混合機(jī)內(nèi)混合均勻，且適時(shí)加入適量菌種。然后將混合好的物料用裝載機(jī)運(yùn)送至堆肥發(fā)酵車間開放槽空地布料進(jìn)行好氧發(fā)酵。

（2）翻堆機(jī)混勻。可使用翻堆機(jī)對堆好的物料進(jìn)行翻堆，通過翻堆，將脫水污泥、秸稈、回用料三者進(jìn)一步均勻混合。

（3）一次發(fā)酵。混勻好的堆肥物料開始進(jìn)行一次發(fā)酵。期間，通過物料堆體下方的空氣管道進(jìn)行間斷式的鼓風(fēng)、曝氣，維持堆體的好氧發(fā)酵狀態(tài)。每段堆體上插有1根氧氣探頭、1根溫度探頭，分別用來測定堆體中的氧氣濃度和溫度。氧氣濃度、溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳至控制器，控制器根據(jù)預(yù)先編制好的程序結(jié)合實(shí)時(shí)氧氣濃度、溫度數(shù)據(jù)決定是否進(jìn)行曝氣、曝氣時(shí)間和曝氣頻率。根據(jù)發(fā)酵狀況，間歇翻拋物料，保持堆肥堆體溫度，促進(jìn)水分蒸發(fā)和除臭效果。

（4）二次發(fā)酵（腐熟）。經(jīng)過10～15d一次發(fā)酵后，使用裝載機(jī)將物料搬運(yùn)至二次發(fā)酵區(qū)域進(jìn)行二次發(fā)酵，時(shí)間15d。二次發(fā)酵只進(jìn)行自然靜置堆料和自然通風(fēng)。

（5）除臭。在一次發(fā)酵的物料翻拋時(shí)，開動臭氣收集處理裝置，做無害化處理后，達(dá)標(biāo)排放。

（6）篩分。二次發(fā)酵后，腐熟物料檢驗(yàn)合格，即完成整個污泥堆肥過程。使用裝載機(jī)將發(fā)酵好的腐熟物料運(yùn)至滾筒式篩分機(jī)進(jìn)行篩分。篩上物通過裝載機(jī)運(yùn)至堆肥車間回用，篩下物即為土壤改良劑型的成品營養(yǎng)土。

（7）暫存。成品營養(yǎng)土經(jīng)計(jì)量包裝后，使用裝載機(jī)運(yùn)至成品庫暫存待售。