CN102408259B - 一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于固体废物处理技术领域的一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统与方法。该系统由厨余垃圾原料储存器、农作物废弃物原料储存器、调节原料罐、废气收集处理装置、混匀搅拌器、堆肥产物储存器、回用堆肥产物储存器、堆肥反应桶、通气装置、渗滤液收集装置、布气板构成。本发明的方法是将厨余垃圾堆肥，堆肥前加入粉煤灰与草木灰，堆肥后加入磷酸二氢钾与硫酸亚铁，当堆肥反应结束时，将堆肥产物转移收集，另有一部分堆肥产物转移至可回用堆肥产物储存器中，以作为后续堆肥的接种物。该方法积极利用工业废弃物，改善微生物活性，缩短堆肥稳定时间，提高厨余垃圾与农作物废弃物联合堆肥降解效率。

Description

一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统与方法

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统与方法。

背景技术

随着经济的发展，消费结构和消费水平的不断提升，固体废物的品种增多，数量不断增大，每年我国都会产生大量的城市生活垃圾、农业垃圾以及工业垃圾。其中城市生活垃圾中的有机部分显著增加，厨余垃圾构成了其中最主要的成分，厨余垃圾是居民在生活消费过程中形成的一种有机固体废弃物，与其他垃圾相比，具有水分与有机物含量高、营养元素丰富等特点。目前我国每天厨余垃圾的产生量超过2万吨，上海、沈阳、深圳等大型城市厨余垃圾占城市生活垃圾的比例已经超过了50％。每年餐厨垃圾处理不当，极易变质、腐烂、发酵，滋生蚊蝇，产生大量毒素及散发恶臭气体，污染水体和大气，派生的污染物也会对人体健康造成严重危害。由于我国是农业大国，农业固体废弃物的产量也在逐年增加，大量农作物的残留物，如秸秆等在没有妥善利用回收的情况下，会占用大量农村土地资源，但随意的燃烧又会导致严重的大气污染。此外产生的工业固体废物通常包括在工业、交通等生产活动中的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物，这些工业固体废物不仅要占用土地、破坏土壤、危害生物、淤塞河床、污染水质，有些重金属废渣还具有较强的潜在危害性。

堆肥技术是一种广泛采用的固体废物处理方法，堆肥是在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，在微生物分解有机物的过程中，不但生成大量可被植物吸收利用的有效态氮、磷、钾化合物，而且又合成新的高分子有机物腐殖质，它是构成土壤肥力的重要活性物质，因而堆肥产物具有很高的利用价值。根据处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求，堆肥处理可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥堆体温度高，一般在50～65℃，可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度快，因而目前大多应用都采用好氧堆肥技术。厨余垃圾与农作物废弃物通常有机物含量高、营养元素全面，非常适合用作堆肥原料，应用堆肥技术处理方法简单、堆肥产品中能保留较多的氮，可进一步用于农业或制作动物饲料。目前国内外关于固体废物堆肥的研究很多，但是针对厨余垃圾与农作物废弃物联合堆肥的研究还不够系统，目前应用较少。堆肥过程的实施效果取决于堆肥过程的环境因素、实际操作参数及所用技术等，与堆肥物料C/N、水分、温度、氧气与酸碱度等都密切相关。为了较好的堆肥效果，在处理过程中，要为微生物的生命活动创造良好的条件，争取加快堆肥腐熟和提高肥效，但是厨余垃圾与农业垃圾的特殊性质使得这一过程具有极大的复杂性，调节具有很大的难度，需要进一步开发适当的处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统。

本发明的目的还在于提供一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的方法。

一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统，所述系统由厨余垃圾原料储存器1、调节原料罐2、调节原料罐3、废气收集处理装置4、混匀搅拌器5、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7、堆肥反应桶8、通气装置9、渗滤液收集装置10、布气板11与农作物废弃物原料储存器12构成；厨余垃圾原料储存器1依次与堆肥反应桶8、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7相连；农作物废弃物原料储存器12依次与堆肥反应桶8、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7相连；堆肥反应桶9分别与调节原料罐2、调节原料罐3、废气收集处理装置4、通气装置9、渗滤液收集装置10相连。

一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的方法，按照如下步骤进行：

a、将固体废弃物分类后分别收集储存于厨余垃圾原料储存器1与农作物废弃物原料储存器12中；

b、从厨余垃圾原料储存器1中取出部分厨余垃圾与来自农作物废弃物原料储存器12中的原料按照(2～3)∶1的比例，加入堆肥反应桶8中混合均匀；

c、堆肥反应桶8内下设布气板11，产生渗滤液由渗滤液收集装置10收集，空气由通气装置9作用导入堆肥反应桶，排出的废气经由废气收集处理装置4处理；

d、堆肥过程中，每12小时取样品一次，检测降解率、pH等多项指标，每天两次，同时进行翻堆，每次取样时间相同；

e、在堆肥前期由调节原料罐2向堆肥反应桶8内逐步加入不同质量的调节剂粉煤灰与草木灰；在堆肥后期由调节原料罐3向堆肥反应桶8内逐步加入不同质量的调节剂磷酸二氢钾与硫酸亚铁；加入调节剂后由混匀搅拌器5将物料混匀；

f、当堆肥反应持续到无显著降解时，将堆肥产物转移收集到堆肥产物储存器6中，其中大部分产物可转移利用，另有一部分堆肥产物转移至可回用堆肥产物储存器7中，以作为后续堆肥的接种物。

本发明的有益效果：在固体废弃物联合堆肥的过程中，由于厨余垃圾的氮含量经常比较高，通过与适量的农作物废弃物联合堆肥，可以调节合适的C/N比，同时农作物废弃物还可以作为膨胀剂促进联合堆肥。厨余垃圾与农作物废弃物的有机物含量高，在堆肥初期常伴有严重的酸化现象，会严重抑制微生物的活性从而影响堆肥降解效果。本发明在堆肥初期对过加入粉煤灰和草石灰，这类物质源于工业生产废弃物，来源广泛，价格低廉，可作为膨胀剂改善通气效果，其一般呈碱性，因而可以调节堆肥物料的酸性环境。采用每天逐步加入的方式，可以避免这些调节剂对堆肥物料的不利影响，如碱性和盐度等，在堆肥过程中条件逐步改变，微生物也能更好的逐步适应，因而可以显著提高联合堆肥效率。随着堆肥过程的进行，联合堆肥系统由于氨化等作用pH将会持续升高，如不加控制，后期过高的pH也会抑制微生物的活性，并提高了氮损失的程度，本发明在后期逐步加入调节剂如磷酸二氢钾，可避免过高的碱性，加入硫酸亚铁可增强吸附作用，并与堆肥中氨类恶臭的物质发生反应生成络合物，从而抑制了氮素损失，采用逐步调节，可以更好的稳定堆肥环境，避免大的冲击，从而改善堆肥效果。本发明采用的调节剂来源广泛，积极利用工业固体废弃物，价格低廉，并能配合不同实际情况的需要，变化调节剂的组成方式，该工艺易于操作和总投资低，对改进联合堆肥具有显著的效果，具有良好的经济与生态效益。

附图说明

图1为本发明固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统示意图；

图中，1-厨余垃圾原料储存器、2-调节原料罐、3-调节原料罐、4-废气收集处理装置、5-混匀搅拌器、6-堆肥产物储存器、7-回用堆肥产物储存器、8-堆肥反应桶、9-通气装置、10-渗滤液收集装置、11-布气板、12-农作物废弃物原料储存器。

图2为实施例联合堆肥有机物降解结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

以下实施例采用如图1所示的固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制系统；该系统由厨余垃圾原料储存器1、调节原料罐2、调节原料罐3、废气收集处理装置4、混匀搅拌器5、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7、堆肥反应桶8、通气装置9、渗滤液收集装置10、布气板11与农作物废弃物原料储存器12构成；厨余垃圾原料储存器1依次与堆肥反应桶8、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7相连；农作物废弃物原料储存器12依次与堆肥反应桶8、堆肥产物储存器6、回用堆肥产物储存器7相连；堆肥反应桶9分别与调节原料罐2、调节原料罐3、废气收集处理装置4、通气装置9、渗滤液收集装置10相连。

实施例1空白对照实验

将马铃薯、胡萝卜、熟米、肉类等进行粉碎，将粉碎后的马铃薯、胡萝卜、熟米、肉类和接种土壤按6∶9∶10∶2∶2的重量比例配制模拟厨余垃圾，物料粒度不大于5mm，将厨余垃圾并加入厨余垃圾原料储存器1中；选取秸秆作为典型农作物废弃物，将其粉碎使得物料粒度不大于5mm，之后将秸秆装入农作物废弃物原料储存器12中。按照重量2.5∶1的比例，从厨余垃圾原料储存器1中取出10kg厨余垃圾与4kg来自农作物废弃物原料储存器12，加入堆肥反应桶8中，由混匀搅拌器5将物料混匀；堆肥反应桶8内下设布气板11，产生渗滤液由渗滤液收集装置10收集，空气由通气装置9以3L/min的速率导入堆肥反应桶，排出的废气经由废气收集处理装置4处理；堆肥过程中，每12小时取样品一次，检测降解率等多项指标，每天两次，同时进行翻堆，每次取样时间相同；当堆肥反应持续到无显著降解时，将堆肥产物转移收集到堆肥产物储存器6中，其中大部分产物可转移利用，另有一部分堆肥产物转移至可回用堆肥产物储存器7中，以作为后续堆肥的接种物。

实施例2联合堆肥逐步调节与控制实验

将马铃薯、胡萝卜、熟米、肉类等进行粉碎，将粉碎后的马铃薯、胡萝卜、熟米、肉类和接种土壤按6∶9∶10∶2∶2的重量比例配制模拟厨余垃圾，物料粒度不大于5mm，将厨余垃圾并加入厨余垃圾原料储存器1中；选取秸秆作为典型农作物废弃物，将其粉碎使得物料粒度不大于5mm，之后将秸秆装入农作物废弃物原料储存器12中。按照重量2.5∶1的比例，从厨余垃圾原料储存器1中取出10kg厨余垃圾与4kg来自农作物废弃物原料储存器12，加入堆肥反应桶8中，由混匀搅拌器5将物料混匀；堆肥反应桶8内下设布气板11，产生渗滤液由渗滤液收集装置10收集，空气由通气装置9以3L/min的速率导入堆肥反应桶，排出的废气经由废气收集处理装置4处理；堆肥过程中，每12小时取样品一次，检测降解率等多项指标，每天两次，同时进行翻堆，每次取样时间相同；从堆肥第一天开始连续6天以8∶6∶4∶3∶2∶1的比例，由调节原料罐2共向堆肥反应桶8内加入调节剂粉煤灰和草木灰各1.76kg，加入调节剂后由混匀搅拌器5将物料混匀；当检测的堆肥物料pH超过8.5时，由调节原料罐3向堆肥反应桶8内连续8天以10∶8∶6∶5∶5∶3∶3∶1的比例，加入磷酸二氢钾410g，同时连续8天以7∶6∶5∶4∶4∶3∶3∶1的比例，加入磷酸二氢钾264g，加入调节剂后由混匀搅拌器5将物料混匀；当堆肥反应持续到无显著降解时，将堆肥产物转移收集到堆肥产物储存器6中，其中大部分产物可转移利用，另有一部分堆肥产物转移至可回用堆肥产物储存器7中，以作为后续堆肥的接种物。

有机物降解结果如图2所示，在没有使用联合堆肥逐步调节与控制工艺的实验中，需要41天才能达到堆肥基本稳定，最终有机物降解率为68.7％，而使用厨余垃圾堆肥的两阶段控制堆肥处理工艺后，仅需要25天就可以达到基本稳定，最终有机物降解率为73.4％，未使用联合堆肥逐步调节与控制时，同样经过25天有机物降解率仅能到达44.6％，因此本发明在联合堆肥过程中效果显著。为微生物的生长繁殖提供了良好的条件，有效促进了堆肥降解过程，采用发明联合堆肥逐步调节与控制工艺是较好实现厨余垃圾减量化、无害化和资源化的有效手段，具有广阔的市场前景。

Claims (2)

1.一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的系统，其特征在于，所述系统由厨余垃圾原料储存器（1）、堆肥前期用调节原料罐（2）、堆肥后期用调节原料罐（3）、废气收集处理装置（4）、混匀搅拌器（5）、堆肥产物储存器（6）、回用堆肥产物储存器（7）、堆肥反应桶（8）、通气装置（9）、渗滤液收集装置（10）、布气板（11）与农作物废弃物原料储存器（12）构成；厨余垃圾原料储存器（1）依次与堆肥反应桶（8）、堆肥产物储存器（6）、回用堆肥产物储存器（7）相连；农作物废弃物原料储存器（12）依次与堆肥反应桶（8）、堆肥产物储存器（6）、回用堆肥产物储存器（7）相连；堆肥反应桶（8）分别与堆肥前期用调节原料罐（2）、堆肥后期用调节原料罐（3）、废气收集处理装置（4）、通气装置（9）、渗滤液收集装置（10）相连。

2.一种固体废弃物联合堆肥逐步调节与控制的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

a、将固体废弃物分类后分别收集储存于厨余垃圾原料储存器（1）与农作物废弃物原料储存器（12）中；

b、从厨余垃圾原料储存器（1）中取出部分厨余垃圾与来自农作物废弃物原料储存器（12）中的原料按照（2～3）：1的比例，加入堆肥反应桶（8）中混合均匀；

c、堆肥反应桶（8）内下设布气板（11），产生渗滤液由渗滤液收集装置（10）收集，空气由通气装置（9）作用导入堆肥反应桶，排出的废气经由废气收集处理装置（4）处理；

d、堆肥过程中，每12小时取样品一次，检测降解率、pH指标，每天两次，同时进行翻堆，每次取样时间相同；

e、在堆肥前期由堆肥前期用调节原料罐（2）向堆肥反应桶（8）内逐步加入不同质量的调节剂粉煤灰与草木灰；在堆肥后期由堆肥后期用调节原料罐（3）向堆肥反应桶（8）内逐步加入不同质量的调节剂磷酸二氢钾与硫酸亚铁；加入调节剂后由混匀搅拌器（5）将物料混匀；

f、当堆肥反应持续到无显著降解时，将堆肥产物转移收集到堆肥产物储存器（6）中，其中大部分产物可转移利用，另有一部分堆肥产物转移至可回用堆肥产物储存器（7）中，以作为后续堆肥的接种物。

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