3.4 槽式污泥堆肥

槽式污泥堆肥實際上是一種界于條垛堆肥與反應器式污泥堆肥間的中間結合類型，融合二者之長，既能達到條垛式污泥堆肥的巨大處理規模和低成本投入之目的，又能取得反應器式污泥堆肥的快速腐熟高效率。槽式堆肥系統的投資小、產量高、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。

污泥堆肥過程發生在長而窄的被稱作“槽”的通道內，通道兩側墻體的上方架設軌道，在軌道上有一臺翻堆機，污泥堆肥初始物料被布料斗放置在槽內，在通氣條件下做好氧發酵，隨著翻堆機載軌道上運動，可間歇對物料進行翻堆，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，從而達到連續堆肥腐熟的目的。根據腐熟時間和翻堆頻率的設計，當物料基本腐熟時，能剛好被移出槽外。堆肥槽的底部鋪設有曝氣管道可對堆料進行通風曝氣，是將可控通風與定期翻堆相結合的一種現代污泥堆肥方式。

圖3-3所示為一槽式污泥堆肥系統。槽式污泥堆肥系統由四部分組成：槽體裝置、翻堆設備、翻堆機轉運設備、布料及出料設備。槽體裝置是用來存放堆肥物料的場所，也是物料好氧發酵腐熟之地，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，應用比較廣泛；地坑式的由于出料不便，水位低的地區還要考慮防水，所以實際應用很少。

槽式堆肥系統的核心設備是翻堆設備，它具有如下幾個功能：

（1）自動化控制功能。可根據不同的需求采用相對應的措施，為大面積污泥堆肥發酵床墊料、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。它具有優良的液壓升降系統，在翻堆過程中可靈活操作，根據堆肥堆體的厚度和狀態上下調節，確保翻堆到底到邊。

（3）物料打碎功能。槽式翻堆機的運轉齒盤材料非常堅固耐用，在高速旋轉過程中可以較好地對物料進行打碎，提高了腐熟的效率，加快堆肥腐熟時間。

（4）安全保障功能。槽式翻堆機設有一個很好的限位開關，出現任何異常情況可及時停機；加之該翻堆機是定位來回運行，有專門的軌道，可確保操作安全。

在實際操作中，翻堆機可定時對堆肥物料實施高效率攪拌、破碎、在好氧條件下進行有機物的快速分解。大大節省了時間和勞動力，使有以污泥堆肥為原料的機肥生產效率和產品質量有顯著的提高，成本大大降低。

近幾年來，國內污泥堆肥翻堆設備得到了大力的發展和應用，以湖北省荊門市萬泰機械有限公司為代表的堆肥設備生產廠家，投入了大量的人力、物力對翻堆的設備進行了研究和改進，現在已日趨完善。該公司現在生產的翻堆設備不僅可以滿足翻堆徹底、均勻的需要；在此基礎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施，可以滿足不同氣候、不同地區、不同物料的堆肥好氧發酵要求。

翻堆機轉運設備是將翻堆機從一個槽子轉運到另一個槽子的輔助設備，通過該裝置，可以實現一機多槽，從而大大降低污泥堆肥裝置對主要設備的投資。

布料及出料設備是堆肥發酵進料及出料的輔助設備。形式多樣，有專門的布料機械、出料機械，可實現全自動化，也可以借助工程車及運輸設備進行布料和出料，規模較小時可采用人工布料、出料。

槽式污泥堆肥系統按照物料運行的流程方式，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料一次性置于一個或幾個發酵槽中，采用來回翻拋的方式，一個發酵周期內整個堆肥槽不進新的物料，待發酵熟透完成后一次性出料。槽式移位翻拋是指每天的進料平均布于一個開放發酵槽內，槽內不同位置的物料處于不同的發酵階段。通過邊翻拋邊移位，每天騰出空間供新的物料入槽發酵，且每天前進一步，槽中的物料發酵成熟即可移出，同一堆肥槽始終處于連續進料出料的狀態，這樣的作業方式可提高污泥處理設施的運行效率和堆肥發酵的穩定性。

下面簡要介紹一種由筆者所領導的研發團隊開發且正在穩定運行的，在槽式堆肥發酵工藝基礎上發展起來污泥堆肥新工藝：陽光棚無槽堆肥系統。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有混凝土槽墻為一側有槽墻，另一側即為地面，屬開放式。其寬度為6～15m，遠寬于槽式的寬度；其長度可按處理規模設計成任意長度，對翻堆操作無任何影響。這樣，污泥堆肥好氧發酵設施處理量大，處理腐熟快速高效，占地面積小；屬槽式污泥堆肥的“升級版”。本技術現在所使用的無槽式堆肥翻拋機，跨度12～15m，堆積高度可達1.6～1.9m，有效污泥堆肥的堆積截面積可達14.5×1.9=27.55m2。可根據污泥堆肥處理量的需要決定任意堆體長度。圖3-5所示為編者所設計的陽光棚無槽式污泥堆肥好氧發酵系統。

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

陽光棚無槽式污泥堆肥好氧發酵新工藝有如下特點：

（1）為加強污泥堆肥好氧發酵處理效果，加入獨特的高溫菌種縮短好氧發酵時間，節約堆肥成本。

（2）發酵槽為單側墻壁，節約建設費用。

（3）堆肥翻拋機可以進行大規模處理，每小時最多可翻拋50m3物料。

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

（5）污泥堆肥發酵物料投入、取出時可以在無墻一側的任意位置進行，管理簡單。

（6）污泥堆肥好氧發酵通風系統堵塞時清理方便，不影響整體物料的好氧發酵進程。

（7）堆肥翻拋次數少，機械損耗減少，設備檢修時間間隔長。

（8）翻拋機械程序控制，自動化運行，管理便于規范。

（9）整套堆肥裝置機械故障率低，維護成本低，自動化程度高。

（10）有效縮短污泥堆肥好氧發酵的生產流程。

細分析陽光棚無槽式堆肥系統工藝技術優點如下：

針對傳統堆肥中存在的誤區，如夸大反應器式堆肥發酵先進性及條垛式堆肥發酵的簡單易行，忽略生濕泥混料的微觀混合狀態，忽略堆肥發酵過程中的過量通風及布風不合理或不通風，過程不控制或控制不科學等。本污泥堆肥好氧發酵技術的核心體現在以下幾個環節：

（1）強化污泥堆肥前的微觀混合與污泥結構改性，加入好氧發酵促進輔料使其成為疏松、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）獨特的陽光棚開放槽式連續物流設計，作業簡單靈活，土建要求低，設備少，故障率低，投資少，利用太陽能提高發酵溫度，加快水汽蒸發，避免季節影響，運行費用低，適用范圍廣泛。

（3）無槽式布料翻堆操作，任意位置進料、出料，實現污泥堆肥好氧發酵的連續作業，增加生產控制的自由度，提高處理效率。

（4）優化通風形式使氣體均勻分布于堆體各個角落，細節設計實現由堆內向堆外均勻脫水的效果，加速生物干化。

（5）均勻好氧環境及連續堆肥發酵過程，確保腐熟處理效果及負荷的均衡性。

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

（7）間歇柔和通風及科學翻拋頻率理念及單邊墻無槽式的設計，實現真正意義上的均衡好氧發酵，便于控制克隆。

（8）實時記錄顯示監測堆肥中的氧與溫度，利用氧—溫度—風量的相互關系，可實現自動化控制，保證生物降解有機物過程的含氧量及高溫。

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

（10）臭氣收集與通風聯鎖控制，針對性地有效收集所有臭氣并做生物技術處理及蓄熱節能陶瓷焚燒爐的徹底除臭，經除塵后達標排放。

（11）發酵周期短，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）污泥堆肥產品經農業使用，肥效高，氮磷鉀及有益菌群含量穩定均勻，腐殖質含量高，能有效改良土壤保肥透氣保水性能。

本堆肥工藝技術可進行日處理污泥百噸級大規模工業化應用。

其污泥堆肥好氧發酵的工藝流程的操作要點如下：

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

（2）翻堆機混勻。可使用翻堆機對堆好的物料進行翻堆，通過翻堆，將脫水污泥、秸稈、回用料三者進一步均勻混合。

（3）一次發酵。混勻好的堆肥物料開始進行一次發酵。期間，通過物料堆體下方的空氣管道進行間斷式的鼓風、曝氣，維持堆體的好氧發酵狀態。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、溫度數據通過數據線傳至控制器，控制器根據預先編制好的程序結合實時氧氣濃度、溫度數據決定是否進行曝氣、曝氣時間和曝氣頻率。根據發酵狀況，間歇翻拋物料，保持堆肥堆體溫度，促進水分蒸發和除臭效果。

（4）二次發酵（腐熟）。經過10～15d一次發酵后，使用裝載機將物料搬運至二次發酵區域進行二次發酵，時間15d。二次發酵只進行自然靜置堆料和自然通風。

（5）除臭。在一次發酵的物料翻拋時，開動臭氣收集處理裝置，做無害化處理后，達標排放。

（6）篩分。二次發酵后，腐熟物料檢驗合格，即完成整個污泥堆肥過程。使用裝載機將發酵好的腐熟物料運至滾筒式篩分機進行篩分。篩上物通過裝載機運至堆肥車間回用，篩下物即為土壤改良劑型的成品營養土。

（7）暫存。成品營養土經計量包裝后，使用裝載機運至成品庫暫存待售。