第7卷第10期环境污染治理技术与设备V o.l 7,N o.102006年10月T echni que s and Equip m en t fo r Environ m en t a l Po ll uti on Contro l O ct.2006城市生活垃圾堆肥试验装置的设计曾现来1,2 张增强1* 张永涛1 张晓琦3(1.西北农林科技大学理学院,杨凌712100;2.中国环境管理干部学院环境工程系,秦皇岛066004;3.陕西省微生物研究所,西安710043)摘 要 堆肥装置是研究堆肥过程中各种参数变化和获取优化参数的必不可少的工具。
本文从堆肥维持其温度的先决条件出发,并在大量调研的基础上确定了实验室好氧发酵装置的合理尺寸、渗沥水收集和回喷系统、布气系统等。
该装置的尺寸为长1m ,宽0.5m ,高0.6m ,堆料的高度为0.48m ;根据垃圾样品的理化性质,确定了渗滤液回喷的时间为116s 、鼓风机的风量为0.055m 3/m in ,风压为300P a ,并且对其引入自动控制设备,使通风工作5m i n 、休息35m i n 。
最后利用生活垃圾堆肥试验验证该装置满足堆肥的一次发酵要求。
该装置采用自动控制系统,布水、布气均匀,保温效果好,发酵过程温度测定方便快捷,而且还有功率消耗小、臭气集中易于处理的优点。
关键词 城市生活垃圾 堆肥装置 渗滤液回喷中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 1008-9241(2006)10-0109-04D esi gn of a co mposti ng reactor for mun i c i p a l soli d waste co mposti n gZeng X ian lai 1,2 Zhang Zengqiang 1 Zhang Yong tao 1 Zhang X iaoqi3(1.Coll ege of Science ,Nort hw es tA ＆F Universit y ,Yangling 712100;2.D epart ment ofE nvironmental Engi neering ,Environm en t alM anage ment Co ll ege of Ch i na ,Qinhu angdao 066004;3.Ins tit u t e ofM i crob i o l ogy of Shanxi ,Xi ’an 710043)Abst ract The co m po sti n g r eactor is a necessar y w ay by wh ich a se ries of changes of physica l and che m ical para m ete rs ofm unicipal so lid w aste (M S W )w e r e obser ved and the op ti m ized para m eters we r e ob tained .A cco r d -i n g to the pr econditions of m ainta i n i n g suitab le t e m peratur e for M S W deg radati o n and t h e i n vestigation and re -sea r ch ,t h e reasonable size ,leac hate co llecting and recycling syst e m ,distributing a ir syste m o f a labortar y sca le ae r obic fer m ent equipm entw ere desi g ned .The size o f the equipm entw as :1m ×0.5m ×0.6m ,but t h e act u al height of co m posted m aterials is 0.48m.A cco r ding t o the phy sical and che m ical char acte ristics o fM S W m a teri -al ,this pape r sho w ed t h at t h e ti m e o f the leachate recyc le is 116s ,the a m ount of t h e w ind for air -blo w er is 0.055m 3/m in ,and the w ind pr essu r e is 300Pa .M ean w hile ,the a ir -b l o we r is contr o lled auto m a tically to m ake it -self 5m in on and 35m i n of.f Finall y ,t h e r eactor is testified by t h e experi m en t of co m posti n g M S W to satisf y t h e need of the first fer m en tation .The equipm ent has the characte ristics of au t o -contr o lling sy ste m ,evenl y distribu -ting w a t e r and air ,keeping stab le te mperature ,quickly de ter m ining the te mperature in the co m posting pr ocess ,lo w l y consu m ing po w er ,easil y treati n g odors fr o m the co m posting r eactor .K ey w ords m unicipal solid w aste (MS W );co m posting reacto r ;leac hate recycle 资助项目:陕西省科技攻关项目(2003K02-G13);杨凌农业科技开发基金项目(2003J A13)收稿日期:2005-09-30;修订日期:2006-06-01作者简介:曾现来(1980～),男,硕士,研究方向为固体废物控制与资源化。
*通讯联系人,E -m ail :zqz h ang @pub li c .xa .sn .cn 随着我国城市化步伐的加快,城市人口越来越多,城市生活垃圾的产量愈来愈大,生活垃圾中可腐物的含量也越来越多。
而好氧堆肥法作为城市生活垃圾(m un icipa l so lid w aste ,M S W )处理的有效方法,其参数的优化也一直是亟待解决的问题。
因此,针对城市生活垃圾堆肥化处理的实验装置研制尤为必要。
目前,国内外堆肥试验大部分采用大型装置试验[1～4];部分采用实验室装置试验[5～10]。
实验室装置试验与大型装置试验相比其优越性表现在受天气影响小、易于控制及占地面积小等[11]。
堆肥化处理的实验装置研制尤为必要。
生活垃圾堆肥化过程与填埋过程一样会有渗滤液的产生,如果没有收集处理设施,渗滤液的积累将给通风带来困难,影响到堆肥化过程的正常进行。
垃圾堆肥渗滤液水质变化环境污染治理技术与设备第7卷大,有机物浓度高,臭味大,现在还没有十分切实有效的处理方法[12]。
本研究试图从解决垃圾堆肥渗滤液问题着手,建立具有渗滤液再循环系统的垃圾堆肥装置,以解决垃圾堆肥化过程中的渗滤液问题,加快城市生活垃圾堆肥化处理的进程。
1 堆肥装置参数的确定1.1 堆肥装置容积的确定在可腐有机物的堆肥化过程中,堆料的温度变化是最重要的宏观参数,它指示着堆肥过程的进程和腐熟度[13～15]。
MSW 中可腐有机物发酵产生的热量提供系统足够的温度[16],但是该系统却是一个开放系统,因而不可避免地在此过程中会有能量的散失,所以应考虑装置维持温度的先决条件,即:Q in >Q ou.t W +Q ou.t E +Q ou.t S +Q ou.t G (1)式中:Q in —系统能量输入(即堆肥发热量);Q ou.t W —水分蒸发带走的能量;Q ou.t E —损失于周围环境的能量;Q ou.t S —堆料蓄积的能量;Q ou.t G —供气带走的能量。
图1堆肥装置的正视图和侧视图F i g .1 F ront e l eva tion and side e l eva tion o f co m po sti ng dev ice 本文引用文献中的垃圾参数和判断公式[5]对其进行确定。
进料垃圾的参数为:有机物含量为60%,有机质降解率为25%,进料含水率为55%,出料含水率为40%,堆体的最高温度为60℃,环境温度为20℃,堆肥供气量为0.1m 3/m 3,堆料的比热为2.1kJ /kg 。
则有:S M /0<0.027(2)式中:S —堆肥仓的有效表面积(m 2);M 0—堆料的重量(kg )。
按照公式(2)的要求,堆肥装置可以设计成圆柱体、正方体、长方体和圆锥体等各种不同类型,但考虑到该堆肥装置放大后的工厂化操作(包括通风、布水、进料、出料及温度等的监测)的方便、可行,将堆肥装置设计成长方体。
同时考虑到实验室规模,因而该堆肥装置结构如图1所示,堆肥装置的有效部分为长1m ,宽0.5m ,高0.6m 的长方体,堆料的高度为0.48m ,则S =2.8m 2。
取堆料的容重为0.65kg /L ,由于装置总容积V =0.3m 3,则该装置可装堆料195kg ,但在实际操作过程中,为了布水方便,堆料填装量约为总量的80%,因此有M 进=195×80%=156kg ,代入公式(2)得到,在堆肥装置外加保温层可以满足堆肥过程所需温度。
1.2 水路系统的设计1.2.1 布水系统的设计布水系统的平面布置如图2所示,A处的小孔图2 布水系统的平面图(注:图中数据单位为c m )F i g.2 Ichnography o f wa ter d istri bution syste m直径为0.25c m ,B 处的小孔直径为0.2c m 。
中间进水管、环形管的直径为2.5c m ,经验证,每小孔喷出的水量基本相等。
该系统满足水力学的要求且重量轻,便于安装使用。
1.2.2 水路系统的参数及运行布水时间:据测算,垃圾样品的含水率为45%,容重为0.5kg /L 。