雅昊环境科技发展有限公司　谭志平

第一章 概述

1.1 项目概况

　　各村原有垃圾处理较为简易，主要是通过设立一简易垃圾收集点，各垃圾箱及各户垃圾收集后运全该集中收集点，再转运至镇垃圾中转站。由于设施简陋，处置方式单一，加之部分村民习惯于随意倾倒垃圾，以及在垃圾收集、运输及处理等环节中存在的不规范，造成垃圾乱堆乱放的现象时有发生，这不仅影响了农村整体的村容村貌，使本来就缺乏保护的农村生态环境日趋恶化，也无形中影响着农民生产和生活的方方面面，同时也对水库的环境安全造成影响。另外，由于村庄位于山区地区，距离镇垃圾中转站较远，较远和过频的转运成本，也增加了村集体运营负担。受建设单位委托，我公司立即组织环境工程专业设计人员对该村垃圾处置进行专项设计。

　　在实地勘查、收集与本项目有关技术资料的基础上，按照国家环保政策及技术规范，编制了本初步方案，供建设单位及有关部门参考、决策。

第二章 设计依据及原则

2.1 编制依据

　　(1) 建设单位提供的垃圾现状资料

　　(2) 建设单位所在镇的总体规划

　　(3) 中华人民共和国固体废物环境污染防治法

　　(4)  城市生活垃圾处理及污染防治技术政策

　　(5) 《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准)

　　(6) 《城镇垃圾农用控制标准》

　　(7) 国家颁布的其它文件、标准及规范

2.2编制原则

　　(1) 贯彻执行国家关于环境保护的政策，遵照国家颁布的有关法规、规范及标准。

　　(2) 符合城镇建设总体规划，满足城销发展的需要。近、远期结合，以近期为主，合理确定规模。

　　(3) 采取可靠的处理工梦。做到无害化。尽可能做到减量化和资源化，避免二次污染

　　(4) 充分考虑建设地点的具体条件，使其切实可行。

　　(5) 坚持专业化协作和社会化服务的原则，合理确定配套工程项目，提高运营管理水平，降低运营成本。

第三章 设计技术路线

3.1目前解决农村生活垃圾污染的技术对策

　　农村生活垃圾与城市生活垃圾有许多共同点，同时又有其特殊性。在城市生活垃圾处理方面广泛运用的填埋法、焚烧法、堆肥法等均可运用于农村生活垃圾的处理。

　　(1) 填埋法是农村生活垃圾的最终外置方法。经讨焚烧或其他方法外理后的残余物被送到填埋场进行填埋。其原理是将垃圾埋入地下，通过微生物长期的分解作用，使之分解为无害的化合物。

　　(2) 目前在农村地区，由于缺乏规范的垃圾填埋场地，加之村民习惯于随意倾倒垃圾，致使很多天然的或废弃的低洼地、水坑、干涸的河流等，成为了生活垃圾直接倾倒地。这样就很容易造成水、土壤和大气的污染以及村容村貌的环境卫生的恶化。

　　(3) 焚烧法也是一种行之有效的方法。农村生活垃圾在组分和性质上与城市生活垃圾相似，只是在组成的比例上有一定的区别。但随着农民生活水平的提高，农村生活垃圾的组成正趋近于城市生活垃圾。农村生活垃圾中，废塑料等可燃成分较多，具有很高的热值，采用科学合理的焚烧方法是完全可行的。但焚烧处理同样需要巨大的资金实力和技术实力，农村地区很难普及推广，目前我国只有一些经济发达的沿海城市才建有焚烧厂，周边农村地区建立收集站和中转站。最后垃圾运输入厂焚烧。该法在垃圾的减量化和无害化方面较好但是运输成本较高，工作量较大。

　　(4) 堆肥化技术是目前广泛采用且能够有效处理农村生活垃圾的方法之一。堆肥是利用微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物反应过程，是通过生物的好氧或厌氧作用，使之转化为稳定产物、能源和其它有用物质的一种处理技术。该法具有废物减量化、稳定化和杀菌消毒等作用;同时还可以回收一定的能源和有用物质(如作农作物的土肥)。堆肥化技术目前已经有了较为广泛的应用，并已取得了较为成熟的经验。

3.2新技术的提出

　　现阶段国内农村垃圾处理水平及垃圾现状表明:垃圾收集方式基本上是混合收集：垃圾成分的特性是高水分、高灰分和低热值;大部分农村地区财政资金紧张，用于垃圾处理的费用很少;垃圾处理方式大部分农村采用堆放和简易填埋，乱堆乱放的现象很普遍。由此可见，对中国这样一个发展中国家来说，寻找一项投资少、运行成本低、无二次污染的处理技术，以达到经济、社会、环境效益的统一是必要的。分析上述垃圾处理水平及垃圾现状在各种垃圾处理方式中，堆肥化处理方式投资较低、适于混合垃圾及其运行费用低的优势更适合中国国情。

　　堆肥化技术简单实用，但控制条件较为严格。我们通过对堆肥技术进行一定的改进，设计了一种适应农村地区的、新型的“太阳能生物反应器”垃圾减量化处理设施，它不仅因地制宜地解决了农村生活垃圾影响周边环境卫生等问题，有效减少垃圾的直接填埋量，降低垃圾处理成本，还实现了垃圾资源化利用(处理后变废为宝可当肥料使用)，为建设资源节约型和环境友好型农村提供了有益的探索。根据初步测算，该设施垃圾综合资源化率可达70%以上:大大减少了垃圾清运量，以前每天装运垃圾一次，现为2-3天装运一次，垃圾总量削减能力在70%以上:运行成本相比“三级”(村收集、镇中转压缩、县区填埋或焚烧)处理成本缩减50%以上。

第四章建设规模与项目构成

　　农村生活垃圾太阳能减量化处理房项目主体是农村生活垃圾减量化处理站(以下简称“垃圾站”)，垃圾站的建设一般需根据农村的规模与特点结合农村总体规划和环境卫生专业规划，合理确定建设规模和项目构成。

4.1建设规模

太阳能垃圾减量化处理技术参数要求

按照人均产生的垃圾量1kg/d，太阳能垃圾减量化仓数按下表确定：

4.2项目构成

　　“太阳能垃圾减量化”设施设有垃圾分类处、难分解垃圾堆放处、可回收垃圾堆放处和可分解垃圾降减室。其中可分解垃圾降减室为其主体部分，包括出入口、渗滤液排放槽、回淋管路、红外灯、折射玻璃、活性炭吸附颗粒等组成部分。环卫工人将收集的垃圾按可降减垃圾、可回收垃圾、不可回收且难分解垃圾进行分类，将可回收垃圾进行分类回收，不可回收且难分解垃圾另外堆放，累计一定数量后由村环卫工人统一转运至乡镇垃圾中转站处理。可降减的生活垃圾则倒入降减室，在光照或红外灯下的连续高温下，利用生物分解有机物，最终得到有机腐殖质，可用于农业生产，大量的水分在高温下蒸发，而分解产生的有害气体则由活性炭颗粒吸附吸收。

第五章工艺与装备

5.1垃圾成分

　　农村生活垃圾产生量和组成成分受地域、季节及农户经济收入水平的影响，据调查数据表明，在生活垃圾组成中，有机垃圾(主要是厨余垃圾)约占40%，其他垃圾(灰土、煤渣等)占41%，可回收垃圾(废纸、废塑料等)约占18%，有害垃圾占1.0%农村生活垃圾含水密约41%容重0.378t/m。

表5-1农村生活垃圾成分

　　数据表明，农村垃圾中无机物含量较高。

　　厨余垃圾指剩饭、剩菜、蔬菜的根叶、瓜果的皮核、废弃物的动物组织等产生于餐厅、厨房的废弃物，也称生鲜垃圾。其成分主要是水、糖类、蛋白质、脂肪、食盐等。其含水率较高在80%左右，脱水性能较差，高温易腐，发出难闻的异味，同时pH值低，含盐量高。油腻湿淋淋的外观对人和周围环境造成不良影响。厨余垃圾具有高挥发组分，化学元素组成中氨元素含量较高，有机物含量高，且具有较高的生物可降解度，这为厨余垃圾的转化利用提供了可行途径。

5.2技术原理和过程

　　太阳能垃圾减量化处理系统降减过程实质是一个微生物学处理过程，在一定的温度和pH值下等外在条件下，利用嗜温与嗜热微生物菌对其中有机物进行生物化学分解，使之变成稳定的有机质，并利用发酵过程中产生的温度杀死有害微生物以达到无害化卫生指标的处理技术。

　　其基本的原理是：把分捡出来的有机生活垃圾倒入降减室中，利用有机垃圾自身携带菌种或外加菌种进行消化反应，运用太阳能作为消化反应过程中所需能量，对有机生活垃圾进行卫生、无害化、减量化的生物处理，形成腐熟有机物，进而转变成有机肥料。

　　太阳能是一种易得、清洁、无需动力消耗的能源，太阳能垃圾减量化处理工艺与传统堆肥工艺不同之处在于:它充分利用太阳能，将堆肥物料堆放在棚顶采用透明、集光材料的温室内，室内空气温度明显高于室外，有利于发酵物料升温和保持较高的发酵温度，促进有机物降解，缩短堆肥时间。另外，室内空气有一定的保温功能，可避免日出、日落造成的较大温差波动对堆体的不利影响。碰到阴雨天或外界气温较低时，也能依赖前期所积累的温度及消化反应过程中产生的能量来维持生物反应。这一处理技术效果显著，为厨余垃圾和生活垃圾中有机成分的处理提供了合理有效的途径，也为太阳能的光能热利用开辟了一个新方向。

5.3工艺流程图

基本工艺流程

　　一般情况下，一个完整的堆腐过程由前处理，主降减（亦可称一次降减，一级降减或初级降减）、后降减（亦可称二次降减，二级降减或次级降减）、后处理、脱臭及出料运输等工序组成。

　　(1) 前处理

　　生活垃圾中往往含有粗大垃圾和不可堆肥化物质，这些物质会影响垃圾处理的正常运行，降低降减发酵仓容积的有效使用，使堆温难以达到无害化要求，从而影响堆肥产品的质量。前处理的主要任务是破碎和分选，去除不可堆肥化物质，将垃圾破碎在12~60mm的适宜粒径范围。

　　(2) 主降减

　　主降减在降减发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或通风来供给氧气，供给空气的方式防降减发酵仓种类而异。本项目降减仓无需布置好氧供风(经常性的定量进出料和翻堆保证了基本的供氧环境)，降减发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌(生长繁殖最适宜温度为30~40℃)进行的。随着堆温的升高，最适宜温度45-65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解，氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度上升有很大影响。然后将进入降温阶段，通常将温度升高到开始降低为止的阶段称为主降减发酵期。生活垃圾的堆肥化的圣降减发酵期约为5-2dm降减发酵仓的地面上设置有渗滤液排放槽，渗滤液排放槽与蓄液池连通，降减发酵仓上方设置有渗滤液回淋管路，其优点是渗滤液回淋管路将垃圾渗滤液喷洒在垃圾堆肥体上使堆肥体内部微生物均匀分布、充分发挥作用。使堆肥垃圾的腐熟度均匀，由于喷洒过程由人控制，因此可以很好地控制堆肥垃圾的腐熟度。

　　(3) 后降减

碳氨比过高的未腐熟堆肥施用于土壤，会导致土壤呈氨饥饿状态。碳氨比过低的未腐熟堆肥施用于土壤，会分解产生氨气，危害农作物的生长。因此，经过主发的半成品必须进行后发酵。为降低劳动强度。后降减发酵主要是通过轮换进料的方式在同一仓内进行，也可在专设仓内进行。通常把物料堆积到0.8-1m高度进行降减发酵。为提高后降减效率，有时仍需进行翻堆或通风。在主降减发酵工序尚未分解及较难分解的有机物在此阶段可能全部分解，变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。后发酵时间通常需10d以上的时间。

　　(4) 后处理

　　经过二次降减发酵后的物料中，几乎所有的有机物都被稳定化和减量化。但在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物还要经过一道分选工序去除。可以用振动筛选机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎(如生产精制堆肥)。也可以根据土壤的情况，将散装堆肥中加入NPK添加剂后生产复合肥。

　　(5) 脱臭

　　在降减发酵过程中，会有氨、硫化氢、甲烷、胺类等物质在各个工序中产生，必须进行脱臭处理。经济实用的方法主要有吸附剂(主要是活性炭)吸附除臭法等。将臭气导入脱臭装置，其氨、硫化氢去除效率均可达98%以上。

　　(6) 出料运输

　　垃圾降减过程中产生的堆肥产品应尽可能回收利用，不可回收利用的必须进行焚烧处理或卫生填埋处置，以保证生产的连续进行。

5.4主要技术要求及调控方法

　　太阳能减量化是农村固体废物资源化处理利用的有效途径之一，其关键技术是如何为微生物繁殖生长提供良好的环境。影响有机废物降减发酵的因素主要有:堆肥时间，堆肥厚度，有机质含量、湿度(含水率)、碳氮比、堆肥过程的氧浓度和温度以及pH值等。在设计、施工和运行管理中，必须综合考虑和定时监控影响有机废物降减消化的诸因素，如果发现其中某一因素其适宜范围，必须及时调整，以使有机废物生物降解过程能顺利进行。

　　(1) 堆肥适宜的时间

　　一般降减需要经过一次发酵和二次发酵，从理论上讲，堆肥的时间越长，反应愈彻底， 但过长的堆肥时间对于投资和管理都是不利的，因此需要合理确定堆肥发酵的时间。一般来说，一次发酵需要5-12天左右的时间，二次发酵约10天左右的时间，一个堆肥周期约为20天是比较经济合理的。

　　(2) 堆肥适宜的厚度

　　堆体内的温度随堆体深度的增加面升高，考虑到翻堆的方便和通风控制，一次发酵适宜的堆体厚度约为40~50cm厚，二次发酵适宜的堆体厚度约为80-100cm厚。

　　(3) 堆肥机物含量

　　生活垃圾适于堆肥的有机物含量为20%~80%，以40%~60%较好。当有机物含量低于20%时，不能提供足够热能供嗜热菌繁殖，难以维持高温发酵;当有机物含量高于80%，堆肥过程需氧气，在供氧不足时会发生厌氧过程。

　　(4) 堆肥适合的含水率

　　堆肥中有机物的分解、微生物的生长繁殖，水是不可缺少的条件。含水量最大值取决于物料的空隙容积。据研究，对于含纸高的农村垃圾堆肥，50%~60%的含水量最有利于微生物分解。水分超过70%温度难以上升，分解速度明显降低，这是由于水分过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍于通气而造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长并产生H₂S等恶臭气体。水分低于40%，不能满足微生物生长需要，有机物难以分解。根据国外研究结果，在进行有机物与污泥混合堆肥时，仍能保证堆肥过程顺利进行的最低含水量为40%。因此，堆肥正常进行的含水量下限为40%~50%。当含水量降到20%以下时，生物活性就基本停止。因此，需根据湿润程度来控制回淋系统的工作。

　　(5) 堆肥适合的CN

　　微生物的生长速度与堆肥物料的C/N有关。微生物自身的C/N为4~30，因此，作营养基的有机物的C/N也最好处于该范围内。C/N为10~25时，有机物的降解速度最大。在堆肥过程中微生物以碳作能源，并构成细胞膜，随后以CO形式释放出来，氮则用于合成细胞原生质。因此发酵后物料的C/N值将会减少，一般下降6%~14%，最高则可下降27%以上。在成品堆肥施用时，如果其C/N值过高，易引起土地氨饥饿，影响土壤肥力。因此，要求成品堆肥C/N值为10~20。据此可推算出，农村垃圾堆肥原料配制的最佳C/N值为25~30。

　　(6) 堆肥适合的C/P

　　除碳和氮外，磷对微生物的生长也有很大的影响。有时，在垃圾中添加污泥进行混合堆肥，就是利用污泥中丰富的磷来调整堆肥原料的C/P堆肥原料适宜的C/P为75~150。

　　(7) 堆肥适宜的氧浓度

　　生活垃圾堆肥过程还需要适宜的氧浓度(10%~15%)。氧浓度过低需要强制性通风，以不断补给氧气，激发好氧菌的活性，否则因氧不足将使好氧菌生长受抑制，使好氧发酵停止。若氧浓度过高，则应减少风量至氧浓度适宜为止。据资料研究，为保证微生物足够的氧浓度，缩短堆肥发酵的周期，在操作时应控制垃圾堆层中气相的氧浓度在10%以上。

　　(8) 堆肥适宜的温度和pH值

　　垃圾堆肥过程适宜发酵温度以35~55℃为宜。若发酵温度低于15℃或高于70℃，微生物将进入休眠状态或大量死亡，发酵缓慢甚至停止。有机废物发酵过程适宜的pH值为65~75在堆肥初期，由于酸性细菌的作用，pH值降到515~610，使堆肥物料呈酸性;随后，由于以酸性物为养料的细菌的生长和繁殖，导致pH值上升，堆肥过程结束后，物料的pH值上升到815~910。当pH值过高(pH>9)或过低(pH<4)时，会减缓微生物降解速度，需要及时调整堆肥的pH值。

　　农村地区因技术、设备上的缺乏，大都没严格实施C/N比、氧浓度、温度、pH值的监控任务，造成某些参数偏离其适宜值，使微生物活性受抑制，造成一次发酵时间延长及腐熟度偏低。因此，在工程移交过程中需实施对管理人员进行培训，设计单位需完善技术回访制度，为建设单位提供必要的技术支持。

　　另外，一次发酵后仍有不少难降解的纤维素和木质素，需要进行二次发酵，其目的是为了使堆肥达到充分腐熟。即使二次发酵顺利进行，难分解的纤维素和抗分解的木质素还是难以彻底腐解，这是因为自然界只有少量少数种类微生物能分解木质素，如何加速纤维素和木质素彻底腐解，充分提高堆肥腐熟度，成为二次发酵的关键问题。需要培养出高温纤维素分解菌，将筛选出分解纤维能力强、生长快、易繁殖的菌株制成堆肥添加菌剂，均匀撒于一次发酵后二次进料、翻堆发酵的堆肥上，接种菌剂的浓度按堆肥重量比配制。我司联合国内知名科研院所培育出生长快、粗纤维分解强的高效菌制剂，以0.05%~0.1%的接种量加入二次发酵肥堆中，取得较好的效果。

5.5堆肥腐熟度评价

　　堆肥腐熟度评价是保证农村周体废物达到无害化处理的必要环节，目的是评价堆肥产品是否熟化，以确定其能否安全应用于农业生产。用于腐熟度评价的指标和方法有物理方法、化学方法、微生物活性、酶学分析以及植物毒性分析等。其中较常用和简便的有温度、固相C/N值、液相C/N值、NH4+N含量等。堆肥后熟阶段温度明显下降，当堆体温度趋于环境温度时堆肥已经腐熟化，且熟化堆肥应是无恶臭气味，呈均匀褐色的疏松团粒结构。固相C/N值是最常用的堆肥腐熟度评价方法之一，当堆肥的C/N值从开始25:1~30:1减至20:1以下时堆肥达到熟腐。由于微生物的分解作用，有机氮随温度上升不断分解释放出大量NH，pH快速上升并在堆肥开始3~5d内达到最大值，之后随NH量逐渐减少而pH值下降。