3.4 槽式污泥堆肥

槽式污泥堆肥实际上是一种界于条垛堆肥与反应器式污泥堆肥间的中间结合类型，融合二者之长，既能达到条垛式污泥堆肥的巨大处理规模和低成本投入之目的，又能取得反应器式污泥堆肥的快速腐熟高效率。槽式堆肥系统的投资小、产量高、堆肥化程度均匀、周期短，堆肥过程中可带走大量的水分，减量化效果明显，但是占地面积较大。

污泥堆肥过程发生在长而窄的被称作“槽”的通道内，通道两侧墙体的上方架设轨道，在轨道上有一台翻堆机，污泥堆肥初始物料被布料斗放置在槽内，在通气条件下做好氧发酵，随着翻堆机载轨道上运动，可间歇对物料进行翻堆，让物料在翻动过程中能更好地与空气接触，并带走大量的水分，降低物料的温度与湿度。随着翻堆机在轨道上移动、搅拌，堆肥混合物料向槽的另一端移动，腾出空间供后期物料跟进，从而达到连续堆肥腐熟的目的。根据腐熟时间和翻堆频率的设计，当物料基本腐熟时，能刚好被移出槽外。堆肥槽的底部铺设有曝气管道可对堆料进行通风曝气，是将可控通风与定期翻堆相结合的一种现代污泥堆肥方式。

图3-3所示为一槽式污泥堆肥系统。槽式污泥堆肥系统由四部分组成：槽体装置、翻堆设备、翻堆机转运设备、布料及出料设备。槽体装置是用来存放堆肥物料的场所，也是物料好氧发酵腐熟之地，可以做成槽子式也可以做成地坑式的。槽子式的出料较为便利，应用比较广泛；地坑式的由于出料不便，水位低的地区还要考虑防水，所以实际应用很少。

槽式堆肥系统的核心设备是翻堆设备，它具有如下几个功能：

（1）自动化控制功能。可根据不同的需求采用相对应的措施，为大面积污泥堆肥发酵床垫料、鸡粪、生活垃圾等翻堆工作带来了极大的便利。

（2）液压升降功能。它具有优良的液压升降系统，在翻堆过程中可灵活操作，根据堆肥堆体的厚度和状态上下调节，确保翻堆到底到边。

（3）物料打碎功能。槽式翻堆机的运转齿盘材料非常坚固耐用，在高速旋转过程中可以较好地对物料进行打碎，提高了腐熟的效率，加快堆肥腐熟时间。

（4）安全保障功能。槽式翻堆机设有一个很好的限位开关，出现任何异常情况可及时停机；加之该翻堆机是定位来回运行，有专门的轨道，可确保操作安全。

在实际操作中，翻堆机可定时对堆肥物料实施高效率搅拌、破碎、在好氧条件下进行有机物的快速分解。大大节省了时间和劳动力，使有以污泥堆肥为原料的机肥生产效率和产品质量有显著的提高，成本大大降低。

近几年来，国内污泥堆肥翻堆设备得到了大力的发展和应用，以湖北省荆门市万泰机械有限公司为代表的堆肥设备生产厂家，投入了大量的人力、物力对翻堆的设备进行了研究和改进，现在已日趋完善。该公司现在生产的翻堆设备不仅可以满足翻堆彻底、均匀的需要；在此基础上还增加了可选配的充氧装置、加水装置、薄膜覆盖装置等多种辅助设施，可以满足不同气候、不同地区、不同物料的堆肥好氧发酵要求。

翻堆机转运设备是将翻堆机从一个槽子转运到另一个槽子的辅助设备，通过该装置，可以实现一机多槽，从而大大降低污泥堆肥装置对主要设备的投资。

布料及出料设备是堆肥发酵进料及出料的辅助设备。形式多样，有专门的布料机械、出料机械，可实现全自动化，也可以借助工程车及运输设备进行布料和出料，规模较小时可采用人工布料、出料。

槽式污泥堆肥系统按照物料运行的流程方式，分为槽式原位翻堆和移位翻堆两种。原位翻抛是指将每天的进料一次性置于一个或几个发酵槽中，采用来回翻抛的方式，一个发酵周期内整个堆肥槽不进新的物料，待发酵熟透完成后一次性出料。槽式移位翻抛是指每天的进料平均布于一个开放发酵槽内，槽内不同位置的物料处于不同的发酵阶段。通过边翻抛边移位，每天腾出空间供新的物料入槽发酵，且每天前进一步，槽中的物料发酵成熟即可移出，同一堆肥槽始终处于连续进料出料的状态，这样的作业方式可提高污泥处理设施的运行效率和堆肥发酵的稳定性。

下面简要介绍一种由笔者所领导的研发团队开发且正在稳定运行的，在槽式堆肥发酵工艺基础上发展起来污泥堆肥新工艺：阳光棚无槽堆肥系统。这种形式污泥堆肥的堆体示意图如图3-4所示。

如图3-4所示，无槽式工艺改槽式两侧有混凝土槽墙为一侧有槽墙，另一侧即为地面，属开放式。其宽度为6～15m，远宽于槽式的宽度；其长度可按处理规模设计成任意长度，对翻堆操作无任何影响。这样，污泥堆肥好氧发酵设施处理量大，处理腐熟快速高效，占地面积小；属槽式污泥堆肥的“升级版”。本技术现在所使用的无槽式堆肥翻抛机，跨度12～15m，堆积高度可达1.6～1.9m，有效污泥堆肥的堆积截面积可达14.5×1.9=27.55m2。可根据污泥堆肥处理量的需要决定任意堆体长度。图3-5所示为编者所设计的阳光棚无槽式污泥堆肥好氧发酵系统。

阳光棚无槽式污泥堆肥好氧发酵工艺既可以拥有反应器式堆肥发酵处理高效率、发酵时间短的优点，又可拥有条垛式堆肥发酵投资少、操作简单、处理成本低的长处。考虑到自动化要求和连续发酵的特点，采取阳光棚的建筑结构和外加秸秆粉或养殖粪便、蛭石疏氧发酵促进剂及高效污泥堆肥菌种等辅料的措施，以无槽式堆肥发酵的投资水平、成本水平，完全可以达到反应器式堆肥发酵的高处理效率。

阳光棚无槽式污泥堆肥好氧发酵新工艺有如下特点：

（1）为加强污泥堆肥好氧发酵处理效果，加入独特的高温菌种缩短好氧发酵时间，节约堆肥成本。

（2）发酵槽为单侧墙壁，节约建设费用。

（3）堆肥翻抛机可以进行大规模处理，每小时最多可翻抛50m3物料。

（4）污泥堆肥物料不必每天进行翻抛，平均3～5d翻抛一次，节约电费，单位处理成本低。

（5）污泥堆肥发酵物料投入、取出时可以在无墙一侧的任意位置进行，管理简单。

（6）污泥堆肥好氧发酵通风系统堵塞时清理方便，不影响整体物料的好氧发酵进程。

（7）堆肥翻抛次数少，机械损耗减少，设备检修时间间隔长。

（8）翻抛机械程序控制，自动化运行，管理便于规范。

（9）整套堆肥装置机械故障率低，维护成本低，自动化程度高。

（10）有效缩短污泥堆肥好氧发酵的生产流程。

细分析阳光棚无槽式堆肥系统工艺技术优点如下：

针对传统堆肥中存在的误区，如夸大反应器式堆肥发酵先进性及条垛式堆肥发酵的简单易行，忽略生湿泥混料的微观混合状态，忽略堆肥发酵过程中的过量通风及布风不合理或不通风，过程不控制或控制不科学等。本污泥堆肥好氧发酵技术的核心体现在以下几个环节：

（1）强化污泥堆肥前的微观混合与污泥结构改性，加入好氧发酵促进辅料使其成为疏松、吸水、有空隙、透气性良好的适宜微生物生长繁殖的物料体系。

（2）独特的阳光棚开放槽式连续物流设计，作业简单灵活，土建要求低，设备少，故障率低，投资少，利用太阳能提高发酵温度，加快水汽蒸发，避免季节影响，运行费用低，适用范围广泛。

（3）无槽式布料翻堆操作，任意位置进料、出料，实现污泥堆肥好氧发酵的连续作业，增加生产控制的自由度，提高处理效率。

（4）优化通风形式使气体均匀分布于堆体各个角落，细节设计实现由堆内向堆外均匀脱水的效果，加速生物干化。

（5）均匀好氧环境及连续堆肥发酵过程，确保腐熟处理效果及负荷的均衡性。

（6）污泥堆肥好氧发酵车间密闭式，温控通风，控制灵活可靠，并便于臭气的收集处理。

（7）间歇柔和通风及科学翻抛频率理念及单边墙无槽式的设计，实现真正意义上的均衡好氧发酵，便于控制克隆。

（8）实时记录显示监测堆肥中的氧与温度，利用氧—温度—风量的相互关系，可实现自动化控制，保证生物降解有机物过程的含氧量及高温。

（9）自主研发的高效喜温嗜热菌剂，使用方便，活性高，堆肥发酵升温迅速，可根据污泥成分变化调整复合菌剂比例。

（10）臭气收集与通风联锁控制，针对性地有效收集所有臭气并做生物技术处理及蓄热节能陶瓷焚烧炉的彻底除臭，经除尘后达标排放。

（11）发酵周期短，处理效率高，占地面积小，能耗低，堆肥辅料就地取材，处理成本低。

（12）污泥堆肥产品经农业使用，肥效高，氮磷钾及有益菌群含量稳定均匀，腐殖质含量高，能有效改良土壤保肥透气保水性能。

本堆肥工艺技术可进行日处理污泥百吨级大规模工业化应用。

其污泥堆肥好氧发酵的工艺流程的操作要点如下：

（1）混料。装载机将含水率80%的城市脱水污泥由污水处理厂污泥脱水机房运至混料间；装载机将秸秆粉或其他堆肥辅料运至混料间；装载机将回用腐熟料运至混料间。脱水污泥、秸秆粉或其他堆肥辅料（养殖粪便、生活垃圾、粉煤灰等）、回用腐熟料三者按比例在混合机内混合均匀，且适时加入适量菌种。然后将混合好的物料用装载机运送至堆肥发酵车间开放槽空地布料进行好氧发酵。

（2）翻堆机混匀。可使用翻堆机对堆好的物料进行翻堆，通过翻堆，将脱水污泥、秸秆、回用料三者进一步均匀混合。

（3）一次发酵。混匀好的堆肥物料开始进行一次发酵。期间，通过物料堆体下方的空气管道进行间断式的鼓风、曝气，维持堆体的好氧发酵状态。每段堆体上插有1根氧气探头、1根温度探头，分别用来测定堆体中的氧气浓度和温度。氧气浓度、温度数据通过数据线传至控制器，控制器根据预先编制好的程序结合实时氧气浓度、温度数据决定是否进行曝气、曝气时间和曝气频率。根据发酵状况，间歇翻抛物料，保持堆肥堆体温度，促进水分蒸发和除臭效果。

（4）二次发酵（腐熟）。经过10～15d一次发酵后，使用装载机将物料搬运至二次发酵区域进行二次发酵，时间15d。二次发酵只进行自然静置堆料和自然通风。

（5）除臭。在一次发酵的物料翻抛时，开动臭气收集处理装置，做无害化处理后，达标排放。

（6）筛分。二次发酵后，腐熟物料检验合格，即完成整个污泥堆肥过程。使用装载机将发酵好的腐熟物料运至滚筒式筛分机进行筛分。筛上物通过装载机运至堆肥车间回用，筛下物即为土壤改良剂型的成品营养土。

（7）暂存。成品营养土经计量包装后，使用装载机运至成品库暂存待售。