堆肥設備通常系指堆肥進行生化反應的反應器裝置，是堆肥系統的主要組成部分。它的類型有立式堆肥發酵塔、臥式堆肥發酵滾筒、筒倉式堆肥發酵倉和箱式堆肥發酵池。立式堆肥發酵塔又可分為立式多層板閉和門式、立式多層漿葉刮板式、立式多層移動床式。筒倉式堆肥發酵倉可分為筒倉式靜態發酵倉和簡倉式動態發酵倉。箱式堆肥發酵池可分為矩形固定式梨翻倒發酵池、扇斗翻倒式發酵池、吊車翻倒式發酵池和臥式漿葉發酵池。
基本介紹
- 中文名：堆肥設備
- 外文名：Composting equipment
- 意義：堆肥系統的主要組成部分
- 分類：式堆肥發酵塔、臥式堆肥發酵滾筒
- 分類方式：通風方式、發酵裝置
- 發展趨勢：小型化、移動化和專用化
分類,按照通風方式分類,按照發酵裝置的類型分類,因素,發展趨勢,家庭堆肥器,適於現場操作的小容量反應器,
分類
按照通風方式分類
目前世界上採用的堆肥方法主要是高溫好氧堆肥，它基本上可分三種類型：靜態強制通風法堆肥、間歇翻堆強制通風法、連續動態強制通風法。各種方法的目的都以使垃圾達到無害化為指標，經充分腐熟，作肥料使用。各種方法的選擇由垃圾的組成和地方的投資能力而決定。
1 靜態強制通風的發酵裝置
靜態強制通風法堆肥要求在密閉的發酵池內進行。池形有方形、圓形、矩形、倒錐形等。發酵池池形的選擇由進出料的方式所決定。高度一般為3～4 m。發酵池的密封有利於發酵條件的控制和無害化指標的實現。發酵池底設有通風、排水管道，兩者可共用。池頂設有排風口，將廢氣排出並除臭。通風亦可由底部抽風，造成池力負壓來實現。這種方法有利於對臭氣的控制。風機一般選用離心式風機，風壓53.32～66.65 kPa，每立方米堆層風量為0.1～0.2 m3(標準)/S。靜態強制性的通風發酵由於是好氧發酵，其發酵周期比厭氧發酵短。但是，由於垃圾一直處於靜止狀態，導致物料的不均性及微生物生長的不均勻。因此，完成堆肥仍然需要較長的發酵周期，尤其對有機質含量高於50%的垃圾，靜態強制通氣較困難，易造成厭氧狀態，發酵周期延長，這是它的局限性。
2 間歇翻堆強制通風發酵裝置
間歇翻堆強制通風法堆肥就是對高有機質含量的垃圾在利用堆肥法處理過程中，在強制通風的同時用翻堆機械將垃圾間歇翻堆，一方面防止堆肥物料結塊以保持物料疏鬆而有利通風，另一方面促使堆肥物料的均勻混合，從而加快發酵過程，縮短發酵周期。翻堆機械裝置有套用於露天條堆的輪胎式翻堆機和履帶式鏈耙機，用於槽形發酵池的軌道形轉子式翻堆機的板式輸送翻堆機，用於圓形多層發酵塔形的翻堆槳和圓柱刮板旋轉槳，也用於圓柱形密閉發酵池的橋架立式螺旋攪拌鑽等。
3 連續動態強制通風發酵裝置
連續動態強制通風形發酵裝置是目前高速堆肥系統中用得最多的一種裝置，發酵採用達諾式發酵滾筒。該裝置適合於以紙張為主(占35%～40%)，碳氮比高達70的垃圾，通過加入污泥、糞便進行混合發酵。一般情況下，筒體以3 r/min的轉速不斷翻滾，並通入空氣由另一端抽出氣體，然後除臭。達諾發酵滾筒的直徑3～5m，長為20～70m，功率為55～100kW。達諾發酵滾筒能在28～48 h內完成第一次發酵，並由一端連續進料，另一端連續出料。
按照發酵裝置的類型分類
按照發酵裝置的類型有立式堆肥發酵塔、臥式堆肥發酵滾筒、筒倉式堆肥發酵倉和箱式堆肥發酵池等。
1 立式堆肥發酵塔
立式堆肥發酵塔通常由5～8層組成。堆肥物料由塔頂進入塔內，在塔內堆肥通過不同形式的機械運動，由塔頂一層層地向塔底移動。一般經過5～8天的好氧發酵，堆肥物即由塔頂移動至塔底而完成一次發酵。立式堆肥發酵塔通常為密閉結構，塔內溫度分布為從上層至下層逐漸升高，即最下層溫度最高。為了保證各層內微生物的各自活性以進行高速堆肥，分別維持塔內各層處於微生物活動的最適溫度和最適通氣量，塔式裝置的供氧通常以風機強制通風，通過安裝在塔身一側不同高度的通風口將空氣定量地通人塔內以滿足微生物對氧的需求。
立式堆肥發酵塔的種類通常包括：立式多段圓筒式、立式多段降落門式、立式多段槳葉刮板式、立式多段移動床式等。
2 臥式堆肥發酵滾筒
臥式堆肥發酵滾筒又稱達諾(Danot)式。主體設備是一個長20～35 m，直徑為2～3.5 m的臥式滾筒。在該發酵裝置中廢物靠與筒體內表面的摩擦沿旋轉方向提升，同時藉助自重落下。通過如此反覆升落，廢物被均勻地翻到並且與供入的空氣接觸，並借微生物的作用進行發酵。此外，由於筒體斜置，當沿旋轉方向提升的廢物靠自重下落時，逐漸向筒體出口一端移動，這樣，迴轉窯可自動穩定地供應、傳送和排出堆肥物。該裝置的處理條件概括如下：通風空氣溫度原則上為常溫，對24 h連續操作的裝置，通風量為0.1 m3/(m3·mm作的，筒內攪拌的旋轉速度應以0.2～3.0 r/min為標準。如果發酵全過程都在此裝置中完成，停留時間應為2～5天。筒填充率一般為：筒內廢物量/筒容量≤容量%。當以該裝置作全程發酵時，發酵過程中堆肥物的平均溫度為50～60當，最高溫度可達70～80高；當以該裝置作一次發酵時，則平均溫度35～45以，最高溫度可為60高左右。
3 筒倉式堆肥發酵倉
筒倉式堆肥發酵倉為單層圓筒狀(或矩形)，發酵倉深度一般為4--5 m。其上部有進料口和散刮裝置，下部有螺桿出料機。大多採用鋼筋混凝土築成。發酵倉內供氧均採用高壓離心風機強制供氣，以維持倉內堆肥好氧發酵。空氣一般由倉底進入發酵倉，堆肥原料由倉頂進入。經過6～12 d的好氧發酵，得到初步腐熟的堆肥由倉底通過出料機出料。根據堆肥在發酵倉內的運動形式，筒倉式發酵倉可分為靜態和動態兩種。
(1) 筒倉式靜態發酵倉。該裝置呈單層圓筒形，堆積高度4～5 m。堆肥物由倉頂經布料機進入倉內，經過10～12天的好氧發酵後，由倉底的螺桿出料機出料。由於倉內沒有重複切斷裝置，原料呈壓實塊狀，通氣性能差，通風阻力大，動力消耗大，而且產品難以均質化。但是該裝置占地面積小，發酵倉利用率高，這是它的優點。這種裝置的結構簡單，所以使用比較廣泛。
(2) 筒倉式動態發酵倉。筒倉式動態發酵倉呈單層圓筒形，堆積高度為1.5～2m。動態發酵倉運行時，經預處理工序分選破碎的廢物被輸料機傳送至池頂中部，然後由布料機均勻向池內布料，位於旋轉層的螺旋鑽以公轉和自轉來攪拌池內廢物，這樣操作的目的時防止形成溝槽，並且螺旋鑽的形狀和排列能經常保持空氣的均勻分布。廢物在池內依靠重力從上部向下部跌落。既公轉又自轉的旋轉切割螺桿裝置安裝在池底，無論上部的旋轉層是否旋轉，產品均可從池底排出。好氧發酵所需的空氣從池底的布氣板強制通入。為了維持池內的好氧環境，促進發酵，採用鼓風機從池底強制通風。通過測定池內每一段的溫度和氣體的濃度，可調節向每一段供應的空氣量以及控制橋塔的旋轉周期來改變翻倒頻率。一次發酵的周期為5～7天。在堆肥過程中，螺旋葉片重複切斷原料，原料被壓在螺旋面上，容易產生壓實塊狀，所以通氣性能不太好。此外，它還有原料滯留時間不均勻、產品呈不均質狀，不易密閉等缺點。其優點是排出口的高度和原料的滯留時間均可調節。
4 箱式堆肥發酵池
箱式堆肥發酵池種類很多，套用也十分普遍，其主要分類有：
(1) 矩形固定式犁形翻倒發酵池。這種箱式堆肥發酵池設定犁形翻倒攪拌裝置，該裝置起機械犁掘廢物的作用，可定期攪動兼移動物料數次，它能保持池內通氣，使物料均勻發散，併兼有運輸功能，可將物料從進料端移至出料端，物料在池內停留5～10天。空氣通過池底布氣板進行強制通風。發酵池採用輸送式攪拌裝置，能提高物料的堆積高度。
(2) 扇斗翻倒式發酵池。這種發酵池呈水平固定，池內裝備翻倒機對廢物進行攪拌使廢物濕度均勻並與空氣接觸，從而促進易堆肥物迅速分解，阻止產生臭氣。停留時間為7～10天，翻倒廢物頻率以一天一次為標準，也可視物料性狀改變翻倒次數。該發酵裝置在運行中具有幾個特點：發酵池裝有一台攪拌機及一架安置於車式輸送機上的翻倒車，翻倒廢物時，翻倒車在發酵池上運行，當完成翻倒操作後，翻倒車返回到活動車上；根據處理量，有時可以不安裝具有行吊結構的車式輸送機；當池內物料被翻倒完畢，攪拌機由繩索牽引或機械活塞式傾斜裝置提升，再次翻倒時，可放下攪拌機開始攪拌；為使翻倒車從一個發酵池移至另一個發酵池，可採用軌道傳送式活動車和吊車刮出輸送機、皮帶輸送機或擺動輸送機，堆肥經攪拌機攪拌，被位於發酵池末端的車式輸送機傳送，最後由安置在活動車上的刮出輸送機刮出池外；發酵過程的幾個特定階段由一台壓縮機控制，所需空氣從發酵池底部吹入。
(3) 吊車翻倒式發酵池。這種發酵池一般作二次發酵用。經過預處理設備破碎分選的堆肥化物料或已通過一次發酵的可堆肥物由輸送設備送至發酵池中，送入的可堆肥物由穿梭式輸送設備堆積在指定的箱式發酵池中。堆積期間，空氣從吸槽供給，帶挖斗吊車翻倒物料併兼做接種操作。
(4) 臥式槳葉發酵池。攪拌槳葉依附於移動裝置而隨之移動。由於攪拌裝置能橫向和縱向移動，因此操作時攪拌裝置縱向反覆移動攪拌物料並同時橫向傳送物料。因為攪拌可遍及整個發酵池，故可將發酵池設計得很寬，這樣發酵池就具有較大的處理能力。
(5) 臥式刮板發酵池。這種發酵池主要部件是一個成片狀的刮板，由齒輪齒條驅動，刮板從左向右擺動攪拌廢物，從右向左空載返回，然後再從左向右擺動推入一定量的物料。由刮板推入的物料量可調節。例如，當一天攪拌一次時，可調節推入量為一天所需量。如果處理能力較大，可將發酵池設計成多級結構。池體為密封負壓式構造，因此臭氣不外逸。發酵池有許多通風孔以保持好氧狀態。另外，還裝配有灑水及排水設施以調節濕度。
因素
採用何種堆肥設備及相應的堆肥工藝通常取決於以下因素：
1固體廢物種類；
2 建立堆肥廠址的自然條件(與居民區距離、地形、風向等)；
3對堆肥過程中二次污染物(滲濾液、惡臭氣體)的控制水平；
4 建廠投資及運行成本。
由於地理位置條件的優越性，條垛式堆肥可廣泛套用於農村地區、小城鎮，但一些人口密集的農村、農場、養殖場、城市郊區等區域應首先選擇對惡臭氣體及滲濾液治理效率較高的堆肥工藝。
發展趨勢
家庭堆肥器
西雅圖固體廢物公用事業局於1986年在美國第一次實施堆肥大師計畫，標誌著家庭堆肥的開始，該計畫主要是採用堆肥技術處理庭院廢物和食品廢物。1995年，41%西雅圖居民家庭實行了家庭堆肥，分流了約8 300 t庭院廢物，其中的82%堆肥用於庭院綠化。有研究表明。在Ontario的Mississauga地區，路邊收集、集中堆肥和家庭堆肥的處理費用分別為140美元t-1、190美元t-1和50美元t-1。而且家庭堆肥可以減少試驗區居民垃圾量的3%～5%。同集中、大規模的堆肥系統相比，家庭堆肥具有顯著的優點：費用低和固體廢物源頭減量化。在西雅圖，用於食品廢物的家庭堆肥器有兩種：蚯蚓箱和錐形桶。過去常用的是蚯蚓箱，現在流行的是錐形桶，錐形桶高約0.9 m，內有一個高度為0.46 m的籃子，它能容納一個三口之家在6～9個月之內產生的食品廢物。用於庭院廢物的家庭堆肥器有兩種：0.34 m3和0.59 m3。製造家庭堆肥器的材料為木材、再生聚乙烯和不鏽鋼。
堆肥馬桶適於無水或少水的地方，如大型堆肥馬桶適於公園、高速公路、車站等，小型堆肥馬桶適於輪船等。市售堆肥馬桶分為自含式和集中式，這兩類均可採用間歇或連續方式運行，材質為玻璃絲和聚乙烯。自含式是堆肥器設定在馬桶旁邊，而集中式是設定在地下室或建築物的旁邊。間歇運行的堆肥馬桶含有1個以上的室，當一個室盛滿以後，便轉到另一個室，它的好處是腐熟堆肥不會被新鮮的糞便污染連續運行的堆肥馬桶只有一個室，新鮮糞便和腐熟準肥混在一起。
適於現場操作的小容量反應器
堆肥系統由於經濟、臭味控制和場地的原因，大型反應器、強制通風靜態垛和條垛堆肥系統受到了極大的限制，因此，適於現場操作的可移動、小容量反應器堆肥系統便應運而生。例如，英國County Mulch Co．建造了兩套可移動堆肥系統(容積為30.584～38.23 m3)，形狀類似滾式貨櫃，進料採用斗式裝載機，出料時吊車把貨櫃吊起，物料從貨櫃的後門倒出來。採用計算機控制溫度和氧含量。雖然該類系統只出現了幾年，但它正得到小型污水處理廠、食品行業、餐飲業、社區、學校、醫院、研究所和商業團體等越來越廣泛的注意和套用。目前它主要用於食品廢物處理。市售小容量反應器堆肥系統有箱式系統、攪拌倉和旋轉消化器等，但目前最常用的是箱式堆肥系統，該系統可間歇或連續操作，具有良好的過程控制、投資和運行費用低、設備簡單、易於操作和組裝等優點，但它最大的優點是為那些沒有足夠場地的團體或單位提供了一種處理有機廢物的技術，目前美國和加拿大分別有50和25個箱式堆肥系統運行。一個典型的箱式堆肥系統處理規模為1～40 t/d-1，由若干個箱子組成，其中2個箱子用作生物過濾器。為便於現場操作，混合設備和反應器與拖車連線。
總之，固體廢物的源頭越來越分散，產生的量也越來越多，那么堆肥設備套用的範圍將逐步擴大。對於不同的固體廢物，需採用和開發不同的堆肥設備。隨著固體廢物堆肥處理的發展，家庭堆肥器和小容量反應器堆肥系統應運而生。一方面，家庭堆肥器從源頭減少了固體廢物的處理量；另一方面，小容量反應器堆肥系統為那些沒有足夠場地和固體廢物產生量少的團體提供了一種處理有機廢物的技術。總之，堆肥設備的發展趨勢是小型化、移動化和專用化。
