扈華庚，朱能武，黃宗彩，沈偉航，

（1.廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰?，廣東廣州510520；2.珠?？铝汁h(huán)保科技有限公司，廣東珠海519000；3.華南理工大學環(huán)境與能源學院，廣東廣州510006）

小區(qū)生活垃圾源頭分類及就地堆肥成套設備與關鍵技術研究

扈華庚1，2，朱能武3，黃宗彩1，2，沈偉航1，2，3

（1.廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東廣州510520；2.珠?？铝汁h(huán)?？萍加邢薰?，廣東珠海519000；3.華南理工大學環(huán)境與能源學院，廣東廣州510006）

以住宅小區(qū)為突破口，將生活垃圾源頭分類與物業(yè)管理公司運營相結合，探索垃圾源頭分類、環(huán)衛(wèi)保潔一體化運營模式，同時研發(fā)形成廚余垃圾就地堆肥成套設備并用于實際生產(chǎn)，實現(xiàn)生活垃圾源頭減量、廚余垃圾資源化和減小末端處理壓力的目標。實踐表明，一體化運營模式可實現(xiàn)垃圾減量70%，廚余垃圾就地堆肥成套設備也顯示出周期短、占地小、投資費用低、臭味控制好及肥料肥效高等優(yōu)勢。

生活垃圾；源頭分類；一體化模式；就地堆肥；設備與技術

隨著我國城市化進程的加快，小區(qū)數(shù)量明顯增多，生活垃圾產(chǎn)生量增加［1-2］。近年來，填埋和焚燒廠的選址越發(fā)困難［2-6］，垃圾未端處理壓力巨大。

小區(qū)是城市人口集中區(qū)域，大多實行物業(yè)管理，如果能將小區(qū)生活垃圾分類管理與物業(yè)公司運營相結合，在源頭對居民進行引導監(jiān)督，那么生活垃圾源頭分類和資源化進程可大大加快［7-8］。

1　技術路線及工藝流程

1.1技術路線

1）小區(qū)生活垃圾分類管理辦法的形成。在實地考察和文獻調研的基礎上，結合公司在物業(yè)管理和小區(qū)保潔方面已有經(jīng)驗，通過發(fā)放廚余垃圾袋和入戶宣傳，引導居民定時定點分類投放垃圾。

2）堆肥反應器及除臭系統(tǒng)的設計（見圖1）。

圖1　廚余垃圾堆肥及除臭設備

①反應器主體。主體反應器為圓柱體，可減少表面對流造成的熱損失，反應器由若干節(jié)拼接，便于拆卸，適于不同規(guī)模小區(qū)［4］；②反應器尺寸。服務人口約5 000人，日產(chǎn)生活垃圾2 t，廚余垃圾脫水后約0.8 t，堆肥周期為10 d，保證反應器2/3容積盛放垃圾，圓筒直徑φ=1.6 m，長5 m。反應器可繞中軸360°翻轉，垃圾通過內(nèi)壁抄板翻堆、推進；③反應器的保溫。反應器外壁作為套層，內(nèi)填聚氨脂泡沫塑料隔熱層，降低堆肥過程的熱損失［6］；④除臭。采用噴淋、生物降解和吸附工藝聯(lián)合控制堆肥過程產(chǎn)生的H2S、甲硫醇、1，3-二甲基苯、鄰二甲苯、二甲二硫和對二甲苯等目標組分［7］。

3）運行參數(shù)的優(yōu)化。通過監(jiān)測堆肥樣品的溫度、C/N、種子發(fā)芽率、糞大腸桿菌指數(shù)、蛔蟲卵等指標，調節(jié)通風量和通風間隔，確定翻堆速率。

4）功能化有機肥產(chǎn)品和配方的研發(fā)。通過對堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分和用肥目標需求分析，形成基于測土的功能化堆肥產(chǎn)品配方。

1.2工藝流程

小區(qū)生活垃圾經(jīng)源頭分類，可回收垃圾再分選回收；廚余垃圾破碎、壓縮后進入反應器，通過外源添加功能化菌種，并鼓入適量空氣堆肥，初級堆肥產(chǎn)品腐熟后再添加營養(yǎng)元素調制高效有機肥。工藝流程如圖2所示。

圖2　廚余垃圾工藝流程

2　實踐案例

2.1設計原理

根據(jù)未來城鄉(xiāng)發(fā)展固廢分散式處理要求和廢物最大資源化的原則設計反應器。主要由筒體、支撐裝置、傳動裝置、螺旋進出料裝置組成。垃圾在螺旋進料裝置的推動下，由進料箱向筒體進料，物料隨筒體轉動，在抄板的帶動下充分混合，在推進過程中完成堆肥過程［2］。

該設備由廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰九c華南理工大學聯(lián)合研發(fā)，于2015年5月在珠海海澄村正式運營。設備能在人口密集的小區(qū)內(nèi)對廚余垃圾進行就地堆肥，單機輻射半徑為1～5 km，日處理能力為1～10 t，服務對象涵蓋城中村、住宅和商業(yè)小區(qū)及中小型城鎮(zhèn)。該設備關鍵技術已被認定為“2015年廣東省高新技術新產(chǎn)品”并列入廣東省重點科技攻關項目。

2.2運行效果

設備已在海澄村運行10個月，日處理餐廚垃圾3 t，日產(chǎn)有機肥800 kg，臭氣控制效果好。設備運行以來，堆肥場后方村幼兒園里的小朋友、前面村綜合市場的業(yè)主及周邊居民均從中受益，再無投訴事件發(fā)生。該設備解決了分散地區(qū)居民集中區(qū)域中小規(guī)模餐廚垃圾處理難的問題。

該設備的運行效果：①能耗低。反應器的內(nèi)壁保溫結構使堆肥釋放的熱量用于新料升溫，大幅降低能耗。30 kW·h/t的能耗相比市面上同類設備降低95%以上。②處理能力強。設備日處理量為1～10 t，珠海三灶鎮(zhèn)之前的設備日處理量僅為0.3～1 t。③使用年限長。筒體用優(yōu)質不銹鋼板卷制而成，筒體軸線與水平面的夾角為2°，物料通過筒體轉動和抄板配合完成混合和前移。筒體不銹鋼板的螺栓法蘭結構連接延長了使用年限。④高肥效。通過篩選高效降解菌種、調節(jié)通風量、優(yōu)化反應器構型，使餐廚垃圾中的淀粉、蛋白質和纖維素被充分降解，垃圾中養(yǎng)分轉化為穩(wěn)定無害的有機質。⑤高效除臭。通過GC-MS確定臭氣的主要成分，采用菌種噴淋、生物填料吸附及植物代謝吸收3種方式聯(lián)合控制。周邊居民聞不到臭味，使在小區(qū)內(nèi)堆肥成為可能。

經(jīng)廣東產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院檢測，車間監(jiān)測點的氨（0.093 mg/m3）、H2S（0.045 mg/m3）、總懸浮顆粒物（TSP）（0.05 mg/m3）、氮氧化物（0.050 mg/m3）、SO2（0.140 mg/m3）及排放口的氨（0.063 mg/m3）、H2S（0.030 mg/m3）、TSP（0.17 mg/m3）、氮氧化物（0.2 mg/m3）、SO2（0.112 mg/m3），均遠低于相應閾值濃度，氨（0.2mg/m3）、H2S（0.06mg/m3）、TSP（0.3mg/m3）、氮氧化物（0.1 mg/m3）、SO2（0.15 mg/m3）。堆肥廢氣排放口、處理車間廢氣監(jiān)測點排放的氨、H2S達到GB 14554—1993惡臭污染物排放標準二級（新改擴建）排放限值要求。堆肥廢氣排放口、處理車間廢氣監(jiān)測點排放的TSP、氮氧化物、SO2濃度均達到GB 3095—2012環(huán)境空氣質量標準二級排放限值要求。

2.3處理成本核算

市場上現(xiàn)有廚余垃圾處理設備普遍存在故障率和成本高的問題，采購后無法穩(wěn)態(tài)運作。該設備自2015年5月運行以來，各項參數(shù)穩(wěn)定。相比現(xiàn)行設備，增加了生物除臭系統(tǒng)，使用壽命長，性價比遠高于同類設備，不同設備成本合算如表1所示。

表1　不同設備成本核算

在2萬人規(guī)模條件下，分別按垃圾分類、環(huán)衛(wèi)保潔及垃圾清運處理一體化模式和承包企業(yè)單純垃圾分類、處理和回收模式進行處理成本核算。

由圖3可知，一體化模式下前3 a年的運營發(fā)動期、鞏固期及穩(wěn)定期，政府投入分別為118、72、57元/t。與之相對，企業(yè)承包模式下，前3 a的政府對應投入分別為226、128、100元/t。數(shù)據(jù)顯示，2012年，廣州和珠海的垃圾處理成本分別為315元/t和200元/t［3，7］。一體化運營模式比企業(yè)承包運營模式更為經(jīng)濟實用。

圖3　廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰静蛷N垃圾堆肥系統(tǒng)設備在不同模式下政府成本比較

單純垃圾分類處理模式存在如下缺陷：①人員溝通協(xié)調和政府管理考核難度大；②運營費用高，一手資料收集困難；③垃圾分類與環(huán)境品質提升脫節(jié)，需外加成本發(fā)動居民。如果環(huán)衛(wèi)保潔和垃圾分類處理一體化經(jīng)營，垃圾分類可實現(xiàn)資源化，效益得到提升，降低垃圾分類和減量的單位處理成本，且可提高區(qū)域環(huán)境品位。

3　結論和建議

小區(qū)廚余垃圾就地堆肥一體化設備運行效果良好：堆肥周期短、占地少、投資和運行費用低、臭味控制及資源化效果好。生活垃圾處理及堆肥設備未來的發(fā)展方向可從以下幾個方面來升級：①進一步探索實用性更強、居民參與度更高、更加符合各地實際情況的小區(qū)生活垃圾源頭分類管理辦法；②優(yōu)化廚余垃圾堆肥成套設備性能，進一步降低設備的制造及運行維護成本；③針對不同市場需求研發(fā)具備不同處理能力和堆肥產(chǎn)品品質的設備；④研發(fā)車載式、移動式設備對生活垃圾進行靈活處理；⑤加大宣傳力度，使垃圾分類、環(huán)衛(wèi)保潔及垃圾清運處理一體化模式及就地堆肥成套設備為更廣泛的群體所了解、接受。

致謝：筆者僅代表廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰局孕牡馗兄x珠海市幸福村居辦公室、珠海市市政和林業(yè)局、華南理工大學、廣東省環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會、橫琴新區(qū)公共建設局、金灣區(qū)三灶鎮(zhèn)、香洲區(qū)城管局、南屏鎮(zhèn)以及斗門區(qū)斗門鎮(zhèn)對該工作的大力配合和鼎力相助。

［1］賓曉蓓，王欣瑜，曹宏.城市居住小區(qū)生活垃圾管理的低碳指數(shù)評價［J］.環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2011，31（12）：37-40.

［2］陳慧.小區(qū)生活污水及垃圾綜合治理技術的探討［J］.當代建設，1997，5（11）：31-32.

［3］程云飛，盛繼群.典型住宅小區(qū)垃圾分類成本效益分析：以孝感市城站小區(qū)為例［J］.湖北工程學院學報，2013，33（6）：120-123.

［4］董曉丹.分類小區(qū)生活垃圾特性比較及對策［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2014，22（2）：33-34.

［5］馮亞斌，孫江，李彥富.典型居住小區(qū)垃圾分類成本效益分析及其影響［J］.城市管理與科技，2006，8（5）：209-212.

［6］洪國才，張束空，李文翰.城市生活垃圾分類熱點問題探討［J］.杭州（周刊），2015（1）：22-23.

［7］黃慧.上海市住宅小區(qū)生活垃圾分類收集模式研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2004，12（2）：98-103.

［8］黃瑾，劉陽，盧海威.城市小區(qū)垃圾綜合處理技術探討：以湖南省長沙市某小區(qū)為例［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2012，20（1）：24-25.

Community Domestic Waste Source Separation and Complete Equipment and Key Technology for Kitchen Waste In-situ Composting

Hu Huageng1，2，Zhu Nengwu3，Huang Zongcai1，2，Shen Weihang1，2，3
（1.Guangdong Xifu Environmental Protection Science and Technology Co.Ltd.，Guangzhou Guangdong510000；2. Zhuhai Korlin Environmental Protection Science and Technology Co.Ltd.，ZhuhaiGuangdong519000；3.School of Environment and Energy，South China University of Technology，GuangzhouGuangdong510006）

Aimed at residence community，we combined the domestic waste source separation with property management company to explore the integrated operation pattern of source separation and sanitation services.Complete equipment for food waste in-situ composting had already applied in actual production and could realize source reduction，resource utilization，as well as terminal treatment pressure decrease.Practice indicated that the integrated operation pattern can achieve waste reduction 70%，while the advantages of short cycle，low investment，small land occupation，good odor control，high fertilizer efficiency，etc.，were displayed.

domestic waste；source separation；integrated pattern；in-situ composting；equipment and technology

X799.3；X705

B

1005-8206（2016）05-0049-03

2016-01-31

扈華庚（1964—），工程師，主要從事環(huán)境管理及固廢回收利用方面的研究工作。

朱能武，E-mail：nwzhu@scut.edu.cn；沈偉航，E-mail：shen. wh@mail.scut.edu.cn。