陳海濱，謝宗漢，肖可可，關文義，劉世杰，吳標彪，苗 雨，楊家寬

（1. 華中科技大學，湖北 武漢 430074；2. 安徽國禎環(huán)衛(wèi)科技有限公司，安徽 合肥230000；3. 安徽標科環(huán)境科技有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程背景概述

小崗村，位于安徽鳳陽縣東部，是中國農村改革的發(fā)源地，有“中國十大名村”“安徽省歷史文化名村”等美譽［1-3］。截至2015 年底，小崗村村域面積1 500 hm2，可耕土地面積966.67 hm2，常住人口4 173 人［4］。目前小崗村產生的生活垃圾通過后裝式垃圾壓實車運輸至鳳陽縣光大焚燒發(fā)電廠處理處置。然而，隨著小崗村經濟的發(fā)展和村民生活水平的提高，村里生活垃圾中濕垃圾和可回收物所占比例越來越大，傳統(tǒng)的垃圾混合收集方式越來越不符合垃圾減量化、資源化、無害化處理的需要［5-7］。生活垃圾分類能最大程度實現(xiàn)社會效益、環(huán)境效益和經濟效益三者的有效統(tǒng)一［8-10］。因此，2019 年，小崗村已全面推行生活垃圾“干濕”二分類。然而對于分類后農村易腐垃圾處理處置尚未開展研究。

與傳統(tǒng)的生活垃圾末端處理處置方式（填埋、焚燒）相比，堆肥處理可有效實現(xiàn)減量化、無害化與資源化，二次污染遠小于填埋與焚燒，一次性投資較小［8］。目前堆肥技術已廣泛用于處理處置廚余垃圾、市政污泥、禽畜糞便、農業(yè)廢物等有機廢物，特別是近年來垃圾分類的大力推行與普及，為農村生活垃圾的堆肥化處理提供了良好的契機［9］。根據堆肥物料流動與否可分為靜態(tài)堆肥和動態(tài)堆肥兩種。其中動態(tài)堆肥采用連續(xù)或間歇進、出料，或進行翻堆，具有發(fā)酵周期短（3～7 d）、供氧充分、機械化程度高等特點［10］。目前對于分類后農村易腐垃圾間歇性動態(tài)堆肥亟需進一步研究。

20 世紀80 年代以來，世界各國開始了堆肥反應器的研究，堆肥反應器可以集攪拌、曝氣等功能于一體，更便于溫度、氧濃度監(jiān)測，其在科學研究與工程實踐中均得到大量運用［3］。堆肥反應器主要包括筒倉式、塔式、滾筒式、攪動箱式等［4］。其中，塔式間歇動態(tài)堆肥的優(yōu)點在于其通風供氧性能較好且具備翻堆功能，發(fā)酵塔整體高度較高，“煙囪效應”強烈且發(fā)酵塔頂層設計有抽風罩可強化通風，不存在供氧不充分的問題，只需考慮溫度過高時應如何通風帶走水汽從而保證堆體有效降溫以利于微生物生長［5,8］。在自然通風足以滿足好氧發(fā)酵的條件下，可使用溫度控制通風系統(tǒng)達到合理控制堆體溫度的目的［5,8］。然而，目前塔式間歇動態(tài)堆肥在小規(guī)模農村易腐垃圾處理處置中的應用還存在技術挑戰(zhàn)。因此，本研究側重于研究農村易腐垃圾間歇性動態(tài)堆肥過程中含水率、有機物含量及溫度、通風量等關鍵參數的變化規(guī)律及影響，探索塔式間歇性動態(tài)堆肥的合適工藝參數。

2 工藝流程與設計參數

2.1 間歇動態(tài)堆肥試驗地點概況及易腐垃圾特性分析

間歇動態(tài)堆肥試驗地點位于安徽省鳳陽縣小崗村，小崗村共23 個村民組，常住人口約4 000人，服務區(qū)域如圖1 所示，其中嚴崗小區(qū)和石馬小區(qū)是居住區(qū)，友誼大道核心區(qū)主要為旅游區(qū)（生活垃圾主要由游客、餐館及酒店產生）。

圖1 小崗村堆肥站服務范圍Figure 1 The service area of composting station in Xiaogang Village

為充分了解小崗村生活垃圾特性，課題組多次對小崗村垃圾收集站中的當地生活垃圾的物理組分進行取樣分析，取多次測試結果平均值，得到小崗村生活垃圾組分（表1）。由表中數據可知小崗村生活垃圾中易腐垃圾（廚余類垃圾）占比較大（60.51%）。實地調研發(fā)現(xiàn)小崗村每天生活垃圾收運量為2 t 左右，折算可得廚余垃圾總量為1.2 t 左右，將這部分廚余垃圾從源頭上進行分類，并就地進行堆肥處理，可節(jié)省一半以上的收運費用。從實地調研結果來看，小崗村雖已全面推行垃圾分類，但是分類效果卻不盡如人意，對小崗村6 月及7 月的廚余垃圾收運數據進行統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，平均每天僅能收集到約400 kg 廚余垃圾，分類率僅為33%。

表1 小崗村生活垃圾組分Table 1 Component of domestic waste in Xiaogang Village

2.2 間歇動態(tài)堆肥裝置設計

塔式發(fā)酵倉長、寬、高分別為1.5、1.5、1.6 m，塔式間歇動態(tài)堆肥發(fā)酵周期定為4 d。間歇動態(tài)堆肥裝置裝配4 層好氧發(fā)酵塔，底部增加1 層作為出料層，發(fā)酵塔總高度為8 m 左右。好氧條件的最低通風量為0.024 m3/min。考慮到該堆肥裝置僅在試驗階段，溫度控制通風系統(tǒng)暫時采用固定功率風機實現(xiàn)機械通風，風機型號為TD-100E，功率為25 W，當堆體溫度高于70 ℃時開啟機械通風，堆肥裝置通風管道風阻系數取0.5，得到機械通風風量為0.21 m3/（m3·min）。

2.3 塔式堆肥裝置

間歇動態(tài)堆肥裝置（圖2）為多層發(fā)酵塔結構，就單層發(fā)酵倉而言為靜態(tài)堆肥裝置，但發(fā)酵塔每隔一段時間可進行翻堆卸料，兼有間歇動態(tài)堆肥效果。與靜態(tài)堆肥設施不同的是，間歇動態(tài)堆肥裝置為裝配式結構，建設相對簡單、占地面積小、機械化程度高、建設周期短。

圖2 堆肥裝置Figure 2 Composting device

塔式堆肥裝置為二次性好氧堆肥的初級發(fā)酵裝置，通過翻板不斷卸料翻堆實現(xiàn)間歇動態(tài)堆肥，該堆肥裝置主要由進料系統(tǒng)、翻堆卸料系統(tǒng)、通風供氧系統(tǒng)等部分組成。進料系統(tǒng)采用非標準240 L 垃圾桶進料（實際容積只有200 L，后期改進為200 L 進料斗），物料混合均勻后人工裝入進料桶中，通過提升電機將進料桶經由進料導軌運送至頂層倒入發(fā)酵倉內，頂層裝有旋轉刮板進行布料以保證物料均勻落入發(fā)酵倉中。同時發(fā)酵倉內部設計有物料倉位傳感器，當物料高度達到倉位80% 時，為保證堆肥發(fā)酵效果，進料系統(tǒng)會滿箱報警。卸料系統(tǒng)是發(fā)酵塔變靜態(tài)堆肥為間歇動態(tài)堆肥的關鍵，卸料翻堆可以使堆肥物料與空氣充分接觸，加快初級發(fā)酵進程。堆肥裝置通過卸料翻板實現(xiàn)翻堆卸料，翻板側視結構如圖2（c）所示。為方便卸料及翻轉，翻板上部設計有一定傾角，方便物料滑落，旋轉軸位于右側1/3 處，每塊翻板上開有直徑為20 mm 的小孔以強化通風供氧效果，開孔率為20%。每層發(fā)酵倉底部設計有3塊卸料翻板，翻板逆時針翻轉90°便可實現(xiàn)卸料及翻堆，最后1 層發(fā)酵倉的卸料翻板兼有出料功能。此外，整個發(fā)酵塔所有卸料翻板均通過PLC 程序進行自鎖控制，只有下層翻板處于水平狀態(tài)，上層翻板才能打到垂直進行卸料，保證卸料過程穩(wěn)定有序進行，避免誤操作。

該堆肥裝置設有自然通風和強制通風兩套通風系統(tǒng)，自然通風系統(tǒng)通過頂部與底層之間的溫差形成“煙囪效應”實現(xiàn)強化引風，此外堆肥裝置頂部裝了1 臺無動力風帽式抽風罩，進一步強化了通風效果；強制通風系統(tǒng)通過溫度控制系統(tǒng)調控風量，從而達到調節(jié)堆體溫度的作用——如果堆體溫度過高，機械通風系統(tǒng)將自動開啟，并根據堆體溫度調節(jié)通風量，以保證合理的發(fā)酵溫度。結構上，每層發(fā)酵倉單獨設置有獨立的進風及出風閥門，可根據單倉升溫情況合理調節(jié)通風量。

2.4 工藝流程

塔式堆肥裝置由多層發(fā)酵倉裝配而成（以4層為例），頂層進料，底層出料，物料通過翻板卸料并依靠重力由上至下實現(xiàn)翻堆，空氣流動方向與之相對（下部進風，上部出風），保證空氣與物料得以充分接觸，其工藝流程如圖3 所示。第1天完成首倉進料，好氧發(fā)酵1 d 后卸料翻堆至第2倉，首層再裝入新物料，依此類推，直到第5 天由第4 倉出料，完成初級發(fā)酵過程。初級發(fā)酵通過卸料翻堆實現(xiàn)間歇動態(tài)好氧堆肥，首倉物料升溫可能相對較慢，但待首倉物料卸料至第2 層時，堆體產生的高溫會對新進入首層的物料進行加熱烘干，可加速堆體升溫，加快好氧發(fā)酵過程，待4層發(fā)酵倉均裝滿物料時，整個發(fā)酵塔形成一個高溫好氧堆肥體系，堆肥體系升溫及保溫效果得到極大加強，發(fā)酵塔堆肥效果突顯。

圖3 堆肥裝置工藝流程示意Figure 3 Process flow schematic of composting device

間歇動態(tài)堆肥試驗操作流程如圖4 所示。堆肥原料以廚余垃圾、農作物秸稈、木屑等為主。為保證堆肥質量，首先需對堆肥原料進行預處理，包括堆肥原料含水率測定、異物分揀、原料破碎、含水率調節(jié)、物料混合等；混合均勻后通過機械提升裝置由頂層進料，經布料裝置均勻進料，進料體積盡量小于發(fā)酵倉總容積的80%；進料結束后需每天早、中、晚3 次對發(fā)酵堆體進行溫度監(jiān)測并做好記錄。進料1 d 后進行卸料翻堆，將物料從第1 倉卸到第2 倉，同時第1 倉裝入新物料，直到第5 天完成初級發(fā)酵過程，將物料從出料口卸出并運往二次堆場進行次級發(fā)酵。次級發(fā)酵過程為靜態(tài)好氧發(fā)酵，發(fā)酵堆體中插入通風管以強化通風效果，每天中午對堆體溫度進行測量，直到堆體溫度等于環(huán)境溫度則整個堆肥發(fā)酵過程結束。

圖4 間歇動態(tài)堆肥試驗流程示意Figure 4 Flow schematic of intermittent dynamic composting test

2.4.1 物料預處理及進料

垃圾分揀的主要目的是剔除廚余垃圾、餐飲垃圾中的塑料、金屬等不可堆肥物以及少量的電池、農藥瓶等有毒有害垃圾；破碎主要針對廚余垃圾中的大尺寸果蔬垃圾、農作物秸稈等，需將堆肥原料粒徑控制在3～5 cm，堆肥輔料粒徑可控制在5～10 cm；根據堆肥原料理化特性確定合適的主料、輔料配比，將進料原料總含水率控制在50%～75%；為保證發(fā)酵效果，進料前應將堆肥原料充分混合?；旌辖Y束后使用200 L 垃圾桶裝載堆肥物料，利用電力提升系統(tǒng)從頂層進料，在布料裝置作用下均勻進料，進料體積盡量控制在發(fā)酵倉總容積的80%以下。

2.4.2 初級發(fā)酵

初級發(fā)酵過程需每天3 次進行溫度測量，應根據堆肥發(fā)酵溫度及時調控發(fā)酵倉通風量，待物料從頂層卸料至底層后可進行出料，但需滿足無害化溫度要求方能出料（65 ℃以上維持3 d）。第1倉物料的升溫效果尤為重要，如果能夠在24 h 內升溫到65 ℃以上則可正常卸料翻堆；第1 倉卸料至第2 倉后，將新一批物料進料至第1 倉進行發(fā)酵并測量堆體溫度，由于第2 倉物料的加熱、烘干作用，新裝入頂層的物料升溫相對較快，此后依次卸料翻堆直至出料，出料后需取樣進行無害化檢測。除利用“煙囪效應”進行被動通風外，堆肥裝置設計了溫度控制的機械通風系統(tǒng)，當堆體溫度高于設定溫度時會自動開啟，以使堆體溫度維持在合理范圍內。

2.4.3 次級發(fā)酵

次級發(fā)酵過程與靜態(tài)堆肥次級發(fā)酵過程類似，初級發(fā)酵完成后將堆肥物料運往二次堆場進行次級發(fā)酵，并需將數根側邊開孔的塑料管插入堆體內以強化通風效果。每天中午對堆體進行溫度測量并做好記錄，直至堆體溫度與環(huán)境溫度相當則次級發(fā)酵結束。為得到品質較好的堆肥產品，次級發(fā)酵結束后需對堆肥產品進行必要的后處理，使用孔徑合理的篩網將木屑等難降解輔料篩分出來，曬干后備用，其他堆肥產品可作為有機肥在試驗田開展土壤肥力試驗。

2.4.4 試驗進展及概況

間歇動態(tài)堆肥試驗地點位于安徽省鳳陽縣小崗村堆肥站，2019 年12 月前往小崗村對當地垃圾分類成果、垃圾特性及堆肥裝置、堆肥場地建設情況進行調研，對堆肥裝置通風效果、安全性能等方面進行了改進性設計，規(guī)劃建設了物料預處理場地、二次堆場，進一步完善了堆肥試驗設施設備。從2020 年5 月開展第1 批試驗開始，目前已開展3 批堆肥試驗（第3 批堆肥試驗正在進行中），分別命名為X1、X2、X3，表2 對各次堆肥試驗情況進行了匯總。

表2 間歇動態(tài)堆肥試驗進展情況Table 2 Progress of intermittent dynamic composting experiment

第1 批試驗于2020 年5 月進行，目的是驗證堆肥裝置的可行性，對堆肥試驗現(xiàn)場出現(xiàn)的諸多問題進行匯總分析并做出改進，確保后續(xù)堆肥試驗順利進行，第1 批堆肥試驗較為成功，但由于堆肥裝置密閉性較好，水汽難以有效去除，初級堆肥產品含水率較高。在增加通風管及抽風罩的基礎上，于2020 年11 月開展了第2 批堆肥試驗，進料3 倉，堆肥裝置運行較為穩(wěn)定，取得不錯的溫度數據，試驗得以順利進行。第3 批堆肥試驗于2021 年3 月開展（正在進行中），在前面多次堆肥試驗的基礎上，進一步完善堆肥工藝參數，取得較為理想的溫度數據。

根據堆肥現(xiàn)場堆肥主料及輔料計量結果，分別對3 次堆肥試驗各倉物料基本性質進行核算并匯總于表3。堆肥主料為從小崗村居民家中分類收集的廚余垃圾以及從餐館收集的餐飲垃圾，X1 批次堆肥輔料為木屑和油菜秸，X2 批次堆肥輔料為黃豆秸，X3 批次堆肥輔料為木屑、黃豆秸、油菜秸，堆肥輔料經過晾曬處理后較為干燥（含水率為10%左右），能有效調節(jié)堆肥原料含水率。堆肥倉設計容積為2.8 m3，從進料體積來看，基本能保持在80% 以下，從堆體密度來看，堆體密度保持在308～412 kg/m3，具有較為理想的FAS（Free Air Space，自由空域），從原料上提供了良好的通風供氧環(huán)境，C/N 保持在19.2～25.3。

表3 間歇動態(tài)堆肥試驗進料信息Table 3 Feeding information of intermittent dynamic composting test

3 測試指標與分析方法

主要測試指標為溫度變化和堆肥前后減量變化。主要試驗儀器有含水率測定儀（XFSFY-120A，廈門雄發(fā)儀器儀表有限公司）、溫度計（T 150，深圳市拓爾為電子科技有限公司）、磅秤（TCS-500， 太陽衡器有限公司）、物料破碎機（6刀-4.8 kW，浙江永康鋆研貿易有限公司）等。

4 運行效果分析

圖5 展示了進出物料的性狀照片。從圖5 中可以看出，初始混合進料中有較多菜葉和廚余垃圾，經過初級堆肥后，幾乎未看到綠色菜葉，說明易腐垃圾部分已發(fā)生降解，但仍然可以看到很多微小柱狀木塊。經過次級堆肥后，物料整體呈現(xiàn)顆粒狀，顏色更黑，達到較好的腐熟化效果。

圖5 進出物料性狀Figure 5 Properties of in and out of the material

4.1 初級發(fā)酵溫度變化分析

根據現(xiàn)場實測溫度數據來看，間歇動態(tài)堆肥3個測溫孔溫度相差不大，堆體內溫度分布較為均勻。第1 批間歇動態(tài)堆肥試驗于2020 年5 月開展，進料3 倉，堆肥輔料以柞木屑為主，當地環(huán)境溫度為20～33 ℃，X1 批次各倉初級發(fā)酵溫度變化情況如圖6 所示。X11 為第1 倉物料，堆體升溫較快，進料不到24 h 便升高至65 ℃，且能在60 ℃以上保持3.5 d，基本能實現(xiàn)無害化。X12 升溫較快，起始溫度最高，能在高溫階段保持更久時間，最高溫度超過70 ℃，這主要由兩個因素所致：一是X11 的烘干、加熱作用使X12 堆體升溫迅速；再者結合前面所得結論，高含水率能夠保持更長的高溫時間，且更容易達到較高發(fā)酵溫度，而X12 含水率相對較高，故獲得了更高的發(fā)酵溫度及更長的高溫時間。X13 升溫速度最快，在12 h內便達到65 ℃，這得益于X11 及X12 的加熱效果，不過X13 初級發(fā)酵階段出現(xiàn)較大溫度波動，考慮是卸料翻堆過程熱量嚴重散失所致?？偟膩碚f，塔式間歇動態(tài)堆肥裝置表現(xiàn)出了更快的升溫速度及更高的發(fā)酵溫度。

圖6 X1 批次初級發(fā)酵溫度變化情況Figure 6 Variation situation of primary fermentation temperature of batch X1

X2 批次試驗于2020 年11 月開展，進料3 倉，溫度變化如圖7 所示。X21 在24 h 內便升溫至65 ℃以上，并且能夠在65 ℃以上保持3 d，基本實現(xiàn)無害化，從X22、X23 升溫效果來看，X21 的加熱效果非常顯著，X22 及X23 進料不到12 h 便升溫至65 ℃以上。特別是X22，含水率最高，也表現(xiàn)出了與X12 同樣的溫度現(xiàn)象（能得到更高的發(fā)酵溫度并能長時間保持高溫），堆體最高溫度將近80 ℃，但這是不利于堆體微生物發(fā)酵的，經過卸料翻堆后堆體溫度有一定下降，但仍保持在70 ℃以上，好氧微生物分解活動較為劇烈，好氧高溫發(fā)酵3 d 后，易降解有機物被大量降解，堆體開始降溫，初級發(fā)酵階段結束。X23 升溫較快，但在高溫上表現(xiàn)不佳，整體看堆體溫度低于X21 及X22，特別是在前兩倉完成出料、X23 卸料至第4倉（底倉）時出現(xiàn)大幅降溫，考慮是X23 含水率較低，在下面兩層物料的烘干作用下水分大量流失導致微生物活動減緩；此外，在僅存底層1 倉物料時，底層物料與頂部形成強烈的“煙囪效應”，加之抽風罩作用導致通風量過大、堆體熱量嚴重散失，后期試驗應及時根據溫度狀況調控通風閥門。

圖7 X2 批次初級發(fā)酵溫度變化情況Figure 7 Variation situation of primary fermentation temperature of batch X2

X3 批次堆肥試驗初級發(fā)酵溫度變化如圖8所示。X3 批次3 倉堆肥試驗性質相近（表3），整體上看，3 倉物料升溫情況類似，均能在65 ℃以上保持3 d，能達到無害化溫度要求。X31 升溫較慢，進料將近18 h 方能達到65 ℃以上，而X32、X33升溫則更快，X33 進料8 h 便達到了65 ℃以上，下層物料的烘干加熱效果突顯，特別是X32，進料12 h 后便能一直保持在70 ℃以上，高溫甚至超過了75 ℃，微生物好氧分解活動非常劇烈。

圖8 X3 批次初級發(fā)酵溫度變化情況Figure 8 Variation situation of primary fermentation temperature of batch X3

結合3 次堆肥試驗溫度數據可以看出，相比于靜態(tài)堆肥設施，塔式間歇動態(tài)堆肥裝置升溫效果良好，在良好的通風供氧條件下，第1 倉物料能夠在24 h 內升高至65 ℃以上，第2 倉與第3 倉物料在下層物料的烘干加熱作用下，能夠在12 h內達到無害化溫度（65 ℃）。此外，第2 倉往往能獲得更高的發(fā)酵溫度，考慮是第3 倉進料后，下層物料和上層物料加強了中層物料的保溫性能，所以能夠取得更好的高溫效果。

4.2 全過程溫度數據分析

初級發(fā)酵階段主要實現(xiàn)物料無害化（65 ℃維持3 d 以上）及易腐有機物快速降解，次級發(fā)酵階段主要實現(xiàn)堆肥產品資源化及難降解有機物的分解，圖9 是X1、X2、X3 批次堆肥的全過程溫度變化情況。從圖9 可以看出，塔式間歇動態(tài)堆肥裝置在初級發(fā)酵階段有很好的升溫效果，進料24 h 內堆體溫度便升高至65 ℃以上，高溫發(fā)酵3 d 易腐有機物被大量分解，堆體溫度開始下降，初級發(fā)酵結束出料后由于熱量損失嚴重導致堆體溫度明顯下降。與二次性靜態(tài)好氧堆肥類似，出料后的一段時間堆體溫度再次回升，但維持高溫的時間卻更短，有機質降解更為迅速，之后堆體溫度平緩下降，直至好氧發(fā)酵30 d 左右堆體溫度與環(huán)境溫度相當，有機質基本腐熟穩(wěn)定化。從整體的溫度變化歷程來看，與靜態(tài)二次性好氧堆肥溫度變化過程類似，但次級發(fā)酵過程降溫更快，腐熟期更短。

圖9 間歇動態(tài)堆肥試驗全過程溫度變化Figure 9 Temperature changes in the whole process of intermittent dynamic composting test

4.3 減量化分析

對X11、X2、X3 批次堆肥試驗初級發(fā)酵產品進行減量化分析，減量化情況如表4 所示。由表4可以看出，間歇動態(tài)堆肥試驗初級發(fā)酵過程體積減量率基本能達到30% 以上，X33 體積減量率最高，達到49.47%；質量減量率在27.74%～37.10%，X33 質量減量率最大，達到37.10%，除X23 外，所有批次初級發(fā)酵質量減量率均達到了30%以上，減量化效果較好。其中，X11 和X21 為第1 批試驗，減量化效果相比其他組不明顯，原因可能是在該組試驗添加底料中含有較多的破碎后的木塊，且含水率較高。在后續(xù)其他組試驗中將破碎后的木塊改為木屑，且將原料含水率降低，后續(xù)減量效果明顯。

表4 初級發(fā)酵減量化分析Table 4 Reduction analysis of primary fermentation

間歇動態(tài)堆肥裝置設計有兩套通風系統(tǒng)，可以有效去除堆體中的水分，而脫水效率在一定程度上決定了堆肥的質量減量化效果，根據出料含水率計算初級發(fā)酵階段脫水效率，得到表5 相關數據。由表5 中數據可知，經過初級發(fā)酵后物料脫水效率基本能保持在40%以上，特別是X21 脫水效率達58.81%，脫水效果非常明顯。X31 脫水效率僅達到37.17%，根據堆肥試驗現(xiàn)場情況及X3批次進料3 倉物料含水率來看，推測是X32、X33兩倉物料游離水滴落至X31 堆體上，致使X31 出料含水率偏高。總的來看，間歇動態(tài)堆肥裝置良好的通風效果有效提高了初級發(fā)酵過程的脫水效率，而靜態(tài)堆肥設施難以達到相同效果。需要說明的是，X12 和X13 樣品取樣期間我國疫情嚴重，導致試驗進展到一半取樣困難，因此缺少部分數據。

表5 初級發(fā)酵脫水效率分析Table 5 Analysis on dehydration efficiency of primary fermentation

5 成本經濟分析

生活垃圾問題一直是我國農村人居環(huán)境治理的重點，但苦于垃圾產生源分散、收運費用高等問題，其處理處置一直沒能得到妥善解決。在新農村建設與垃圾分類的大背景下，部分農村地區(qū)探索形成了以生活垃圾“干濕”二分類為主線、“濕垃圾”就地堆肥消納的新模式，此舉可大幅降低收運處理成本，是實現(xiàn)農村生活垃圾減量化、無害化與資源化的重要途徑。部分地區(qū)雖推行了“村收、鎮(zhèn)轉運、縣處理”模式，但產生源分散導致的高昂收運費用耗費了大量的人力物力。目前小崗村已全面推行生活垃圾“干濕”二分類，居民家中配有“干垃圾”投放桶與“濕垃圾”投放桶，每天清晨保潔員會上門收集分類后的生活垃圾，濕垃圾運往位于嚴崗小區(qū)的生活垃圾堆肥站進行堆肥處理，干垃圾運往鳳陽縣光大焚燒發(fā)電廠處理處置，理論運距在15 km 左右。但小崗村生活垃圾產生量有限，轉運車需經小溪河鎮(zhèn)繼續(xù)收滿一車后運往焚燒廠，實際運距要超過30 km，轉運費用在110 元/t 左右，通過就地堆肥處理，可有效減少全量外運處理成本。塔式堆肥裝置投資20 萬元，基建1.6 萬元。此外小崗村可耕地面積為966.67 hm2，農業(yè)生產能力強，每年會產生大量農業(yè)廢棄物，易腐垃圾堆肥處理可為農業(yè)廢棄物的就地消納提供新途徑。

6 存在問題與展望

整個建成和試驗過程為2 a。其中取樣集中在6 月和7 月。期間由于疫情影響，對進一步取樣造成困難。在未來工作中將補充這部分研究。此外，3 次堆肥試驗表明，塔式間歇動態(tài)堆肥裝置具有良好的升溫性能，堆體能夠快速升溫且發(fā)酵溫度較高，根據多次堆肥經驗編制了團體標準T/HW 00025—2021 裝配式多層豎向堆肥裝置技術要求。但由于受新冠疫情影響，原定小崗村間歇動態(tài)堆肥試驗進度滯后，未來需對堆肥產品進行質量檢測，這是今后研究的重點。

7 結論

本研究采用塔式好氧堆肥裝置，通過發(fā)酵倉不斷卸料翻堆可有效強化通風效果，實現(xiàn)間歇動態(tài)堆肥。通過理論計算可知，間歇動態(tài)裝置初級發(fā)酵周期更短，為3.02 d。從結構上看，間歇動態(tài)堆肥裝置的多層發(fā)酵塔構造可發(fā)揮下層物料對上層物料的加熱、烘干作用，從而加速堆體的升溫進程，可有效縮短發(fā)酵周期。為保證初級發(fā)酵效果，設計4 層發(fā)酵塔堆肥裝置，每層發(fā)酵倉容積為2.4 m3。從建設周期來看，間歇動態(tài)堆肥建設周期更短，從設計、生產制造到現(xiàn)場完成安裝，耗時不到1 個月。

間歇動態(tài)堆肥試驗成功開展了3 批9 倉，從升溫效果來看，間歇動態(tài)堆肥升溫12 h 內便可達到65 ℃以上，發(fā)酵溫度為70 ℃以上，堆體溫度受含水率及堆高影響較小，均能有效升溫。由于下層物料的烘干、加熱作用，上層堆體能更快升溫。此外，間歇動態(tài)堆肥堆體內溫度分布較為均勻，無明顯溫度分層現(xiàn)象。就減量化效果來看，間歇動態(tài)堆肥初級發(fā)酵過程體積減量率基本能保持在30% 以上，最高可達49.47%，質量減量率在27.74%～37.10%，減量化效果良好。間歇動態(tài)堆肥擁有良好的脫水效率，初級發(fā)酵過程脫水效率基本能保持在40%以上，最高可達58.81%，脫水效果良好。

致謝：感謝國家重點研發(fā)計劃（2018YFD1100 600）、安徽國禎環(huán)衛(wèi)科技有限公司有機固廢高效處理與處置技術中心項目以及小崗村的支持。