專利名稱：一種強(qiáng)制與自然通風(fēng)結(jié)合的廢棄物高溫堆肥化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及條垛式固體廢棄物高溫堆肥化技術(shù)領(lǐng)域，具體是指通過堆肥化發(fā)酵技術(shù)將生活垃圾、城市污水廠污泥、農(nóng)業(yè)秸稈、食品加工廢物、禽畜糞便、油田廢棄物等多種固體有機(jī)廢棄物達(dá)到無害化后作為土地利用而成為資源化的工藝。
背景技術(shù)：
堆肥化技術(shù)的工藝可分為發(fā)酵倉式和非發(fā)酵倉式兩種基本的類型。發(fā)酵倉式堆肥化工藝，以各種幾何形狀的堆肥化反應(yīng)器作為廢棄物完成堆肥化發(fā)酵的空間，其總體的優(yōu)勢是堆肥化過程中的保溫性較好，易于使堆肥化物料達(dá)到無害化要求的溫度(55℃)并保持5天以上。但物料的進(jìn)、出倉一般需專用設(shè)備，加之發(fā)酵倉本身的造價(jià)較高，因此適宜應(yīng)用于處理量大的大型堆肥化工程中。非發(fā)酵倉式堆肥工藝，其堆肥空間為在經(jīng)適當(dāng)處理的地坪上，直接以廢棄物堆放而成的堆垛(堆體)。目前非發(fā)酵倉式堆肥工藝都是采用條垛式堆肥方法先在堆肥場地上以穿孔通氣管和碎石形成條狀底部通氣層，然后將廢棄物沿通氣層的長度方向堆置形成梯形截面的條形堆體，通氣管分段設(shè)閥連通鼓風(fēng)機(jī)或吸風(fēng)機(jī)，以鼓風(fēng)或引風(fēng)方式，根據(jù)不同分段堆體的溫度、堆肥時(shí)間等向堆體強(qiáng)制供空氣，以使廢棄物在好氧堆肥菌群的代謝作用下，完成堆肥化發(fā)酵，使之成為衛(wèi)生無害的可作土地利用的堆肥。此工藝的主要問題是堆體的保溫條件較差，堆體表面層很難達(dá)到上述衛(wèi)生無害化要求的溫度條件。為此有采用腐熟堆肥覆蓋堆體表面，以改善保溫條件的做法，但實(shí)際操作過于復(fù)雜。另外由于堆體的供氣采用強(qiáng)制通風(fēng)方式，既增加了堆肥過程的能耗，也進(jìn)一步強(qiáng)化了堆體的散熱，更不利于堆體達(dá)到高溫(＞55℃)的條件。此外，該工藝的堆肥化尾氣脫臭處理難以解決，雖有采用吸風(fēng)式強(qiáng)制通風(fēng)方式收集堆肥化尾氣，然后通過腐熟堆肥濾池脫臭的堆肥化尾氣脫臭技術(shù)，但吸風(fēng)式強(qiáng)制通風(fēng)方式使堆體不易保溫的表面層成為外界的低溫空氣進(jìn)入堆體的主要通道，使堆體不易保溫的問題更為突出，同時(shí)，由于吸風(fēng)位置位于易于積水、積塵的底部通氣層內(nèi)，吸風(fēng)機(jī)必須配置專用的除沫過濾設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)上亦不合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減少通風(fēng)能耗、降低堆體的熱損失、同時(shí)解決堆肥化尾氣除臭問題的固體廢棄物高溫堆肥化方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過下列步驟進(jìn)行的包括先按垃圾處理量確定堆肥化場地尺寸、堆體的截面尺寸、條垛間距、每天堆肥化處理的廢棄物體積和堆肥化周期。然后對場地做防滲、排水處理，在堆肥化場地鋪設(shè)混凝土進(jìn)行防滲處理，場地周邊、場內(nèi)設(shè)置排水溝，并分別與集水井和集水貯存槽連通。接著設(shè)置條狀底部通氣層，按堆體底寬堆設(shè)厚度為0.2m的級配碎石，形成底部通氣層，其特點(diǎn)是，在通氣層上，沿長度軸線方向，每間隔5m設(shè)置一個(gè)垂直通氣管底座，底座固定于場地地面，底座為圓筒形，筒壁圓周方向的二個(gè)30°扇區(qū)內(nèi)開有孔。然后在底座內(nèi)插入通氣管，先使通氣管下端與底座同樣開孔的區(qū)錯(cuò)開90°，以便下部的通氣孔密閉，使通氣管下端與底部通氣層之間相對密封，即可將固體廢棄物垃圾運(yùn)進(jìn)場堆成梯形截面垛。在底部通氣層上進(jìn)行堆體堆放直到堆體達(dá)到截面形狀要求后，堆體表面用浸塑布覆蓋，然后將通氣管上端聯(lián)結(jié)吸氣機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)堆肥化，按每根通氣管的通氣流量為40m3/min對堆體進(jìn)行吸氣方式強(qiáng)制通風(fēng)，通風(fēng)按間歇式進(jìn)行，通、停風(fēng)時(shí)間比為1/12～1/2。吸氣機(jī)的排氣經(jīng)另外設(shè)置的腐熟堆肥層過濾脫臭后釋放。測量堆溫上升情況，當(dāng)堆體平均溫度＞55℃后，斷開通氣管上端吸氣機(jī)的聯(lián)結(jié)，停止強(qiáng)制通風(fēng)，將通氣管轉(zhuǎn)動90°，使其下端開孔區(qū)與底座扇形開孔區(qū)重合，使通氣管下部與底部通氣層聯(lián)通，利用堆體與環(huán)境的溫度差，驅(qū)動空氣在環(huán)境、底部通氣層和垂直的通氣管間以自然對流方式流動，向堆體供氧，實(shí)現(xiàn)堆體的強(qiáng)化自然通風(fēng)堆肥化。測量堆溫，至堆體平均溫度≤40℃時(shí)，堆肥化完成，腐熟堆肥運(yùn)出。然后拔出垂直通氣管，對管道、插座進(jìn)行清理后，再進(jìn)行新一輪的堆肥化。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明的堆體表面以不透氣材料覆蓋，使堆體表面的直接空氣對流散熱得到有效控制，減少堆肥化過程能耗，并延長堆體高溫維持時(shí)間，因此與現(xiàn)有的敞開式或用腐熟堆肥覆蓋技術(shù)相比，本發(fā)明的堆體保溫效果好，從而節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。
2.由于本發(fā)明的堆肥初期采用強(qiáng)制通風(fēng)，空氣由底部通氣層進(jìn)入，與堆體中保溫效果較好、溫度較高的底層堆體接觸，經(jīng)其加熱后再傳遞于堆體其余部分，再從通氣管中部開孔處出來，因此本發(fā)明避免了堆體局部過冷、過熱，有利于堆溫的均勻，使發(fā)酵效果特別好。
3.由于本發(fā)明在堆溫達(dá)到高溫時(shí)，即利用自然通風(fēng)向堆體供氧代替了堆肥化過程中相當(dāng)部分的強(qiáng)制通風(fēng)需要，使堆體總體的對流散熱量得到控制，使生物代謝產(chǎn)生的熱量留存于堆體內(nèi)，有利于堆體升溫與溫度保持；同時(shí)本發(fā)明還減少了用于機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)的能耗，因此本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
4.由于本發(fā)明將強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)的吸風(fēng)位置位于垂直通氣管上端，管內(nèi)不會有水和塵粒沉積，而且還能沉降氣流夾帶的霧沫，風(fēng)機(jī)吸入的氣流比從底部通氣層吸入的潔凈，無需設(shè)置復(fù)雜的擋沫除塵預(yù)處理器，簡化了設(shè)備，節(jié)省了投資。
5.由于本發(fā)明通過吸氣收集堆肥化尾氣，只需使尾氣經(jīng)過腐熟堆肥堆體過濾，就能對其除臭。具有減少堆肥化的環(huán)境影響的作用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程2為本發(fā)明的堆體示意3為通氣管與底座的開孔區(qū)封閉示意圖具體實(shí)施方式
請參閱圖1、2、3。首先確定堆體的截面尺寸本實(shí)施例取高約2m，底寬5～7m，邊坡1∶1。條垛間距1～1.5m。每天單位面積場地堆肥化處理的廢棄物體積為1.1～1.2m3/m2，堆肥化周期20～30天，據(jù)此確定堆肥化場地的尺寸。例如日處理廢棄物體積50m3/天，堆肥化周期25天，則所需場地面積＝(50m3/天×25天)÷1.2m3/m2＝1042m2，該面積不包括對廢棄物進(jìn)行預(yù)處理和對腐熟堆肥進(jìn)行精處理所需的場地面積。接著，進(jìn)行場地防滲和排水處理堆肥化場地鋪設(shè)混凝土進(jìn)行防滲處理，處理后地面承載力應(yīng)≥0.5Mpa。場地周邊及沿底部通氣層二側(cè)分別設(shè)置蓋板排水溝，周邊排水溝和場內(nèi)排水溝的滲濾液分別匯入集水井和集水貯存槽。然后設(shè)置條狀底部通氣層，場地中按堆體底寬堆設(shè)級配碎石(粒徑5-30mm)形成底部通氣層6(厚度0.2m)。
其特點(diǎn)是，在通氣層6上，沿長度軸線方向，每間隔5m設(shè)置一個(gè)垂直通氣管底座5，底座5固定于場地地面，底座5為圓筒形，高0.25m，內(nèi)徑0.3m，壁厚＞14mm，PVC或HDPE材質(zhì)。筒壁圓周方向的二個(gè)30°扇區(qū)內(nèi)開有孔?？讖?0mm，孔間距25mm，正方形均勻分布形成開孔區(qū)8。然后在底座內(nèi)插入通氣管1，先使通氣管1下端與底座5同樣開孔的區(qū)錯(cuò)開90°，以便下部的通氣孔密閉，使通氣管下端與底部通氣層之間相對密封。其中垂直通氣管1為上端帶90°彎頭和連接法蘭2的圓筒，圓筒長度≥2.5m；其壁面由下至上分為二個(gè)開孔區(qū)，距下端口0.25m范圍為下開孔區(qū)，在二個(gè)相對的30°扇區(qū)，與徑向平行開設(shè)條形孔，孔寬10mm，孔長為壁面周長的1/12，距下端口0.4m-2.0m為上開孔區(qū)，壁面開設(shè)孔徑8mm，孔間距16mm，正三角形均布孔組成通氣管扇形開孔區(qū)7。通氣管1壁厚＞14mm，材質(zhì)為PVC或HDPE。通氣管1外徑與底座5內(nèi)徑的匹配公差＜5mm，將通氣管1插入底座5內(nèi)后(插入時(shí)，通氣管1下端開孔區(qū)7和底座5開孔區(qū)8錯(cuò)開90°)，即可在進(jìn)行堆體4堆放，各種廢棄物組成的垃圾進(jìn)場堆放達(dá)到上述正梯形的堆體截面形狀要求后，堆體4表面用浸塑布3覆蓋，浸塑布3可采用浸塑帆布或400g/m2土工布復(fù)合0.5mmPVC的防滲膜。然后即可進(jìn)行雙重通風(fēng)堆肥化工藝將通氣管1上端的法蘭2與連接吸氣機(jī)的柔性通氣管連接，以吸氣方式對堆體4進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，并按每根通氣管1的通氣流量為40m3/min進(jìn)行間歇式通風(fēng)，通、停風(fēng)時(shí)間比按廢棄物性質(zhì)的不同為1/12～1/2設(shè)置。開啟風(fēng)機(jī)，先進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)堆肥化，在與大氣連通的底部通氣層6和垂直通氣管1內(nèi)負(fù)壓吸氣的共同作用下，堆體4內(nèi)將形成以垂直的通氣管1為軸心的氣體流動錐體，相鄰的通氣管1之間所形成的氣體流動錐體相互交錯(cuò)，加上空氣在流經(jīng)堆體4時(shí)的擴(kuò)散傳質(zhì)作用，可使堆體4整體得到供氧，堆體溫度(堆溫)迅速上升。同時(shí)通過吸氣式風(fēng)機(jī)的排氣，將堆體4的堆肥化尾氣經(jīng)腐熟堆肥過濾脫臭后釋放而獲得脫臭效果。當(dāng)堆體平均溫度(至少在堆體中心和表面下0.15m設(shè)二個(gè)測溫點(diǎn))＞55℃后，將柔性通氣管從垂直通氣管上端卸下，并將通氣管1轉(zhuǎn)動90°，使其下端開孔區(qū)7與底座5的開孔區(qū)8重合，堆體4即可進(jìn)入自然通風(fēng)狀態(tài)進(jìn)行堆肥化。此時(shí)因垂直通氣管1處于高溫的堆體內(nèi)，其中的空氣溫度遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度，密度小于堆體周邊的外界空氣，由此可形成壓差驅(qū)動力，驅(qū)動空氣在底部通氣層、垂直通氣管、外界大氣間循環(huán)對流，而垂直通氣管的壁面和底部通氣層上表面則成為空氣向堆體內(nèi)擴(kuò)散的界面，使堆體得到有效的氧供給，使好氧微生物對有機(jī)質(zhì)的代謝得以持續(xù)，同時(shí)又不會使堆體的熱量如強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)那樣劇烈散出，可使堆體較長時(shí)間地保持高溫狀態(tài)，達(dá)到對廢棄物進(jìn)行衛(wèi)生無害化處理的目的。至堆體平均溫度＜40℃時(shí)，結(jié)束堆肥化，腐熟堆肥可從堆體4運(yùn)出。然后拔出垂直通氣管1，對管道、底座5進(jìn)行清理后，再進(jìn)行新一輪的堆肥化。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)制與自然通風(fēng)結(jié)合的廢棄物高溫堆肥化方法，包括先按垃圾處理量確定堆肥化場地尺寸、堆體的截面尺寸、條垛間距、每天堆肥化處理的廢棄物體積和堆肥化周期；然后對場地做防滲、排水處理；接著設(shè)置條狀底部通氣層，按堆體底寬堆設(shè)厚度為0.2m的級配碎石，形成底部通氣層，其特征在于在通氣層上，沿長度軸線方向，每間隔5m設(shè)置一個(gè)垂直通氣管底座，底座固定于場地地面，其圓筒形筒壁的圓周方向的二個(gè)30°扇區(qū)內(nèi)開有孔；然后在底座內(nèi)插入通氣管，使通氣管下端與底座同樣的開孔區(qū)錯(cuò)開90°，以便下部通氣孔密閉，使通氣管下端與底部通氣層之間相對密封，即可將固體廢棄物垃圾運(yùn)進(jìn)場堆成梯形截面垛，當(dāng)?shù)撞客鈱拥亩洋w堆放達(dá)到截面形狀要求后，堆體表面用浸塑布覆蓋；然后將通氣管上端聯(lián)結(jié)吸氣機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)堆肥化，按每根通氣管的通氣流量為40m3/min對堆體進(jìn)行吸氣式強(qiáng)制通風(fēng)，通風(fēng)按間歇式進(jìn)行，通、停風(fēng)時(shí)間比為1/12～1/2；吸氣機(jī)的排氣經(jīng)腐熟堆肥過濾脫臭后釋放；測量堆溫上升情況，當(dāng)堆溫上升至55℃后，斷開通氣管上端與吸氣機(jī)的聯(lián)結(jié)，停止強(qiáng)制通風(fēng)，將通氣管轉(zhuǎn)動90°，其下端開孔區(qū)與底座開孔區(qū)重合，使下部通氣孔與底部通氣層聯(lián)通，利用堆體與環(huán)境的溫度差，驅(qū)動空氣在環(huán)境、底部通氣層和垂直的通氣管間以自然對流方式流動，向堆體供氧，實(shí)現(xiàn)堆體的強(qiáng)化自然通風(fēng)堆肥化；測量堆溫，至堆溫≤40℃時(shí)，堆肥化完成，腐熟堆肥運(yùn)出。
全文摘要
一種強(qiáng)制與自然通風(fēng)結(jié)合的廢棄物高溫堆肥化方法，涉及一種條垛式固體廢棄物高溫堆肥化工藝。先確定堆體及堆肥化場地尺寸。然后對場地做防滲和排水處理。接著堆設(shè)級配碎石，形成條狀底部通氣層。其特點(diǎn)是在通氣層上設(shè)置筒壁設(shè)有扇形開孔區(qū)的垂直通氣管底座，底座內(nèi)插有同樣開有扇形開孔區(qū)的通氣管，插入時(shí)其下部通氣孔與筒壁的開孔區(qū)錯(cuò)開密閉。垃圾進(jìn)場堆成梯形截面垛，覆蓋浸塑布。垂直通氣管聯(lián)接吸氣機(jī)以40m
文檔編號C05F9/04GK1557783SQ200410016078
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者何品晶, 邵立明, 宗兵年, 李國建, 章驊 申請人:同濟(jì)大學(xué)