深圳市生活垃圾堆肥厂设计方案说明

《固体废弃物课程设计》

深圳市生活垃圾堆肥厂

设计方案说明书

目录

一、概述： (3)

1、背景： (3)

2、深圳市垃圾处理现状： (3)

3、堆肥处理技术的原理： (5)

二、项目简况： (6)

1、设计依据(相关的法律法规)： (6)

2、设计规模： (6)

3、设计的主要内容： (6)

三、总体设计： (6)

1、工程规模 (6)

2、处理工艺 (7)

Ⅰ、工艺介绍 (7)

Ⅱ、预处理设计 (9)

Ⅲ、工艺设计 (9)

Ⅲ、垃圾堆肥化工艺（见附图2） (11)

垃圾堆肥化装置（见附图3） (11)

Ⅳ、堆肥系统控制条件 (11)

Ⅴ、二次污染的防治及厂区内环境监测 (13)

四、产品质量控制及销售 (15)

五、主要设备 (17)

六、工程总概算 (18)

Ⅰ、工程建设期 (18)

七、结论： (21)

一、概述：

1、背景：

随着深圳市经济的发展，人民生活水平的改善和2011年世界大学生大运会的筹办，特别是近年来深圳市城市化进程的加快，垃圾管理的服务范围将由目前的城市地区逐渐有计划地延伸到城乡接合部及农村地区。同时，由于深圳市城市功能空间布局的调整，产业结构的变化和城市人口空间分布的变化，使垃圾管理体系面临新形势。如何妥善处理深圳市生活垃圾，将深圳建设为空气清新、环境优美、生态良好的依据城市，保证城市可持续发展和资源的合理利用，已经成为市政府、社会和和市民普遍关注的焦点和热点问题。

2、深圳市垃圾处理现状：

据深圳市环保部门2009年的全面统计，全市城市生活垃圾产生总量为475.96万吨，其中无害化处理处置448.84万吨，处置率为94.30%。处置方式包括焚烧发电、卫生填埋，其中焚烧发电191.71万吨，卫生填埋257.13万吨。

全市工业固体废物产生总量为139.45万吨，其中综合利用125.58万吨，无害化处理处置 13.72万吨。工业固体废物主要包括工业危险废物、粉煤灰、炉渣等，三者产生量合计占全市工业固体废物产生总量的78.95%。

全市工业危险废物的产生量为33.66 万吨，其中综合利用20.25万吨，处理处置13.41万吨。我市工业危险废物有HW21含铜废物、HW17表面处理废物、HW34废酸等34类。

全市医疗废物产生量为7952.18吨,焚烧处置量为7952.18吨。[1]

深圳市2009年工业固体废物利用处置情况表

目前主要的三种垃圾处理方式比较：

处理方式优点缺点

卫生填埋处置能力大，初始投入和运行费用较低、工

艺简单成熟，运行安全稳定。是对原生垃圾

和二次废渣必不可少的最终处置方法。占用土地资源较多，选址困难；垃圾渗滤液毒害大。

焚烧发电垃圾焚烧处理无害化、减量化、资源化效果

好，占用土地资源较少。一次性投入大，成本高；运行中排放大量烟气，二噁英。适用于土地资源紧缺、经济发达地区。

堆肥处理堆肥处理无害化程度较高，减量化效果较为

明显，可以最大限度地实现生活垃圾处理的

资源化；投资较低，技术比较成熟，占地面处理规模较小，且堆肥处理的可行性取决于垃圾的组成、堆肥产品的质量和市场开拓的程度。

3、炉渣31.1777 31.1769 0.0000 0.0008 0.0000 100.00

4、煤矸石 1.5708 1.5708 0.0000 0.0000 0.0000 100.00

5、冶炼废渣0.0106 0.0106 0.0000 0.0000 0.0000 100.00

6、其它废物27.7719 27.4164 0.1004 0.3052 0.1007 99.81

结合垃圾的组成特点以及堆肥的特点可以看出，堆肥在缓解深圳市垃圾处理压力这个问题上也是一个选择。在国外，由于欧美发达国家把堆肥看作为可降解有机物的再生利用，是垃圾减量化和垃圾资源化的最佳途径，堆肥处理得到了广泛的应用。

3、堆肥处理技术的原理：

先通过机械分选将生活垃圾中不可降解的物质进行回收或妥善处理，剩余的有机物质在适当的水、气条件下，通过微生物的作用，使有机物质分解并放出能量产生高温，杀死其中的病原菌和杂草种子，并使有机物达到稳定化，堆肥产品可以用作肥料安全使用。

具体为：

合成

分解

排入环境释放、转化为热能或

提供生物合成使用

有机废物堆肥化过程实际上就是基质的微生物发酵过程。堆肥过程中，有机废物中的可溶性小分子有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物吸收利用。不溶性大分子有机物则先附着在微生物的体外，由微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质，再输送细胞内为微生物所利用。通过微生物的生命活动——合成及分解过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并提供生命活动所需要的能量，把一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物增值。

二、项目简况：

1、设计依据(相关的法律法规)：

《城市生活垃圾堆肥处理工程项目建设标准》

《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程（CJJ/T52—1993）》

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》

《城市生活垃圾堆肥处理厂运行、维护及安全技术规程（CJJ/T86—2000）》

《中国城市垃圾农用控制标准（GB8172—87）》

《恶臭污染物排放标准（GB14554—93）》

《中华人民共和国环境保护法》

《国家危险废物名录及鉴别标准》

2、设计规模：

深圳市堆肥厂位于南山区，设计处理量为200t/d。建设用地为35000m2。

3、设计的主要内容：

本设计主要包括：总平面布置，预处理设计，好氧堆肥工艺，处理设备系统，工艺参数的比选，二次污染的控制，经济评估等。

三、总体设计：

1、工程规模

本堆肥厂的设计日处理量为200t/d，按照《城市生活垃圾堆肥处理工程项目建设标准》（一下简称《标准》）中的建设规模分类，属于Ⅱ类。根据《标准》，建设用地为35000m2(不包含产品深加工处理、堆肥残余物处理用地)，其中生产管理用房……（包括行政办公、机修车间、计量间、化验室、变配电室等），生活服务用房……（包括食堂、浴室、值班宿舍

等）。

（厂区平面布置图，见附图1）

2、处理工艺

Ⅰ、工艺介绍

堆肥化有好氧和厌氧之分，由于好氧堆肥的高温可以杀死废弃物中的病原菌，同时高温菌对有机质的降解速度快，因此目前大多数堆肥采用的是高温好氧堆肥。好氧堆肥是在有氧的条件下，籍好氧微生物的作用来进行有机物质的降解，堆肥的温度高，一般在50~65℃，亦称为高温堆肥。

尽管堆肥工艺多种多样，但它通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理及贮藏等工艺组成。

前处理

发酵

阶段

后处理

及储藏

1）前处理

以生活废物作为堆肥原料时，由于废物中含有大块和不可堆肥的物质，因此有破碎和分选前处理工艺。通过破碎很分选，去除不可堆肥物质，调整废物的粒径。

2）主发酵（一次发酵）

主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻推或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气。在露天堆肥或发酵装置内堆肥时，由于原料和土壤存在微生物作用，开始发酵，首先是易分解的分解，产生CO2、H2O和热量，使堆温上升。微生物吸取有机物的碳氮营养成分，在细菌自身繁殖时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。

发酵初期，物质的合成、分解作用是靠生长繁殖最适温度30～40o C的中温菌进行的。随着堆温的升高，最适温度45～50o C的高温菌取代了中温菌，在60～70o C或更高的温度下能进行高效率的分解。氧的供应情况和保温的良好程度对堆肥的温度上升有很大影响。温度是显示微生物活动程度的参数。温度过低，表示空气量不足或放热反应速度减弱，分解接近结束。

3）后发酵（二次发酵）

经过主发酵的半成品被送到后发酵工序，将主发酵供需尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥产品。时间通常是20～30d。

4）后处理

经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变形，数量减少了。然而城市生活废物堆肥时，在预分选工序没有去除的塑料、玻璃、金属、小石块等物依然存在。因此，还需要经过一道分选供需，去除杂物，并根据需要进行再破碎。

5）脱臭

堆肥过程的每道工序均有臭气产生，主要有NH3、H2S、甲基硫醇、胺类等。

6）贮藏

堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬季就须积存，所以要建立贮存六个月生产量的堆场。贮存的方式可直接存在发酵池中或袋装，要求干燥透气，闭气和受潮会影响成品的质量。

Ⅱ、预处理设计

预处理方法采用破碎、磁选相结合的方式。

1）破碎

合适的堆料粒径是堆肥顺利进行的重要条件。堆料粒径如果过大，堆料的比表面积太小，堆料的分解较慢，延缓堆肥的进程；堆料粒径过小，会增加通风的困难，容易产生厌氧环境，同样延缓堆肥的进程。因而正常堆肥时堆料粒径需要满足一定要求。通过破碎可使原料水分一定程度地均匀化，同时破碎使原料比表面积增大，微生物侵蚀的速度也加快，可提高发酵速度。

选用的破碎机为锤式破碎机。

2）磁选

磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种方法。通过磁选这个过程，一是可以回收生活垃圾的铁等有用物质，重复利用；二是出去铁等可能影响堆肥效果的物质，利于堆肥过程。

选用的磁选器为磁力滚筒。

Ⅲ、工艺设计

堆肥垃圾进厂后进行称重计量，进入受料仓，给料机、中央传送系统、布料机把垃圾送入15个主发酵隧道，每个发酵隧道200m3(长27m、宽4m),垃圾经过两个星期的高温发酵后，垃圾体积可降解30%～40%。隧道发酵过程中，来自中央大厅的废气和新鲜空气通过通风循环系统给发酵过程提供O2；发酵过程中产生的渗滤液利用收集池收集，然后进入渗滤液循环利用系统，对于多余的渗滤液，则排到渗滤液处理池进行处理达标后排放。传送系统把发酵的垃圾转送到后熟化区，再进行3个星期的熟化，经过筛分（25mm）分成垃圾肥（<25mm）和残渣(>25mm)，残渣运到潭口垃圾填埋场填埋，垃圾肥转入最终熟化区在进行3个星期的熟化，在经过一系列筛分（弹跳筛12mm），<12mm的生堆肥和12～25mm的生堆肥进入硬物料分选机，分选后，残渣进入填埋场进行填埋处理。另一部分利用装载机放入最终熟化区Ⅱ进行10周的熟化，制成0～12mm的成品垃圾肥。（具体如下图）

渗滤液流向

该工艺的技术特点：

1）采用先进的强制通风隧道式发酵技术

2）全部采用自动控制技术

3）对堆肥过程进行实时追踪

4）提高垃圾减量化、无害化、资源化的速率

Ⅲ、垃圾堆肥化工艺（见附图2）

垃圾堆肥化装置（见附图3）

Ⅳ、堆肥系统控制条件

1）通风控制

对于好氧堆肥而言，氧气是微生物赖以生存的物质条件，供氧不足会造成大量微生物死亡，使分解速度减慢；但供冷空气量过大又会使温度降低，尤其不利于耐高温菌的氧化分解过程，因此供氧量要适当，一般为0.1~0.2m3/（m3.min），供氧方式是靠强制通风，因此保持物料间一定的空隙率很重要，物料颗粒太大使空隙率减小，颗粒太小其结构强度小，一旦受压会发生倾塌压缩而导致实际空隙减小。因此，颗粒大小要适当。

2）含水率控制

在堆肥工艺中，堆肥原料的含水率对发酵过程影响很大，水的作用：一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；二是可以调节堆肥温度，当温度过高时可通过水分的蒸发，带走一部分热量。水分太低妨碍微生物的繁殖，使分解速度缓慢，甚至导致分解反应停止。水分过高则会导致原料内部空隙被水充满，使空气量减少，造成向有机物供氧不足，形成厌氧状态。同时因过多的水分蒸发而带走大部分热量，使堆肥过程达不到要求的高温阶段，抑制了高温菌的降解活性，最终影响堆肥的效果。

实践证明：当有机物百分含量<50%时，最适宜含水率为45%-50%；有机物百分含量达到

60%时，最适宜含水率为60%；当无机物灰分多，物料含水率<30%时，微生物繁殖慢，分解过程迟缓，当含水率<12%时，微生物会停止。

因此，本工艺的含水率应控制在45%～60%之间。通过渗滤液向发酵堆回流渗滤液的量来达到控制含水率的目的。

3）温度控制

对于堆肥化过程来说，温度是影响堆肥化微生物活动和堆肥工艺过程的又一重要因素。堆肥过程温度上升的热源，来自堆肥中微生物分解有机物进行分解代谢释放出的热量。

4）有机物含量

研究表明，高温好氧堆肥化过程中，最适宜的有机物含量变化范围为20%~80%，太大太小都不适合。

①当<20%时，不能产生足够的热量来维持堆肥过程所需要的温度，影响无害化；同时，还限制堆肥微生物的生长繁殖，最终导致堆肥工艺失败。

②当>80%是，因为此时对通风量要求很高，往往达不到完全好氧而产生恶臭，也不能使好氧堆肥工艺顺利进行。

③实践证明，在堆肥过程中适量的无机物（煤灰等）对增大堆肥的空隙率，提高通风供氧的效率很有好处。

本设计采用有机质含量为40%～60%。

5）颗粒度

堆肥化所需的氧气，是通过堆肥原料颗粒的空隙提供的，而空隙的大小取决于颗粒大小。

物料颗粒的平均适宜粒度为12-60mm，当然最佳粒径随垃圾的物理特性而变化。

①纸张，纸板的平均尺寸要求在38-50mm之间。

②材质较硬的废物粒度要求小一些，在5-10mm之间。

③厨房食品垃圾为主的废物，其尺寸要大一些，以免破碎成浆状物料，妨碍好氧发酵。

④从经济方面考虑，破碎得越小，动力消耗越大，增加处理费用。

颗粒度的控制通过预处理过程来控制。

6）碳氮比（C/N）

有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化，微生物自身的碳氮比约为4～30，因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在该范围内，当碳氮比在10～25时，有机物被生物分解速度最大。如果碳氮比过高，堆肥成品的比值也过高，即出现“氮饥饿”状态，施于土壤后，会夺取土壤中的氮，而影响作物生长。堆肥过程适宜的碳氮比应为20~30。

7）碳磷比（C/P）

磷对微生物的生长也有很大影响，城市污水处理厂的污泥含有丰富的磷，可满足微生物生长的需要，堆肥原料适宜的碳磷比为75~150。

8）pH值

pH值是微生物生长的一个重要的环境条件，适宜的pH值可使微生物有效地发挥作用，使堆肥化得以顺利进行。通常pH值在7.5～8.5时，可获得最大的堆肥化速率。同样当堆肥料的pH值不在此范围时，可添加其他物料予以调节，如当pH<7.5时，可添加石灰。pH值在堆肥化过程中随着时间和温度的变化而变化。

Ⅴ、二次污染的防治及厂区内环境监测

（一）、污染防治

堆肥厂在设计上充分考虑了环境保护的因素，对气、水、声、尘等的有效控制采取了相应的措施。

1）臭气

堆肥厂的臭气主要是生产过程中散发出的NH3、H2S等有害气体造成的。为了减少因臭气的扩散而造成环境的破坏，除了对堆肥的过程进行控制之外，在堆肥厂的设计中还采取了以下几个措施：

①堆肥厂的通风循环系统是密封的，这在一定程度上限制了臭气的扩散。同时，在隧道式发酵过程中产生的废气，通过风机被送入了后熟化区域的通风管道，接着后熟化区域产生的废气被送入了最终熟化区域的通风管道，如此循环。

②堆肥厂的通风循环系统尾部设置了生物过滤池，能有效的过滤、抑制有害气体。在滤池中采用熟化的堆肥、树皮、木片和粒状泥炭等作为填料，它处理垃圾产生的各种废气的效