40万人口城市生活垃圾的堆肥处理设计

40 万人口城市生活垃圾的堆肥处理设计 广州市生活垃圾堆肥处理 广州是广东省的省会,是中国南方最大的海滨城市，广州位于东经 113。17，北纬 23。8，地处中国大陆南部，广东省南部，珠江三角洲北缘。广 州临南海，邻近香港特别行政区，是中国通往世界的南大门，广州属丘陵地带。 中国的第三大河-珠江从广州市中心穿流而过。濒临南中国海，珠江入海口， 地理位置优越。广州市全市面积 7434.4 平方公里，市区面积达 3843.43 平方公里， 人口为 1018.2 万。广州市属亚热带季风气候，年平均温度为 22，最热月（七 月）平均气温 28.5，最冷月（一月）平均气温 13.3。年平均降雨量为 1982.7，平均相对湿度为 68，全年 4 至 6 月为雨季，8 至 9 月天气炎热，多 台风，10 至 12 月气温适中。(百度百科广东概况) 一、 概述 由于广州市开放程度较内陆相比，开放程度较高，经济比较发达，因此其生 活垃圾的组成较复杂，但总体而言，还是有机物成分多，无机物成分少。主要有 食品垃圾、纸张、塑料、橡胶、织物、生物、灰土砖石、玻璃、金属、废木料、 其他。（张衍国，吕俊复 国内外城市垃圾能源化焚烧技术发展现状及前景。综 合利用，1998，（7）：38-41） 城市生活垃圾的性质主要包括物理、化学、生物化学及感官性能。 （一）物理性质 垃圾的物理性质雨垃圾的组成密切相关。组成不同，物理性质也不同。就 广州市城市生活垃圾而言，主要从垃圾组成、含水率和容重三个方面来讨论。 1、 垃圾含水率 单位质量垃圾的含水量，其值随垃圾成分、季节、气候等条件变化， 变化幅度一般为 1153。表 1-1 所示为广州生活垃圾中主要成分 的含水率的基本数值。 表 1-1 城市生活垃圾含水率 含水率 含水率 成分 范围 典型值 成分 范围 典型值 食品废品 5080 70 灰土砖石 212 8 纸张 410 6 玻璃 14 2 塑料 14 2 金属 24 2 橡胶 14 2 废木料 1040 20 织物 615 10 混合垃圾 1540 30 2、 垃圾容重 在自然对方状态下单位体积垃圾的质量。垃圾容重随成分和压实程度不 同而有所不同。表 1-2 所示为城市垃圾单一成分与混合物的容中数据。 表 1-2 城市垃圾容重 容重/(kg/m) 容重/(kg/m) 成分 范围 典型值 成分 范围 典型值 食品废品 120480 290 灰土砖石 360960 480 纸张 30130 85 玻璃 160480 195 塑料 30130 65 金属 1201200 320 橡胶 90200 130 废木料 210320 240 织物 30100 65 混合垃圾 90180 130 3、 孔隙率 孔隙率是垃圾中物料之间孔隙的容积占垃圾堆容积的比例。被广泛用于堆 肥供氧通风及焚烧炉内垃圾强制通风的阻力计算和通风机参数的选取。容重小的垃圾， 其孔隙率一般比较大，孔隙率越大，物料之间的空隙越大，物料的通风断面积也越大， 空气的流动阻力相应就越小。 4、 内摩擦力 混合垃圾中，由于不同形状物料之间的嵌合，不同大小物料间的填充、 大量物料的缠绕和牵连以及垃圾降解液和其他液态物质的黏合等综合作 用，使混合垃圾物料之间和垃圾与外接触表面存在着较大的摩擦力。利 用垃圾的摩擦力来增大皮带的最大输送倾角，以减少设备之间的距离， 节约场地。 （二）化学性质 1、挥发分 挥发分的主要成分是由气态碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等组成的可燃混合 气体。它近似反应垃圾中有机物含量多少的参数。 2、灰分 灰分是指垃圾中既不能燃烧也不挥发的物质，反映的是垃圾中无机物的含量。 3、元素组成 城市生活垃圾中化学元素组成是很重要的特征参数，用于垃圾堆肥化处理中生化需氧 量的估算。本次课程设计的有机物的主要成分是 C36H51NO28,其含量为 48。 4、发热值 单位质量的垃圾完全燃烧时所放出的热量，分析垃圾所具有的热值。 （三）生物特性 1、有害性 城市生活垃圾本身含有机生物体很复杂，其中不少生物性污染物。城市生活垃圾 中腐化的有机物含有各种有害的病原微生物，还含有植物虫害，草籽、昆虫和昆虫卵， 造成生物污染。能够在人体中引起疾病。 粪便对人体的最危险地污染就是生物性污染，未经处理的粪便污染可进入水体， 造成水体的生物性污染，有可能引起传染病的爆发流行并能传播多种疾病。 2、可生化性 城市生活垃圾中含有大量的有机物，它能提供生物体碳源和能源，是进行生物处 理的基础。 （四）堆肥工艺的比较 城市垃圾处理应以无害化、减量化和资源化为目标，主要有卫生填埋、生化堆肥、 垃圾焚烧、资源化利用四大技术对城市垃圾进行处理5。5黄瑢,周晓丽. 城市垃圾治理措 施新探J. 郑州市环境保护监测中心站,河南郑州 450007,2009,(8）:5960 国外大学研究最多、应用最广的是桶式堆肥系统。它是一个快速、无臭味的高温 堆肥系统，由堆肥器和生物滤膜组成。美国自 1998 年起采用反应器式堆肥系统，共有 7 个桶式反应器在运行，该法的具体操作为：厨余、粪便和庭园废物从桶式反应器上 面的大舱口进入，盖子连有一个不锈钢制的螺旋桨叶，在电动机带动下，1015min 内10，可破碎和搅拌 1t 或更多的物料。在发酵期间，每周至少要搅拌 2 次。容器、 门和盖儿都是以聚氨醋塑料为材料的双层结构。反应器里需要先装约 2/3 木屑和树叶 等调理剂后，再加入厨余，并要周期性地添加木屑、碎纸或刨花等干物料以保证理想 的孔隙度和含水率。一个桶式反应器可处理 4090 kg 的厨房垃圾，减量化程度大于 70%11。68 周完成一次发酵后堆肥可直接用作土壤的覆盖料，进一步稳定还需 36 周。温度是堆肥过程和气味控制的关键因素。容器和温度与反馈控制系统相连。 由抽风实现供氧，尾气从顶部经过物料，通过生物滤膜气体净化系统以消除臭味，最 后从通气板排出。渗滤液同时也由通气板收集排出。该法主要优点为反应器堆肥系统 占地小，操作简单12；进料和搅拌所需时间较少且搅拌均匀，处理速度很快，效率 高；容器封闭，适用于寒冷地区；清洁卫生且无气味。缺点是需要较多的维护，仍然 要进行后发酵。 我国城市垃圾堆肥处理技术还存在一些问题，主要表现在以下几方面：第一，堆 肥原料的分类收集与分选问题，由于我国尚未实施城市垃圾的分类收集，垃圾中杂质 含量较高，除玻璃、金属、纸张等外，还包括多种有毒有害化学物质，直接影响堆肥 产品质量7；第二，堆肥处理设备技术水平低，特别是机械化操作方面存在技术问题 较多，难以保证堆肥设施的长期、连续、稳定运行，从而影响堆肥效率；第三，堆肥 产品受市场制约较大，产品的经济服务半径较小，销售存在困难。质量较差的粗堆肥 产品一般只能就近销售；利用粗堆肥产品制造的复混肥，其销售也面临化肥和复合肥 的竞争，提高垃圾堆肥的肥效成为垃圾堆肥研究的重点之一，另外一个重要原因是缺 少政府的政策支持。 7马洪儒,林聪,张运真. 城市垃圾处理技术应用探讨J. 中国沼气 ,2006,24(3) :3639 8薛朝红,薛岚. 城市垃圾的处理对策 J. 中国卫生工程学,2005,4(2) :103104 9陈智清. 城市生活垃圾处理邹议J. 中国科技信息,2007,(10):3233 10高育红. 国外城市垃圾处理的新方法J. 科学技术社会,2008,26(317):34 11朱新立. 国外垃圾处理技术的新进展J. 资源节约与综合利用,1998,(1):4143 12谷岩. 浅议城市生活垃圾循环处理J . 城市环境问题及对策 二、 工程基础资料 1、 气象资料： 广州地处低纬, 属南亚热带季风气候区。地表接受太阳辐射量较多，同时