农村多源易腐垃圾机械预处理-强化自然通风阳光房堆肥技术及示范工程

同济大学固体废物处理与资源化研究所，上海多源固废协同处理和能源化工程技术研究中心

作者：邵立明，崔广宇，廖南林，吕 凡，章 骅，何品晶，邮箱：solidwaste@tongji.edu.cn

【基本情况】

从2018 年底至2020 年末，由同济大学团队负责整体规划、设施设计和日常作业指导，象山县农业农村局负责组织实施建设，相关乡镇政府职能部门负责日常运行的机械预处理强化自然通风阳光房堆肥设施（以下简称“机械+”阳光房），在国家重点研发计划“村镇生活垃圾高值化利用与二次污染控制技术装备”项目的综合示范县——浙江省宁波市象山县完成建设。经过两年时间，目前已在全县14 个涉农乡镇中的9 个乡镇建成“机械+”阳光房堆肥设施。多次检测结果表明，阳光房堆肥设施（图1）实地运行效果达到设计要求。

图1 阳光房堆肥设施外观Figure 1 Exterior scene of the aerobic composting facility

【技术/案例原理及技术路线】

易腐垃圾具有来源多样、含水率不均匀的特点。江浙等省上百座传统阳光房的实践经验表明，直接堆肥处理易腐垃圾将面临产出物品质不稳定、无法有效利用和阳光房无法长效运行等普遍问题。以上问题出现的原因为：原料来源多样，进料颗粒混杂，堆体堆积不匀，导致局部厌氧严重，且产出物的颗粒度、杂物量等物理性质不符合农用要求；现有阳光房堆肥设施内缺乏有效的通风和排水通道，堆体不能充分供氧，升温慢，高温阶段的温度低，蚊蝇滋生；水分长期堆积在底部，导致内部厌氧区域大，恶臭污染严重。据此，提出了以下3 项应对措施，集成了机械预处理耦合强化自然通风的新一代机械+阳光房堆肥技术（图2）。

图2 农村多源易腐垃圾好氧堆肥技术路线Figure 2 Technical route of aerobic composting of rural multi-source putrescible waste

（1）预处理：“分拣-破碎-挤压”预处理易腐垃圾降低了进料含水率，减小并均匀了原料粒径；从而提高进料比表面积，增加微生物附着面积，增强氧气传质过程，有利于堆肥过程快速进行。同时，进料垃圾的均质化使产出物符合利用要求。

（2）温差驱动强化自然通风：通过设置埋入阳光堆肥仓底部和伸出顶部的通风管，利用堆体和环境的温差，推动管内空气流动，强化堆体自然通风，增加堆体供氧，加快原料腐熟速度，同时有效控制厌氧降解产生的臭味。

（3）多仓组合弹性适应处理量波动：设置小容量的多个堆肥仓，处理量大时，多仓并用，满足最大处理需求；处理量小时，单仓堆填，缩短堆填时间，以实现快速封仓启动腐熟过程。

【技术/案例特点】

（1）基于温差驱动自然通风系统设计，开发了集成原料机械预处理及强化自然通风的“机械+”阳光房技术，从而优化了阳光房无动力通风供氧流道，突破了通过机械预处理降低原料含水率、提高堆体空隙率的技术瓶颈。阳光房堆肥设施内景如图3 所示。

图3 阳光房堆肥设施内景Figure 3 Interior view of the aerobic composting facility

（2）易腐垃圾腐熟周期由超过1 a 降至少于60 d，产物达到卫生无害化要求，并满足NY/T 525—2021 有机肥料的要求，解决了传统阳光房处理设施普遍存在的腐熟效率低、产物品质差，而机械成肥技术成本高、产物生物不稳定（烧苗）的问题。

（3）处理能力灵活，可适应村级和镇级规模的易腐垃圾就地处理，降低了农村垃圾中转运输成本。

【长效运行模式与机制】

可采取政企共管、第三方托管或村镇自行管理的模式。农户自行垃圾分类，定点投放；村负责将垃圾运输至垃圾处理站。政府对村垃圾处理项目进行投资与监管；企业负责项目建设维护，并交由村镇自行管理，或交由第三方全程托管运营。

【经济、环境及社会效益】

（1）经济效益：①实现了农村厨余垃圾、农林废物等农村多源易腐垃圾的就地就近协同处理与资源化利用，减少了垃圾的运输中转和处理费用。本技术案例的单位运行成本约50 元/t，约为同规模小型机械堆肥处理的20%，也远低于运输中转（50～350 元/t）+焚烧处理（约100 元/t）的费用；②运行费用仅涉及电费、人工费和设备维护费，无需额外添加特殊菌剂，无需附设除臭设施；③主要产物产生量为进料量的15%～30%（取决于易腐垃圾的组成），且达到有机肥标准，根据北京、江苏、上海、浙江等省市的农民施用商品有机肥补贴政策（补贴150～480 元/t），产物利用可获补贴23～144 元/t；④各地方还有望获得垃圾处理补贴（150～300 元/t）和垃圾减量补贴（约100 元/t），可进一步提升本技术案例的整体经济效益。

（2）环境效益：从收运、处理过程和产物利用3 方面实现生态化和减碳化。改善了农村人居环境；易腐垃圾就近就地处理，降低了外运过程的能耗，减少了碳排放；高品质堆肥产物可作为有机肥原料或土壤调理剂，用于改良土壤质量。

（3）社会效益：①长效推进农村多源易腐垃圾分类和资源化利用。为易腐垃圾就近就地处理提供新技术途径和模式，可以低成本解决环境污染问题、实现资源利用，让农民和地方政府参与垃圾分类有获得感，为生活垃圾分类与资源化利用设施的长效运行提供了基础。②通过实施本技术案例，象山县完成了“全国农村生活垃圾分类和资源化利用示范县（第一批）”建设目标；为实施《固体废物污染环境防治法（2020 年修订）》规定的农村生活垃圾就近就地处理利用原则，以及12 部委印发的《关于进一步推进生活垃圾分类工作的若干意见》提出的推进农村地区生活垃圾分类的工作要求提供了有力的关键技术支撑；为新颁布施行的GB/T 51435—2021 农村生活垃圾收运和处理技术标准提供了实践案例；也为国家重点研发计划项目的村镇垃圾处理技术模式、标准体系与长效运行管理机制的集成研究提供了应用示范平台、范例和数据。③本应用实例经新华社《高管信息（浙江）》报道，时任宁波市委书记郑栅洁和浙江省副省长彭佳学同志均做了批示。作为国家乡村环境治理科技创新联盟的技术成果，参展第十八届中国国际农产品交易会农村人居环境展，被央视网、农视网等媒体广泛报道。