處置農(nóng)村易腐垃圾的三種技術(shù)方法對(duì)比研究
——兼論“垃圾分類+廁所革命”后續(xù)物的協(xié)同處置

李 岳 魏垂敬

（1.徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)應(yīng)急管理局，江蘇 徐州 221132；2.江蘇省沛縣中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 沛縣 221699）

垃圾分類的后續(xù)物易腐垃圾，廁所革命的后續(xù)物廁所糞污，二者的協(xié)同處置，是加快農(nóng)村人居環(huán)境整治提升的重要內(nèi)容。各地作了多種有益嘗試和探索，主要有三種技術(shù)方法：陽(yáng)光房好氧發(fā)酵法單一處置易腐垃圾，機(jī)器加熱好氧發(fā)酵法單一處置易腐垃圾，雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法協(xié)同處置“垃圾分類+廁所革命”后續(xù)可生化物。本文將三種技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)施對(duì)比研究分析，提出雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法是解決農(nóng)村“易腐垃圾+廁所糞污”的特優(yōu)化方法的觀點(diǎn)，供各地選擇低成本、生態(tài)化、實(shí)用化的技術(shù)路徑，避免再走彎路。

本文的采樣數(shù)據(jù)來(lái)自于黃淮海地區(qū)，在緯度上處于全國(guó)南北的中間地帶，比較具有代表性。

1 陽(yáng)光房好氧發(fā)酵法——三倉(cāng)陽(yáng)光堆肥房設(shè)施

1.1 主要設(shè)施

三倉(cāng)陽(yáng)光堆肥房，每倉(cāng)容積27m3，三倉(cāng)總計(jì)81m3。包括擠壓、粉碎、傳輸、攪拌等設(shè)備，造價(jià)30萬(wàn)元。因?yàn)閿嚢柩b置只能夠攪拌0.6m高的易腐垃圾，所以每倉(cāng)處置量只有5.4m3。房頂采用透明玻璃，經(jīng)陽(yáng)光照射，給倉(cāng)內(nèi)自然增溫。

1.2 工作原理和操作流程

工作原理。利用陽(yáng)光房的三倉(cāng)，進(jìn)行序批式填料，堆肥好氧發(fā)酵。

操作流程。機(jī)器擠壓水分→機(jī)器粉碎→機(jī)器傳輸→堆漚好氧發(fā)酵→機(jī)器翻攪→三倉(cāng)循環(huán)→第30天出料。

1.3 具體操作過(guò)程分析

物料含水率50%-60%，為好氧發(fā)酵的最佳條件。西瓜皮、蘿卜皮、白菜幫等易腐垃圾含水率在90%以上，進(jìn)料前，需要對(duì)其機(jī)器擠壓，擠壓出大約1/2的水分，否則，將會(huì)嚴(yán)重阻礙好氧發(fā)酵。之后，需要機(jī)器粉碎，讓易腐垃圾變?yōu)檩^小顆粒，易于發(fā)酵分解。然后通過(guò)傳輸裝置進(jìn)入陽(yáng)光房的第一倉(cāng)。當(dāng)?shù)谝粋}(cāng)將滿時(shí)（5.4m3，折合：未脫水前的原生易腐垃圾處置量大約10噸），使用電動(dòng)螺旋傳動(dòng)裝置將物料傳輸至第二倉(cāng)，繼續(xù)發(fā)酵。第一倉(cāng)和第二倉(cāng)都配有攪拌裝置，根據(jù)發(fā)酵情況適時(shí)攪拌，利于供氧，利于好氧菌與新進(jìn)物料的充分接觸。過(guò)一段時(shí)間再傳至第三倉(cāng)，至完全腐熟進(jìn)行出料。因?yàn)槿齻}(cāng)頂部透明玻璃、陽(yáng)光照射的溫室效應(yīng)，三倉(cāng)溫度較高，腐熟周期從進(jìn)料到出料大約30天（出料30天后尚需露天堆漚若干天，以達(dá)到完全腐熟）。因?yàn)槭侨齻}(cāng)循環(huán)，30天后，每10天出料一次，折合30天處置30噸易腐垃圾，即全年處置365噸易腐垃圾。

但是，三倉(cāng)陽(yáng)光堆肥房完成堆肥的過(guò)程，只是完成工程量的一半。另一半則是壓濾液的處理。擠壓出50%的壓濾液，需用罐車運(yùn)送至污水處理廠處理，壓濾液的運(yùn)費(fèi)加上處理費(fèi)，為100元/噸。全年的易腐垃圾365噸，含固率如果計(jì)為10%，壓濾液則為164.25噸，全年壓濾液處理費(fèi)用則為16425元。

擠壓、粉碎、傳輸、攪拌，加上冬春需用電增溫，平均每天用電30度左右。每天1噸易腐垃圾的進(jìn)料量，三個(gè)人同時(shí)進(jìn)行操作，擠壓、粉碎的環(huán)節(jié)大約需要3個(gè)小時(shí)。

三倉(cāng)陽(yáng)光堆肥房容易滋生大量蠅蛆，散發(fā)惡臭氣味。如果噴灑農(nóng)藥解決蠅蛆問(wèn)題，又導(dǎo)致農(nóng)藥污染。臭氣難以收集和去除，污染空氣。壓濾液運(yùn)送至污水處理廠處理，增加成本。擠壓、粉碎、傳輸、攪拌、增溫等用電和人工成本較高。總體上，三倉(cāng)陽(yáng)光堆肥房較難解決的問(wèn)題是蒼蠅、臭氣和污水問(wèn)題。該設(shè)施不可兼顧處置水沖廁所糞污，因水沖廁所糞污含水率太高。

圖1 沛縣五段鎮(zhèn)高莊村雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵設(shè)施陽(yáng)面圖（左為進(jìn)料粉碎房，右為渣液分離、晾曬干化房）

圖2 沛縣五段鎮(zhèn)高莊村雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵設(shè)施陰面圖（圖左下側(cè)為兩座地下式厭氧發(fā)酵池）

圖3 易腐垃圾經(jīng)機(jī)器粉碎后填入?yún)捬醢l(fā)酵池進(jìn)料口

2 機(jī)器加熱好氧發(fā)酵法——機(jī)器加熱堆肥倉(cāng)設(shè)施

2.1 主要設(shè)施

部分經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)處置農(nóng)村易腐垃圾，采用機(jī)器加熱好氧堆肥倉(cāng)技術(shù)。該機(jī)器設(shè)備30萬(wàn)元，不包括與機(jī)器配套的房屋等造價(jià)。該堆肥倉(cāng)容積1m3，配有物料提升、攪拌、加熱、排氣等裝置。

2.2 工作原理和操作流程

工作原理。在物料中加入好氧微生物發(fā)酵菌劑，采用機(jī)器加熱好氧堆肥，達(dá)到腐熟。

操作流程。機(jī)器提升進(jìn)倉(cāng)→機(jī)器翻攪→持續(xù)加熱好氧發(fā)酵→4天后的24小時(shí)停止進(jìn)料→第5天出料（折合進(jìn)料量0.8噸）。該設(shè)施折合全年處置量58.4噸。

2.3 具體操作過(guò)程分析

每天填進(jìn)易腐垃圾0.2噸左右，4天腐熟，第5天出料，即間隔5天出肥一次。出料前的24小時(shí)不得再填入新料（否則不能夠腐熟）。預(yù)留1/4的底料作為下一周期的菌種。機(jī)器每攪拌20min，停歇20min，但加熱始終持續(xù)進(jìn)行，溫度保持在60-70℃。自2017年12月18日至2018年9月18日，該設(shè)施總計(jì)用電量30799度，平均每天用電110度。

因機(jī)器持續(xù)加熱、消耗水分，所以整個(gè)過(guò)程幾乎不產(chǎn)生污水。但產(chǎn)生大量臭氣和蒼蠅。臭氣通過(guò)管道排往室外的空氣中。機(jī)器所在的操作室內(nèi)，滋生大量蒼蠅，需要噴灑滅蠅藥。該設(shè)施不可兼顧處置水沖廁所糞污，因水沖廁所糞污含水率太高。

3 雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法——兩座厭氧發(fā)酵池設(shè)施

3.1 主要設(shè)施

江蘇省沛縣以行政村為單位（或者緊鄰的行政村聯(lián)合），建設(shè)兩座地下濕式厭氧發(fā)酵池，雙池循環(huán)用來(lái)發(fā)酵“易腐垃圾+廁所糞污”。一般每池50m3（主要根據(jù)常住人口設(shè)計(jì)池容量），兩座總計(jì)100m3，計(jì)算粉碎機(jī)、進(jìn)料房等設(shè)施在內(nèi)，總造價(jià)30萬(wàn)元左右。2017年以來(lái)，此類設(shè)施，陸續(xù)在沛縣全縣18個(gè)鎮(zhèn)（街道、場(chǎng)）的多個(gè)行政村建成并成功運(yùn)行。

3.2 工作原理和操作流程

工作原理：易腐垃圾進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池，在斷絕與空氣接觸的條件下，通過(guò)厭氧菌的代謝活動(dòng)對(duì)易腐垃圾進(jìn)行發(fā)酵分解，產(chǎn)生沼氣和沼渣、沼液。

操作流程。易腐垃圾經(jīng)機(jī)器粉碎直接進(jìn)池→自然厭氧發(fā)酵→產(chǎn)生沼氣、沼渣、沼液→出料。

3.3 具體操作過(guò)程分析

由發(fā)酵池管理員操作，將易腐垃圾通過(guò)機(jī)器粉碎，填入池內(nèi)。實(shí)行雙池循環(huán)發(fā)酵：當(dāng)1號(hào)池填滿料時(shí)（折合處置原生易腐垃圾42.5噸，50m3的池子需要預(yù)留七八個(gè)立方米的空間用作儲(chǔ)存沼氣），時(shí)間已過(guò)去1個(gè)月，繼而填2號(hào)池；2號(hào)池填滿時(shí)，1號(hào)池已充分發(fā)酵2個(gè)月進(jìn)而可以出料，如此循環(huán)往復(fù)，即：以后的每個(gè)月都可以對(duì)其中的一座進(jìn)行清料。地下池因?yàn)橛械販?，保溫效果好，冬春季?jié)可以發(fā)酵，只是發(fā)酵速度較慢（一座池子發(fā)酵2個(gè)月，時(shí)間足夠；夏秋季1個(gè)月，足夠）。冬春季節(jié)2個(gè)月可處置85噸，夏秋季1個(gè)月可處置85噸，合計(jì)全年處置量765噸。只要設(shè)計(jì)的池容量比較大，兩座池子在冬春季能夠循環(huán)開(kāi)來(lái)、達(dá)到完全厭氧發(fā)酵即可。在黃淮海及以南的農(nóng)村地區(qū)，冬春不太寒冷、不需要加熱，節(jié)省電力加熱費(fèi)用。

表1

所產(chǎn)沼氣供附近農(nóng)戶生活使用。沼液、沼渣混合物經(jīng)抽液泵抽至“渣液分離、晾曬干化房”（已獲批專利），節(jié)省了20元/噸的絮凝劑和機(jī)械壓濾的費(fèi)用；自然分離后的沼渣用于育苗的基質(zhì)，沼液用于防治小麥、蔬菜的蚜蟲和果樹(shù)紅蜘蛛，同時(shí)兼作葉面噴施肥，效果特好。充分厭氧發(fā)酵后的沼渣沼液，大腸桿菌等有害菌已被殺滅，屬于典型的、清潔型的上等有機(jī)肥。正因?yàn)槿绱?，清料不用愁，?jīng)常有種植大戶直接抽取沼渣沼液混合物，用于澆灌果樹(shù)和蔬菜。

盡管水沖式廁所的糞污含水率高達(dá)97%以上，因兩座地下厭氧發(fā)酵池屬于濕式厭氧發(fā)酵，所以，該設(shè)施技術(shù)完全可以協(xié)同處置“易腐垃圾+水沖廁所糞污”，解決廁所革命后續(xù)物——廁所糞污的治理難題，可謂“一舉兩得”。

處置過(guò)程是微生物厭氧發(fā)酵的自然過(guò)程，無(wú)臭氣、無(wú)蒼蠅、無(wú)污水產(chǎn)生：臭氣已轉(zhuǎn)化為沼氣用于燒飯，厭氧發(fā)酵池因處于缺氧狀態(tài)而不產(chǎn)生蒼蠅，易腐垃圾的水分轉(zhuǎn)化為沼液（液態(tài)有機(jī)肥）。整個(gè)過(guò)程生態(tài)、低碳、環(huán)保，后續(xù)產(chǎn)物完全資源化。

4 三種處置技術(shù)路徑的對(duì)比

4.1 主要數(shù)據(jù)對(duì)比

用一覽表將陽(yáng)光房好氧發(fā)酵法、機(jī)器加熱好氧發(fā)酵法和雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法進(jìn)行對(duì)比，清楚明白。

在實(shí)際運(yùn)行中，三種技術(shù)方法產(chǎn)生的肥料等資源，就近供農(nóng)戶免費(fèi)使用。在規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生大量糞肥的大背景下，易腐垃圾轉(zhuǎn)化的肥料并不稀缺，所以在上表中對(duì)于后續(xù)產(chǎn)物的價(jià)值不予計(jì)算和比較。

4.2 性價(jià)比

讓我們借用經(jīng)濟(jì)學(xué)中的概念“性價(jià)比”來(lái)對(duì)比三種技術(shù)路徑?！靶詢r(jià)比”是指產(chǎn)品的性能、配置等與其價(jià)格（造價(jià)）所形成的比率。從上表可知，在造價(jià)相同（30萬(wàn)元）的情況下：

陽(yáng)光房好氧發(fā)酵法，“性價(jià)比”較低，性能較低：年處置量相對(duì)小、年投資相對(duì)高、環(huán)保效果相對(duì)差；處置每噸易腐垃圾費(fèi)用115.39元；不可兼顧處置水沖廁所糞污。

機(jī)器加熱好氧發(fā)酵法，“性價(jià)比”最低，性能最低：年處置量特小、年投資特高、環(huán)保效果較差；處置每噸易腐垃圾費(fèi)用高達(dá)959.16元；不可兼顧處置水沖廁所糞污。

雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法，“性價(jià)比”較高，性能較高：年處置量大、年投資低、環(huán)保效果好；處置每噸易腐垃圾費(fèi)用14.88元；可有效協(xié)同處置水沖廁所糞污。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，從年處置量、年投資、環(huán)保效果等多個(gè)角度進(jìn)行綜合考量和對(duì)比，沛縣在多個(gè)鎮(zhèn)村實(shí)踐的雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法，應(yīng)該是低成本、生態(tài)化、實(shí)用化三項(xiàng)綠色指標(biāo)巧妙結(jié)合的處置技術(shù)路徑，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和典型示范性，在黃淮海及以南等不太寒冷的地區(qū)具有可復(fù)制、可推廣價(jià)值。雙池循環(huán)厭氧發(fā)酵法是解決農(nóng)村“易腐垃圾+廁所糞污”的特優(yōu)化方法，建議因地制宜推廣。