堆肥時間短、占地面積小

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1、鄭國砥鄭國砥 博士博士/副研究員副研究員中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所2012年年5月月12日日土地利用的主要疑慮l 病原菌傳播l 化學(xué)物質(zhì)l 燒苗l 病蟲害、雜草控制l 惡臭生物發(fā)酵土地利用，是資源節(jié)約型處置途徑生物發(fā)酵土地利用，是資源節(jié)約型處置途徑傳統(tǒng)堆肥傳統(tǒng)堆肥機械堆肥機械堆肥條垛式靜態(tài)垛式反應(yīng)器式強制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥n投資、運行和維護成本低n操作難度較小n占地和堆肥期適中n產(chǎn)品質(zhì)量好l 條垛式堆肥系統(tǒng)：條垛式堆肥系統(tǒng)：技術(shù)要求低，所需設(shè)備簡單，技術(shù)要求低，所需設(shè)備簡單，成本投資低，但是堆肥時間長、占地面積大成本投資低，但是堆肥時間長、占地面積大 l 發(fā)酵倉系

2、統(tǒng)：發(fā)酵倉系統(tǒng)：較高的機械化和自動化水平，堆較高的機械化和自動化水平，堆肥時間短、占地面積小，但是需要很高投資成本肥時間短、占地面積小，但是需要很高投資成本和運行費用和運行費用 l 強制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)：強制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)：目前最為普遍采用的堆目前最為普遍采用的堆肥系統(tǒng)，與發(fā)酵倉系統(tǒng)相比，其設(shè)備投資和運行肥系統(tǒng)，與發(fā)酵倉系統(tǒng)相比，其設(shè)備投資和運行成本相對低，其堆肥時間短。美國最為普遍采用成本相對低，其堆肥時間短。美國最為普遍采用的堆肥方式，占堆肥場的堆肥方式，占堆肥場總總數(shù)數(shù)的的42.3%42.3%堆肥處理的主要工藝堆肥處理的主要工藝l 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定l 惡臭惡臭l 高能耗等問題高

3、能耗等問題主要原因：缺乏良好的過程控制技主要原因：缺乏良好的過程控制技術(shù)術(shù)靜態(tài)垛好氧堆肥工藝的常見問題靜態(tài)垛好氧堆肥工藝的常見問題強制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥：強制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥： 上堆后控制的唯一手段：通風(fēng)上堆后控制的唯一手段：通風(fēng)配料配料混合混合上堆上堆發(fā)酵發(fā)酵下堆下堆 C CT TB B自自動動控控制制系系統(tǒng)統(tǒng) 溫溫度度傳傳感感器器 覆覆蓋蓋層層 堆堆料料層層 風(fēng)風(fēng)機機 填填料料層層 氣氣 室室 氧氣傳感器氧氣傳感器 技術(shù)路線與難點棉麻作物棉麻作物土地復(fù)墾土地復(fù)墾速生林木速生林木營養(yǎng)土專用復(fù)合肥生物處理(好氧高溫發(fā)酵)城市污泥果樹果樹園林綠化園林綠化蔬菜蔬菜糧作糧作牧草牧草難點生物干化必須解決的幾

4、個關(guān)鍵問題必須解決的幾個關(guān)鍵問題l過程監(jiān)測與控制過程監(jiān)測與控制l控制臭味氣體排放控制臭味氣體排放l減低油耗和運行成本減低油耗和運行成本l減小占地面積減小占地面積l無害化達標和產(chǎn)品出路無害化達標和產(chǎn)品出路堆肥幾個值得關(guān)注的問題堆肥幾個值得關(guān)注的問題? 初期能否升溫初期能否升溫? 氨氣的產(chǎn)生氨氣的產(chǎn)生? 施用的環(huán)境風(fēng)險施用的環(huán)境風(fēng)險初期的氧氣供應(yīng)初期的氧氣供應(yīng)受堆肥進程影響受堆肥進程影響重金屬的擔(dān)憂重金屬的擔(dān)憂l 堆肥過程控制策略堆肥過程控制策略簡單的人工控制簡單的人工控制 定時器控制定時器控制 溫度溫度反饋控制反饋控制 溫度氧氣聯(lián)合反饋控制溫度氧氣聯(lián)合反饋控制l 過程監(jiān)測方法：過程監(jiān)測方法：手工

5、監(jiān)測手工監(jiān)測 單點溫度監(jiān)測單點溫度監(jiān)測 多點溫度多點溫度監(jiān)測監(jiān)測 氧氣監(jiān)測等其他監(jiān)測方法發(fā)展。氧氣監(jiān)測等其他監(jiān)測方法發(fā)展。堆肥過程控制的發(fā)展堆肥過程控制的發(fā)展l 實時監(jiān)測和控制實時監(jiān)測和控制l 控制模式的選擇控制模式的選擇l 數(shù)據(jù)的存儲、查閱數(shù)據(jù)的存儲、查閱l 對于異常情況實時報警對于異常情況實時報警l 過程顯示：包括堆體溫度、氧氣狀況、過程顯示：包括堆體溫度、氧氣狀況、風(fēng)機狀態(tài)等風(fēng)機狀態(tài)等l 操作幫助操作幫助 軟件實現(xiàn)的主要功能軟件實現(xiàn)的主要功能試試驗驗研研究究堆堆體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物料料配配比比風(fēng)風(fēng)機機功功率率供氧策略改變途徑供氧策略改變途徑優(yōu)優(yōu)化化堆堆體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)優(yōu)化化物物料料配配比比風(fēng)風(fēng)

6、機機選選型型優(yōu)優(yōu)化化 供氧策略改變途徑供氧策略改變途徑氨氣釋放調(diào)控措施氨氣釋放調(diào)控措施重金屬活性研究重金屬活性研究堆堆體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物料料配配比比風(fēng)風(fēng)機機功功率率減少減少氨氣氨氣釋放釋放工程工程措施措施措施措施總總濃濃度度各形各形態(tài)濃態(tài)濃度度形態(tài)形態(tài)分配分配變化變化供氧策略優(yōu)化及污染風(fēng)險控制供氧策略優(yōu)化及污染風(fēng)險控制供氧策略優(yōu)化方案研究供氧策略優(yōu)化方案研究分層堆肥試驗分層堆肥試驗試驗結(jié)果試驗結(jié)果分層堆體上下部氧氣的最高濃度高于不分層堆體，濃度下降分層堆體上下部氧氣的最高濃度高于不分層堆體，濃度下降速率低于不分層堆體速率低于不分層堆體結(jié)構(gòu)調(diào)整對堆體升溫的影響結(jié)構(gòu)調(diào)整對堆體升溫的影響分層堆肥滿升溫

7、快，滿足無害化要求分層堆肥滿升溫快，滿足無害化要求試驗結(jié)果試驗結(jié)果分層的堆體上下部溫度均滿足分層的堆體上下部溫度均滿足無害化處理要求無害化處理要求試驗結(jié)果試驗結(jié)果不同物料配比試驗不同物料配比試驗試驗結(jié)果試驗結(jié)果堆體下部堆體下部 堆體上部堆體上部試驗結(jié)果試驗結(jié)果不同物料配比試驗不同物料配比試驗不同功率風(fēng)機試驗不同功率風(fēng)機試驗試驗結(jié)果試驗結(jié)果不同功率風(fēng)機試驗不同功率風(fēng)機試驗試驗結(jié)果試驗結(jié)果堆肥過程堆體溫度變化堆肥過程堆體溫度變化 試驗結(jié)果試驗結(jié)果堆肥過程堆肥過程VS變化變化 堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究分層堆肥有效降低堆肥過程中氨氣的釋放濃度，采分層堆肥有效降低堆肥過程

8、中氨氣的釋放濃度，采用大功率用大功率 風(fēng)機氨氣釋放濃度增加風(fēng)機氨氣釋放濃度增加堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究試驗結(jié)果試驗結(jié)果堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究堆肥過程中氨氣釋放的調(diào)控研究堆體氨氣釋放的濃度與堆料銨態(tài)氮的濃度相關(guān)性顯著堆體氨氣釋放的濃度與堆料銨態(tài)氮的濃度相關(guān)性顯著 不改變整個堆體物料配比的情況下，采用分不改變整個堆體物料配比的情況下，采用分層堆肥，堆體下部適當(dāng)減少污泥比例，上部層堆肥，堆體下部適當(dāng)減少污泥比例，上部增加污泥比例，可以改善堆體供氧，獲得良增加污泥比例，可以改善堆體供氧，獲得良好的堆肥效果，并對氨氣揮發(fā)控制明顯好的堆肥效果，并對氨氣揮發(fā)控制明顯材料

9、方法原料：脫水污泥原料：脫水污泥Tessier連續(xù)提取法重金屬形態(tài)分級連續(xù)提取法重金屬形態(tài)分級 F1可交換態(tài)；可交換態(tài)； F2碳酸鹽結(jié)合態(tài)；碳酸鹽結(jié)合態(tài)； F3鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)；鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)； F4硫化物及有機結(jié)合態(tài)；硫化物及有機結(jié)合態(tài)；F5殘渣態(tài)殘渣態(tài)堆肥對重金屬活性的影響堆肥對重金屬活性的影響堆肥堆肥時間時間F1F2F3F4F5119.315.911.28.1245.4319.214.311.18.0247.5618.014.711.08.2947.91018.414.811.87.6747.41516.613.910.48.3050.72016.212.910.49.0151.626

10、15.512.610.38.9452.73215.212.710.49.7652.0堆肥過程中堆肥過程中Pb 各形態(tài)分配百分比變化各形態(tài)分配百分比變化金屬金屬交換態(tài)交換態(tài)碳酸鹽碳酸鹽結(jié)合態(tài)結(jié)合態(tài)鐵錳氧鐵錳氧化物結(jié)化物結(jié)合態(tài)合態(tài)硫化物硫化物及有機及有機結(jié)合態(tài)結(jié)合態(tài)殘渣態(tài)殘渣態(tài)Cd0.71-0.025.702.80-9.20Cr-2.38-0.91-0.40-17.721.4Cu-0.90-1.84-0.66-13.016.4Ni-0.40-6.90-8.50-6.9021.7Zn-0.61-0.017.8014.8-22.1Pb-4.10-3.20-0.801.646.60污泥堆肥后重金屬形態(tài)分

11、配增減百分比污泥堆肥后重金屬形態(tài)分配增減百分比堆肥前后污泥中重金屬的堆肥前后污泥中重金屬的各形態(tài)間轉(zhuǎn)化各形態(tài)間轉(zhuǎn)化堆肥處理使重金屬由有效性高的結(jié)合形態(tài)向有效性低的結(jié)合形態(tài)轉(zhuǎn)化試驗結(jié)果試驗結(jié)果堆肥前后污泥中重金屬的堆肥前后污泥中重金屬的各形態(tài)間轉(zhuǎn)化各形態(tài)間轉(zhuǎn)化試驗結(jié)果試驗結(jié)果u堆肥處理可以使污泥中重金屬由有效態(tài)向無堆肥處理可以使污泥中重金屬由有效態(tài)向無效態(tài)轉(zhuǎn)化，降低城市污泥土地利用中重金屬效態(tài)轉(zhuǎn)化，降低城市污泥土地利用中重金屬污染風(fēng)險污染風(fēng)險堆體溫度剖面的半變異函數(shù)圖05010015020025030000.511.522.533.544.555.5間距h(m)半變異函數(shù)(h)水平方向(0)Ho

12、rizontal垂直方向(90)Vertical堆體溫度的空間變異性0 0. . 3 30 00 0. . 4 40 00 0. . 5 50 00 0. . 6 60 00 0. . 7 70 00 0. . 2 20 00 0. . 3 30 00 0. . 4 40 00 0. . 5 50 00 0. . 6 60 00 0. . 7 70 00 0. . 8 80 00 0. . 9 90 01 1. . 0 00 02 24 42 26 62 28 83 30 03 32 23 34 43 36 63 38 84 40 04 42 24 44 44 46 64 48 85 50 0

13、堆肥不同部位的氧氣變化過程113012021204120612081211121412161220-20246810121416182022 氧氣含量（）時間（月日）中部邊緣前中心中部邊緣后中部邊緣右中上部堆肥過程堆體濕度的剖面分布00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.200.10.20.30.40.50.60.70.8 10152025303540455055606567.570堆肥過程中揮發(fā)性有機物(VOC)含量的變化0 01 10 02 20 03 30 04 40 05 50 06 60 07 70 08 80 00 03 36 69 91 12 21 1

14、5 51 18 82 21 12 24 42 27 73 30 0時間（d）揮發(fā)性有機物含量 ()2:1:13:2:13:1:21:0:1堆肥勻翻機堆肥勻翻機日照工程l過分強調(diào)污泥處理處置的資源化和經(jīng)濟效過分強調(diào)污泥處理處置的資源化和經(jīng)濟效益，并以資源化為首要目的益，并以資源化為首要目的 l過度夸大污泥作為資源的價值，使政府和過度夸大污泥作為資源的價值，使政府和企業(yè)對城市污泥處理的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)政企業(yè)對城市污泥處理的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)政策產(chǎn)生混亂策產(chǎn)生混亂污泥無害化和資源化的辯證關(guān)系結(jié)語結(jié)語u城市污泥是廢物，但它可以轉(zhuǎn)化為一種有價值的資源u在目前的現(xiàn)實條件下，城市污泥必須經(jīng)過無害化處理或者確保環(huán)境安全和人體健康的條件下，才能進一步考慮其資源化利用問題，才能將其作為一種有機資源進行土地利用u城市污泥的處理處置可以追求資源化和經(jīng)濟效益，但要以無害化為首要目的 u完善國家有關(guān)污泥的法律法規(guī)、技術(shù)政策和標準的制訂和完善，擺脫城市污泥資源化的羈絆鄭國砥鄭國砥 博士博士/副研究員副研究員單單 位：中科院地理資源所位：中科院地理資源所 環(huán)境修復(fù)中心環(huán)境修復(fù)中心地地 址：北京市朝陽區(qū)大屯路甲址：北京市朝陽區(qū)大屯路甲11號號電電 話：話：010-6488-8050郵郵 箱：箱：