石文伟+赵玉柱+吴振宇

摘要：指出了废物处理设备是在矿山机械及通用机械设备开发的基础上演变而来的，一些垃圾堆肥的制造设备可以适度地借用现有的矿山机械，其他的一些则需要改造现有煤矿山机械，甚至需要重新开发。探讨了垃圾堆肥设备的特点，为城市垃圾发育物处理工作的开展提供参考。

关键词：废物；设备；矿山机械

1引言

随着现代社会和经济的发展，垃圾数量正在不断的增加。据统计，11个工业化国家中，城市垃圾的上限垃圾是1～2kg/人·d。美国每年产生废弃物达19亿t，日本则为0.4亿t。并且正在以3%～4%的年增长率增长。我国是发展中国家，城市生活垃圾1～1.2/人·d，每年产生的废弃物为0.9亿t，加上每年的小城镇产生的废物，达1亿t，并且增加的上涨幅度也较高，为5%～10%。美国每年用来处理城市生活垃圾的费用高达1.8亿美元，这样相当于耗费了全国10%的能源[1，2]。英国1979年年度报告记录了废物处置成本占全国总支出的4%。我国家城市发展很快，但在垃圾处理设施建设却未能很好的跟上，而且矛盾也在日益突出。城市垃圾的传统处理方法是简单的垃圾填埋和堆放，而且处理这些垃圾的场所也在不断增加。据统计，中国的380个城市2/3被垃圾包围。甚至在周边的郊区建立了大量的垃圾填埋场，占用大量的土地数量，最重要的是严重的污染我国土壤和空气环境。天津每年有200万t垃圾堆放在市郊的7个垃圾场，大约占地60km2。这些堆放场所已经基本趋于饱和状态，市政环卫部门已经规划在远郊处再建立6个垃圾处理填埋场。同时这也加大了垃圾的运输费用。如今废物处置已经严重影响到我国城市的发展而且影响着我们的生态环境[3]。

2城市生活垃圾的处理方式

目前处理垃圾废物主要有3种方式：填埋、焚烧和堆肥。

2.1垃圾填埋

这是传统的垃圾处理方法。无害化垃圾填埋场必须达到的水平是卫生填埋。这是在坑的底部铺设防水层，垃圾填埋场要一层层的粘土层交错填埋，并且预埋嵌入式排气管。该法律正在我国试行。填埋前要进行减量化处置（如将垃圾减少为原来的26%或更少）。目前中国科学院生态中心鄂尔多斯固废研究所正在致力于城市垃圾的联合厌氧发酵技术和机械分选设备的研制。

2.2焚烧

在废料锅炉点燃可燃的垃圾成分使其产生电能或热能。燃烧后的尾气经过处理（吸收）或二次燃烧使得废气无害。燃烧的垃圾可以将病源体彻底的消灭，燃烧后残余物体积是原来原料废物量的10%，而且还能有效的利用废能。据估计，在发达国家中，燃烧4t垃圾所产生的热量和燃烧1t的煤、油产生的热量相当，因此，部分替代燃料可选择垃圾。由于中国的城市垃圾中的可燃物含量较少，因此在大多数情况下是不适用的。

2.3垃圾堆肥

堆肥是通过微生物的作用有氧分解有机物质，使易于分解的成分稳定化。由于在垃圾堆肥分解过程中产生的能量温度可以达到60～70℃，垃圾中的细菌，寄生虫卵和杂草种子大多数失去了它的活力，这也使恶臭成分分解转化。有机成份转化成为肥料，这个过程包括筛选、粉碎，与污泥（粪）混合，调节碳/氮比，好氧发酵（细筛石材加工），精细加工制成的有机肥，也可散装袋。这种有机肥对改善土壤质量，提高农作物产量十分有利。目前中国科学院生态中心鄂尔多斯固废研究所正大力与北京、天津合作发展厌氧发酵的机械设备，已通过技术鉴定，被广泛应用于发展。

发展废物堆肥为主，卫生填埋和焚烧适当发展综合治疗同步发展，需要研究相应的机械设备。以前的大部分设备从矿山机械等通用机械借用过来的。为了提高容量和降低加工成木材，应该研究，开发和制造出垃圾处理的专用设备。

3几种堆肥设备

典型的垃圾堆肥系统分为前处理，主发酵（发酵），后发酵（二次发酵）和后处理四个进程。前处理工序将无法用作堆肥的材料去除，通过分拣、破碎、筛分和其他措施来调整垃圾的粒度（范围：2～60mm），并混有水和碳/氮比的人类废物，污泥对其进行调整。主发酵是在足够的氧气供应下，利用好氧生物使垃圾升热到50～60℃（有时高达70℃）。在这样高的温度下，经过1～2周有机物的分解，大部分微生物扼死或进入休眠状态，使垃圾无害化。二次发酵是将主发酵过程中难分解的有机物质再次分解，使之变成腐殖酸，氨基酸和其他相对稳定的有机物，以达到一个成熟的堆肥。此过程大约需要3～4周。后处理是将预处理中未去除的塑料、玻璃、石材去除，生产精制的堆肥（袋装或散装）[4]。为了缩短发酵时间，减少占地面积，提高堆肥质量，堆肥应该是各种高速设备的发展。例如旋转滚筒式，多层型，筒仓等。

天津小淀废物处理厂使用移动筛分机（滚筒筛）将多年积累的垃圾（大部分已经发送发酵，老化）筛选出来，现在每天能够处理40t，粗堆肥，输出虽然不精，但释放出了大量的土地，而且还生产出粪便。这种筛选机来解决城市周边累积的垃圾山是可行的。

4垃圾堆肥设备的特点

垃圾堆肥过程，如废物转运，破碎，分拣和堆取和回收等，与选矿的破碎，筛分相类似。但矿用破碎机，振动筛和堆料机是不适合垃圾处理。应根据垃圾的特点开发出垃圾处理的设备，垃圾材料特点如下。

4.1成分复杂

垃圾中含有机废物和无机废物，金属和非金属。具有软，硬两个材料。不同的国家，城市在不同时期，垃圾的成分也有很大的不同（表1），从而给破碎和筛分增加了难度[5]。垃圾的硬度远远小于矿石的硬度，垃圾破碎所需的冲击能量很小，因此锤式破碎机锤头和衬垫材料应采用高碳钢淬火和表面堆焊合金等，以确保锤头有足够的耐磨性和边缘韧性，以确保破碎机对垃圾有一定的拆撕功能。

4.2水份高、粘性大

一般来说，垃圾水含量为25%或以上，而且很粘稠，加上纤维，塑料和纸废物易粘附，使得筛选更加困难。堆肥厂已尝试了多种振动筛阻塞现象的发生，使用驰张筛后的第一个处理步骤，从而解决了这个问题。

4.3比重轻

新鲜的城市垃圾比重一般低于0.5t/m3。 1987天津的各区居民垃圾比重分别为0.291、0.347、0.371t/m3。与矿石相比，这有一个很大的差距，因此垃圾处理设备，可以考虑减少结构重量。滚筒筛、混合滚筒可使用干式混合的摩擦驱动传动（采矿设备经常被用来开式齿轮传动）。这样可以减少设备重量，降低设备成本，同时也降低运转噪音。

4.4有腐蚀性

腐烂的垃圾中含有有机物质，水等，在沉淀过程中往往有有机酸析出，所以，设备具有一定的腐蚀性。这对于动态发酵滚筒的腐蚀变得更加突出，因为垃圾在桶内中温发酵时间更长，并被磨擦和挤压，所以垃圾对滚筒内衬有强烈的腐蚀性磨损。为此，应给其足够的保护。

4.5垃圾堆肥的环境卫生

垃圾是微生物生存和繁殖的地方。在好氧堆肥过程中主要起作用的微生物的是细菌，真菌，放线菌，酵母菌和原生动物。微生物堆肥过程可以看作是生化反应过程，而涉及机械设备的过程中，一般是没有完全关闭，因为在这里，从保护环境和操作人员的健康和安全的角度来看，应充分考虑到设备的密封。如果板式给料机，皮带输送机加罩，在破碎机，筛分机在办公室外面加密封材料。还应当连接到发酵厂除臭系统（除臭床），以防止空气污染。

参考文献：

[1] 杨雄，孙剑峰.生活垃圾处理及其焚烧产物玻璃化[J].陶瓷研究，2000，15（1）.

[2] 屈超蜀.垃圾焚烧过程特性及焚烧炉设计概要[J].重庆大学学报，1997，20（5）.

[3] 赵由才.可持续生活垃圾处理与处置[M].北京：化学工业出版社，2007.

[4] 刘克鑫.城市生活垃圾综合处理的实践与探讨[M]北京：化工出版社，2002.

[5] 宋晓岚.城市垃圾处理与可持续发展[J].长沙大学学报，2001，15（4）：36～40.endprint