陳佩芝，盛清凱

（1.?德國(guó)UTV公司上海辦事處，上海??201103；

2.?山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所?山東省畜禽疫病防治與繁育重點(diǎn)試驗(yàn)室，濟(jì)南??250100）

德國(guó)UTV-GORE膜覆蓋式畜禽糞便高溫好氧發(fā)酵法

陳佩芝1，盛清凱2

（1.?德國(guó)UTV公司上海辦事處，上海??201103；

2.?山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所?山東省畜禽疫病防治與繁育重點(diǎn)試驗(yàn)室，濟(jì)南??250100）

1　GORE膜覆蓋系統(tǒng)

采用智能控制技術(shù)的GORE膜覆蓋系統(tǒng)可獲得較高的有機(jī)物降解率，具有對(duì)氣候、氣溶膠和臭氣的綜合防治功能，采用該技術(shù)的處理廠(chǎng)可以在各種氣候條件和地理位置建造，且能快速建成。膜覆蓋系統(tǒng)在匈牙利、美國(guó)、西班牙、瑞典、意大利、愛(ài)爾蘭、芬蘭、愛(ài)沙尼亞、德國(guó)和加拿大等國(guó)家被認(rèn)可為封閉反應(yīng)器式系統(tǒng)。

膜覆蓋系統(tǒng)主要在3個(gè)方面：膜、通風(fēng)和過(guò)程控制，與其他好氧發(fā)酵系統(tǒng)有明顯區(qū)別。三者相輔相成，形成獨(dú)特、經(jīng)濟(jì)和有效的高溫好氧發(fā)酵系統(tǒng)。

1.1膜

膜覆蓋式系統(tǒng)的核心設(shè)備是蓋在廢棄物料堆上的復(fù)合膜。GORE膜由特制的e-PTEF（膨脹聚四氟乙烯）膜組合而成，它被夾持在兩層牢固的聚酯膜中間。e-PTEF膜上均布0.2?μm孔徑的微孔，而聚酯膜具有防紫外和耐腐蝕的特點(diǎn)。

用復(fù)合膜密封污泥高溫好氧發(fā)酵處理料堆，可遮風(fēng)擋雨避免惡劣氣候的影響，同時(shí)又可讓處理過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體和水蒸氣排出。膜的透水性影響處理過(guò)程水分的變化，既要防止物料過(guò)濕，又要保留充足的水分以便物料的降解。

GORE膜具有一定的絕緣作用和增壓作用，能幫助系統(tǒng)保持溫度，使料堆中的O2濃度和溫度分布均勻，有利于整個(gè)堆體都達(dá)到殺滅病原體的溫度條件。

膜上0.2?μm孔徑的微孔是灰塵、氣溶膠和微生物的有效物理屏障，阻止它們向外擴(kuò)散。在處理過(guò)程中，膜的內(nèi)表面會(huì)生成一層冷凝水膜；尾氣中大多數(shù)的臭氣物質(zhì)，如氨氣、硫化氫、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等，都會(huì)溶解于水膜中，之后又隨水滴回落到料堆上，在那里繼續(xù)被微生物分解。系列應(yīng)用數(shù)據(jù)表明覆蓋膜能將臭氣濃度降低90%～97%，使排氣中的微生物減少99%以上，因此能保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員和周?chē)用竦慕】怠?/p>

膜覆蓋系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是能將滲濾液與降水分開(kāi)。滲濾液由一套溝槽系統(tǒng)收集，可以被儲(chǔ)存和回灌；而降水被覆蓋膜遮擋分流，可以根據(jù)當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)收集利用或排放。

1.2通風(fēng)

為了滿(mǎn)足好氧微生物對(duì)O2的基本需求，膜覆蓋系統(tǒng)采用中壓、高壓通風(fēng)機(jī)向底座的通風(fēng)溝鼓風(fēng)。覆蓋膜具有增壓作用，使氣體分布更均勻，氣流穿透力增強(qiáng)，所需通風(fēng)量減少。一般用一臺(tái)風(fēng)機(jī)為一個(gè)料堆通風(fēng)供氧。處理量越大，通風(fēng)布風(fēng)系統(tǒng)越經(jīng)濟(jì)。

1.3過(guò)程控制

處理過(guò)程根據(jù)料堆中的氧氣濃度和發(fā)酵溫度控制通風(fēng)，主要控制通風(fēng)量和通風(fēng)時(shí)間。所需氧濃度和溫度信息用不銹鋼探頭插入物料堆中測(cè)定。數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)及時(shí)反映處理過(guò)程現(xiàn)狀并記錄在案。處理過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)遙控。微生物的活性維持，可以通過(guò)溫度控制在適當(dāng)水平，即設(shè)定控制溫度，當(dāng)測(cè)試值低于控制溫度時(shí)，加大通風(fēng)供氧，增強(qiáng)微生物活性，增加產(chǎn)熱量；當(dāng)測(cè)試值高于控制溫度時(shí)，減少通風(fēng)供氧，降低微生物活性，使溫度回落。

2　GORE膜覆蓋系統(tǒng)與其他堆肥技術(shù)的比較

2.1減少臭氣

堆肥過(guò)程中最嚴(yán)重的負(fù)作用之一是產(chǎn)生大量各種臭氣。若無(wú)任何減排措施，排氣中可測(cè)出的臭氣物質(zhì)的濃度在每立方米5?000～20?000臭氣單位的范圍。大多數(shù)歐洲國(guó)家要求堆肥設(shè)施達(dá)到遠(yuǎn)低于此的限值。一項(xiàng)由德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境基金會(huì)（DBU）和University?of?Stuttgart's?insitute?資助的、關(guān)于住宅區(qū)污水和廢棄物管理的研究項(xiàng)目，有私企代表參加、經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，旨在回答一個(gè)問(wèn)題：在減排能力方面，膜覆蓋正壓通風(fēng)式堆肥系統(tǒng)是否等同于采用密閉構(gòu)筑物的堆肥系統(tǒng)。

應(yīng)用企業(yè)通過(guò)系列測(cè)定數(shù)據(jù)表明，采用膜覆蓋和正壓鼓風(fēng)堆肥方法的臭氣排放量遠(yuǎn)低于采用封閉式結(jié)構(gòu)單元加生物濾池的堆肥方法。從滿(mǎn)足減少臭氣排放量的角度出發(fā)，膜覆蓋可被認(rèn)為是最先進(jìn)的技術(shù)。據(jù)此，甚至可以提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

圖1　UTV堆肥廠(chǎng)

2.2減少生物氣溶膠

堆肥是通過(guò)微生物的作用將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的、低揮發(fā)性的土壤改良材料，處理過(guò)程越有效，產(chǎn)品就越穩(wěn)定。為加速堆肥過(guò)程，必須增強(qiáng)系統(tǒng)中微生物的活性。由含微生物的微粒子組成的氣體排放物稱(chēng)作氣溶膠，如由細(xì)菌、嗜熱放線(xiàn)菌、真菌或其孢子（如曲霉菌）組成。如不加防范，生物氣溶膠可能造成健康危害，?應(yīng)盡可能做好現(xiàn)場(chǎng)工人和周?chē)用竦谋＝」ぷ鳌?/p>

有專(zhuān)業(yè)測(cè)試機(jī)構(gòu)測(cè)試結(jié)果證明膜覆蓋可近乎完全地去除生物氣溶膠，即使在有機(jī)物強(qiáng)烈分解期，膜覆蓋也能將排放氣體中的氣溶膠降低至最低限值水平之下。比較實(shí)際工程，測(cè)試結(jié)果顯示，達(dá)到防止生物氣溶膠散發(fā)的目的，采用膜覆蓋、正壓鼓風(fēng)技術(shù)比采用封閉構(gòu)筑物加生物濾池技術(shù)更有效。

2.3產(chǎn)品衛(wèi)生

達(dá)到規(guī)定溫度要求的堆肥過(guò)程的最終產(chǎn)品，稱(chēng)作合格堆肥。在德國(guó)，約有500家堆肥設(shè)施，其中有34家采用上述膜覆蓋和正壓通風(fēng)技術(shù)，在市場(chǎng)上出售他們的產(chǎn)品，商品的品質(zhì)認(rèn)證標(biāo)志為German??（Federal?Compost?Quality?Assurance?Organisation）。已有證書(shū)和持續(xù)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，證明采用膜覆蓋技術(shù)的設(shè)施可以生產(chǎn)衛(wèi)生化的產(chǎn)品，徹底殺滅沙門(mén)氏菌和雜草種子。鑒于德國(guó)質(zhì)量監(jiān)測(cè)部門(mén)未發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，可以認(rèn)為膜覆蓋系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量符合衛(wèi)生化標(biāo)準(zhǔn)。

2.4工作健康和安全

工作安全法規(guī)要求確保工作人員不受任何可避免的危害。因此，密閉的車(chē)間應(yīng)配備空氣交換系統(tǒng)，以免在車(chē)間中工作的人員接觸高濃度的臭氣和氣溶膠，對(duì)健康產(chǎn)生負(fù)面影響。提高空氣交換倍數(shù)導(dǎo)致相當(dāng)可觀(guān)的運(yùn)行費(fèi)（供電、設(shè)備維修等）。在這方面，膜覆蓋技術(shù)不需要任何附加措施即可滿(mǎn)足工作安全法規(guī)的要求，因分解反應(yīng)在膜下進(jìn)行與人隔離，而且在強(qiáng)烈分解期間不揭開(kāi)膜。防止臭氣和氣溶膠散發(fā)的工作被膜系統(tǒng)一并完成，不必附加費(fèi)用。在采用膜覆蓋技術(shù)的設(shè)施中工作的人員可以享受近似室外的空氣條件，遠(yuǎn)優(yōu)于結(jié)構(gòu)密閉的環(huán)境。

與密閉車(chē)間系統(tǒng)相比，膜覆蓋系統(tǒng)可以更簡(jiǎn)便、更安全、更經(jīng)濟(jì)地達(dá)到工作安全法規(guī)的要求。前者由于空間和構(gòu)造等原因，操作者不得不接近暴露的發(fā)酵原料。與相對(duì)較小型的、原料不可接觸的、配備生物濾池的堆肥反應(yīng)器相比，膜覆蓋系統(tǒng)的氣體污染物排放也較低，更能滿(mǎn)足工作安全法規(guī)的要求。

2.5保護(hù)鄰居

采用膜覆蓋技術(shù)，不僅現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以擺脫不快甚至有害的氣態(tài)污染物，周?chē)用褚餐瑯邮芤妗Ｖ两駷橹?，大多?shù)選用膜技術(shù)的工廠(chǎng)都是因?yàn)槠鋬?yōu)越的防止臭氣和氣溶膠的能力。通常能化解多年因采用開(kāi)放式條堆與鄰里產(chǎn)生的矛盾，和諧工廠(chǎng)與周?chē)用耖g的關(guān)系。

3　應(yīng)用

在高溫好氧發(fā)酵領(lǐng)域，德國(guó)GORE公司處于領(lǐng)先地位。全球已有20多個(gè)國(guó)家的成百家企業(yè)采用GORE膜覆蓋式堆肥系統(tǒng)，處理規(guī)模為3?000?t～260?000?t/a，總產(chǎn)量超過(guò)2?000?000?t/a。處理各種不同的物料，用得較多的是有機(jī)廢棄物的機(jī)械-生物處理（MBT），作為將廢棄物轉(zhuǎn)化為能量處理的預(yù)處理，以及用作厭氧消化處理殘?jiān)暮筇幚怼?/p>

4　小結(jié)

GORE膜覆蓋系統(tǒng)已被證實(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：封閉式堆肥系統(tǒng)；膜覆蓋、壓力通風(fēng)和氧氣控制的分解技術(shù)，僅一到兩次翻堆；幾乎適用于各種類(lèi)型的有機(jī)廢棄物，如，植物/生物廢棄物、污泥和殘余廢棄物；減少排放量和氣味達(dá)＞90%，模塊式，生產(chǎn)能力靈活；建廠(chǎng)靈活?，?操作簡(jiǎn)單；適用于不同原料和設(shè)備規(guī)模的綜合解決方案；設(shè)計(jì)和安裝時(shí)間短，最長(zhǎng)3個(gè)月；可移動(dòng)，也適用于技術(shù)測(cè)試，?季節(jié)性或特殊原料；運(yùn)行成本低，?幾乎無(wú)后續(xù)維護(hù)費(fèi)用；已經(jīng)在世界不同氣候帶上的20多個(gè)國(guó)家的成百多個(gè)堆肥廠(chǎng)取得了成功。

2016-05-24）

陳佩芝，德國(guó)GORE?Cover?system中國(guó)地區(qū)總代表，上海古井路165號(hào)，p.goertz@kompostanlagen.de.通訊作者：盛清凱?，?男，博士，研究員，E-mail：qksheng@163.com.