德國UTV-GORE膜覆蓋式畜禽糞便高溫好氧發酵法

陳佩芝，盛清凱

（1.?德國UTV公司上海辦事處，上海??201103；

2.?山東省農業科學院畜牧獸醫研究所?山東省畜禽疫病防治與繁育重點試驗室，濟南??250100）

德國UTV-GORE膜覆蓋式畜禽糞便高溫好氧發酵法

陳佩芝1，盛清凱2

（1.?德國UTV公司上海辦事處，上海??201103；

2.?山東省農業科學院畜牧獸醫研究所?山東省畜禽疫病防治與繁育重點試驗室，濟南??250100）

1　GORE膜覆蓋系統

采用智能控制技術的GORE膜覆蓋系統可獲得較高的有機物降解率，具有對氣候、氣溶膠和臭氣的綜合防治功能，采用該技術的處理廠可以在各種氣候條件和地理位置建造，且能快速建成。膜覆蓋系統在匈牙利、美國、西班牙、瑞典、意大利、愛爾蘭、芬蘭、愛沙尼亞、德國和加拿大等國家被認可為封閉反應器式系統。

膜覆蓋系統主要在3個方面：膜、通風和過程控制，與其他好氧發酵系統有明顯區別。三者相輔相成，形成獨特、經濟和有效的高溫好氧發酵系統。

1.1膜

膜覆蓋式系統的核心設備是蓋在廢棄物料堆上的復合膜。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。

用復合膜密封污泥高溫好氧發酵處理料堆，可遮風擋雨避免惡劣氣候的影響，同時又可讓處理過程中產生的CO2氣體和水蒸氣排出。膜的透水性影響處理過程水分的變化，既要防止物料過濕，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，能幫助系統保持溫度，使料堆中的O2濃度和溫度分布均勻，有利于整個堆體都達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，阻止它們向外擴散。在處理過程中，膜的內表面會生成一層冷凝水膜；尾氣中大多數的臭氣物質，如氨氣、硫化氫、揮發性有機化合物（VOC）等，都會溶解于水膜中，之后又隨水滴回落到料堆上，在那里繼續被微生物分解。系列應用數據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，因此能保護現場工作人員和周圍居民的健康。

膜覆蓋系統的一個特點是能將滲濾液與降水分開。滲濾液由一套溝槽系統收集，可以被儲存和回灌；而降水被覆蓋膜遮擋分流，可以根據當地法規收集利用或排放。

1.2通風

為了滿足好氧微生物對O2的基本需求，膜覆蓋系統采用中壓、高壓通風機向底座的通風溝鼓風。覆蓋膜具有增壓作用，使氣體分布更均勻，氣流穿透力增強，所需通風量減少。一般用一臺風機為一個料堆通風供氧。處理量越大，通風布風系統越經濟。

1.3過程控制

處理過程根據料堆中的氧氣濃度和發酵溫度控制通風，主要控制通風量和通風時間。所需氧濃度和溫度信息用不銹鋼探頭插入物料堆中測定。數據傳入計算機及時反映處理過程現狀并記錄在案。處理過程可以實現遙控。微生物的活性維持，可以通過溫度控制在適當水平，即設定控制溫度，當測試值低于控制溫度時，加大通風供氧，增強微生物活性，增加產熱量；當測試值高于控制溫度時，減少通風供氧，降低微生物活性，使溫度回落。

2　GORE膜覆蓋系統與其他堆肥技術的比較

2.1減少臭氣

堆肥過程中最嚴重的負作用之一是產生大量各種臭氣。若無任何減排措施，排氣中可測出的臭氣物質的濃度在每立方米5?000～20?000臭氣單位的范圍。大多數歐洲國家要求堆肥設施達到遠低于此的限值。一項由德國聯邦環境基金會（DBU）和University?of?Stuttgart's?insitute?資助的、關于住宅區污水和廢棄物管理的研究項目，有私企代表參加、經過數年的研究，旨在回答一個問題：在減排能力方面，膜覆蓋正壓通風式堆肥系統是否等同于采用密閉構筑物的堆肥系統。

應用企業通過系列測定數據表明，采用膜覆蓋和正壓鼓風堆肥方法的臭氣排放量遠低于采用封閉式結構單元加生物濾池的堆肥方法。從滿足減少臭氣排放量的角度出發，膜覆蓋可被認為是最先進的技術。據此，甚至可以提高環保標準。

圖1　UTV堆肥廠

2.2減少生物氣溶膠

堆肥是通過微生物的作用將有機廢棄物轉變為穩定的、低揮發性的土壤改良材料，處理過程越有效，產品就越穩定。為加速堆肥過程，必須增強系統中微生物的活性。由含微生物的微粒子組成的氣體排放物稱作氣溶膠，如由細菌、嗜熱放線菌、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，?應盡可能做好現場工人和周圍居民的保健工作。

有專業測試機構測試結果證明膜覆蓋可近乎完全地去除生物氣溶膠，即使在有機物強烈分解期，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。比較實際工程，測試結果顯示，達到防止生物氣溶膠散發的目的，采用膜覆蓋、正壓鼓風技術比采用封閉構筑物加生物濾池技術更有效。

2.3產品衛生

達到規定溫度要求的堆肥過程的最終產品，稱作合格堆肥。在德國，約有500家堆肥設施，其中有34家采用上述膜覆蓋和正壓通風技術，在市場上出售他們的產品，商品的品質認證標志為German??（Federal?Compost?Quality?Assurance?Organisation）。已有證書和持續的質量監測，證明采用膜覆蓋技術的設施可以生產衛生化的產品，徹底殺滅沙門氏菌和雜草種子。鑒于德國質量監測部門未發現此類問題，可以認為膜覆蓋系統的產品質量符合衛生化標準。

2.4工作健康和安全

工作安全法規要求確保工作人員不受任何可避免的危害。因此，密閉的車間應配備空氣交換系統，以免在車間中工作的人員接觸高濃度的臭氣和氣溶膠，對健康產生負面影響。提高空氣交換倍數導致相當可觀的運行費（供電、設備維修等）。在這方面，膜覆蓋技術不需要任何附加措施即可滿足工作安全法規的要求，因分解反應在膜下進行與人隔離，而且在強烈分解期間不揭開膜。防止臭氣和氣溶膠散發的工作被膜系統一并完成，不必附加費用。在采用膜覆蓋技術的設施中工作的人員可以享受近似室外的空氣條件，遠優于結構密閉的環境。

與密閉車間系統相比，膜覆蓋系統可以更簡便、更安全、更經濟地達到工作安全法規的要求。前者由于空間和構造等原因，操作者不得不接近暴露的發酵原料。與相對較小型的、原料不可接觸的、配備生物濾池的堆肥反應器相比，膜覆蓋系統的氣體污染物排放也較低，更能滿足工作安全法規的要求。

2.5保護鄰居

采用膜覆蓋技術，不僅現場工作人員可以擺脫不快甚至有害的氣態污染物，周圍居民也同樣受益。至今為止，大多數選用膜技術的工廠都是因為其優越的防止臭氣和氣溶膠的能力。通常能化解多年因采用開放式條堆與鄰里產生的矛盾，和諧工廠與周圍居民間的關系。

3　應用

在高溫好氧發酵領域，德國GORE公司處于領先地位。全球已有20多個國家的成百家企業采用GORE膜覆蓋式堆肥系統，處理規模為3?000?t～260?000?t/a，總產量超過2?000?000?t/a。處理各種不同的物料，用得較多的是有機廢棄物的機械-生物處理（MBT），作為將廢棄物轉化為能量處理的預處理，以及用作厭氧消化處理殘渣的后處理。

4　小結

GORE膜覆蓋系統已被證實具有獨特的優勢：封閉式堆肥系統；膜覆蓋、壓力通風和氧氣控制的分解技術，僅一到兩次翻堆；幾乎適用于各種類型的有機廢棄物，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＞90%，模塊式，生產能力靈活；建廠靈活?，?操作簡單；適用于不同原料和設備規模的綜合解決方案；設計和安裝時間短，最長3個月；可移動，也適用于技術測試，?季節性或特殊原料；運行成本低，?幾乎無后續維護費用；已經在世界不同氣候帶上的20多個國家的成百多個堆肥廠取得了成功。

2016-05-24）

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