绿化废物，即绿化植物在生长过程中产生的对绿化效果无益，对自身有害的需要被修剪的枝叶、杂草等废弃物。随着人们对城市绿化要求越来越高，绿化废物产量逐年增大，如果处理不当，不仅影响城市形象，而且会造成环境污染[1]。园林废物的化学成分主要由多糖、蛋白质、脂肪类、纤维素、木质素等构成。不同的园林废物组成成分不同，草屑、树叶、植物花卉主要成分是多糖和纤维素，木质素较少；树枝主要由木质素、纤维素组成，其他成分较少[2]。从园林废物组成元素分析，其主要化学成分为碳元素，同时含有部分氮、磷、钾等其他微量元素。另外，园林废物的含水率变化较大，通过对苏州市园林废物进行实验测定，夏季的草屑、树叶的含水率60%~80%，而秋冬季节的干草、落叶的含水率只有10%~30%[3]。

目前我国处置绿化废物主要方法包括卫生填埋、焚烧、直接回用、好氧堆肥等。卫生填埋占用大量土地资源、渗滤液处理难、运输费用高以及良质覆土材料难以取得[4]；由于新鲜绿化废物含水率较高，不管是干化脱水还是加入煤等辅助燃料用于提供热源，都会导致焚烧成本增高，能源消耗增大以及产生二次污染，因而焚烧技术发展也有所受限。直接回用只能针对少量园林废物，可作为一种辅助处理技术。与上述技术相比，绿化废物的好氧堆肥技术优点如下[5]：（1）其主要成分为纤维素、多糖和木质素等，基本是可生化降解的有机物，是理想的堆肥化原料。（2）园林废物一般由园林部门单独收集，不需要增加分类费用，在管理模式上有利于堆肥处理实施；（3）相比生活垃圾等其他城市固体废物，其原料污染少、重金属、致病菌、寄生虫卵等有害物少，堆肥后产品安全性好、市场价值高。（4）城市园林绿化行业每年需使用大量的有机肥、土壤改良剂等，园林废物堆肥产品可自产自销，实现资源循环利用。（5）园林废物中N、S 等堆肥臭气元素较少，堆肥过程基本没有臭味污染，二次污染小，对周边环境影响较小。基于以上分析，绿化废物的好氧堆肥技术有着投资少、占地小、工艺安全可靠等优点，是一种较为可行的技术。

早在20 世纪90 年代，不少西方国家或地方政府都出台了相应法律法规禁止园林废物填埋或焚烧，美国环保署还专门颁布了园林废物堆肥的EPA530-R-94-003 法则，对园林废物收集、分类、发酵和后加工工艺程序都有严格规定[6]。为提高堆肥处理率和土地利用率，许多州还专门设立经费或制定各种政策和计划引导园林废物的堆肥利用，如成立专业协会引导园林堆肥、提供贷款、补贴运行费等[7]。欧洲国家对园林废弃物再利用技术的研究起步较早。在布鲁塞尔等较大的城市，经过堆肥化处理的园林废弃物高达21.6万t。在比利时，政府则通过给予家庭补贴的方式大力推广家庭堆肥。在中华人民共和国建设部2007 年建城[2007]215 号《关于建设节约型城市园林绿化的意见》中也指出“鼓励通过堆肥、发展生物质燃料、有机营养基质和深加工等方式处理修剪得树枝，减少占用垃圾填埋库容，实现循环利用”。现在我国园林绿化废弃物资源化利用的主要方式包括堆肥制作、生态覆盖、生物质炭、作扦插材料、制取沼气、制成板材、作有机肥料、作环保酵素、生产乙醇和发电等[8]。

好氧堆肥技术历史悠久，在不断发展中开发出了多种工艺。好氧堆肥从堆肥过程中物料所处的环境可分为开放式与封闭式两类，开放式包括条垛式堆肥、静态垛堆肥等，堆体在堆肥过程中处于相对开放的环境；封闭式主要包括反应器堆肥、塔式堆肥等，堆体在堆肥过程中处于相对封闭的容器或构筑物内[9]。条垛堆肥工艺是历史最为悠久，应用最为广泛的好氧堆肥工艺。条垛堆肥通过将混合堆料堆置成为条垛状，通过通风或翻堆向堆料中提供氧气，使得堆料在好氧条件下降解稳定。Zhang[10]通过将废弃蘑菇和生物炭同时添加到绿化废物中进行条垛堆肥，通过联合添加SMC和BC，大大提高了堆肥产品的养分含量，提高了堆肥温度，粒度分布，自由空气层，异养菌的丰度，脱氢酶活性和对萌发种子的毒性。一般地，为了防止堆肥过程中降雨对堆体温度的影响，同时减少渗滤液的产生与营养物质随渗滤液的损失，现在所建设的条垛堆肥工艺场地均要求有遮蔽雨雪的顶棚。为了解决条垛式堆肥工艺在好氧堆肥过程中恶臭气体产生量大以及病原菌杀灭效果不理想的问题，研究者们开发出一种通过强制通风管道系统向堆肥条垛中鼓入空气完成好氧堆肥氧气供应的基于条垛系统的堆肥技术，成为强制通风静态垛堆肥技术的开端[11]。通风情况决定了堆肥系统能否正常运行，是控制堆肥过程中堆体温度的重要手段。反应器堆肥是近年来新兴的好氧堆肥工艺，属于发酵仓堆肥工艺中的一类[12]。堆肥过程在封闭的密闭反应器中进行，通过反应器中设置的装置完成对好氧堆肥过程中重要参数的监测与调控，通过控制反应器通风、搅拌等运行参数的调控，控制堆体的温度与含水率等参数的变化，使堆肥物料完成降解稳定[13]。因此，反应器堆肥对堆肥过程的调控能力较强，能够获得较好的堆肥效果；同时，反应器内的搅拌与混合同静态垛与带有翻堆的槽式堆肥工艺相比，物料更为均一，产品性质更为优良[14]。

由于园林废物运输不便且成本较高，同时受城市土地资源限制，其堆肥化处理可考虑在园林废物的主要产生场所，如大型公园、绿地内建设园林废物小型就地堆肥处理设施，设施主要处理周边距离较近地区的园林废物，这样既可避免高额的运输费用，又有利于堆肥产品作为有机肥或土壤基质在公园绿地内就地回用，减少能耗，提高资源化利用效率[15]。普通反应器堆肥固然能实时监控堆肥参数，但这类依赖电机、风机的反应器结构复杂、造价高；另一方面，该反应器对场地和电力有所要求，因此不适合在大型公园、绿地内建设园林废物小型就地堆肥处理设施。根据笔者在苏州市的试验研究，园林废物小型就地堆肥设施对周边环境基本没有影响，而且小型处理设施占地面积较小，利于在公园、绿地内选址建设[16]。

本研究针对园林绿化废弃物好氧堆肥反应器的诸多问题，包括常规搅拌轴阻力大，依赖电机；结构复杂，造价昂贵；自然通气效率差或者通气孔易堵塞；堆肥过程中无法实现湿度恒定等，设计一种结构简单，造价合理，可利用雨水储流来加湿堆体的无动力反应器，在游客游玩时转动手柄实现人工翻料，在最大限度地节约人力、物力、财力的情况下实现绿化废物就地堆肥化。

2. 研究的基本内容与方案

#9658;研究内容

本课题在关于堆肥反应器设计相关知识及园林绿化废物堆肥工艺与文献调研的基础上，研究一种小型无动力堆肥化反应器堆肥系统，开发出一种适合园林绿化废物的发酵微生物菌剂，加速绿化废物腐殖化过程，实现就地返还绿地施肥。具体研究内容如下：

（1）根据堆肥化的过程参数如氧气浓度、温度和含水率等，设计完成无动力反应器的自充氧系统、人工翻料系统、雨水储流加湿系统，保证绿化废物可以在堆肥化反应器内以最佳条件进行，以达到最快降解过程；

（2）在江苏苏州的公园中，收集当地的树叶、木质废物和新鲜剪草，根据绿化废物的C/N比、木质素含量高低，选择合适的复合微生物菌剂，确定菌群之间的最佳比例及菌剂与绿化废物的最佳加配比；