1國內(nèi)外厭氧消化技術(shù)研究進(jìn)展
厭氧消化技術(shù)處理有機(jī)垃圾，是指生活垃圾中的有機(jī)物質(zhì)在特定的厭氧條件下，微生物將有機(jī)物進(jìn)行分解產(chǎn)生潔凈能源——沼氣，同時(shí)沼液及沼渣可用來生產(chǎn)有機(jī)堆肥，具有工藝穩(wěn)定、環(huán)境效率高及可持續(xù)發(fā)展等特點(diǎn)。根據(jù)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，厭氧消化有很多不同的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，通常根據(jù)待處理廢物中有機(jī)固體含水率大小分為干法和濕法2大類。
干法發(fā)酵要求垃圾的含固率一般為24%～40%[1]，基本上保持了經(jīng)分選預(yù)處理后的生活垃圾的原始狀態(tài)，因此對(duì)進(jìn)料的預(yù)處理要求比濕法簡單，一般不需要再給垃圾加水，所以干法發(fā)酵產(chǎn)生的廢水量很少，廢水處理所需費(fèi)用較少。但干法為了滿足廢物高黏度需求，所需設(shè)備往往比濕法昂貴。
濕法發(fā)酵垃圾的含固率一般10%~15%，需要往垃圾中加大量的水，所產(chǎn)生的廢水比較多。由于濕法中的漿液處于完全混合的狀態(tài)，因此更容易受到氨氮、鹽分等物質(zhì)的抑制[2]。
我國城市生活垃圾經(jīng)分選后，需處理的垃圾中含有30%以上的干物質(zhì)成分，因而更適于采用干法發(fā)酵工藝，而餐廚垃圾含水率較高，一般可達(dá)85%以上，故適于采用濕法發(fā)酵工藝。
厭氧消化技術(shù)在國外應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，截至目前，已有大約117個(gè)垃圾處理廠采用厭氧消化工藝，其中90個(gè)已運(yùn)行，27個(gè)在建，這些廠的處理能力都在2500t/a以上。主要分布在澳大利亞、丹麥、德國等，采用此工藝的公司主要有澳大利亞的Entech公司、德國的BAT公司、瑞士的Kompo gas公司、丹麥的Kruger公司等[3]。歐洲固體垃圾厭氧處理的總量在2000年已經(jīng)達(dá)到100萬t/a，占處理總量的1/4[4]，且有逐年增加的趨勢(shì)。
目前國內(nèi)正在建設(shè)的北京市董村分類垃圾綜合處理廠（650t/d）和上海市普陀區(qū)生活垃圾處理廠（800t/d）主要工藝采用厭氧消化技術(shù)。
2北京市生活垃圾產(chǎn)生量及成分變化
2008年北京市年產(chǎn)生生活垃圾673萬t，并以每年7%～8%的速度增長。2004~2008年北京市生活垃圾產(chǎn)生量見表1。
表1 2004~2008年北京市生活垃圾產(chǎn)生量

生活垃圾組成也發(fā)生著較大的變化，主要表現(xiàn)有機(jī)物含量增加、無機(jī)組分下降、可回收物含量增加、垃圾熱值增加等，見表2[5]。2008年廚余垃圾已達(dá)到66.2%，灰土含量由1989年的52.2%下降到2008年的3.5%，垃圾中可回收物由1989年的14.2%上升到2008年的26.6%。其中塑料廢物的含量變化最大，1989年垃圾中的塑料廢物為1.88%，2008年上升為13.1%。塑料廢物主要成分是商品包裝物。2008年垃圾低位熱值已達(dá)到5083kJ/kg。
表2北京市垃圾成分變化

目前這種高有機(jī)物含量的生活垃圾處理難度加大，如直接進(jìn)行填埋，具體表現(xiàn)在：①占用大量寶貴土地；②產(chǎn)生大量滲瀝液，對(duì)地下水造成潛在污染威脅，同時(shí)增加滲瀝液收集、處理成本；③產(chǎn)生大量溫室氣體，增加沼氣收集、處理成本；④產(chǎn)生惡臭氣體，污染周圍環(huán)境。如直接進(jìn)行焚燒，具體表現(xiàn)在：①垃圾熱值低，焚燒工況不易控制；②垃圾發(fā)電效率低，焚燒成本高。如直接進(jìn)行堆肥，具體表現(xiàn)在：①發(fā)酵周期較長，占用土地多；②堆肥過程臭氣控制難度大；③由于堆肥原料是混合垃圾，堆肥產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。
3北京市生活垃圾厭氧消化技術(shù)潛力分析
3.1居住小區(qū)的廚余垃圾
北京市2002年開始實(shí)行垃圾分類，截至2007年底已有2255個(gè)小區(qū)、大廈實(shí)行垃圾分類，垃圾分類人口覆蓋率已達(dá)到52％。目前北京市居民區(qū)垃圾分成3類：廚余垃圾、可回收物、其他垃圾；其中廚余垃圾是進(jìn)行厭氧消化的很好原料。以2008年為例，北京市生活垃圾產(chǎn)生量為673萬t，按廚余垃圾平均含量40％計(jì)，那么廚余垃圾量為269萬t，折合7370t/d，具有很高利用潛力。北京市目前已有、在建綜合處理廠處理能力只有2100t/d，見表3。僅與廚余垃圾產(chǎn)生量一項(xiàng)就相差甚遠(yuǎn)，處理能力嚴(yán)重不足。2015年北京市規(guī)劃將新建綜合處理廠8座，處理能力達(dá)到8000t/d[6]。
表3北京市已有、在建生活垃圾綜合處理廠

北京市垃圾分類將以廚余垃圾分類為突破口，重點(diǎn)將廚余垃圾從其它垃圾中分離出來單獨(dú)處理，這就為厭氧消化技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊空間。
3.2餐廚垃圾
與普通垃圾相比，餐廚垃圾具有含水率高、有機(jī)物含量高、油脂和鹽分含量高的特點(diǎn)，見表4。餐廚垃圾適合濕法厭氧消化技術(shù)。以剩菜和剩飯為主的垃圾進(jìn)行高溫厭氧消化，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)目偣腆w含量和pH，產(chǎn)生沼氣量比較可觀，干垃圾產(chǎn)氣量達(dá)到155L/kg[7]。
表4餐廚垃圾的理化性質(zhì)及成分

據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，北京市目前餐廚垃圾產(chǎn)生量約1050t[8]，采用集中處理和分散（就地）處理相結(jié)合的方式。鼓勵(lì)和支持高新技術(shù)在餐廚垃圾處理中的研究和使用，積極推廣可實(shí)現(xiàn)資源化利用的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。北京市正在規(guī)劃建設(shè)中的餐廚垃圾集中處理廠有南宮、董村、六里屯、高安屯等，待全部建成后北京市餐廚垃圾總處理能力可達(dá)1200t/d，見表5。
表5北京市在建、規(guī)劃餐廚垃圾集中處理廠

3.3城市糞便
截至2008年底，北京市糞便處理廠共有13座，總處理能力5200t/d，主要采用固液分離和絮凝脫水工藝，污水排入市政管網(wǎng)。2008年糞便清運(yùn)處理現(xiàn)狀見表6。目前只有3座處理廠將絮凝脫水殘?jiān)M(jìn)行好氧堆肥處理，其余處理廠糞渣暫時(shí)進(jìn)行衛(wèi)生填埋。另外只有1座處理廠絮凝出水實(shí)現(xiàn)厭氧生化沼氣利用技術(shù)。“十一五”期間北京市規(guī)劃新建糞便消納站9座，新增處理能力3400t/d[6]。目前利用厭氧消化技術(shù)處理畜禽糞便的研究應(yīng)用較多，而應(yīng)用于城市糞便處理方面研究較少，而且厭氧消化技術(shù)相對(duì)于固液分離處理方式投資和運(yùn)行成本偏高，所以制約其發(fā)展。
表6 2008年北京市糞便清運(yùn)處理現(xiàn)狀

3.4各種有機(jī)垃圾厭氧消化技術(shù)適用性
針對(duì)混合收集的城市生活垃圾，經(jīng)分選預(yù)處理后的有機(jī)部分宜采用干法厭氧消化工藝；對(duì)于餐廚垃圾、糞便垃圾等高含水率的垃圾，宜采用濕法發(fā)酵工藝[9]，具有污染小，處理新鮮垃圾及時(shí)，資源化利用率高和產(chǎn)品適用性廣的特點(diǎn)[10]。另外可將生活垃圾、餐廚垃圾與糞便、污泥或高濃度有機(jī)廢水混合，提高其可發(fā)酵性。
4厭氧消化技術(shù)在垃圾處理領(lǐng)域應(yīng)用
4.1環(huán)保效益
厭氧消化技術(shù)能夠最大限度實(shí)現(xiàn)垃圾的循環(huán)和再利用，在處理過程中避免有害有毒氣體和液體的排放。Kuler等報(bào)道，每噸城市固體有機(jī)垃圾用“分選+厭氧消化+填埋”方式處理比用“分選+堆肥+填埋”的方式處理產(chǎn)生的二氧化碳的量要少0.2t[11]。因此，運(yùn)用厭氧消化技術(shù)處理城市生活垃圾可以獲得較好的環(huán)保效益。
4.2經(jīng)濟(jì)效益
厭氧消化技術(shù)處理生活垃圾對(duì)垃圾中的有用物質(zhì)及能量加以回收和利用，使其無用部分達(dá)到無害化、減量化，真正做到了物盡其用。在厭氧生物處理中，每噸有機(jī)垃圾產(chǎn)生100～150m3沼氣[11]。以北京市2008年的生活垃圾及餐廚垃圾量估算，可以獲得4.6億m3左右的沼氣，約8億kW?h的電，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。另外，城市生活垃圾進(jìn)行厭氧消化處理的殘留物無論是作肥料還是作飼料，都可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.3減少原生垃圾填埋量
以2008年為例，北京市生活垃圾產(chǎn)生量為673萬t，按廚余垃圾平均含量40％計(jì)，廚余垃圾量為269萬t，這部分垃圾如果直接進(jìn)行填埋，每年占地約24hm2，浪費(fèi)了寶貴的土地資源。如果這部分垃圾進(jìn)行厭氧消化處理，每年可獲得沼氣4.6億m3，同時(shí)節(jié)約了土地。
5結(jié)論
目前厭氧消化技術(shù)在世界各地應(yīng)用廣泛，而我國目前還缺乏應(yīng)用于規(guī)?；某鞘欣幚淼膶?shí)例。一方面我國還沒有健全垃圾分類制度，這給垃圾厭氧消化處理帶來了技術(shù)上的困難；另一方面對(duì)于厭氧消化技術(shù)在垃圾處理中的應(yīng)用研究還落后于歐洲等西方國家。我國是人口大國也是能源需求大國，從垃圾中回收甲烷，作為資源再利用具有巨大的市場潛力和應(yīng)用前景。雖然厭氧消化的投資成本比好氧堆肥高，一般高1.2~1.5倍[12]。
但考慮到厭氧消化技術(shù)良好的環(huán)境效益，與好氧堆肥相比占地少，大大減少了溫室氣體（CH4、CO2）和臭氣的排放，以及可觀的經(jīng)濟(jì)效益，生物氣用來發(fā)電或供熱以及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生的肥料，厭氧消化處理技術(shù)比其他有機(jī)垃圾處理方法更可行。因此，厭氧消化技術(shù)在生活垃圾處理工程中應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

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