第三節(jié)廚余垃圾傳統(tǒng)處理技術(shù)概述

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文檔第三節(jié)廚余垃圾傳統(tǒng)處理技術(shù)概述一、破碎處理與飼料化處置（一）破碎處理技術(shù)破碎直排處理是歐美國家處理少量分散廚余垃圾廢物的主要方法， 如家庭產(chǎn) 生的少量餐廚廚余垃圾廢物，在廚房安裝一臺破碎機，將飲食垃圾切碎，用水沖 到市政下水管網(wǎng)中，與城市污水合并進入城市污水處理廠進行集中處理。破碎法對于少量分散產(chǎn)生的廚余垃圾廢物， 如家庭廚余垃圾處理，具有價格 便宜，技術(shù)簡單的優(yōu)勢，能降低城市垃圾的含水率，減少收集量，利于提高城市 垃圾的熱值品位。但其不足的方面有：（1）需要采用較多的水進行沖洗，增大城 市污水的產(chǎn)生量和處理量；（2）在污水管網(wǎng)中，易沉積、發(fā)臭，增加病菌、蚊蠅 的滋生和疾病的傳播；

2、（3）廢物中有機組分不能得到資源利用，同時增加了城市 污水處理廠的處理負(fù)荷；（4）不利于大規(guī)模的廚余垃圾廢物的處理處置。由于我 國的城市污水收集和集中處理還處于發(fā)展階段，我國目前的城市污水收集、處理率水平較低，廚余垃圾廢物的破碎處理在我國的推行應(yīng)用具有現(xiàn)實的難度。（二）飼料化處置技術(shù)廚余垃圾廢物是食品廢物的一種，營養(yǎng)成分豐富，廚余垃圾廢物的飼料化處 置，能充分利用廚余垃圾中有機營養(yǎng)成分， 廚余垃圾的飼料化處置主要有以下三 種形式。第一種方式，廚余垃圾廢物直接作為動物飼料，由于其不能達到環(huán)境安全的 要求，國外多數(shù)國家均嚴(yán)格禁止廚余垃圾的這種處置利用方式。第二種方式，廚余垃圾廢物飼料化必須經(jīng)過適當(dāng)

3、的預(yù)處理，消除病毒污染， 然后才能制成動物飼料，進行資源化利用。具預(yù)處理手段主要針對廚余垃圾廢物 中的細菌、病毒等污染物的控制，常用的預(yù)處理手段有：高溫干化滅菌、高溫壓 榨等。日本對廚余垃圾廢物采用明火加熱煮沸的方式，進行廚余垃圾消毒； M.N.Nijmeh等采用太陽能干化器處理食品廢物制造飼料；國內(nèi)郝東青等亦采用 分選、蒸煮、壓榨、脫油工序進行了廚余垃圾處理生產(chǎn)蛋白飼料的技術(shù)研究工作。高溫、壓榨等處理手段對減少廚余垃圾廢物的細菌、 病毒污染具有明顯的效 果，但仍然存在一定的安全隱患。Timothy R.Kelley 等進行廚余垃圾壓榨處理 后的病原性試驗結(jié)果表明，該法能顯著減少食品廢物中的大

4、腸菌群等致病菌數(shù)量，但不能完全消除廢物中的病原菌以及其他殘存的微生物。另有從廚余垃圾廢物中檢出易引發(fā)瘋牛病的毒枝霉素的研究報道， 而毒枝霉素很難通過高溫等常規(guī) 消毒手段消除；止匕外，大量報道表明，廚余垃圾廢物中存在許多微量的有毒有害 物質(zhì)，如作物的農(nóng)藥殘留、食品添加劑等，其中許多物質(zhì)具有很強的環(huán)境穩(wěn)定性 和生物累積效應(yīng)，因此，利用廚余垃圾廢物直接作為動物飼料，并以很短的周期 和途徑再次進入食物鏈的循環(huán)，對動物和人類的健康安全均帶來不利影響，存在 不可確定的安全隱患。第三種方式，是采用廚余垃圾飼養(yǎng)特定非食物性生物， 然后進行轉(zhuǎn)化物質(zhì)的 提取應(yīng)用。耿士鎖等20世紀(jì)80年代即進行了廚余垃圾等食品垃圾

5、飼養(yǎng)蚯蚓提取 動物蛋白的生產(chǎn)性試驗。該方法通過廚余垃圾得到動物蛋白， 應(yīng)該說，相比廚余 垃圾直接應(yīng)用為動物飼料，進入食品循環(huán)，具有較高的環(huán)境安全性，但在蚯蚓飼 養(yǎng)過程中存在環(huán)境影響的控制，蚯蚓蛋白的進一步利用途徑及安全性等，尚需進一步的研究確認(rèn)。二、好氧生物處理美國、愛爾蘭等將包括廚余垃圾廢物在內(nèi)的有機廢物統(tǒng)一收集，在有機廢物處置廠進行分類堆肥或其他的資浮利用。 韓國通常采用堆肥以及飼料化的處置方 式，由于飼料化存在潛在的有害影響，堆肥日益成為處置廚余垃圾廢物的主要途 徑，Jae-J ung Lee等以化學(xué)肥料為參照，研究了廚余垃圾廢物堆肥對土壤微生 物、土壤活性以及茵苣生長的影響， 在4到6

6、周的試驗中，施用廚余垃圾堆肥的 新鮮茵苣收獲重量達到控制樣的 34倍，土壤微生物數(shù)量以及活性明顯提高， 并有利于植物氮素的吸收利用。但在技術(shù)上，單一廚余垃圾堆肥存在著較大的技術(shù)難點，含水率高、有機質(zhì) 含量高，導(dǎo)致堆肥升溫慢、容積效率較低，而且易腐、顆粒機械穩(wěn)定性差的特性， 需要特殊的填充物提高空隙率、大量的填充劑調(diào)理含水率，此外廚余垃圾中含有 的大量油脂和鹽分會進一步影響微生物對有機物的分解速率。Sung-Hwan Kwon等研究指出，由于受廚余垃圾物料特性的影響，廚余垃圾堆肥的有機物轉(zhuǎn)化率低 于城市生活垃圾（MSW）轉(zhuǎn)化率。Yao-Wu He等研究了廚余垃圾等食品廢物好氧 堆肥過程中CH以及

7、N2O等溫室氣體的排放，結(jié)果表明，初期產(chǎn)生 N2O的排放高 峰，兩天后逐步回復(fù)到大氣環(huán)境的本底值， 而在牛糞調(diào)理的情況下，在堆肥的全 過程均產(chǎn)生N2O的排放，并形成兩次排放高峰，同時，排放尾氣中檢出 CH,這 說明，即使在強制通風(fēng)的情況下，廚余垃圾顆粒內(nèi)部存在缺氧和厭氧環(huán)境， 厭氧 菌的加入，使得甲烷氣的產(chǎn)生。由于廚余垃圾廢物堆肥處理的技術(shù)復(fù)雜性， 有研究者嘗試進行了廚余垃圾廢 物強制導(dǎo)熱通風(fēng)的高溫氧化處理研究。 呂凡、何品晶等進行了餐廚垃圾高溫好氧 生物消化工藝研究.實驗結(jié)果表明，控制反應(yīng)在高溫條件下（5565C）可以達到 最大減量率，減容率達到40%X±O高溫妤氧工藝處理廚余垃圾

8、，有機物轉(zhuǎn)化率 高，反應(yīng)殘余可作為有機肥料。但反應(yīng)過程要保持較高的溫度，消耗大量的能量， 同時由于物料中有機物含量極高，需氧量大，充足、高效的供氧設(shè)備及其充氧效 率是反應(yīng)成功的關(guān)鍵，大量的排放尾氣中含有較多的揮發(fā)性有機物?？傮w上，高溫好氧工藝運行成本較高，對環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，不利于大規(guī)模的廚余垃圾廢 物的處理。三、厭氧發(fā)酵處理由于廚余垃圾飼料化、好氧處理的技術(shù)缺陷，很多學(xué)者將廚余垃圾處理的方 向轉(zhuǎn)向厭氧生物技術(shù)。厭氧微生物能強化廚余垃圾中油類的分解，耐鹽毒性較強； 此外，不需供氧，節(jié)省能耗，因此，從技術(shù)分析上，廚余垃圾廢物的厭氧發(fā)酵處 理具有節(jié)能、高效、資源回收的優(yōu)勢，但亦存在發(fā)酵周期長、初

9、期投資大的不足。目前，有機廢物的厭氧發(fā)酵處埋技術(shù)，可分為兩大類：其一，是進行低固體 的漿料或液態(tài)發(fā)酵，技術(shù)相對成熟；其二，進行廚余垃圾廢物原生態(tài)或適當(dāng)調(diào)理 的高固體或半固體厭氧發(fā)酵技術(shù)。 高固體技術(shù)在系統(tǒng)投資、設(shè)備效率、發(fā)酵物料 的綜合利用等方面具有明顯的優(yōu)勢， 在發(fā)酵理論上亦較成熟，但隨著固體濃度的 提高，物料中毒性物質(zhì)以及流態(tài)、傳質(zhì)等因素的影響加強，在具體技術(shù)應(yīng)用上尚 存在較多的不確定性和難度；發(fā)酵工藝以及參數(shù)的確定、反應(yīng)器的構(gòu)建以及過程 的控制等方面是其研究的重點。廚余垃圾廢物含水率在80%E右，物料組成復(fù)雜，酸化速率極快，高有機物 含量以及鹽分影響，易對厭氧微生物，尤其是甲烷相微生物的

10、活性產(chǎn)生抑制， 因 而，采用大量加水稀釋的方式進行，可以減少物料對微生物的抑制影響， 提高反 應(yīng)進程，能實現(xiàn)厭氧物料的流態(tài)化；在工藝的組合（溫度、負(fù)荷等）、生物相的分離（單相、兩相）、高效反應(yīng)器（如UASB ASB曲）的構(gòu)建應(yīng)用等方面具有明 顯的優(yōu)勢。但大量稀釋水的增加，造成反應(yīng)器體積龐大，投資和運行費用大幅提 高，同時，大量發(fā)酵后的液體含有較高的 COD?環(huán)境污染物，需進一步處理才能 達標(biāo)排放。保持廚余垃圾原有基質(zhì)狀態(tài)或適當(dāng)調(diào)理，進行厭氧發(fā)酵處置，相比以上方法， 具有陰顯的優(yōu)勢，符合廚余垃圾處理產(chǎn)業(yè)化的要求，但目前國內(nèi)進行廚余垃圾廢 物高固體或較高固體發(fā)酵處理的試驗研究很少， 國外的少量研究

11、成果可以用以借 鑒。Jae Kyoung等進行了廚余垃圾廢物的甲烷化潛力（BMP）W究，結(jié)果表明，廚 余垃圾廢物具有較大的厭氧甲烷化潛力，肉食、纖維素、米飯、卷心菜和混合廢 物的甲烷化潛力分別為（每克 VS）482 mL/g、356 mL/g、294 mL/g、277 mL/g、 472 mL/g,厭氧可生物降解性分別為 0.82、0.92、0.72、0.73、0.86 ,但長期 穩(wěn)定試驗效果不佳，產(chǎn)氣率遠達不到 BMP研究結(jié)果；M.Mure Wang Yusheng等 進行了廚余垃圾廢物與市政污泥等的聯(lián)合發(fā)酵試驗表明，在一定的比例下，廚余垃圾發(fā)酵可以順利進行。在廚余垃圾高固體發(fā)酵過程中，物料

12、的酸化過程是影響發(fā)酵啟動和穩(wěn)定性的 主要原因。Kang等研究得出結(jié)論，廚余垃圾廢物在發(fā)酵的初期迅速產(chǎn)生大量的 揮發(fā)酸（VFAs） .引起系統(tǒng)pH值的急劇下降，抑制甲烷化的進行，進一步的研究 表明，即使保持系統(tǒng)pH值在中心范圍，在接種率 30%勺條件下，廚余垃圾厭氧 發(fā)酵亦未能達到甲烷化過程；對應(yīng)的廚余垃圾酸化液厭氧毒性試驗（ATA）表明，廚余垃圾酸化液是抑制廚余垃圾廢物甲烷化進程的主要原因，當(dāng)對系統(tǒng)的發(fā)酵液進行稀釋時，在很短的時間內(nèi)（1天）微弱恢復(fù)產(chǎn)氣，繼而系統(tǒng)徹底崩潰。而不 同的研究結(jié)論亦存在，Ghanem等通過研究認(rèn)為，揮發(fā)酸的累積會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)氣的 停滯，但當(dāng)減少揮發(fā)酸的濃度時，系統(tǒng)產(chǎn)氣能

13、力能得到恢復(fù)，甲烷化可以繼續(xù)進 行。止匕外，Q.wang等研究表明，餐廚廢物中存在的乳酸發(fā)酵能抑制其他細菌生 長，進而影響到廢物發(fā)酵的啟動與進程，發(fā)酵菌種的馴化、系統(tǒng)快速啟動是廚余 垃圾廢物發(fā)酵的技術(shù)難點?？偟恼f來，廚余垃圾廢物高固體或半固體厭氧發(fā)酵處 理，有利于廚余垃圾廢物的全面資源化，但在工藝技術(shù)上相對還不完全成熟， 有待于進一步的系統(tǒng)研究。四、填埋填埋由于操作簡便，是目前應(yīng)用比較普遍的處理方法。 廚余垃圾很適合于填 埋場氣體利用技術(shù)，因為廚余垃圾的產(chǎn)氣速度很快，穩(wěn)定時間比較短，有利于垃 圾填埋場的恢復(fù)使用；廚余的有機物中可生物降解組分比例較高， 單位質(zhì)量的干 垃圾的理論產(chǎn)氣量也高于紙張。

14、但由于廚余垃圾過高的含水率導(dǎo)致滲濾液的增 多，符合填埋條件的土地面積的減少， 造成處理成本升高。而且厭氧分解的廚余 垃圾是填埋場中沼氣和滲濾液的主要來源， 會造成二次污染。這種處理方式將損 失廚余垃圾中幾乎所有的營養(yǎng)價值，最終廚余垃圾中的絕大部分碳將轉(zhuǎn)化為沼 氣。在一個精心設(shè)計的填埋場里，約有 66%勺沼氣可以作為燃料重新利用，但剩 余的34%等進人大氣層。而沼氣對全球變暖的影響約為二氧化碳的25倍。五、廚余垃圾處理機廚余垃圾處理機主要分三種類型：第一種就是將廚余垃圾破碎后，直接排 A 下水道，并沒有深層次的處理；第二種以減量化為主，也稱消化型，采用加熱器 使水分蒸發(fā)，減小垃圾體積；第三種以資

15、源化為主，也可稱作生化式，是先利用 細菌將有機物分解之后，再將剩下的殘渣作為肥料使用。廚余垃圾處理機的優(yōu)勢 在于沒有二次污染，占地小，運行成本低，操作方便，既可用于居民廚房，也可 用于廚余垃圾產(chǎn)生量比較大的單位部門。日本在廚余垃圾處理機的生產(chǎn)、銷售和推廣方面已經(jīng)形成了比較完善的市場 體系。政府出臺了 一些優(yōu)惠政策并運用財政幫助其在居民或廚余垃圾產(chǎn)生單位的 推廣。文案大全第四節(jié)廚余垃圾的堆肥化處理一、堆肥化定義依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進可生物降 解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物過程叫做堆肥化。 堆肥化的產(chǎn)物稱 作堆肥。二、堆肥作用和用途堆肥還田，能夠增加土

16、壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，形成土壤的團粒結(jié)構(gòu)，改善土壤 物理的、化學(xué)的、生物的性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長的良好狀態(tài)。腐 殖質(zhì)又有增進化肥肥效的作用?？傊褂枚逊手饕哂幸韵聝煞N作用。(1) 堆肥的改土作用。堆肥對土壤的作月不同于化肥，它是優(yōu)良的土壤改良 劑。堆肥施入土壤可以明顯地降低土壤容重，增加土壤的空隙率，使固相下降， 液相和氣相增加；提高了土壤的保水能力、通氣性和滲水性。腐殖質(zhì)的增加提高 了土壤的陽離子交換能力，有利于保持肥效；腐殖化的有機物具有調(diào)節(jié)植物生長 的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長，即有助于植物擴大根部范圍；最后，堆肥使 用增加了土壤中的微生物數(shù)量。微生物分泌的各種有效成分直接

17、或間接地被植物 根吸收而起到有益作用，故堆肥是晝夜有效的肥料。(2) 堆肥的增產(chǎn)作用。國內(nèi)外的許多試驗表明，堆肥具有明顯的增產(chǎn)作用。 有試驗表明，連續(xù)使用堆肥23年后土壤空隙度增加2.1%4%田間持水量增 加1.4%3.5%,有機質(zhì)增加0.05%0.17%,增產(chǎn)幅度最高達15%但一個應(yīng)該 予以重視的問題是，不同的堆肥原料、堆肥品質(zhì)對農(nóng)作物的影響是不一樣的，堆肥使用于不同的場地，其使用方法和使用量都有區(qū)別。三、堆肥的原料要求堆肥原料特性(CJ/T3059-1996):(1)密度。適用于堆肥的垃圾密度一般為 350650 kg/m3;(2)組成中(濕重)有機物含量不少于 20%(3)含水率。適合堆

18、肥的垃圾含水率為 4006 60%(4)碳氮比(C/N)。適合堆肥的垃圾碳氮比為(20: 1)(30: 1)。四、堆肥的產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生要求堆肥產(chǎn)品質(zhì)量(以干基計)：(1)粒度。農(nóng)用堆肥產(chǎn)品粒度不大于 12 mm山林果園用堆肥產(chǎn)品粒度不大 于 50 mm;(2)含水率不大于35%(3) pH 值為 6.58.5 ;(4)全氮(以N計)不小于0.5%;(5)全磷(以B05計)不小于0.3%;(6)全鉀(以K20計)不小于1.0%;(7)有機質(zhì)(以C計)不小于10%(8)重金屬含量?？傛k(以Cd計)不大于3mg/kg;總汞(以Hg計)不大于 5mg/kg;總鉛(以Pb計)不大于100 mg/kg;總

19、銘(以Cr計)不大于300 mg/kg; 總神(以As計)不大于30 mg/kg o堆肥無害化衛(wèi)生要求：(1)堆肥溫度(靜態(tài)堆肥工藝)大于 55 C :持續(xù)5d以上；(2)蛔蟲死亡率為95%- 100%(3)糞中大腸菌值為10-110-2。五、堆肥原理和堆肥化過程好氧堆肥是在有氧的條件下，借好氧微生物(主要是好氧菌)的作用完成的。 在堆肥過程中，廚余垃圾中的溶解性有機物質(zhì)透過微生物的細胞壁和細胞膜而為 微生物所吸收，固體的和膠體的有機物先附著在微生物體外，由生物所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，再滲入細胞一微生物通過自身的生命活動一一氧化、還原、合成等過程，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機

20、物，并放出生物生 長活動所需要的能量，把另一部分有機物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，合成新的細胞物質(zhì)，于是微生物逐漸生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體，圖 11 - l可以 簡單地說明這個過程。廠廠合成 細胞物質(zhì)+腐箝物質(zhì) 廚余垃圾中有機物+0升微生物- 一氧化 HQ、如九P0二、：SO-一能量排入環(huán)境 釋放能量轉(zhuǎn)移為熱圖l1 一 l有機物的好氧堆肥分解一般情況下，可以利用堆肥溫度變化來作為堆肥過程的評價指標(biāo)。 一個完整 的堆肥過程由四個堆肥階段（升溫階段、高溫階段、降溫階段、腐熟階段）組成。 在堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫性微生物較為活躍，并利用堆肥中可溶性有 機物旺盛繁殖，它們在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能

21、的過程中， 一部分變成熱能，堆溫不斷 上升。適合于中溫的微生物種類極多，主要有細菌、真菌和放線菌。細菌特別適 應(yīng)水溶性有機物，真菌和放線菌對于纖維素和半纖維素分解具有特殊功能；當(dāng)溫度升高到45c后，進入高溫階段，此時主要由嗜熱性微生物起作用，復(fù)雜的有 機物開始強烈分解；溫度進一步升高到 70c以上時，微生物大量死亡或進入休 眠期，與此同時，堆肥中有機質(zhì)大量消耗，堆肥物質(zhì)逐步進入穩(wěn)定化狀態(tài)，高溫 階段，有機物質(zhì)的分解較快，且高溫對殺滅病原菌、寄生蟲、蟲卵、抱子等有利。 在堆肥后期，溫度逐漸下降，堆肥進入腐熟階段，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化。總 之，在堆肥的每個階段擁有不同的細菌、放線菌、真菌和原生動

22、物。微生物利用 廢物和階段產(chǎn)物作為食料和能量的來源，這種過程一直進行到穩(wěn)定的腐殖物質(zhì)形 成為止。六、廚余垃圾堆肥的要素廚余垃圾有機物含量高，營養(yǎng)無素全面，C/N較低，是微生物的良好營養(yǎng)物 質(zhì)，非常適于作堆肥原料。廚余垃圾中含有大量的微生物菌種， 易于堆肥過程的 正常進行。另外，廚余垃圾中惰性廢物（如廢塑料等）含量較少，利于堆肥產(chǎn)品 的農(nóng)用。但堆肥過程應(yīng)針對廚余垃圾含水率高，脫水難，含鹽高、pH值低的特性進行調(diào)整，以利于堆肥過程的快速、正常進行。（一）微生物的接種廚余垃圾中，有機物含量與城市垃圾相比很高，為了保證廚余垃圾堆肥的正 常、快速進行，應(yīng)加入適量的微生物，提高堆肥速率；通?？稍诙逊试现?/p>

23、接種 下水污泥，也可配以一定量專性工程菌或熟堆肥。（二）水分的調(diào)節(jié)廚余垃圾的含水率較高，在90流右。一般認(rèn)為，按質(zhì)量計，50除60%勺含 水率最有利于微生物分解，水分超過 70%溫度難以上升，分解速度明顯降低。 因為水分過多，堆肥物質(zhì)粒子之間充滿水，有礙于通風(fēng)，從而造成厭氧狀態(tài)，并 產(chǎn)生惡臭氣體。廚余垃圾在堆肥前必須進行水分調(diào)節(jié)，降低含水率到60%£右，一般采用離心機進行脫水。（三）溫度對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進行的重要因素， 溫度的作用主要是影響 微生物的生長。高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌。在高溫條件下堆肥，有利于縮短堆肥周期，同時高溫還起到系菌的作用，但過高的堆溫（大

24、于 70C） 將對微生物產(chǎn)生有害的影響。當(dāng)利用堆肥過程自然升溫時，應(yīng)考慮到廚余垃圾易 結(jié)團的特性，原料要加入一定量的填充料（木屑、秸稈等），利于氧的傳輸和傳 質(zhì)作用。（四）碳氮比、碳磷比廚余垃圾的有機物含量較高，控制好碳氮比、碳磷比對堆肥很重要。一般認(rèn) 為，碳素高，氧素養(yǎng)料相對缺乏，細菌和其他微生物的發(fā)展受到限制，有機物的 分解速度就慢，發(fā)酵過程就長，為了保證成品堆肥中一定的碳氮比和在堆肥過程 中有理想的分解速度，必須調(diào)整好原料中的碳氮比（25:1左右）和碳磷比（75 150）:1 左右）。（五）通風(fēng)供氧控制廚余垃圾的有機物含量較高，對堆肥過程中的通風(fēng)供氧有較高要求， 供氧不 足會產(chǎn)生厭氧和發(fā)

25、臭。通風(fēng)量過高，又會影響發(fā)酵的堆溫，降低發(fā)酵速度。實際 生產(chǎn)中，可通過測定排氣中氧的含量，確定發(fā)酵器內(nèi)氧的濃度和氧的吸收率， 排 氣中氧的適宜體積濃度值是14%- 17%如果降到10%好氧發(fā)酵將會停止。如果 以排氣中嗡的濃度為氧吸收率參數(shù)， CO的體積濃度要求為3%- 6%（六）pH值pH值對微生物的生長也是重要因素之一， 一般微生物最適宜的pH值是中性 或弱堿性，pH值太高或太低都會使堆肥處理遇到困難。廚余垃圾的 pH值偏低， 一般可加入一定量的石灰進行調(diào)節(jié)，適量的石灰投加能刺激微生物的生長。七、廚余垃圾堆肥工藝?yán)糜袡C物進行堆肥已有幾千年的歷史， 近幾十年來，堆肥原理和堆肥工藝 有了很大的

26、發(fā)展，高速機械化堆肥得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)科研人員也對堆肥進 行了大量的研究。在我國國家科委社會發(fā)展司、建設(shè)部科技發(fā)展司的組織推動下， 經(jīng)過專家評估，通過確定了一系列城市垃圾處理技術(shù)推廣項目。其中，屬于機械 化堆肥處理技術(shù)的有五項，簡易或半機械化高溫堆肥處理技術(shù)項目有六項?，F(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)，通常由前（預(yù)）處理、主發(fā)酵（亦可稱一次發(fā)酵、一結(jié)發(fā) 酵或初結(jié)發(fā)酵）、后發(fā)酵（亦稱二次發(fā)酵、二結(jié)發(fā)酵或次結(jié)發(fā)酵）、后處理、脫臭 及貯存等工序組成。廢物堆肥化按設(shè)備流程包括下述系統(tǒng)： 進料烘料設(shè)備、預(yù)處 理設(shè)備、一次發(fā)酵設(shè)備、二次發(fā)酵設(shè)備、后處理設(shè)備及產(chǎn)品細加工設(shè)備等。目前，隨著對廚余垃圾環(huán)境危害的認(rèn)識，法律法規(guī)

27、的進一步嚴(yán)格，科研人員 在原有堆肥研究的基礎(chǔ)上，利用好氧堆肥進行廚余垃圾處理的研究日益增多， 積 累了一定的經(jīng)驗，其中提高堆肥品質(zhì)和堆肥速率是研究的主要方向， 并開發(fā)出一 系列的廚余垃圾好氧堆肥處理設(shè)備。 通過外加熱源，提高溫度，利用嗜熱菌作用 快速分解廚余垃圾中有機物極高溫好氧堆肥工藝， 已經(jīng)開發(fā)成功并投入應(yīng)用。下 面簡單介紹兩種廚余垃圾堆肥處理和極高溫堆肥處理的工藝及流程。（一）廚余垃圾高溫機械堆肥工藝廚余垃圾高溫機械堆肥工藝包括廚余垃圾的前處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和 后處理等工序。1 .廚余垃圾的前處理廚余垃圾的含水率高，堆肥前需要調(diào)節(jié)水分到堆肥要求的最佳水分50%-60%然后進行破碎、

28、配料。配料時加入一定量的填充料，保證堆肥時顆粒分離 以及一定的空隙率、營養(yǎng)比，并進行微生物接種。前處理系統(tǒng)可簡單表示為：廚余垃圾一自然滲瀝一離心脫水一破碎一配料另外，有研究表明，廚余垃圾經(jīng)過厭氧預(yù)處理 （l-2d）后，再進行好氧堆肥， 可明顯縮短堆肥周期，提高堆肥效率。2 . 一次發(fā)酵和二次發(fā)酵廚余垃圾堆腮的一次發(fā)酵和二次發(fā)酵，與其他原料堆肥工藝類似。在廚余垃 圾堆肥過程中，由于廚余垃圾的有機物含量很高， 對氧的需求大，在運行參數(shù)上 有一定區(qū)別。3 .后處理廚余垃圾中雜物少，后處理主要有造粒、貯存等系統(tǒng)，旨在提高堆肥品質(zhì)及 利用價值。廚余垃圾進入場區(qū)后首先稱重計量，取樣測定水分后進行脫水、配料

29、處理，調(diào)節(jié)含水率到50%-60%水分調(diào)節(jié)后通過破碎機對廚余垃圾中粗大物料進行破碎處理，再由裝載機送入地面帶有通風(fēng)裝置的一次發(fā)酵池內(nèi)，強制通風(fēng)1215d后進行二次發(fā)酵。二次發(fā)酵產(chǎn)物可作為成品肥直接銷售， 為了提高堆肥產(chǎn)品的品 質(zhì)，可對堆肥產(chǎn)品進行精加工，制成精品堆肥銷售，可獲得較好的經(jīng)濟效益。堆 肥工藝流程見圖11-2 。物料運入廠區(qū)I原料的前處理（水分調(diào)節(jié)、破碎等）取樣I計量I滲液處理 次,酵場一一強制通風(fēng)出場表運二次%酵場一一添加活性微生物堆卑成品銷售J儲存圖11-2廚余垃圾堆肥的工藝流程（二）EATADT藝由加拿大科學(xué)家（舊R）開發(fā)的高溫好氧無污染生物處理法（EATAD）,對包 括廚余垃圾

30、在內(nèi)的有機垃圾具有較好的處理效果。 該工藝的生化部分，采用高度 嗜熱微生物進行發(fā)酵，由于發(fā)酵溫度高，有利于加快發(fā)酵過程。不同的微生物耐熱性不同，通常嗜熱菌所具有的耐熱性是因為這些微生物的 酶耐熱性強，核酸也具有保證熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)， tRNA在特定的堿基對區(qū)域內(nèi)含 有較多的G=CM,可以提供較多的氫鍵，增加熱穩(wěn)定性；另外，嗜熱微生物的細 胞膜結(jié)構(gòu)也與普通微生物不同，這類菌通常含有更多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪 酸，從而使得在高溫下細胞膜還具有較好的流動性和完整性。從細胞膜的流動鑲嵌模型來說，膜的流動性對于保持細胞內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境的物質(zhì)交換是很重要的。該技術(shù)發(fā)酵所采用的菌種是混合菌團，能在85c的高溫下

31、很好地生長。發(fā)酵周期為72 ho實行二次發(fā)酵。一次發(fā)酵，保持漿料含水為 92%固形物為8% 將漿料輸送到一次發(fā)酵罐，升溫到 55c接種發(fā)酵，由于在55c條件下，該嗜熱 菌的酶被迅速激活，從而快速利用有機質(zhì)進行新陳代謝。 一次發(fā)酵后的漿料再迅 速送人二次發(fā)酵罐，由于新陳代謝的進一步加強，代謝產(chǎn)生的熱使溫度繼續(xù)上升， 直到85c時，有機質(zhì)基本被降解。隨后，溫度有所下降。發(fā)酵完成后，其中 5% 的發(fā)酵液被用做下次發(fā)酵的種子，其他部分制成固態(tài)和液態(tài)有機肥料。EATA阪術(shù)工藝包括：分揀、粉碎、溶漿、分離、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵、干 燥/沉淀和壓制/蒸發(fā)等環(huán)節(jié)。在發(fā)酵過程中，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進行在線檢測， 嚴(yán)

32、格控制各工藝參數(shù)，使發(fā)酵液中的有機垃圾成分最大限度地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物一 一有機肥料。應(yīng)用EATADD：藝處理廚余垃圾的工藝流程如圖 11-3所示。根據(jù)資 料介紹，該技術(shù)的核心是供氧方式和速率。 由于含水率非常高，可以比較方便地 把氧氣均勻地向漿狀液體擴散，使有機廢物與氧氣充分接觸；但另一方面，漿狀 體中的含固率也在2妹8%黏度較大，氧氣的噴射裝置和噴射量也非常重要。 若能夠使氧氣或空氣以溶氣的方式進入漿狀體中，可明顯提高氧氣的利用率。垃圾放置一特殊設(shè)計分離器一首段消化系統(tǒng)大型雜物二段消化系統(tǒng)一|殘余處理系統(tǒng)一裝瓶及貯存 造粒機一裝瓶-蒸發(fā)機一干燥機、 小型雜物 沉淀槽一二過濾流-圖11-3 EA

33、TAD技術(shù)工藝流程第五節(jié)廚余垃圾的厭氧發(fā)酵處埋一、厭氧發(fā)酵技術(shù)簡述有機物的厭氧發(fā)酵過程就是有機物質(zhì)在特定的厭氧環(huán)境下，微生物將有機質(zhì) 進行分解，其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。在這個轉(zhuǎn)化作用中，被分解的有機碳化物中的能量大部分貯存在甲烷中， 僅一小部分有機碳化物氧化為 二氧化碳，釋放的能量滿足微生物生命活動的需要。因此在這一分解過程中，僅 積貯少量的微生物細胞。一般認(rèn)為，厭氧發(fā)酵包括四個階段，即四階段理論（水 解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷階段），每個階段有獨特的微生物菌群。在不同 的生態(tài)條件下，不一定都包括四個階段，如在食草動物的瘤胃和人的盲腸和腸道 中，一般僅包括第一階段和第三階段；

34、而在溫泉中，僅包括第三階段和第四階段。 這與不同生態(tài)環(huán)境的條件有關(guān)。厭氧生物技術(shù)，雖然在經(jīng)濟和節(jié)能方面具有明顯的優(yōu)勢，厭氧處理中 1000 kgCOD?；傻募淄橄喈?dāng)于12X106 kJ熱能，并省卻了好氧充氧的費用。但長期 以來，厭氧消化被認(rèn)為是一種較慢的生物處理過程， 而且僅僅適用于很有限的一 些有機物。近年來的研究表明，厭氧微生物的生物轉(zhuǎn)化能力是可以與好氧微生物 的生物轉(zhuǎn)化能力相比擬的，問題不在于厭氧微生物的活性而在于厭氧微生物的世 代時間。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、能源短缺的現(xiàn)實為大家普遍接受的同時， 厭氧生物技 術(shù)越來越引起人們的興趣。Totzke報道僅19891994年全世界非塘類厭氧裝置 的

35、數(shù)量從近300個增到800以上。厭氧處理的主要優(yōu)缺點可見表 11-1。表11-1厭氧處理的優(yōu)缺點比較優(yōu)點缺點工藝穩(wěn)定反應(yīng)器內(nèi)生物量啟動時間長減少補充氮、磷的費用對堿度要求高，有時需補充一定量堿度貯存能量并具有生態(tài)和經(jīng)濟上的優(yōu)點低溫下動力學(xué)速率低，處理低濃度有機質(zhì)不能實現(xiàn)能量平衡無尾氣污染可以降解好氧過程中不可生物降解物質(zhì)水處理中減少剩余污泥處理費用甲烷菌對環(huán)境條件較敏感廚余垃圾具有自身特性，含水率高，脫水性能差，有機物含量高等。采用厭 氧處理與好氧生物處理相比，有獨到的優(yōu)勢。(1) 廚余垃圾有機物含量高，經(jīng)過厭氧生物處理能回收大量氫氣及甲烷氣， 實現(xiàn)能源回收，具有較大的經(jīng)濟價值。(2) 好氧堆

36、肥處理廚余垃圾，產(chǎn)生臭氣和大量二氧化碳氣體，不經(jīng)有效處理 能在一定程度上造成大氣污染，二氧化碳氣體是一種溫室氣體。厭氧處理尾氣污 染較少，具有生態(tài)優(yōu)點。(3) 廚余垃圾含水率高，脫水性能差。采用好氧處理一般必須調(diào)節(jié)水分到堆 肥所要求的50%-60%消耗大量的能量，不進行水分調(diào)節(jié)，為了提高堆肥溫度， 則又要消耗更大的外源能量輸入。厭氧處理時，對水分的要求無好氮條件嚴(yán)格， 反應(yīng)溫度的保持可通過回收能量的全部或部分維持，能實現(xiàn)能量的平衡。(4) 厭氧微生物對氮、磷等營養(yǎng)元素的要求比好氧微生物低，減少附加費用。 (5)發(fā)酵沼渣、沼液可作為良好的有機肥，經(jīng)過適當(dāng)處理后可成為動物飼料。沼氣發(fā)酵殘余物是一種

37、高效有機肥和動物飼料。沼渣一般含有機質(zhì)36.0%49.0%,腐殖酸10.1%44.6%,粗蛋白5%4% 全氮0.8%1.5%,全磷0.44% 0.6%,全鉀0.6%1.2%。用等量沼液與敞口池糞水進行肥效對比，糧食增產(chǎn) 6.5%15.2%,棉花增產(chǎn)17.5%,油菜增產(chǎn)0.6%.且對病蟲害有防治作用。有關(guān) 試驗表明，施加沼液喂豬可使育肥期縮短一個月，節(jié)省飼料80 kg;用沼渣養(yǎng)魚較投放豬糞增產(chǎn)25.6%。二、廚余垃圾厭氧生物處理中存在的難點利用厭氧技術(shù)處理廚余垃圾，由于厭氧微生物的生物學(xué)特性，也存在一些難 點和缺陷。厭氧微生物的啟動時間慢，批量發(fā)酵時，發(fā)酵周期相比好氧處理較長。 廚余垃圾固體含量

38、高，流動性能差，連續(xù)進料困難，影響厭氧微生物的接種等。廚余垃圾pH值較低，含鹽量高，容易發(fā)生酸中毒，抑制微生物的正常生長，嚴(yán) 重時可使厭氧過程失敗。另外，相比于好氧生物處理，厭氧處理存在設(shè)備復(fù)雜、 一次性投資較高的問題。為了提高廚余垃圾厭氧發(fā)酵的效率， 縮短厭氧發(fā)酵周期，通?？刹捎靡韵路?法和途徑：(1) 提高含固率，可提高反應(yīng)器的設(shè)備效率。研究表明，固體濃度為7.52%、10.2%、15.5%寸處理效果均良好。當(dāng)固體濃度為 21.8%以上時的處理效果逐漸下 降，由于有機質(zhì)生物降解率、產(chǎn)沼氣量和產(chǎn)甲烷率均隨固體濃度的增高而降低。固體濃度為50%寸降低幅度最大，考慮到反應(yīng)器的設(shè)備效率，建議發(fā)酵固

39、體濃度 在 10%- 20%(2) 在直接厭氧發(fā)酵過程中，由于揮發(fā)性有機酸積累較快，影響產(chǎn)甲烷菌的 生長，使發(fā)酵效率降低，發(fā)酵周期延長，甚至酸中毒。酸中毒是高濃度發(fā)酵失敗 的最常見原因，克服的方法是必須選擇厭氧食物鏈系統(tǒng)完整且活力高的優(yōu)良接種 物，同時要保證有足夠的接種量。采用兩步法發(fā)酵可顯著提高氫氣和甲烷產(chǎn)量， 還熊提高城市固體廢物的生物降解率。在20%-50%Z下時高固體濃度發(fā)酵能正常產(chǎn)甲烷、最終pH值和揮發(fā)酸均正常。(3)采用適當(dāng)預(yù)處理，用先好氧后厭氧發(fā)酵，結(jié)果表明啟動快，產(chǎn)氣量高， 處理周期短：而直接用厭氧發(fā)酵，由于揮發(fā)酸大量積累，啟動困難，產(chǎn)氣量少。 與直接厭氧消化相比，日平均產(chǎn)氣重

40、可提高6.7倍，甲烷含量也明顯增高。從好 氧發(fā)酵轉(zhuǎn)為厭氧發(fā)酵，速度很快，其實質(zhì)原因是厭氧微生物的數(shù)量很多。 厭氧發(fā) 酵開始時，厭氧菌的數(shù)量即達到了高峰，這主要是接種物數(shù)量充足和接種物中含 生物量高之故。(4) 提高反應(yīng)溫度。高溫下，微生物活性高，反應(yīng)速率快。(5)采用專性工程菌，一方面可提高厭氧菌群的數(shù)量；另一方面，可利用工 程菌的高效降解功能達到快速降解有機質(zhì)的目的。三、廚余垃圾的厭氧發(fā)酵處理對廚余垃圾進行厭氧發(fā)酵處理時，由于廚余垃圾的含水率、有機物含量較高， 在反應(yīng)過程中對一些因素必須嚴(yán)格控制，如：含水率.pH值、堿度等。過高的含 水率會影響反應(yīng)的升溫過程，從而直接影響反應(yīng)周期，同時高的含

41、水率也降低了 反應(yīng)器的容積負(fù)荷，降低了反應(yīng)器的效率。因此，對廚余垃圾的水分調(diào)節(jié)，提高 含固率是必要的。在廚余垃圾厭氧發(fā)酵中，有機物的酸化過程產(chǎn)生大量有機酸的 積累，pH值下降，保持足夠的堿度才能保證產(chǎn)甲烷過程的正常進行。另外，廚 余垃圾氮、硫量亦較高，一定濃度的游離 NH、HS對甲烷菌均有抑制作用，可視 具體情況，通過控制適當(dāng)?shù)膒H值和投加調(diào)理劑對其進行控制。厭氧發(fā)酵根據(jù)工 藝、原料的特點，相的分離等，有多種分類形式，如直接發(fā)酵、兩相發(fā)酵、高固 體發(fā)酵、低濃度發(fā)酵、漿料發(fā)酵等。高固體厭氧消化也稱為干發(fā)酵。在傳統(tǒng)的厭氧消化工藝中固體含量通常低于8%而高固體消化中固體含量可達到 20%-35%直到

42、目前，大規(guī)模運用的厭氧 消化都是低固體含量的，用于處理一些液體或固體含量低的泥狀廢物， 在處理固 體含量高的廢物（如垃圾）時，需加大量的水稀釋，大大增加了處理量和處理成 本。以上因素使人們開始重視高固體消化技術(shù)。 高固體厭氧消化有如下優(yōu)點：單 位容積的產(chǎn)沼氣量高；需水量低或不需水；單位容積處理量大；消化后的產(chǎn)品不 需脫水即可作為肥料或土壤調(diào)節(jié)劑等利用，降低了處理成本。高固體厭氧消化的概念是在1958年提出的。從1980年起，Jewell等在這 一領(lǐng)域作了不少工作。目前這方面的工作主要在歐美的一些國家進行。 我國對它 的研究尚少，僅江西工學(xué)院、武漢大學(xué)、清華大學(xué)、同濟大學(xué)等幾個單位進行了 實驗室

43、規(guī)模的小試研究。研究進展一直很慢，其主要原因是隨著固體含量的增加， 許多影響微生物活性的條件變得更為嚴(yán)格，例如：（1）氨、重金屬、硫酸鹽、揮發(fā)性有機酸等抑制物的含量可能會提高， 對細菌活性產(chǎn)生不利影響，需要有效的 措施來降低原料中對細菌有毒性的物質(zhì)含量；（2）很高的固體含量給攪拌裝置的 選擇和動力配給帶來了困難；（3）反應(yīng)的啟動條件苛刻，菌種馴化任務(wù)艱巨；（4） 運行中存在著很高的不穩(wěn)定性。兩相厭氧發(fā)酵是根據(jù)厭氧發(fā)酵的階段理論，創(chuàng)造良好的微生物生活生長條 件。實際上，各種分類都是相對的，在實際應(yīng)用中，常常是分不開，結(jié)合使用的。 下面對其中一些技術(shù)、工藝及其特點進行簡單的介紹。四、廚余垃圾厭氧發(fā)

44、酵處理及工藝流程廚余垃圾的厭氧發(fā)酵包括脫水、破碎等前處理過程、厭氧發(fā)酵、滲液處理、 氣體凈化及貯存等環(huán)節(jié)。首先是通過離心機等機械進行物料的水分調(diào)節(jié)。破碎則利用破碎機對物料中的粗大物體（如骨頭等）進行破碎，有利于后續(xù)發(fā)酵單元的 順利進行。厭氧發(fā)酵階段通過投加兼性和厭氧微生物菌種，強化物料中有機組分 的分解，使生成較穩(wěn)定的發(fā)酵產(chǎn)品和以甲烷為主的發(fā)酵氣體。利用水處理裝置對物料脫水形成的有機廢水進行處理， 防止?jié)B液形成二次污染。另外，甲烷是一種 有較高經(jīng)濟利用價值的氣體，通過凈化裝置去除發(fā)酵氣中H2s等雜質(zhì)氣體，能提高發(fā)酵氣的利用價值，工藝流程見圖11-4 o菌種投加氣體凈化一能源回收進料I水一破碎L

45、厭氧發(fā)酵一發(fā)酵產(chǎn)品一外運（利用）水處理一達標(biāo)排放圖11-4廚余垃圾厭氧發(fā)酵工藝流程五、廚余垃圾厭氧發(fā)酵的其他幾種可行工藝（一）美國試驗工廠工藝1979年，美國建立了世界上第一個年處理量為 5000 t的試驗工廠，由于經(jīng) 濟原因，運行4年后停轉(zhuǎn)，它在4年中所取得的經(jīng)驗、數(shù)據(jù)為以后的研究提供了 很好的參考；其生產(chǎn)工藝也是以后各種不同工藝的基礎(chǔ)。該工藝流程簡圖如圖 11-4。所收集垃圾經(jīng)破碎分選后，去除無機成分和塑料等，調(diào)節(jié)固體含量為25%左右，在55c下高溫消化，機械攪拌，在反應(yīng)器中停留一個月。所產(chǎn)生沼氣處 理利用，滲濾液處理后排放，殘余固體物質(zhì)加工成肥料或土壤調(diào)節(jié)劑。該工藝是以后各種高固體厭氧消

46、化工藝的基礎(chǔ)。 各國研究人員針對垃圾預(yù)處 理、攪拌方式、反應(yīng)溫度、進料含量、產(chǎn)物的加工利用、污染控制等提出了許多 不同的改進方案，形成了各具特色的工藝流程。試驗工廠停止運轉(zhuǎn)的主要原因是 資金困難。以后的工作者們采取各種方法來獲取資金、 降低運行成本，包括收取 垃圾處理費用，溜氣發(fā)電，廢熱利用，固體殘余物加工成肥料，滲濾液制液肥等。（二）法國的Valogra工藝Valogra工藝是20世紀(jì)80年代后期開發(fā)研制的。由于其具有較好的經(jīng)濟效 益和環(huán)境效益，取得了較大的成功，在歐洲地區(qū)得到了一定的工業(yè)運用。 垃圾經(jīng) 破碎分選后，有機組分與反應(yīng)器回流液混合，調(diào)成漿狀（含量不詳）。在中溫（35 40C）或高

47、溫（5560C）下連續(xù)消化1725 d出料壓縮后，進一步加工成肥料 出售；滲濾液部分回流，調(diào)節(jié)進料濃度，并起一定的接種作用，多余的滲濾液處 理后排放；所產(chǎn)生沼氣一部分壓縮后回流，起攪拌作用，另一部分輸出利用。垃 圾產(chǎn)氣量為149.6 m3/t ,其中甲烷含量54% COM除率為58%該工藝最主要 的特征是：用壓縮沼氣來進行攪拌，從而避免了機械攪拌帶來的泄漏、機械磨損、 消耗動力高等缺點。目前荷蘭的提比可垃圾處理廠（年處理量10萬t）,法國的愛門司垃圾處理廠（年處理量 5.5萬t）均采用了這一工藝。（三）丹麥 CarlBro工藝CarlBro工藝由丹麥CarlBro公司開發(fā)研制，已有了工業(yè)運用。

48、垃圾破碎分 選，有機組分進入一級反應(yīng)器；中溫 3537c停留23h,進行酸化，pH值為 6.5左右；酸化后，固液分離，固體部分進一步加工成肥料，液體部分進入二級 反應(yīng)器；中溫下停留12d產(chǎn)沼氣，氣液分離，所產(chǎn)沼氣出售電廠。垃圾產(chǎn)氣量 150175m3/t ,固體去除率60%以上。該工藝的主要特點是：（1）兩階段消化，把酸化階段和產(chǎn)沼階段分離開來， 可以節(jié)約用地，并便于管理；（2）處理時間短，僅35 d,因此可充分利用有限 的設(shè)備，降低了投資和成本；（3）滲濾液加工成液肥出售，不但減少了廢水處理 量，還有一定收入。1991年丹麥的世界上第一個工業(yè)規(guī)模的城市垃圾厭氧處理 廠就采用了該工藝。該廠設(shè)計

49、處理能力為 20萬t/a,初期投資為5500萬丹麥 克朗，運行費為800萬丹麥克朗/a,其中66豚自出售沼氣。所生產(chǎn)固體和液 體肥料有很高肥效，銷路很好。據(jù)該公司核算，垃圾處理廠費用（包括初期投資 與運行費用）低于同等規(guī)模垃圾整燒廠，但缺乏與土地填埋費用比較的數(shù)據(jù)。（四）厭氯一好氧工藝該工藝由美國加利福尼亞大學(xué)開發(fā)研制。由于厭氧消化后的產(chǎn)物中還含有一 定量的可生物降解物質(zhì)，以及細菌等微生物，對人體和環(huán)境有一定危害，不能直 接出售或排放。因此，研究者們提出在厭氧消化后，進行好氧堆肥處理，進一步 降解有機物質(zhì)，殺滅細菌。垃圾破碎分選、有機成分進入?yún)捬醴磻?yīng)器，高溫 （55 60C）停留2530 d,

50、厭氧消化產(chǎn)生沼氣；再進入好氧反應(yīng)器，在55c下腐熟， 徹底殺死各種病菌等微生物，最終產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，化學(xué)組成合理，有很高的肥效 和熱值，可用做肥料或電廠燃料：垃圾產(chǎn)氣量為 800 m3/t0經(jīng)兩級處理后，周 體去除率為553 65%該工藝的特點是：（1）產(chǎn)氣量高，是前幾種方法的5倍左右；（2）最終產(chǎn)品生 物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是很好的有機肥料或燃料；（3）產(chǎn)物對人體和環(huán)境無害，完全 符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。該工藝目前尚處于中試階段。（五）礦化垃圾協(xié)同產(chǎn)氫工藝該工藝由同濟大學(xué)趙由才課題組研制，主要方法是將填埋一定年限的礦化垃 圾，篩分粒徑至15 mmi下。沿腳廢物經(jīng)食品破碎機破碎至粒徑 10 mnm；下，與經(jīng)水洗

51、的污水廠濃縮池污泥以一定比例混合，并采取干熱滅菌的方法進行預(yù)處理，然后投加一定比例的礦化垃圾，并調(diào)節(jié)含水率至 85%在恒溫條件下（36 C） 于密閉的容器內(nèi)進行發(fā)酵，在 5d的反應(yīng)周期內(nèi)累計的氫氣產(chǎn)率為 180 mL/gVS 以上，產(chǎn)氫潛力在190 mL/gVS以上，最大產(chǎn)氫速率 90 mL/（h - g） vs以上，最 高濃度50%Z上。工藝流程如圖11-5所示。平均每噸濕沿腳（含水率 80流右） 可以產(chǎn)生氫氣約25 rrr3,具有極大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。產(chǎn)生的氫氣經(jīng)簡單預(yù)處理后作為燃料或發(fā)電原料使用，發(fā)酵殘留物可繼續(xù)作 為產(chǎn)甲烷基質(zhì) 或好氧堆肥后農(nóng)用。該工藝有幾個顯著特點：（1）簡單易控

52、制，無需外加營養(yǎng)元素，成本低廉； （2）氫氣產(chǎn)量較高，無二次污染，對填埋礦化垃圾、沿腳廢物和污水廠污泥進行 了有效的資源化利用；（3）固體產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，不含病菌等微生物，是很好的農(nóng) 業(yè)肥料。腐熟垃圾沿腳廢物開采“風(fēng)干破碎礦化垃圾沿腳廢物【細斜這10師污水廠厭氧污泥 淘洗、過篩一 T卜昆合 混合物厭氧污過lOnun獷化垃圾組料5W13mm1滅菌混合聯(lián)合發(fā)酵機制| 調(diào)節(jié)含水率 聯(lián)臺發(fā)臉機制置于恒溫發(fā)酵容器.并進行氮氣吹脫聯(lián)合發(fā)酵機制間歇攪拌或搖晃I氨氣發(fā)酵殘渣, I,I i甲烷化好氧堆肥沼氣沼§圖11-5礦化垃圾協(xié)同產(chǎn)氫工藝流程示意圖六、厭氧消化過程的控制與優(yōu)化條件從有機廢物固體階段發(fā)酵

53、工藝可見， 在發(fā)酵理論和發(fā)酵控制上，固體發(fā)酵和 液體發(fā)酵是相同的。厭氧發(fā)酵的特性和效能取決于三個方面的因素：作用者（厭氧微生物）、作用對象（有機物）以及作用條件（環(huán)境條件、接觸傳質(zhì)等）。有機 廢物厭氧處置工藝，即是從工程化的角度，去創(chuàng)造最佳的適合厭氧微生物生存的 環(huán)境條件和作用條件，以取得最大的有機物降解效果。其基本的運行控制和優(yōu)化 條件有：相分離、溫度、含水率、基質(zhì)條件以及預(yù)處理促進等。（一）相分離從厭氧發(fā)酵的微生物學(xué)機理可知，復(fù)雜物料的厭氧降解主要是由兩類特性完 全不同的微生物：產(chǎn)酸細菌和產(chǎn)甲烷細茵的逐級代謝完成的。產(chǎn)酸細菌種類多， 世代時間短，增長快，對環(huán)境條件不太敏感；而產(chǎn)甲烷細菌則恰

54、好相反，種類少， 世代時間長，專一性強，對環(huán)境條件要求嚴(yán)格，如若將兩者分開在兩個反應(yīng)器中， 使得兩者能在自身最佳的環(huán)境條件下進行，則會有利于細菌的生長和反應(yīng)的穩(wěn) 定，提高容積負(fù)荷率，這就是兩相厭氧工藝的理論出發(fā)點。20世紀(jì)70年代初，F(xiàn). G. Pholand和S. Ghosh首次提出了兩相厭氧消化系 統(tǒng)（TPAD）。較多的研究表明，對不同基質(zhì)材料的有機廢物厭氧發(fā)酵處置， 兩相系 統(tǒng)表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。Ghosh等用單相和兩相反應(yīng)器處理城市垃圾的對比試驗表 明，兩相系統(tǒng)甲烷產(chǎn)量大約可以提高 20% Scherer用兩相系統(tǒng)處理有機垃圾， 揮發(fā)性固體的降解率達到 80%產(chǎn)氣量達到了理論產(chǎn)氣量的 9

55、8% B. G. Yeoh對 兩相厭氧消化工藝和單相厭氧消化工藝進行了對比試驗表明，兩相厭氧消化系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷活性明顯高于單相厭氧消化系統(tǒng)。Pavan認(rèn)為兩相消化是處理高揮發(fā)性 固體的正確選擇。此外S. Gabriele對比了在中溫和高溫條件下一相和兩相消化 的運行特性，結(jié)果表明，市政固體垃圾適宜兩相厭氧發(fā)酵， 有機物質(zhì)的最高轉(zhuǎn)化 率可達90%雖然育關(guān)厭氧相分離的比較研究中，大部分的研究表明兩相厭氧較單相系 統(tǒng)，在有機物降解、有機負(fù)荷的提高、氣體產(chǎn)率和運行穩(wěn)定上具有明顯的優(yōu)勢， 但兩相厭氧工藝的優(yōu)越性尚存異議，也有不少研究者的研究結(jié)論表明，兩種工藝 的運行特性沒有太大的差別。高庭耀等采用兩種工藝

56、對污泥消化的研究結(jié)論是， 對于污泥消化，兩相工藝并不顯示出特別的優(yōu)勢。 這是可以理解的，消化工藝的分相，僅僅是對微生物生存的環(huán)境條件進行改進強化，而厭氧消化的整體效能的影響因素較多，各種因素相互協(xié)同，相互作用。葉芬霞等分析了有機廢物兩相厭 氧消化的基質(zhì)特異性認(rèn)為，相分離會抑制需互養(yǎng)關(guān)系才能分解基質(zhì)的完全生物降 解，從熱力學(xué)的角度，碳水化合物的厭氧消化采用兩相是適宜的， 而蛋白質(zhì)和脂 肪酸的厭氧降解則可能是相反的要求。目前，在有機廢物的厭氧發(fā)酵處置工藝應(yīng)用上，單相工藝遠多于兩相工藝， 一方面可能是由于，兩相工藝相對于單相工藝在效率優(yōu)越性上， 還缺乏確鑿的依 據(jù)；另一方面，則是由于兩相工藝在投資和

57、運行控制上處于劣勢。（二）溫度控制在厭氧發(fā)酵工藝中，一定范圍內(nèi)，溫度能影響微生物的生理活性，影響生物 降解的比速率，同時在不同的溫度條件下，會引起不同種群優(yōu)勢微生物的生態(tài)演 變，有機廢物的厭氧消化，一般在中溫或高溫下進行，以利用提高反應(yīng)的進程， 縮短發(fā)酵周期，中溫的最佳溫度為 35c左右，高溫為55c左右。大量的研究表明，高溫發(fā)酵的產(chǎn)甲烷能J要高于中溫發(fā)酵，于曉章研究了不 同純物質(zhì)（乙酸、丙酸）厭氧發(fā)酵中溫度對甲烷產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，不同基 質(zhì)在50c時均達到最大的產(chǎn)氣效率；張光明通過試驗表明，有機廢物厭氧發(fā)酵， 高溫處理能力達到中溫的2.53倍。此外，基質(zhì)特性對厭氧發(fā)酵中的溫度作用有一定影

58、響，Ghosh等使用傳統(tǒng)的高效反應(yīng)器，觀察到55c的高溫比35c的處理只使甲烷產(chǎn)量提高了 7%另有研 究結(jié)果表明，在25c和30c時，乙酸和丙酸的產(chǎn)甲烷能力基本相當(dāng)，當(dāng)提高溫 度到50c時，丙酸的產(chǎn)甲烷能力明顯高于乙酸。Pavan等在示范規(guī)模的反應(yīng)器中 采用半干單相高溫厭氧消化工藝處理不同垃圾的消化試驗表明：機械分選有機垃圾和源分選有機垃圾，兩者具有明顯不同的可消化性。一般認(rèn)為，對于纖維素含量較高的基質(zhì)，采用高溫發(fā)酵，其生物降解性和產(chǎn) 氣特性均有較大的提高，這是因為嗜熱菌群能強烈分解纖維素等物質(zhì)， 同時，在 不同的溫度條件下，復(fù)雜基質(zhì)的水解度是截然不同的。 Scherer等采用兩相系統(tǒng) 來處理域市垃圾