北京市生活垃圾厌氧消化技术应用潜力分析

摘要：在分析国内外厌氧消化技术的基础上，结合北京市近年来生活垃圾产生量和成分变化，对其中小区厨余垃圾、宾馆饭店餐饮垃圾以及城市粪便等有机垃圾的产生量及处理现状进行了分析，结果表明厌氧消化技术在生活垃圾处理领域应用潜力巨大。
关键词：生活垃圾；厌氧消化；有机垃圾
1国内外厌氧消化技术研究进展
厌氧消化技术处理有机垃圾，是指生活垃圾中的有机物质在特定的厌氧条件下，微生物将有机物进行分解产生洁净能源——沼气，同时沼液及沼渣可用来生产有机堆肥，具有工艺稳定、环境效率高及可持续发展等特点。根据不同的评价指标，厌氧消化有很多不同的方法。在实际应用中，通常根据待处理废物中有机固体含水率大小分为干法和湿法2大类。
干法发酵要求垃圾的含固率一般为24%～40%[1]，基本上保持了经分选预处理后的生活垃圾的原始状态，因此对进料的预处理要求比湿法简单，一般不需要再给垃圾加水，所以干法发酵产生的废水量很少，废水处理所需费用较少。但干法为了满足废物高黏度需求，所需设备往往比湿法昂贵。
湿法发酵垃圾的含固率一般10%~15%，需要往垃圾中加大量的水，所产生的废水比较多。由于湿法中的浆液处于完全混合的状态，因此更容易受到氨氮、盐分等物质的抑制[2]。
我国城市生活垃圾经分选后，需处理的垃圾中含有30%以上的干物质成分，因而更适于采用干法发酵工艺，而餐厨垃圾含水率较高，一般可达85%以上，故适于采用湿法发酵工艺。
厌氧消化技术在国外应用已相当广泛，截至目前，已有大约117个垃圾处理厂采用厌氧消化工艺，其中90个已运行，27个在建，这些厂的处理能力都在2500t/a以上。主要分布在澳大利亚、丹麦、德国等，采用此工艺的公司主要有澳大利亚的Entech公司、德国的BAT公司、瑞士的Kompo gas公司、丹麦的Kruger公司等[3]。欧洲固体垃圾厌氧处理的总量在2000年已经达到100万t/a，占处理总量的1/4[4]，且有逐年增加的趋势。
目前国内正在建设的北京市董村分类垃圾综合处理厂（650t/d）和上海市普陀区生活垃圾处理厂（800t/d）主要工艺采用厌氧消化技术。
2北京市生活垃圾产生量及成分变化
2008年北京市年产生生活垃圾673万t，并以每年7%～8%的速度增长。2004~2008年北京市生活垃圾产生量见表1。
表1 2004~2008年北京市生活垃圾产生量

生活垃圾组成也发生着较大的变化，主要表现有机物含量增加、无机组分下降、可回收物含量增加、垃圾热值增加等，见表2[5]。2008年厨余垃圾已达到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%。其中塑料废物的含量变化最大，1989年垃圾中的塑料废物为1.88%，2008年上升为13.1%。塑料废物主要成分是商品包装物。2008年垃圾低位热值已达到5083kJ/kg。
表2北京市垃圾成分变化

目前这种高有机物含量的生活垃圾处理难度加大，如直接进行填埋，具体表现在：①占用大量宝贵土地；②产生大量渗沥液，对地下水造成潜在污染威胁，同时增加渗沥液收集、处理成本；③产生大量温室气体，增加沼气收集、处理成本；④产生恶臭气体，污染周围环境。如直接进行焚烧，具体表现在：①垃圾热值低，焚烧工况不易控制；②垃圾发电效率低，焚烧成本高。如直接进行堆肥，具体表现在：①发酵周期较长，占用土地多；②堆肥过程臭气控制难度大；③由于堆肥原料是混合垃圾，堆肥产品质量难以保证。
3北京市生活垃圾厌氧消化技术潜力分析
3.1居住小区的厨余垃圾
北京市2002年开始实行垃圾分类，截至2007年底已有2255个小区、大厦实行垃圾分类，垃圾分类人口覆盖率已达到52％。目前北京市居民区垃圾分成3类：厨余垃圾、可回收物、其他垃圾；其中厨余垃圾是进行厌氧消化的很好原料。以2008年为例，北京市生活垃圾产生量为673万t，按厨余垃圾平均含量40％计，那么厨余垃圾量为269万t，折合7370t/d，具有很高利用潜力。北京市目前已有、在建综合处理厂处理能力只有2100t/d，见表3。仅与厨余垃圾产生量一项就相差甚远，处理能力严重不足。2015年北京市规划将新建综合处理厂8座，处理能力达到8000t/d[6]。
表3北京市已有、在建生活垃圾综合处理厂