城市生活垃圾厌氧消化处理技术研究进展_生活垃圾_固废处理_资讯

单级高固体厌氧消化典型的工艺为比利时有机垃圾系统公司（Organic Write Systems）开发的的Dranco工艺、瑞士Kompogas AG公司开发的Kompogas工艺和法国Steimueller Valorga Sarl公司开发的Valorga工艺，见图三。Dranco的主要单元为单级高温反应器，原料从反应器顶部进入，从底部出料，反应器中一般没有搅拌，垃圾以栓塞流方式垂直移动，一部分消化物作为接种剂再进入到新鲜垃圾中。该工艺进料固体浓度15%-40%，负荷10kgCOD/（m3•d），温度50-58℃，消化时间15-20d，每吨垃圾生物气产量为100-200m3。
高固体与湿式厌氧消化相比，从技术及成本都有较大的不同，见表一。

图三不同的高固体厌氧消化系统设计示意图
表一BOFM SW的湿式和高固体厌氧消化比较分析

2.2.2两级厌氧消化
两级厌氧消化包括两级湿式厌氧消化和两级高固体厌氧消化。
荷兰的Pacques工艺、德国和加拿大的BTA工艺以及德国的Biocomp工艺都属于两级湿式厌氧消化。Pacques是中温工艺，主要处理水果蔬菜垃圾（fruit and vegetal waste，FVW以及SS-BOFM SW。水解反应器TS为10％，采用气流搅拌，消化物经过脱水，液体部分进入到上流式厌氧污泥床（up flow anaerobic sludge blanked，UASB）产甲烷，固体的一部分加到水解反应器中作为接种物，剩下部分用于堆肥。BTA工艺的TS含量要求为10%左右，中温厌氧消化。产甲烷反应器采用附着式生物膜反应器，保证足够的微生物停留时间。为了防止附着式生物膜反应器的堵塞，仅有液体部分进入到产甲烷反应器。同时，为了维持水解反应器的pH值在6-7之间，产甲烷反应器中消化后的液体又循环回水解反应器。
典型的两级高固体厌氧消化工艺为德国维尔利公司（Wehrle Werk Aktiengesel Lschaft，WWAG）的Biopercolat工艺，它与Pacques工艺相似，但水解是在较高TS含量以及微好氧条件下完成，微好氧水解反应器以及附着式生物膜产甲烷反应器可以将消化时间缩短为7d。与单级湿式系统相比，两级系统具有较高的OLR。比如BTA工艺Biopercolat工艺的OLR分别为10和15kgVS/（m3•d），这主要由于附着式生物膜能够提高微生物停留时间，增强了产甲烷菌对高浓度氨的耐受作用，提高生物稳定性。但1999年DE的研究报道指出，由于两级系统较为复杂，两级工艺的商业化应用只占到城市垃圾处理总量的10%。
2.2.3间歇式厌氧消化
典型间歇式厌氧消化工艺是荷兰的Biocel对每年能处理源头分选的生物垃圾35000t，该工艺采用中温厌氧消化，由14个混泥土浇注的反应器组成，每个反应器的有效容积为480m3。进入非搅拌反应器的垃圾预先和接种物充分混合，从反应器中收集得到的渗滤液再循环到反应器顶部，垃圾在反应器中停留超过40d，直到停止产气。处理相同量的垃圾，Biocel工艺与单级湿式工艺相比，产气量低40%左右。
3城市生活垃圾厌氧消化处理技术的发展趋势
近年来，在可持续发展原则指导下，欧洲国家纷纷立法，限制BOFM SW进入卫生填埋场，BOFM SW含量高于5%的垃圾即被禁止，垃圾分类收集得到广泛推广。这种情况下，BOFM SW处理和利用成为一个迫切的问题。由于堆肥存在缺陷问题，人们不断探讨BOFM SW处理和利用的新技术方法。近十年来，城市生活垃圾厌氧消化系统在德国、瑞士、奥地利、芬兰、瑞典等国家发展尤其迅速，日本荏原公司也从欧洲引进技术，在日本建设了首座厌氧消化示范工程。城市生活垃圾厌氧消化处理成为有机垃圾处理的一种新的趋势。在美国，厌氧消化工艺也有一定的应用。目前，比较成熟的城市生活垃圾厌氧消化系统一般为日处理有机垃圾100吨左右，每日可以产生12000m3左右生物气体，同时还可以产一生25吨左右的优质有机肥。
国内厌氧消化技术最近20多年开始有较大发展，主要仍然集中在污泥消化、粪便处理、高浓度有机废水处理等领域，城市生活垃圾处理行业中应用厌氧产沼并回收利用则还处于起步阶段。厌氧处理用于污泥消化虽然是一种成熟的传统技术，但生活垃圾可降解有机物的组成不同于污泥，其有机物含量高，其中蛋白质、脂肪、盐分等物质的分解代谢和发酵条件等均有别于污泥消化，其微生物的种类、生长规律、菌群关系等还有待深入研究。尤其是我国城市生活垃圾可降解有机物对该技术的适用性必须予以研究开发。在基础研究完善的情况下，筛选培育优良菌种，提高厌氧发酵的效率，也是一个新的课题。总体来看，高固体浓度厌氧处理技术在我国的基础研究与产业化开发应用具有创新性。
4城市生活有机垃圾厌氧消化处理存在的问题及展望
采用厌氧消化技术，不仅能使MSW稳定化，还能获得生物质能源，并产出优质的肥料，尤其在高温条件下能有效去除病原菌。但目前有机垃圾的厌氧消化处理技术在流程的各个环节上还需要不断完善。从工艺来看，未经预处理的垃圾，水解时间长。现有的预处理工艺成本较高，由于垃圾的固体含量较高，给搅拌装置的选择和动力配给带来困难。从微生物学角度来看，由于固体含量较高，产酸阶段的VFAs容易积累，造成酸中毒；缺乏适合垃圾厌氧发酵的高效微生物菌群，启动困难，菌种较难驯化；氨、重金属、硫酸盐等抑制物含量较高，抑制细菌活性，运行中存在较高的不稳定性。因此，在机理以及工艺方面均需要进一步研究。