城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究

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1、张记市等：城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究325城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究张记市，张雷，王华昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明6500933摘要：在适当的PH值和搅拌条件下，研究了反应温度、总固体含量、pH值、碳氮比、碳磷比以及接种物量对有机生活垃圾厌氧发酵产沼气的影响。实验结果表明：有机生活垃圾厌氧消化产沼气的适宜条件是：反应温度50～55℃，总固体含量23%～28%，pH=6.8～7.4，w(C)/w(N)=(20～30)，w(C)/w(P)=50，接种物量为25%～30%。在厌氧的条件下,可以制取含甲烷60%～75%的生物气，可实现能量回收；发酵剩余物可制

2、有机肥，实现物质再利用。有机生活垃圾在厌氧消化反应器的停留时间为15～20d。关键词：有机生活垃圾；厌氧发酵；生物气；发酵剩余物中图分类号：X705；S216文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）03-0321-05张记市等：城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究325表1昆明市生活垃圾的组成Table1IngredientofKunmingMSW名称厨余纸类塑料织物木草渣石金属玻璃其它w/%37.512.685.131.857.1540.122.581.201.8昆工生活垃圾实验室分选破碎后加入消化罐沼液渣处理气体收集测量图1生活垃圾厌氧消化处理工艺Fig.1T

3、reatmentprocessofanaerobicdigestion垃圾是人类生活中必然会产生的废弃物品。随着都市规模的不断扩大，人口的高度集中，城市生活垃圾日益增多，人均年产量为450kg左右，并且以每年不低于8%的速度递增。我国年产垃圾已达1.5亿t，成了世界上垃圾包袱最重的国家之一[1]。另外,有机生活垃圾在城市生活垃圾中占了相当大的比例，在发达国家的城市垃圾中,有机成分的含量高达70%，我国的城市垃圾有机成分含量相对较低，大部分为厨余垃圾，约占36%～45%[2]。大部分垃圾的不合理处置会产生一系列的影响：加剧环境污染，严重危害城市环境。自然填埋对土壤、地下水、大

4、气等都会造成现实的影响和潜在的危害，尤其垃圾渗滤液问题更是制约垃圾填埋的“瓶颈”[3]。国外正逐步减少原生垃圾填埋量，尤其在欧盟各国，已强调垃圾填埋只能是最终处置手段，而且只能是无机垃圾，到2005年以后有机物含量大于5%的垃圾不能进入垃圾填埋场[4]。直接焚烧发电会产生烟尘和剧毒二恶英污染[5，6]。本研究采用厌氧发酵法处理城市有机生活垃圾，具有成本低[7]和环境效益好等特点，并产生洁净能源沼气，为人类提供一种绿色生物能源；同时沼液及沼渣可用来生产有机堆肥。最近,又有新的研究表明,利用城市生活垃圾厌氧消化,可以将其中的有机物转化为氢气[8]，这一研究进一步扩大了厌氧发酵的

5、概念。正在建设的上海宝山神工生活废物综合处理厂和广州李坑生活垃圾综合处理厂，生化处理工序都采用厌氧发酵技术。1实验部分1.1实验原料和仪器1.1.1实验原料接种物（昆明市第一污水处理厂厌氧发酵池中的厌氧污泥含有大量的产甲烷菌，经培养后作为本实验的菌种），生活垃圾（基本组成[9]见表1），粪便，生活垃圾来源于昆明理工大学生活小区的垃圾中转站。分选后的有机垃圾用于厌氧发酵。生活垃圾处理工艺流程如图1。分选后的有机垃圾主要是厨余类，其主要成分为菜叶、茎、梗等蔬菜及水果的剔除物，少量鸡、鱼、鸭等动物的内脏和剩余的饭菜等。将这些有机垃圾用破碎机破碎（1~2cm）后，取样分析张记市等：

6、城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究325w(C)/w(N)值，如果能够达到要求，则加入一定量的水进行流态化处理；否则需加入粪便，调节w(C)/w(N)值直至符合要求。由于生活垃圾中磷的含量较低，故为满足厌氧消化垃圾对磷的要求，应添加适量的磷酸钙（一般要求为有机物质量的1×10-3[10]），调节w(C)/w(P)值达50左右，以提高垃圾的发酵率。1.1.2实验装置与仪器沼气排泥取样点进料图2垃圾厌氧消化装置Fig.2AnaerobicdigestionreactorofMSW采用的装置为自行设计的不锈钢罐式厌氧反应器（如图2），带有搅拌器、可控制温度的电加热器等装置，实验采用

7、高温加热（设定厌氧消化温度为53℃）。其它仪器如剪切式破碎机（使有机垃圾粒度小而均匀），ZK-82型电热真空干燥箱、2XZ-2型旋片真空泵、GC-7890Ⅱ型气相色谱仪（TCD）、Model183总有机碳测定仪、PHSJ-3F型实验室PH计、托盘天平和气体收集装置等。1.1.3实验项目、方法及条件有机垃圾固体含量的测定：可采用如下公式[11]计算得到料液的固体含量：有机垃圾固体质量分数（%）=w(C)/w(N)和总P值的测定：w(C)/w(N)值和垃圾总有机碳（TOC）采用Ｍodel183总有机碳（TOC）测定仪（