隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，我國城市生活垃圾產(chǎn)生量迅速增加，而且城市生活垃圾存在大量的生物質(zhì)垃圾，具有易生物降解和高含水的特點，其形成的惡臭是固體廢物污染環(huán)境的主要污染源。與此同時，城市生物質(zhì)垃圾中蘊含著大量生物質(zhì)能，其高含水特性又為生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化提供了有利條件，針對生物質(zhì)垃圾的“高固體厭氧消化（HighSolidAnaerobicDigestion）技術(shù)”成為世界環(huán)?？萍嫉难芯繜狳c。采用厭氧消化技術(shù)處理城市生活垃圾，并產(chǎn)生綠色能源“沼氣”，特別是在能源日益緊張，CO2減排的呼聲越來越高的情況下，該技術(shù)越來受到各國政府接受和推廣，歐美等發(fā)達國家通過立法等手段大力推廣該技術(shù)的應用，我國“十一”規(guī)劃明確提出大力推廣使用生物質(zhì)能源，根據(jù)國家“十一五再生能源發(fā)展規(guī)劃”，到2010年，建成沼氣發(fā)電裝機容量100萬千瓦。“十一五”時期，加快建設(shè)規(guī)模化沼氣工程，年產(chǎn)沼氣約40億立方米。

1.厭氧消化工藝分類

厭氧消化工藝根據(jù)工藝參數(shù)不同分成不同的類型：1）發(fā)酵天數(shù)；2)發(fā)酵含固率；3)發(fā)酵溫度和4)級數(shù)(單級對多級)。工藝參數(shù)的決定最終取決于現(xiàn)場的實際情況和工程目標，關(guān)鍵工藝參數(shù)分述如下：

濕法和干法:濕法反應器對比干法反應器，含固率低，可以應用不同的前處理工藝，清除掉塑料等雜質(zhì)，同時分離出細玻璃、石子等雜質(zhì)。但是濕法反應器容易造成揮發(fā)份的流失，導致產(chǎn)氣率較低。同時濕法相對于干法內(nèi)部能耗大，一般達到總產(chǎn)能的50％，而干法內(nèi)部能耗只占總產(chǎn)能的20％～30％。

中溫和高溫:中溫厭氧反應器反應溫度較低，所以降解相同水平的有機物，一般停留時間要長（15天至30天）.中溫厭氧反應器產(chǎn)氣率低，盡管生物反應過程比較穩(wěn)定，但長停留時間需要更大的容積和更高的成本。高溫厭氧反應器產(chǎn)氣率高，停留時間短（12至14天），反應器容積小，但維修成本高。

單級與多級:單級是第一階段和第二階段反應都集中在一個反應器內(nèi)進行。多級是兩個階段分成兩個不同的反應器內(nèi)進行以優(yōu)化操作環(huán)境。單級反應器是一種簡單式設(shè)計，歷史比較長，成本較低，技術(shù)難度少。兩級系統(tǒng)由于每段設(shè)計優(yōu)化，停留時間短。產(chǎn)氣潛力高，但投資成本高。

反應器產(chǎn)生的沼氣甲烷含量一般在55％至60％。其余成份主要為CO2.沼氣通常通過在鍋爐中燃燒產(chǎn)生熱和蒸汽，或者通過燃氣輪機產(chǎn)生電能。有些厭氧消化工廠將沼氣轉(zhuǎn)化為燃料用于公司內(nèi)部消耗。沼氣產(chǎn)生量隨原料不同而不同。

2.生活垃圾的厭氧消化處理在歐洲的應用

在過去的5－10年時間里，歐洲城市生活垃圾的厭氧發(fā)酵市場正在以幾何級數(shù)的增長。據(jù)統(tǒng)計，1999年，歐盟有53個厭氧消化工廠年處理100萬噸混合或分類的有機生活垃圾。到2005年，約有74個工廠在歐洲運行，用于處理分類的有機生活垃圾或混裝垃圾。2006年商業(yè)運行的或正在建設(shè)的工廠數(shù)量達到124,垃圾處理量達到400萬噸/年。

3.厭氧消化工藝處理有機垃圾在國內(nèi)的應用

我國目前城市生活垃圾處理仍然采用填埋為主的處理方式，近年來焚燒技術(shù)得到迅速發(fā)展，堆肥由于肥料出路問題比例很小。按2006年的統(tǒng)計，填埋、堆肥和焚燒處理比例分別占14.5%、12.9%和5.1%[2]。采用厭氧消化技術(shù)處理有機垃圾在國內(nèi)正處于起步階段，其中處于領(lǐng)先地位百瑪士環(huán)?？萍加邢薰?，從歐洲引進全套厭氧消化處理技術(shù)，包括干法和濕法、高溫和中溫、臥式和立式各種不同類型反應器，可以針對不同的有機垃圾類型，通過上述幾種模式的組合達到最佳的處理效果，以高起點、高環(huán)保要求，有效處理有機廢棄物并實現(xiàn)大型化和工業(yè)化，生產(chǎn)沼氣用作熱源或發(fā)電上網(wǎng)，技術(shù)水平保持與歐洲同步。目前不同工藝類型的技術(shù)均有工程在國內(nèi)實施中。
有機垃圾干式厭氧消化工藝主要針對含水率低的有機物，如農(nóng)業(yè)垃圾或生活垃圾中有機物部分，主要特點是在厭氧消化工藝過程中，由于進料垃圾的含水率較低，消化物料的含固率在20～40％之間。因此干式厭氧消化反應器具有容積小、處理量大的特點。典型技術(shù)有VALORGA干法厭氧消化工藝和BRV干法厭氧消化工藝。

3.1VALORGA干法厭氧消化工藝

本工藝是由法國SteinmuellerValorgaSarl公司開發(fā)，采用垂直的圓柱形消化器，是一項成熟工藝。反應器內(nèi)垃圾固含率25%-35%，停留時間22-28天，產(chǎn)氣量80-180Nm3/噸。消化后的固體穩(wěn)定化需要進行10～21天的好氧堆肥。針對城市生活垃圾厭氧消化中存在的攪拌難、固體含量高抑制反應活性等特點，上世紀80年代后期Valorga工藝朝面向全部種類的垃圾發(fā)展。該工藝采用滲濾液部分回流與沼氣壓縮攪拌技術(shù)，具有比較好的經(jīng)濟與環(huán)境效應。中溫（如Amien垃圾處理廠）或高溫消化（如Freiburg垃圾處理廠）在該工藝中均有采用，垃圾平均產(chǎn)氣量110Nm3/噸進料垃圾。目前歐洲有十幾個采用該工藝的垃圾處理廠，相關(guān)業(yè)績?nèi)缦卤恚?

目前國內(nèi)由百瑪士環(huán)境投資公司投資建設(shè)的普陀生活垃圾綜合處理廠和北京董村生活垃圾綜合處理采用該工藝技術(shù)，兩個項目正在建設(shè)中，預計2009年初投產(chǎn)。

3.2BRV干法厭氧消化工藝

BRV厭氧消化工藝最早是由瑞士的一家環(huán)保公司研制開發(fā)的，并于1994年在瑞士的Baar成功建設(shè)了第一個利用該工藝的有機垃圾處理廠，年處理有機垃圾18,000噸。由于該工藝具有很高的生態(tài)環(huán)保性，其先進的工藝技術(shù)具有較大的市場潛力，符合歐洲對有機垃圾處理日益嚴格的環(huán)保標準。德國Linde公司根據(jù)市場的發(fā)展需要，收購了該公司并對該專利工藝進行了整合。當時的厭氧技術(shù)還不是很成熟，Linde公司對其采取了嚴謹?shù)耐晟拼胧?，并?996年首先在德國的EurasburgQuarzbichl進行了處理規(guī)模為4噸/天的小試，1997年在德國的Ravensburg進行了處理規(guī)模為1,500噸/年的中試，以進一步完善工藝并確保該技術(shù)的適用性。

在該工藝的干式消化過程中，有機垃圾經(jīng)過分揀破碎等預處理后，與部分已經(jīng)消化的物料混合，通過進料系統(tǒng)送入消化反應器內(nèi)。消化物料的含固率在20～35％之間，消化反應器內(nèi)的物料可通過氣體或機械攪拌等方式進行攪拌，物料經(jīng)過25～30天的厭氧消化后，由出料系統(tǒng)排出罐體，送入脫水系統(tǒng)進行脫水。在消化期間大約有60％左右的有機物被轉(zhuǎn)化為生物氣，可進行能源利用。BRV臥式厭氧消化工藝成為德國目前最新的厭氧消化工藝，已經(jīng)在歐洲多個垃圾處理廠實施，并取得了良好的運行效果，表2是幾個實施范例。

目前國內(nèi)由百瑪士環(huán)境投資公司投資建設(shè)的上海金山生活垃圾綜合處理廠采用該工藝技術(shù)。該項目正在建設(shè)中，預計2009年年底投產(chǎn)。

3.3LINDE濕法處理工藝

百瑪士公司引進的Linde濕式厭氧消化技術(shù)屬于單級厭氧消化技術(shù)，是典型的完全混合消化反應器。該工藝最早于1968年開發(fā)，好氧消化，好氧處理工業(yè)污水、糞便。自1975，開始進行糞便的厭氧處理，食品工業(yè)廢水的好氧和厭氧處理，復雜的多級污水處理；自1991年對居民分類生物垃圾的濕法消化工藝，包括消化殘渣的脫水和濾液的處理；從1993起應用糞便與工農(nóng)業(yè)有機垃圾的聯(lián)合消化工藝；1996年應用于剩余污泥與工業(yè)/市政有機垃圾的聯(lián)合消化；1999年開始形成最終廢棄物的機械生物處理工藝、有機殘渣的生物穩(wěn)定化和熟化工藝。垃圾處理的配套工藝包括：機械預處理，堆肥，廢氣和廢水的處理。消化罐內(nèi)總固體濃度在8%-15%,可以進行高溫或中溫消化反應。其特征是在反應器中心設(shè)有一個用于氣體循環(huán)的管道；消化殘渣的污染物已于前處理環(huán)節(jié)分離，因此殘渣可以用于生產(chǎn)高質(zhì)量的有機肥。主要適用于處理泔水、生活污水處理廠的污泥、園林綠化垃圾以及有機垃圾等。在國外的主要業(yè)績見表3：

目前國內(nèi)由百瑪士環(huán)境投資公司投資建設(shè)的北京董村生活垃圾綜合處理廠采用該工藝技術(shù)。該項目正在建設(shè)中，估計2009年年初投產(chǎn)。

4、厭氧消化工藝處理有機垃圾的應用前景

目前厭氧消化技術(shù)在世界各地廣泛應用，大部分處理城市生活有機垃圾的廠處理量在2500噸/年以上。而在我國尚無采用這樣的大型處理廠，是因為厭氧消化的投資成本比好氧堆肥一般要高出1.2-1.5倍。但考慮到有機垃圾厭氧消化處理的良好經(jīng)濟效益（生物氣用來發(fā)電或供熱以及優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生的肥料），且具有良好的環(huán)境效益：與好氧堆肥相比占地少，大大減少了溫室氣體(CO2、CH4)、臭氣的排放等。從生命周期觀點看，厭氧消化比其他的處理方式更經(jīng)濟。因此，在我國厭氧消化工藝是一項具有很有前景的有機垃圾處理技術(shù)。

隨著城市生活垃圾有機成分的逐漸增加以及經(jīng)濟水平與技術(shù)水平的提高，將含有大量有機質(zhì)的垃圾填埋將會造成能源的極大浪費且產(chǎn)生大量的溫室氣體，歐洲國家都采取了限制填埋政策以及對厭氧工廠產(chǎn)生的沼氣銷售的優(yōu)惠政策。另外，一些城市的生活垃圾中含有大量的水果蔬菜等含水量高的廚余物質(zhì)將不再適合焚燒（熱值低，經(jīng)濟效益不合算）以及好氧堆肥（不滿足氧堆肥的適宜固體含量55%-60%），用厭氧法處理上述類型的生活垃圾將會是一個發(fā)展方向。隨著國內(nèi)再生能源法的推進實施，城市垃圾分類收集政策的推廣，厭氧消化工程在國內(nèi)的投產(chǎn)運行取得經(jīng)驗，厭氧消化技術(shù)處理有機生活垃圾勢必會得到飛快發(fā)展。尤其是兩相消化與聯(lián)合消化（有機物與污泥等）技術(shù)的應用，高固體厭氧消化反應器的應用，在處理蔬菜水果垃圾時具有明顯優(yōu)勢；加上垃圾分選、預處理技術(shù)的成熟，利用厭氧消化技術(shù)處理有機廢棄物在國內(nèi)的推廣勢必有廣闊的前景。

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