生物堆肥预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响陶华,张劲松

生物堆肥预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响
陶华，张劲松
(中国城市环境卫生协会，北京 100835)
摘要：采用生物堆肥技术对生活垃圾进行为期10d左右的预处理后，物料中的含水率从预处理前的69.10％下降到32.40％，而湿基高位发热量和湿基低位发热量分别由预处理前的6 694kJ／kg上升到14 512kJ／kg，4 594H／kg升高到12 888kJ／kg，分别提高了1.2倍和1.8倍。

经过生物堆肥预处理的生活垃圾更适合焚烧。

关键词：生物处理；堆肥；预处理；生活垃圾；焚烧
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1005—8206(2004)04—0196—02
Effect of Biological Composting Pretreatment on Moisture and Caloric Value of
Domestic Waste
Tao Hua， Zhang Jinsong
(China City Environmental Sanition Association，Beijing 100835)
Abstract： After pretreated by biological composting process for about 10 days，the moisture in the domestic waste was decreased from 9.10％ tO
32.40％.Meanwhile the high caloric value of domestic waste in arrival base was greatly increased from 6 694 kJ／kg up to 14 512 kJ／kg，and for low caloric value from 4 594 kJ／kg up to 12 888 kJ／kg.The pretreated domestic waste by biological composting process is more suitable to be incinerated.
Keywords： Biological process； Composting； Pretreatmeat； Domesitc waste；Incineration
我国城市生活垃圾的发热量普遍不高，平均湿基低位发热量多为4 200-5 000kJ／kg，不
能完全满足生活垃圾焚烧炉的最佳运行工况要求，致使一些生活垃圾焚烧厂在实际运行时不得不添加辅助燃料，或采取预处理等其他措施，以弥补生活垃圾的发热量不足。

为了提高进入焚烧炉的生活垃圾的低位发热量，通常采用的预处理技术有生物预处理、机械脱水法等。

近年来，德国针对混合生活垃圾处理，先后开发出机械生物技术和干燥稳定化技术，可以大幅提高人炉垃圾的低位发热量。

我们重点讨论生物预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响。

1 试验材料及方法
从北京市顺义区收集来的生活垃圾，在顺义生活垃圾焚烧厂发酵仓内堆放10d，完成厌氧
生物堆肥过程。

堆肥期间没有对生活垃圾堆体进行翻堆、搅拌，发酵仓底部和四周没有设置通风沟、管。

试验设对照组和试验组，对照组样品取自进入发酵仓前的生活垃圾，即原生生活垃圾，试验组样品取自经过10d发酵后的生活垃圾，即经过生物堆肥预处理后的生活垃圾。

二组之间除存在发酵与否的区别外，对照组和试验组的其他条件都一致。

对取自对照组和试验组的样品，分别测试其物理组成、含水率、灰分、干基和湿基高位发热量、湿基低位发热量。

采样和测试所用方法遵循CJ／T 3039—1995城市生活垃圾采样和物理分析方法［1］。

2 结果与讨论
试验结果见表1和表2。

2.1 垃圾含水率变化
从表1可以看到，经过生物堆肥预处理的生活垃圾的含水率，已由预处理前的69.10％，显著下降到32.40％。

这一变化主要与下列因素有关：
(1)由于微生物的急剧繁殖和生长，要消耗一定的水分。

(2)生活垃圾中含水率高的食品部分(见表3)被大量降解，生成的水和游离出来水一部分被蒸发，一部分从垃圾堆体中沥出，成为渗沥液。

(3)在生物堆肥过程中，垃圾堆体的温度通常在50℃以上，最高可达70℃左右，远远高于气温，因此水分的蒸发十分显著。

北京市环境卫生科学研究所的研究表明，食品、其它动植物因其含水率高，如常见蔬菜中，黄瓜含水率可高达96.20％，土豆为77.15％，对整个生活垃圾含水率的贡献率最大，当生活垃圾中的食品和其它动植物含量高时，生活垃圾含水率就高［2］。

影响水分表面蒸发的因素除温度外，还有其他一些条件，如湿度、风速、太阳辐射等。

在本试验条件下，由于时间相对较短，环境相对封闭，因而这些因素也相对较稳定，可以认为温度是影响蒸发的最主要因素，而发酵产生的热能则是供蒸发所需的最主要能源。

2.2 垃圾发热量变化
试验结果表明，经过生物堆肥预处理后，垃圾的湿基发热量得到大幅度提高，其中湿基高位发热量由预处理前的6 694kJ／kg，上升到14 512kJ／kg，提高了约1.2倍，湿墓低位发热量由预处理前的4 594kJ／kg，升高到12 888 kJ／kg，提高了约1.8倍。

生活垃圾的湿基发热量的提高，也是因为物料中水分的大量减少，从而减少了蒸发、干燥物料所需的热能［3］。

蒸发1 kg水大约需要消耗2 496kJ的能量。

与湿基发热量变化相反，生物堆肥预处理前后，生活垃圾干基发热量变化不大，而且从与处理前的21 666 kJ／kg，略降至预处理后的21 466kJ／kg，因此，干基高位发热量的微略降低，可能与生物降解过程中，生活垃圾中的部分氢元素被转化为水并被蒸发，从而导致固态物料中氢元素含量减少，也可能与测量误差有关。

在生物堆肥处理过程中，可生物降解有机物被微生物转化二氧化碳(CO2)，水(H20)，矿物质和稳定的有机质。

低位发热量的高低除与可燃物的发热量大小有直接关系外，还与水蒸气的多少有关。

3 结论
3.1经过大约10d的厌氧生物堆肥预处理，可以显著提高生活垃圾的湿基高位发热量和湿基低位发热量，分别由预处理前的6 694 kJ／kg上升到14512kJ／kg，594kJ／kg升高到12888kJ／kg。

3.2经过大约10d的厌氧生物堆肥预处理，可以大幅减少生活垃圾含水率，由预处理前的69.10％下降至，到32.40％。

3.3由于生活垃圾含水率的明显降低，湿基低位发热量的大幅提高，经过生物堆肥预处理后的垃圾更适于焚烧处理。

3.4在北京地区，垃圾经10d左右的厌氧生物堆肥即可取得较好的去除水分、提高湿基低位发热量的预处理效果。

4 参考文献
［1］中华人民共和国建设部.CJ／T3039—1995城市生活垃圾采样刊物理分析力法—中华人民共和国城镇建设行业标准。

城镇市容环境卫生标准汇编［M］.北京：中国标准出版社，2001
［2］北京市环境卫生科学研究所.城市垃圾粪便无害化处理及综合利用［M］.北京：化学工业出版社，1988
［3］龚佰勋，吴学龙，城市生活垃圾蕴含热能的分布及4种回收方法［J］.环境卫生工程，2003，12(2)：92—93
作者简介：陶华，高级工程师，先后毕业于同济医科大学、清华大学和荷兰水利、基础设施和环境工程学院，获得医学学士、工程硕士和理学硕士学位，长期从事生活垃圾处理政策和技术研究。

现任中国城市环境卫生局会副理事长兼秘书长。