城市垃圾厌氧发酵工艺流程

本文介绍了国内外垃圾处理技术现状及发展趋势，并针对国内生活垃圾混合收集、混合处理的现状，着重强调了厌氧消化处理技术在我国城市垃圾处理工程中的可行性，并提出了一套与我国现阶段生活垃圾混合收集特点相适应的垃圾厌氧消化处理工艺流程，为该项技术在我国垃圾处理工程中的应用发展提供借鉴和参考。

关键词：城市垃圾；厌氧消化；可行性设计

1概述

我国城市生活垃圾年产量达1亿多吨，且每年以8%～10%速率增长。随着城市规模的不断扩大，垃圾产量将持续增长，其中动植物类有机垃圾占45%以上，成分表现为有机物含量高，含水量大，混合收集的垃圾热值低等特点。

目前，我国各地主要采用的垃圾处理方式为卫生填埋，也有一些城市采用了焚烧、堆肥与卫生填埋相结合的方式对垃圾进行综合处理。但是这些方法处理有机垃圾时存在严重问题。因为有机垃圾若进行填埋，在降解过程中会产生高浓度的渗沥液和易燃易爆的气体，若不妥善处理，不但会严重污染水体和空气，甚至可能产生爆炸事故。大量有机垃圾进入填埋场，也会使填埋场对环境存在潜在污染的时间延长；随着填埋场地选址难度的增加，过分依靠卫生填埋来处理有机垃圾显然是不合理的。欧盟各国已强调垃圾填埋只能作为最终处理的手段，到2005年之后，有机物含量大于5%的垃圾不能进入填埋场。焚烧处理则因为有机垃圾含水量较高，热值较低等使焚烧处理成本高。处理有机垃圾最好的方式是生化处理。好氧堆肥是生化处理的一种形式，但完全依靠堆肥也存在不少问题，主要表现为：一方面，在有机物浓度较高的情况下，由于湿度加大，好氧堆肥难度增大，容易形成厌氧状态；另一方面，由于堆肥产品体积较大，运输成本较高，影响了堆肥

处理的经济性。因此，在我国应该积极探索新的处理有机垃圾的有效方式。

近年来，欧洲许多国家进行了垃圾厌氧消化系统的研究和探索，并已得到了广泛的应用。在世界各地，大约运行有1000座高效率的厌氧消化器用于废水处理；有120多座运行或在建的厌氧消化器，用于处理城市生活有机垃圾，总处理能力达每年500万吨。利用这种方式处理有机垃圾，不仅可以生产大量可供利用的沼气，而且可以生产优质的有机肥料。

考虑到目前常用的垃圾处理方法的局限性及我国垃圾的特点，垃圾厌氧消化技术在我国推广应用应具有广阔的前景。

2厌氧消化工艺流程

对于生活垃圾而言，厌氧消化工艺主要用来处理有机生活垃圾。在混合垃圾的情况下，厌氧消化工艺需要先进行分拣，以分离有机物(可发酵物质、纸、纸板)和不可发酵的物质。剩余部分可进行其它的处理，如进行塑料焚烧等。

一套有机垃圾厌氧消化处理工艺装置的组成包括：进料及前处理单元；厌氧消化单元；有机复混肥生产单元；沼气利用单元；气体处理单元；污水处理单元等。工艺流程见图1所示。

2.1混合垃圾的进料及前处理

混合垃圾由运输车运往垃圾分选中心，经称重计量后，进入分选作业车间内，然后将混合垃圾自卸到卸料坑内。卸料坑内的垃圾由抓斗送入进料斗，由位于送料口低部的钢板带式输送机运送垃圾物料。在输送机末端设有垃圾均料器，通过垃圾均料器的均匀给料，垃圾物料而后通过板式给料机被均匀地送至预处理工序。

图1垃圾分选回收及有机垃圾厌氧消化处理中心工艺流程

2.2破袋预处理

垃圾由板式给料机直接进入破袋预处理。经破袋机破袋处理后，袋装垃圾被均匀地撕裂、破碎，然后由皮带机输送到垃圾筛分工序进行筛分处理。

2.3筛分处理

该工序主要是对经过破袋后的垃圾通过两层滚筒筛筛分处理，将粒径位于15mm～80mm之间的适于厌氧发酵的小颗粒垃圾筛分下来后送入厌氧发酵工序，大于80mm以上的垃圾料继续进行分拣回收后再进行破碎处理，然后将破碎后的垃圾送入厌氧发酵间。小于15mm的垃圾料则直接送入卫生填埋场。

2.4人工手选

人工手选环节是对垃圾筛上物进行分类分拣回收的关键工序。当拣选输送带上的垃圾通过作业平台时，输送带两侧的拣选工人根据作业分工要求，分别拣选垃圾中规定的物料。

2.5机械分选

机械分选主要由磁选及机械破碎两部分组成，通过此工序后，垃圾料中的铁类金属被分选回收，筛上物被破碎处理，减小粒径，从而利于提高后续水力分离分选工艺的分选效果。

2.6筛下物的处理

筛下物首先经过磁选，分离出铁类金属，而后通过一水力分离分选设备。根据物质比重的不同，渣土、电池、石块等较重的物质沉入设备下部，而较轻的物质如纸张、塑料等则漂浮于上部。沉下物送入制砖工序，漂上物送入分选回收系统进行回收处置。然后将中间物送入一沉淀处理罐，将沉淀后物料送入厌氧发酵工序。

2.7厌氧消化单元

该单元的组成包括：稀释与混合稠泥状垃圾的混合池和厌氧发酵罐，垃圾在混合池中混合，使干物质含量在20%～35%之间，加热由蒸汽喷射提供，混合物由活塞泵打入反应器底部。

适宜的发酵温度可以是中温(35℃)或高温(55℃)。发酵罐是一种立式圆柱形装置，物质在其中以推流的形式迁移转换。发酵罐中有一垂直的中心内套筒，直径约为发酵罐直径的2/3。进出口开在发酵罐底部内套筒的侧面，内套筒的放置使得发酵物质沿圆周运动，这样垃圾就只能在流经整个断面后才会流出。这一几何

构造，加上一部分发酵后料液的回流，就可以保证垃圾至少在发酵罐内停留2个星期。这一点对堆肥的彻底卫生化至关重要。

为了确保发酵罐中保持最佳降解条件，发酵物质应进行均质化。由于其中还含有部分细小的惰性颗粒，发酵物质比较粗糙。要通过机械装置来将它们混匀，这样必然会造成很大的磨损。工程设计中可采用气动混合装置，沼气在压力下通过喷射管从发酵罐底部喷入罐内。用于混合搅拌的沼气可循环使用。沼气由一个两级压缩装置压缩(8bar的压力)。

料液从发酵罐中排出后，再经过机械挤压固液分离，得到固态成品和液态的污泥。为了分离悬浮固体，污泥需进一步处理。部分处理后的清液可用于垃圾的稀释。剩余部分或者排入下水道，或者送入渗沥液处理单元处理。

2.8好氧后处理及有机复混肥生产单元

该单元的组成包括：

(1)在低压条件下物料的熟化和干化过程。这一过程在密闭的构筑物中发生，需堆放至少2个星期，然后再取出并通风。

(2)堆肥的精处理过程，需去除惰性物质，装置有重物资分选器、滚筒筛等。

(3)精处理后的堆肥与氮、磷、钾肥等化工原料混合造粒，经过烘干、冷却、筛分等工艺，进一步制取有机复混肥。

(4)有机复混肥出售前的贮存及必要的包装。

2.9沼气利用单元

该单元的组成包括：

(1)沼气冷却分离系统。由厌氧发酵罐来的沼气温度较高，约为40℃左右，湿度达90%，故在此系统中应加设一套冷却分离系统脱除水分，满足沼气燃烧要求。