有机固体废物厌氧消化技术综合评述(2)

4.2 厌氧消化典型工艺及其应用

（1） Biocel工艺—— 荷兰Ielystad处理厂

Biocel是一种典型的间歇式厌氧消化工艺，处理量为50000t/a，该工艺采用中温干式厌氧消化技术，一般由14个混凝土浇注的有效容积为480m3的反应器组成。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。垃圾处理量相同时，与单级湿式工艺相比，Biocel工艺产气量低40%左右。[6]

（2） Dranco工艺－比利时Brecht处理厂

由比利时有机垃圾系统公司（Organic Waste Systems）开发的Dranco工艺是一项成熟工艺。其主要单元为单级高温反应器，负荷l0kgCOD/ (m3·d)，温度50- 58℃，停留时间为20d(15- 30d)，生物气产量100- 200m3/t垃圾，发电量170-350kw·h/t垃圾。进料的固体浓度在15%-40%范围内。有机垃圾系统公司已开发出Dranco-Sep工艺，可在固含率5%-20%范围内操作。

欧洲现在至少有4座Dranco工艺大型垃圾处理厂，处理能力为11000t/a-35000t/a。位于比利时北部的Brecht的处理厂，采用的就是Dranco工艺，处理能力12，000t/a。有机垃圾先经过手工分选、切碎，筛分以去除大颗粒，用磁选分离金属物质，加水混和，接着送入808m3的消化器中。消化器的新鲜物料投配率为5%。消化液经过好氧塘处理之后，排放到当地污水处理厂。消化后的垃圾利用脱水机脱水至固含率55%，而经过好氧稳定两周，即可得到卫生、稳定化的肥料。

（3） Kompogas工艺-瑞士Kompogas AG公司

Kompogas工艺是一种干式、高温(55～60℃)厌氧消化工艺，为塞流式反应器。来料首先被破碎后进行分类,除去塑料和玻璃等惰性物质，用磁力分选机回收含铁物质；后经二次破碎筛分后进入储存仓，进行调节和加热，停留2d；然后将物料泵至反应罐中，停留15～20 d。沼渣脱水到50%固含量，污水回流，调整物料至28%的干物质含量。Otelfingen Kompogas 厌氧消化厂于1997 年开始运行, 处理源分选的有机废物(70%～80%的园艺废物和20%的餐厨垃圾)，处理量为13

[7,8]

000t/a。

这一工艺由瑞士Kom-pogasAG公司开发，处于发展阶段。目前，在瑞士、日本等国家建立大约18个垃圾处理厂，其中年处理量10,000t/a以上的有12个。 （4） Valorga工艺-法国SteinmuellerValorgaSarl公司

Valorga工艺由法国SteinmuellerValorgaSarl公司开发，并于1987 年在法国亚眠市建造了世界上第一座沼气式垃圾处理厂。[9]这一工艺采用的是渗滤液部分回流与沼气压缩搅拌相结合技术, 具有较好的环境和经济效益。

该工艺采用垂直的圆柱形消化器，反应器内垃圾固含率25%-35%，停留时间14-28d，产气量80-180Nm3/t。消化后的固体稳定化需要进行14d的好氧堆肥。 （5） BTA工艺-丹麦Helsingor BTA/carlbro处理厂

BTA工艺可以将有机废物转化为生物气和消化肥料，是一种新型资源化技术。在该工艺中，生物降解主要分为发生在两个反应器中的两个步骤：水解和产甲烷。称重后的废物先进行预处理；然后用离心机将其分离为固体和液体两部分，固体部分进入水解反应器进行反应, 液体部分则直接进入厌氧消化反应器，2～4d之后，将水解反应物脱水，料液进入厌氧消化反应器。[10]

建于1993年的丹麦HelsipgorBTA/carlbro处理厂采用的正是这一工艺，处理分类收集的生活垃圾，处理量20000t/a。 （6） TBW Biocomp工艺－德国Thronhofen处理厂

Biocmp工艺是堆肥与发酵的结合。首先经过滚动筛，垃圾被分离出粗垃圾和细垃圾，粗垃圾去堆肥，细垃圾去消化罐。再手选除去无机物，磁选除去废铁。经过破碎机破碎后，细的有机物质加水稀释，使含固率为10%。将混合物送到贮存池，中温（35℃）反应池（采用桨板搅拌。停留时间14d）。从一级消化池底部取出的活性污泥送入二级上向流高温（55℃）消化池，水力停留时间14d。经过高温消化后，大约60%的有机物质转化为生物气。

1996年开始运营的德国Thronhofen垃圾处理厂处理能力13,000t/a，处理分类收集的有机垃圾和农业中的液态垃圾。[11]

二、厌氧消化技术的特点及优势

厌氧消化技术通过厌氧菌的作用，可以将可降解有机物质转化为甲烷气体，是实现有机固体废物资源化的重要途径之一。主要有以下特点：

（1）过程可控性、降解快生产过程全封闭。 （2）资源化效果好，可将潜在于废弃物中的生物能转化可直接利用的沼气，实现能源的回收利用。

（3）易操作，与好氧处理相比，厌氧消化处理不需要通风，设施简单，成本低。

（4）产物可再生利用，经厌氧消化后的废物基本得到稳定，可作农肥饲料 或堆肥化原料。

（5）厌氧微生物的生长率低，常规方法处理效率低。设备体积大，会产生H2S等臭气。

生活垃圾三种主要的传统处理技术与资源化处理方法的比较如表2所示。

表 2 城市生活垃圾不同处理方法的比较

[12]

卫生填埋 4 -1投资/（10元·T） 20-30 -1规模/(T·D） - 指标

焚烧 40-65t >1000 好氧堆肥 25-35 50 资源化（以厌氧消化为

主） 15-25 >50 投资风险 对垃圾的要求 二次污染 环境效益

低 无要求 渗滤液 低

中等 热值

烟气 无 较好 好 资金投入

关键问题 选址 市场认可 分选困难

大

从表中可以看出，对城市生活垃圾进行厌氧消化处理，费用较低，且对垃圾的各类物质均实现了资源化的利用或再生，实现了减量化、无害化和资源化的处理目标。所以，厌氧消化是我国有机固体废物处理的一个良好的发展方向。

较高 有机物含量

高 渗滤液 中

低 无要求

三、有机固体废物厌氧消化处理技术的前景展望

有机固体废物通过厌氧消化产沼气，有利于提高废物处理系统的整体效率, 是以资源化为目标，对有机废物进行无害化处理和资源化利用，从而从废物处理处置的层面对于循环经济的建设起到了推动作用，对实现节能减排目标具有较高的贡献率。

近年来，随着城市化的发展，城市垃圾不断增多，为厌氧消化处理提供了巨大的原料市场。据国家环保总局预测，2010年我国城市垃圾年产量将达到1.52亿t，2015年和2020年将达到1.79亿t和2.1亿t。

此外，厌氧消化技术已经趋于成熟。在我国农村地区, 畜禽粪便、农作物秸秆等农业废物长期以来一直都是利用厌氧消化技术进行发酵产沼。而在国外，许多工程实例积累了较多的设计、运行经验与现场监测数据,可以作为研究借鉴的参考对象。

而且由于能源危机的爆发，世界各国都需要寻找一种新的替代能源，而厌氧消化技术可以将可生物降解有机垃圾作为可再生资源来利用，产生的沼气也是一种清洁能源。因此，可以预见，有机固体废物的厌氧消化处理是一种必然的趋势！

四、 结语

由上述分析易知，对垃圾的厌氧消化处理，能使我们同时获得显著的经济效益、环境效益和社会效益，具有极其重要的推广意义和应用价值。因此，有机固体废物的厌氧消化处理将成为今后有机废物资源化综合利用领域最具竞争力的发展方向之一。

References:

[1]. 王建卫, 姜永海与张丽颖, 有机废物厌氧消化工艺应用现状及前景展望. 再生资源与循环经济, 2008. 1(4): 第35-38页.

[2]. 陈杰, 城市有机废物厌氧消化技术研究进展. 科技创新与应用, 2012(18): 第22-23页.

[3]. 王建卫, 姜永海与张丽颖, 有机废物厌氧消化工艺应用现状及前景展望. 再生资源与循环经济, 2008. 1(4): 第35-38页.

[4]. 操宏庆, 毛静静与李健, 厌氧消化在有机固体废弃物处理中的应用研究进展. 现代农业科技, 2013(13): 第251,255页.

[5]. 王绍文. 高浓度有机废水处理技术与工程应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.

[6]. 李冠超与周仲魁, 城市生活垃圾厌氧消化处理技术研究进展. 科技广场, 2010(6): 第142-146页.

[7]. Lissens.G. Solid waste digestors: process performance and practice for municipal solid waste digestion [J]. Water Science and Technology, 2001,44(8):91- 1021.

[8]. Brummeler.Eten. Full scale experience with the biocel process [J]. Water Science and Technology, 2000, 141(3):299- 304.

[9]. Sang-Hyoun Kim, Sun-Kee Han, Hang-Sik Shin.Feasibility of biohydrogen production by anaerobic co-digetion of fodd waste and sewage sludge [J]. International Journal of Hydrogen Energy,2004,8:1607- 1616.

[10]. 王建卫, 姜永海与张丽颖, 有机废物厌氧消化工艺应用现状及前景展望. 再生资源与循环经济, 2008. 1(4): 第35-38页.

[11]. 余昆朋, 城市生活垃圾厌氧消化技术进展. 环境卫生工程, 2003. 11(1): 第16-20页. [12]. 戴前进等, 有机废物处理处置技术与产气利用前景. 中国沼气, 2008. 26(6): 第17-19,32页.

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