厌氧消化在餐厨垃圾处理中的应用

第24卷

增刊第2期2011年12月

环境科技

Environmental Science and Technology

Vol．24Supp ．2Dec ．2011

厌氧消化在餐厨垃圾处理中的应用

邹

辉，

吴

江苏

刚

响水

(响水县环境监测站，

摘

要：

224600)

结合多篇参考文献，从原理和工艺的角度，综述了餐厨垃圾现有的一些处理方法，通过比较各种不同

的处理方法，指出厌氧消化法处理的优势；重点论述了厌氧消化处理的方法和具体应用，并且展望其厌氧消化的研究前景。关键词：

厌氧消化；

餐厨垃圾；

固体废物处理

中图分类号:X 7文献标识码:B 文章编号:1674-4829（2011）S2-0108-03

Application of Anaerobic Digestion in Municipal Dietetic Organic Wastes

ZOU

Hui ，

WU

Gang

Abstract ：The theory and research status of anaerobic digestion technology in municipal dietetic organic waste were viewed with some references. By contrast, the merits of anaerobic digestion technology were discussed and method and application of anaerobic digestion technology were introduced. Meanwhile it presented the prospect of anaerobic digestion technology in municipal dietetic organic waste.

Key words ：Anaerobic digestion ；Municipal dietetic organic waste ；Solid waste treatment

0引言2厌氧消化法在餐厨垃圾处理中的优势

目前我国城市餐厨垃圾的处理问题仍然是一项技术难题。本文结合中外多篇参考文献，从3个方面综述了餐厨有机垃圾厌氧消化处理的现状与研究进展，供继续研究参考。传统的及近几年来发展起来的有机垃圾处理处置技术主要有：焚烧、填埋、大中型集中化好氧堆肥、厌氧消化等[4]。厌氧消化法和堆肥法都属于生物处理法，不同之处在于前者在厌氧条件下进行，后者在好氧条件下进行。好氧堆肥，则是在通空气的条件下，好氧微生物起作用，最终将垃圾制成肥料[2]。

1概述

餐厨固形有机垃圾即为餐厨垃圾，又称泔脚

垃圾，指餐厨行业以及政府机关、企事业单位、学校等公共食堂的食物废料和食物残余[1-2]。餐厨固形有机垃圾很适合采用生化方法进行降解，尤其是厌氧发酵方法。

厌氧消化(AnaerobicDigestion) 又称甲烷发酵(MethaneFermentation) 或沼气发酵。厌氧消化过程就是有机物质在特定的厌氧条件下，微生物将有机质进行分解，其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳[3]。

2.1厌氧消化

收稿日期：2011-06-27作者简介：邹

辉（1981-），男，江西南昌人，大学本科，助理工程师, 主要从事环境监测、环境管理工作.

国外餐厨垃圾处理的方法主要有一些物理处理技术和生物处理方法。

欧美发达国家大多是在厨房安装一台破碎机，将饮食垃圾割碎，用水冲到市政下水管网中，与城市生活污水一起处理。这种方法的优点是价格便宜、操作简单。但是，它要浪费干净的水进行冲洗，增加了城市污水处理厂的负荷[2]。日本银精工公司2000年5月成功地开发出使用磁控管的食物垃圾处理装置。这种装置最大的特点是能将食物垃圾的水分蒸发掉，经干燥后磨碎[5]。韩国化学研究所应用催化剂研究部，研制成功一种利用

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食物垃圾造煤的新技术[6]。

2.2厌氧消化在餐厨垃圾处理中的优势

厌氧消化在餐厨垃圾处理中的优势主要是：有机废物的利用厌氧消化技术不但省能而且产能。有效利用这类生物质能源，对实现环境和经济的可持续发展具有重要意义。

关于填埋法和焚烧法不足之处的报道很多。BALDASANO 等[7]总结了几种处理的气体释放情况，应用生物处理释放的废气最少。KUBLER [8]报道，每吨城市固体有机垃圾用“分选+厌氧消化+填埋”的方式处理比“分选+堆肥+填埋”产生的二氧化碳的要减少0.2t 。在厌氧生物处理中，每吨有机垃圾产生100～150m 3沼气。在这方面，比较了处理家庭有机垃圾能力在10000t/a以上的垃圾厂的不同处理方法。发现厌氧消化较堆肥、焚烧或消化+堆肥更有优势，主要是提高了能量平衡[9-11]。3餐厨有机垃圾厌氧消化处理的研究状况3.1国内的研究状况

目前国内有一些生活垃圾或城市有机垃圾厌氧消化处理的研究与报道。这些生活垃圾或城市有机垃圾基本上都以餐厨垃圾为主体，餐厨垃圾的比例都在70%以上。

梅翔等[12]曾利用厌氧附着膨胀床（AAFEB ）工艺，对生活垃圾进行厌氧发酵处理，来制取沼气的实验。张光明等[13]也曾对城市垃圾进行实验室规模的厌氧消化制取沼气的实验结果表明，生活垃圾经分类收集、破碎、搅拌粉碎后，进行厌氧处理，可以获得较高的处理效率，并能回收沼气。冷成保等[14]等提出了城市生活垃圾的高固体含量厌氧消化处理方法并对此进行了研究。结果表明，城市生活垃圾的高固体含量厌氧消化处理是生活垃圾最好的处理方式之一。

郭亚丽和赵由才等[15-16]对分类收集的城市生活有机垃圾采用专门设计的兼氧沤解预液化-常温厌氧消化的工艺技术进行处理。试验结果显示，兼氧沤解对生活有机垃圾的预液具有较好的效果，液化率达80%以上，可以满足反应器对生活有机垃圾预处理的要求。3.2国外的研究状况3.2.1主要工艺介绍

目前美国、德国等国家正在积极地进行有机垃圾的厌氧消化技术研究，主要包括以下工艺：①序批式厌氧堆肥工艺(美国) ；②干式厌氧消化+好氧堆肥(美国) ；③半干式厌氧消化+好氧堆肥(意大利) ；④渗沥液床两相厌氧消化(英国) ；⑤两相厌氧消化(德国) ；⑥干式厌氧消化+好氧堆肥(美国) ；

⑦厌氧固体消化器(APS-Digester)(美国) 。

瑞士的Komogas 废物厌氧消化处理厂以厨余废物和庭院垃圾为处理对象，每年处理量为12000t ，日产气量3200m 3，可以年发电2340000kW 而且厌

氧发酵后的有机肥料还可以无偿送给农民[17]。

以有机固体垃圾厌氧消化处理湿式连续单级发酵系统为例。德国Bavaria 处理厂使用了BTA 工艺。BTA 工艺是由造纸技术发展而来，能处理城市生活有机垃圾、商业有机垃圾(如食品业等) 和农业垃圾，是一种成熟工艺，包括单级和多级处理。在德国和澳大利亚大约有10个处理量在2000t/a以上的采用BTA 技术的单级发酵垃圾处理厂正在运行。

3.3目前正在研究的主要问题

有机废物的厌氧发酵过程受到许多因素的影响。垃圾的组分和尺寸、pH 值、挥发酸、阳离子浓度、氨氮和含水率都是影响厌氧消化过程是否稳定进行的重要因素。

SAINT C 等[18]通过许多大型垃圾处理厂的实际运行数据证明了有机废物的成分强烈地影响着厌氧消化过程的性能，不同的废物性质和收集方式，即使在同样的发酵条件下，产气量和产气率都有很大差别。乔玮等[19]发现温度对厌氧消化过程影响最大，固含量(TS)次之，碳氮比影响最小，在相同条件下，高进料浓度(TS)产气量大，但同时反应过程中pH 值较低，挥发性脂肪酸(VFA)浓度过高，容易抑制消化过程。

在厌氧消化过程中pH 值是一个最重要的控制参数[20]。因此，在实际的垃圾处理厂中也是通过pH 值的日常监测来判断厌氧消化是否正常进行，因为pH 值能够及时、快速地反映厌氧反应器的性状。例如当反应器由于不充分的搅拌而引起问题的时候，pH 值能够在挥发酸（VFA ）增加以前大幅度地变化。VFA 也是厌氧消化过程中的一个重要的监测指标，KILLILEA J E [21]报道当VFA 的质量浓度在100～200mg /L 时厌氧过程就需要严格监控。VFA 容易积累，对后续的产甲烷过程会产生抑制。

预处理研究在整个厌氧消化过程中也是相当重要的。赵庆良等[22]在处理污泥与马铃薯高浓度有机混合废物的过程中采用了高温-中温两相厌氧消化工艺，取得很好的效果，实际上高温水解就是对有机废物进行预分解。SCHIEDER D 等[23]也研究了高温水解预处理对于厌氧消化的影响。通过高温高压的预处理，可以有效提高废物的可生化性，提高产气量。HASEGAWA S [24]研究了有机污泥在高温好氧预处理后再经过厌氧消化，厌氧消化过程的产

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气量与未经过预处理相比可以提高15倍。

4结论

总之，无论从能源的再利用还是从减量化的角度讲，厌氧消化处理都代表着有机垃圾的处理方向。餐厨有机垃圾厌氧消化处理技术必将得到进一步的发展和应用。

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（责任编辑

朱歆莹）