生活垃圾预处理后厌氧发酵产沼气的研究

引言

厌氧发酵之后产生的沼气经过净化是一种无污染的气体燃料而且具有很高的利用价值。因此进行生活垃圾预处理之后生成的沼气，不仅能够最大程度地有效减少垃圾对环境的污染，同时还可以综合利用垃圾和沼气，实现其经济效益。这对缓解生活垃圾、能源紧缺等问题具有重要的意义。

生活垃圾预处理技术

合理利用机械生物预处理技术

在应用这项技术的过程中，可以利用现代生物技术来处理城市生活垃圾。垃圾中的玻璃、金属等材料属于可循环利用的范畴，而诸如塑料等高热性质的材料则可以通过焚烧来为城市进行供暖和发电。可以借助机械生物预处理技术将其进行无害化、资源化、减量化处理。

生物质垃圾均质预处理技术

生物质垃圾均匀处理设备常见的主要有平板给料及磁选、滚筒筛、振动筛、生物质分离器、风选系统等。流程首先是将垃圾转运到大型垃圾中转站，将垃圾倒入制订的垃圾斗中，将垃圾斗和有平板给料装置相连接，最后进行分选；其次，分离后的垃圾经过平板给料输送传至破碎机进行破碎，然后再进行分离；最后，分离后的物质为浆液，输送到储存罐后，再通过软连接将分离的有机物质进行厌氧消化处理。

厌氧消化技术处理城市生活垃圾制沼气

厌氧发酵是对生活垃圾采取有效利用、实现生活垃圾无害化的有效方法。采取人员进行控制，加速对有机物无害化的分解。还可通过将有机物降解产生沼气，有效利用资源。即在没有溶解氧和硝酸盐氮的环境，通过微生物有机物降解生成沼气，并且结合成新物质的化学过程。

厌氧消化的微生物学原理

有机物的厌氧发酵过程主要经过以下阶段：水解、酸化及甲烷化。其过程如图1所示。

从图1中看出，第一个阶段是水解发酵的过程，将经过处理后的垃圾水解和发酵后，生成脂肪酸和有机酸、H2、CO2。第二个阶段就是酸化的过程，将第一阶段中产生的有机酸通过脱氢产乙酸作用和氢化产乙酸作用，最后将有机酸、H2和CO2酸化反应，最后分别生成乙酸和H2、CO2。最后阶段就是通过甲烷化而生成甲烷的结构，将第二阶段产生的乙酸，再经过乙酸脱作用最后生成甲烷和CO2，而另一部分产生的H2和CO2再经过还原性甲烷形成作用，从而生成甲烷和CO2。

厌氧消化技术的工艺流程

厌氧消化的反应工艺分为以下几类：按照影响因素中的固含率分为湿式和干式；按影响因素的阶段数分为单级和多级；按进料方式的不同分为间歇式和连续式。

图1 气发酵的三个生化阶段

（1）湿式完全混合厌氧消化。湿式完全混合厌氧消化工艺是最早利用的。这种工艺的固体浓度要保证在一定的浓度之下，其液化、酸化和产气不同阶段都是在一个反应器内进行的，具有施工工艺简单、易于操作、管理方便的特点。

（2）一步厌氧干发酵。相比湿式工艺，干发酵工艺的可投资性要高得多，在系统中采用的固体浓度较大，因此，对发酵反应器的设计要保证能够对腐蚀、酸等免疫，保证其抵抗功能。同时还要保证将发酵物和进料进行充分的混合，这样对局部可能出辖区内的酸化问题能有效的避免，保证进料的新鲜接种，同时对其运送的液体黏度比较大的问题进行解决，要采取进行栓塞流输送形式的设计，典型的厌氧干发酵工艺就是由这3种输送形式组成的。

（3）两步厌氧消化工艺。在其消化工艺中，酸化、水解、产甲烷都是在反应器中进行的，可以采用两步厌氧工艺，湿式工艺、干发酵工艺可以自由选择进行，然后采取厌氧过滤。采用两步工艺有效地增加了整个系统的稳定性，能够有效提高工作效率，其中不稳定的物质能够有效地保证稳定，运行和维护的过程较复杂，因此实际使用的并不多，目前为止，其处理能力还不足10%。

发酵的成分分析和结果

结果数据

表1列出几个发酵罐产生气体的主要成分及含量。

结果分析

由两表中看出，以生活垃圾作为填埋池为主要的接种物，对其进行厌氧发酵之后，沼气的产量较高。表2中，在整个生产发酵的过程中，产生的沼气量最多。由于生活垃圾中含有一些重金属的化合物和有毒的物质，因此，对微生物的生长有抑制的作用。选自经过预处理之后的生活垃圾作为原料进行发酵，对于微生物的生长环境提供了良好的条件。因此，在进行发酵的过程中，对生活垃圾的降解效率较高。

表1 各物质、垃圾和沼气之间的配比情况

生活垃圾产沼气优势以及亟待解决的问题

生活垃圾在经过预处理之后厌氧分解发酵产生沼气，一方面充分利用生活垃圾，减少垃圾对城容、城境的影响，另一方面也实现了生活垃圾的经济价值。但在实现经济效益的过程中，还存在着一些效率不高、不能得到综合利用等问题，从而造成大量的浪费现象，这些都是目前需要解决的问题。

表2 产气指标

结语

由本文可以看出，生活垃圾在经过预处理之后有很多的有机物，在经过厌氧消化发酵之后产生的沼气具有很好的利用价值，在一定意义上实现了生活垃圾的再利用，但是在使用的过程中还必须注意相关的问题，全面保证生活垃圾的充分利用。