_有機(jī)固體廢棄物的物厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)

1、天津農(nóng)學(xué)院課程論文（2016 2017 學(xué)年第一學(xué)期） 題 目：課程名稱學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 成績(jī)?cè)u(píng)定摘要 : 本文重點(diǎn)的介紹了中國(guó)有機(jī)固廢厭氧消化產(chǎn)沼氣的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，以及一些在 技術(shù)方面存在的問(wèn)題，并對(duì)于問(wèn)題提出相關(guān)的原因以及一些解決方法。 關(guān)鍵字： 沼氣；有機(jī)固廢；現(xiàn)狀；前景展望1 引言在今天的世界中，文明的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求也越來(lái)越大，由于傳統(tǒng) 能源物質(zhì)局限性，新能源問(wèn)題成為越來(lái)越多有志之士的熱點(diǎn)話題。沼氣能源作 為新型能源的一種并且污染量小，過(guò)濾的沼氣完全燃燒后只產(chǎn)生二氧化碳和水， 因此得到了不少國(guó)家的重視。同樣隨著經(jīng)歷的發(fā)展，固體廢棄物的數(shù)量也在快速的增加，傳統(tǒng)的填埋方 式

2、已經(jīng)不能夠滿足了，固體廢棄物中的有機(jī)廢棄物的含量也在增加，如果把有 機(jī)物廢棄物直接填滿，有可能對(duì)水源和土壤造成污染，同時(shí)也造成能源的巨大 浪費(fèi)。有機(jī)固體廢棄物的厭氧消化不僅能夠使資源再利用，還能夠產(chǎn)生清潔的 沼氣。2 有機(jī)固體廢物厭氧消化產(chǎn)沼氣簡(jiǎn)介有機(jī)固體廢物在厭氧處置過(guò)程中產(chǎn)生的生物沼氣可作為綠色燃料，故對(duì)該 部分沼氣的合理高效利用在實(shí)現(xiàn)污染物綜合處置的同時(shí)，將實(shí)現(xiàn)新能源的開(kāi)發(fā) 和溫室氣體的減排。特別需要指出的是，有機(jī)污染物經(jīng)厭氧處置后產(chǎn)生的沼氣 經(jīng)過(guò)提純后與化石能源天然氣無(wú)任何區(qū)別，可供居民利用 1 。因此，這個(gè)技術(shù)的 研究是十分必要的。2.1 厭氧消化技術(shù)的定義厭氧消化技術(shù)指的是廢物中可

3、生物降解的有機(jī)物質(zhì)被厭氧微生物在厭氧條 件下分解產(chǎn)生甲烷、二氧化碳和化學(xué)物質(zhì)（如：N、 P 無(wú)機(jī)化合物等）的生物化學(xué)過(guò)程。無(wú)論是酸性發(fā)酵，還是沼氣發(fā)酵，參與生化反應(yīng)的氧都是來(lái)自于水、 有機(jī)物、硝酸鹽或被分解的亞硝酸鹽2 。2.2 基本原理在無(wú)氧的條件下，由兼性菌和專性厭氧菌（甲烷菌）降解有機(jī)物，分解的 最終產(chǎn)物為二氧化碳和甲烷的過(guò)程。此過(guò)程非常復(fù)雜，對(duì)厭氧消化過(guò)程的認(rèn)識(shí) 經(jīng)歷了兩階段理論、三階段理論和四階段理論等。厭氧消化是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程， 主要由溫度，酸堿度，攪拌，營(yíng)養(yǎng)與碳氮比，投配率，添加劑和抑制劑等決定。F面我們給出四階段理論的基本流程圖圖1厭氧四階段理論示意圖3中國(guó)厭氧消化產(chǎn)沼氣的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)

4、狀3.1污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)目前具備污泥厭氧消化功能的城市污水處理廠不超過(guò)60座，而真正能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的不足 20%且大部分污泥厭氧消化設(shè)施存在產(chǎn)氣率低、運(yùn)行不穩(wěn) 定等缺點(diǎn)，未能發(fā)揮應(yīng)有的工程效益3。在這方面，中國(guó)的污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣的技術(shù)也有待更新，設(shè)計(jì)和處理也有不到位之處，改進(jìn)空間還很大。3.2生活垃圾、廚余垃圾及人畜糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣傳統(tǒng)的沼氣生產(chǎn)為我國(guó)小城鎮(zhèn)居民的日常炊事照明提供原燃料，在全國(guó)范 圍內(nèi)普遍推廣。截止到2010年底，我國(guó)已建成大中型沼氣工程已超過(guò)4000個(gè),小型沼氣工程 6萬(wàn)余處，另有近 4000萬(wàn)農(nóng)戶使用沼氣，涉及 1.5億人。雖然我 國(guó)沼氣利用沖傳統(tǒng)的“單建

5、池”逐步轉(zhuǎn)向蔬菜區(qū)的“四位一體”模式發(fā)展，但 發(fā)酵產(chǎn)沼氣還是以農(nóng)村小型沼氣池為主，存在規(guī)模小，工程不集中等劣勢(shì)，離 工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的距離較大4。規(guī)?；谜託獬潭容^低這一事實(shí)直接導(dǎo)致了我 國(guó)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣行業(yè)技術(shù)發(fā)展緩慢、產(chǎn)業(yè)化程度低。3.3 垃圾填埋廠沼氣綜合利用的現(xiàn)狀為了對(duì)垃圾填埋廠產(chǎn)生的沼氣加以開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)在杭州、廣州、南京、 上海、深圳、北海等少數(shù)幾個(gè)城市建立了垃圾填埋場(chǎng)沼氣發(fā)電廠，對(duì)沼氣加以 利用，有機(jī)固體廢物通常指含水量低于85%90%可生化降解的有機(jī)廢物，他們一般都具有可降解星在國(guó)內(nèi)盡管早有小型沼氣吃的應(yīng)用，高濃度有機(jī)污水及污泥 處理中也普遍采用厭氧消化工藝， 但應(yīng)用于固廢處理

6、的實(shí)踐很少 5 ，因此針對(duì)國(guó) 內(nèi)的實(shí)際情況，有機(jī)固廢的厭氧消化進(jìn)行系統(tǒng)研究是有必要的。4 厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)存在的問(wèn)題及建議厭氧消化產(chǎn)沼氣能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物污染防治與綜合利用的雙重目標(biāo)，是有機(jī) 固廢處理與處置的發(fā)展趨勢(shì)，目前美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正在積極的進(jìn)行城市 生活有機(jī)垃圾的厭氧消化技術(shù)，我國(guó)也有所進(jìn)展。 。4.1 主要問(wèn)題A 我國(guó)厭氧消化技術(shù)效率比較低，消化處理時(shí)間較長(zhǎng)，污泥有機(jī)質(zhì)含量較 低，由于消化池體積過(guò)于龐大，導(dǎo)致占地面積大，所以建設(shè)成本偏貴；B由于我國(guó)厭氧消化技術(shù)還不是很好，導(dǎo)致沼氣產(chǎn)物中 H2S含量高，除硫不容易，導(dǎo)致沼氣不純，燃燒后產(chǎn)生的SQ含量多，所以沼氣利用困難；C設(shè)計(jì)和運(yùn)行考

7、慮不周，使得污泥中高含砂量，高浮渣含量，這些都導(dǎo)致了 國(guó)內(nèi)厭氧消化處理效果差；D 消化后的污泥產(chǎn)物無(wú)出路，經(jīng)過(guò)厭氧消化處理后國(guó)內(nèi)基本還是填埋，沒(méi) 有對(duì)污泥產(chǎn)物有一個(gè)很好的利用計(jì)劃，導(dǎo)致整體的效果不是很好6 。4.2 主要原因A 沒(méi)有從污泥處理、處置的全過(guò)程來(lái)考慮污泥處理，導(dǎo)致處理后的產(chǎn)物沒(méi) 出路；B 沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到厭氧消化后，處理產(chǎn)物的價(jià)值，沼氣是能源，生物炭土 含有珍貴的腐殖酸、胡敏算和富里酸等；C 厭氧消化工藝操作復(fù)雜，專業(yè)人士匱乏，在項(xiàng)目中投資與政策支持力度不高，研究設(shè)計(jì)與運(yùn)行中存在問(wèn)題，運(yùn)行管理水平不高；PHD 沒(méi)有深入研究厭氧消化物質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)理，硫酸鹽、重金屬等形態(tài)變化、 變化規(guī)律等，

8、在這些方面與很多大國(guó)差距比較大，沒(méi)有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)；E 由于我國(guó)現(xiàn)階段仍然處于污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)由政府負(fù)擔(dān)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)機(jī)制 過(guò)渡的階段，部分污水廠的運(yùn)行費(fèi)用不足，再加上厭氧消化工程運(yùn)行初期產(chǎn)氣 量少，回報(bào)率低，所以往往污泥處理設(shè)施會(huì)被擱置；F 沼氣是一種極其容易爆炸的氣體，安全儲(chǔ)存要求極高，當(dāng)部分污水廠靠 近居民區(qū)是，消防問(wèn)題成為極大隱患，因此，這部分的處理十分關(guān)鍵，阻礙了 我國(guó)在固廢厭氧消化的工程的進(jìn)展；G 根據(jù)我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，我國(guó)污泥的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，含砂量相 對(duì)較高等， 在實(shí)際操作的過(guò)程中， 這些因素都影響著我國(guó)厭氧消化處理的進(jìn)程， 這是得我國(guó)在厭氧消化處理中有著固有的劣勢(shì)，這也是我

9、國(guó)厭氧處理的一個(gè)極 大制約。4.3 針對(duì)本國(guó)特點(diǎn)簡(jiǎn)單提出以下建議在我國(guó)，污泥厭氧消化技術(shù)起步較晚，技術(shù)應(yīng)用發(fā)展緩慢，與發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn) 生了較大的差距，目前我國(guó)建立的具有厭氧消化系統(tǒng)的處理廠家并不多，僅僅 在北京、上海、天津、重慶、青島、石家莊、鄭州、沈陽(yáng)、南京、濟(jì)南、襄陽(yáng) 等城市的大約 50 座大中型污水處理廠中建設(shè)了一些污泥消化設(shè)施設(shè)備，目前真 正投入使用中的也只有 20 多處，并且我國(guó)污泥厭氧消化技術(shù)研究力度不足，大 多引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備以及技術(shù)，但是我國(guó)的各方各面與國(guó)外都有著一定程度上 的差異，例如我國(guó)污泥泥質(zhì)與國(guó)外泥質(zhì)的區(qū)別也非常之大，所以不能盲目學(xué)習(xí) 外國(guó)技術(shù)與方法。A我國(guó)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)厭氧消

10、化處理方面人才的鼓勵(lì)，依據(jù)本國(guó)國(guó)情，參照國(guó)外 的優(yōu)良技術(shù)設(shè)備，討論建成符合本國(guó)國(guó)情的厭氧消化工程，在前進(jìn)的道路上慢 慢摸索，形成特色的中國(guó)厭氧消化處理理論；B 在政策與經(jīng)濟(jì)上盡量給予支持，培養(yǎng)專業(yè)人才，建立高質(zhì)量的厭氧消化 工程，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)理論，結(jié)合自身情況是自己的研究不落后；C 國(guó)民應(yīng)重視固廢厭氧消化工程，積極配合，為可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)觀而努 力，發(fā)現(xiàn)固廢厭氧消化技術(shù)的發(fā)展前景；E 處理好沼氣的儲(chǔ)存及運(yùn)輸問(wèn)題，謹(jǐn)防爆炸、泄露等意外事故的發(fā)生，做 好安全防范工作；F 考慮處理后產(chǎn)物的去向，盡量節(jié)約成本，廢物利用，研究改進(jìn)厭氧消化 的殘?jiān)鼏?wèn)題，使得固廢厭氧消化工程更家可行。5 前景展望

11、A 符合可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀，有機(jī)廢物厭氧產(chǎn)沼氣有利于提高廢物處 理系統(tǒng)的整體效率，是以資源化為目標(biāo)，對(duì)有機(jī)廢物進(jìn)行無(wú)害化處理和資源化 利用；B 資源市場(chǎng)潛力巨大，隨著我國(guó)人民生活水平的提高，城市生活中有機(jī)垃 圾的含量也逐年增長(zhǎng)，在這樣的壓力之下，我國(guó)也需要一種有效的方法來(lái)解決 垃圾問(wèn)題；C 厭氧消化技術(shù)成熟，厭氧消化技術(shù)具有悠久的歷史，目前應(yīng)用廣泛，有 研究表明，在過(guò)去的 9 年中，采用厭氧消化技術(shù)來(lái)處理的城市固體垃圾的處理 廠增加了 750%；E 產(chǎn)品市場(chǎng)需求廣闊，固廢厭氧消化產(chǎn)沼氣的終端產(chǎn)品包擴(kuò)沼氣生產(chǎn)的電 力或清潔燃料，以及沼渣生產(chǎn)的有機(jī)肥料或土壤改良劑等都具有廣闊的的市場(chǎng)， 這將為

12、我國(guó)未來(lái)發(fā)展提供更好的幫助7 。參 考 文 獻(xiàn)】1 李芬榮，易紅宏，唐曉龍， 等.農(nóng)村沼氣的凈化及資源化利用研究進(jìn)展 J. 化學(xué)工業(yè)與工程， 2011，28（ 2）:73-78.2 pPFvBL_x3uI0xB9lWVcvCD-FJjS56WDi8QWJfcR_zkc7EquloMnaDMl2QzezLt1hmqICSHxeVkU3z aGU_vvCOn3unjYYuJsd0X_-J0_3 吳靜，姜潔，周紅明 , 等.我國(guó)城市污水廠污泥厭氧消化系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀J. 中國(guó)給水排水，2008，24（22）:21-24.4 王瀅芝 . 我國(guó)農(nóng)村沼氣利用的現(xiàn)狀及政策介紹訪農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心能源生態(tài)建設(shè)處處 長(zhǎng)李景明 J. 水工業(yè)市場(chǎng)， 2011（5） :16-18. 。5 鄭祥，楊勇，雷洋.中國(guó)城市垃圾填埋場(chǎng)沼氣發(fā)電潛力分析 J. 環(huán)境保護(hù)， 2009（4）:19-22.6