城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展[★]

第一篇：城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展

城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展

（一）1．概况

目前我国城市生活有机垃圾的处理问题仍然是一项技术难题，进行好氧堆肥的运行成本高，而且肥料质量难以保证；进行填埋会产生大量的渗沥液及恶臭问题。而在欧洲，通常是采用厌氧消化技术处理有机垃圾的。有机垃圾固含率在30%～40%，含有溶解性物质（如糖、淀粉、氨基酸等有机酸）、纤维素。脂肪、蛋白质等物质，因此可以采用生化方法进行降解。厌氧反应是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下，微生物将有机物转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质的过程。厌氧生物处理的优点主要有：工艺稳定、运行简单、减少剩余污泥处置费用，具有生态和经济上的优点。在废水处理中，厌氧消化具有悠久的历史，目前应用最广泛的升流式厌氧污泥床(UASB），占67％左右，并子已开发了第二代高效厌氧处理系统，如厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB)工艺。而在有机垃圾处理中，厌氧消化的发展是从20世纪70年代能源危机开始的，特别是近20年发展速度很快。最近研究表明，在过去9年中，采用厌氧消化技术来处理城市团体垃圾的处理厂增加了750%。德国、瑞士、丹麦等西欧国家处于技术领先地位，并已经将此项技术成功地市场化，出现了像德国的Haase工程公司、瑞士Kompogas公司、比利时Organic Waste Systems公司等著名的工程公司。据统计，在德国大约有520座厌氧消化反应器，其中用于城市垃圾处理的大约有49座。相比较而言，美国、加拿大在制定基本政策制度以促进厌氧消化市场化方面还有较大差距。厌氧反应器组成：密闭反应器、搅拌系统、加热系统和固液气三相分离系统。按照厌氧反应器的操作条件如进料的固含率、运行温度等可分类以下：

1.1按照固含率可分为湿式、干式

湿式：垃圾固含率10%～15％。

干式：垃圾固含率20%～40%。

湿式单级发酵系统与在废水处理中应用了几十年的污泥厌氧稳定化处理技术相似，但是在实际设计中有很多问题需要考虑：特别是对于机械分选的城市生活垃圾，分选去除粗糙的硬垃圾、将垃圾调成充分连续的浆状的预处理过程非常复杂，为达到既去除杂质，又保证有机垃圾进入正常地处理，需要采用过滤、粉碎、筛分等复杂的处理单元（Farneti，1999）。这些预处理过程会导致15%～25%的挥发性固体损失。

浆状垃圾并不能保持均匀的连续性，因为在消化过程中重物质沉降，轻物质形成浮渣层，导致在反应器中形成了三种明显不同密度的物质层。重物质在反应器底部聚集可能破坏搅拌器，因此必须通过特殊设计的水力旋流分离器或者粉碎机去除。干式发酵系统的难点在于：其一，生物反应在高固含率条件下进行；其二，输送、搅拌固体流。但是在法国、德国已经证明对于机械分选的城市生活有机垃圾的发酵采用干式系统是可靠的。Dranco工艺中，消化的垃圾从反应器底部回流至顶部。垃圾固含率范围20%～50%。Kompogas工艺的工作方式相似，只是采用水平式圆柱形反应器，内部通过缓慢转动的桨板使垃圾均质化，系统需要将垃圾固含率调到大约23%。而Valorga工艺显著不同，同为在圆柱形反应器中水平塞式流是循环的，垃圾搅拌是通过底部高压生物气的射流而实现的（Frrteau de Laclos et al）。Valorg工艺优点是不需要用消化后的垃圾

来稀释新鲜垃圾，缺点是气体喷嘴容易堵塞，维护比较困难。Valorga工艺产生的水回流使反应器内保持30%的固含率，且艺能单独处理湿垃圾，因为在固含率20%以下时重物质在反应器内发生沉降。

1.2按照阶段数可分为单级、多级。

目前，工业上一般用单级系统，因为设计简单、一般不会发生技术故障。并且对于大部分有机垃圾而言，只要设计合理、操作适当，单级系统具有与多级系统相同的效能。

1.3按照进料方式分为序批式、连续式。

序批式：消化罐进料、接种后密闭直至完全降解。之后，消化罐清空，并进行下一批进料。连续式：消化罐连续进料，完全分解的物质连续从消化罐底部取出。

不同类型的厌氧反应器在市场中占的份额也不同：中温消化、高温消化都是可行的技术，实际运行的处理厂，中温消化占62％；湿式、干式系统各占一半；而单级消化、两相消化的比重相差大，其中两相消化占10.6%（DeBaere，1999比利时有机垃圾系统公司（Organnic Waste Systems N.V）。

考虑到工业化的处理厂处理量大多为2500t/a•（吨／年，下同）以上，所以下面主要对大型有机垃圾处理厂的厌氧消化工艺进行分类介绍。

2.工艺及实例

2.1湿式连续单级发醉系统

2.1.1 JVV oy工艺－德国Bottrop处理厂

Ecotech公司在德国柏林建造了处理量30，000t/a的有机垃圾处理厂。工流程图图2。分类收集的垃圾经过预粉碎阶段和磁选后，进人滚筒筛，分选出有机垃圾与可燃垃圾。可燃垃圾进入流化床焚烧炉，剩余的有机垃圾进入垃圾池，再加水调节固含率至15％。分离出惰性杂质后，通过泵将垃圾输送到厌氧消化器。

系统包含两个平行生产线。厌氧消化温度为35℃，固体停留时间15-20d。（此工艺也可以在55℃进行高温消化）。单个消化器容积可达5000m3。反应物质通过生物气混和搅拌。有机物质经发醉后，再进行巴斯德消毒（70℃，30min)就得到了卫生的肥料。

2.1.2 BTA工艺－德国Bavaria处理厂

BTA工艺是由造纸技术发展而来，能处理城市生活有机垃圾、有机商业垃圾（如食品业等）和农业垃圾，是一种成熟工艺，包括单级和多级工艺。

在德国、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。如德国Bavaria处理厂，处理能力15000t/a。

2.2湿式连续多级发醉系统

多级工艺原理：按照消化过若翰勺规律，有机垃圾分别在不同的反应器内进行酸化水解、产甲烷。首先将垃圾通过固液

分离机分为固体和液体，液体部分直接进人产甲烷阶段反应器进行消化1－2d；固体部分进人水解池，2－4d以后垃圾再经过分离，再使液体进入产甲烷阶段反应器。经过消化，大约60%-70%的有机物质转化为生物气。

2.2.1 BTA工艺－丹麦Helsingor BTA/carlbro处理厂

丹麦Helsipgor BTA/carl bro处理厂即采用此项工艺，本厂建于1993年，处理分类收集的生活垃圾，处理量 20,000t/a。分类收集的垃圾先送到垃圾仓，再经过破袋、破碎、打浆、巴斯德消毒。这样，垃圾分为液体、固体部分：液体进入消化罐；而固体进入水解池，在水解池中固体分解为有机酸，池内的液体再送入消化罐。

Helsingor垃圾处理厂每年产生大约300万m3生物气，用于热电联产。垃圾处理厂配有换热器，可以用厌氧过程中产生的沼气来在预处理阶段加热垃圾。

2.2.2 TBW Biocomp工艺－德国Thronhofen处理厂

Thronhofen垃圾处理厂从1996年开始运营，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。Biocmp工艺是堆肥、发酵的结合。垃圾先经过滚动筛，分离出粗垃圾去堆肥，细垃圾去消化罐。再用手选来去除无机物，用磁选去除废铁。细的有机物质经过破碎机破碎后，加水稀释，使固含率为10%。接着混合物送到贮存池，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。

2.3干式单级发醉系统

2.3.1 Biocel工艺－荷兰Ielystad处理厂

Biocel工艺是中温干式序批式有机垃圾厌氧消化技术，处于发展阶段。

荷兰 lelystad处理厂，处理量50000t/a，反应器内垃圾固含率30%-40％，消化温度35-40℃，固体停留时间最少10d。

2.3.2 Dranco工艺－比利时Brecht处理厂

Dranco(Dry Anaerobic Composting）工艺是比利时有机垃圾系统公司（Organic Waste Systems）开发的，是一项成熟工艺。工艺的主要单元是单级高温反应器，负荷l0kgCOD/(m3d)，温度50-5890，停留时间为20d(15-30d)，生物气产量100-200m3/t垃圾，发电量170-350kwh/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11，000t/a到35,000t/a。在比利时北部Brecht的处理厂采用的就是本工艺，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。

2.3.3瑞士Kompogas工艺

本工艺是干式、高温厌氧消化技术，由瑞士Kom-pogas AG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。

有机垃圾首先经过预处理达到以下要求：固含率（DS)30%-45%，挥发性固体含量(VS)55%-75%（of DS)。粒径<40mm，pH4.5-7，凯氏氮<4g/kg，C/N>18。然后进入水平的厌氧反应器进行高温消化。消化后的产物含水率高，首先进行脱水，压缩饼送到堆肥阶段进行好氧稳定化，脱出的水用于加湿进料或作为液态肥料。产生的生物气效益：10，000吨有机垃圾可产生118万Nm3 KOMPO-GAS气体，其中蕴含的总能量为684万kwh，相当于71万升柴油，可供车辆行驶1000万km。

2.3.4法国Valorga工艺

本工艺是由法国Steinmueller Valorga Sarl公司开发，采用垂直的圆柱形消化器，是一项成熟工艺。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。

目前已建成的处理厂有：法国Amiens处理厂（处理能力：85，000t/a）；德国Engelskirchen处理厂（处理能力：35，000t/a)、Freiberg处理厂（处理能力：36，000t/a）；比利时Mons处理厂（处理能力：58，700t/a)；瑞士Geneva处理厂（处理能力：10，000t/a)；西班牙CadiZ处理厂（处理能力：210，000t/a)等。

2.4其他新工艺

目前美国、德国等国家正在积极地进行城市生活有机垃圾的厌氧消化技术研究，其内容主要包括以下工艺：●序批式厌氧堆肥工艺（SEBAC，orLeach-BedProcess）（美国）

●干式厌氧消化＋好氧堆肥（美国）

●半干式厌氧消化＋好氧堆肥（意大利）

●渗沥液床两相厌氧消化（英国）

●两相厌氧消化（德国）

●有机垃圾处理工艺（Biowaste Process）（丹麦）

●干式厌氧消化＋好氧堆肥（美国）

●厌氧固体消化器（APS-Digester）（美国）

可以预见将来厌氧消化技术会取得飞跃的发展，在工程中的应用也会越来越广泛。

3结论

目前，厌氧消化技术在世界各地广泛应用，大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500t/a以上。而在我国尚无采用这样的大型处理厂，可能是因为厌氧消化的投资成本比好氧堆肥要高，一般多1.2-1.5倍。但考虑到有机垃圾厌氧消化处理的良好经济效益（生物气用来发电或供热以及优质卫生的肥料），每吨垃圾的处理费用与传统的好氧堆肥相当（JMa-ta-Alvarez et al，1999）。并且厌氧消化具有良好的环境效益：与好氧堆肥相比占地少，大大减少了温室气体(CO2、CH4）、臭气的排放等。从生命周期观点看，厌氧消化比其他的处理方式更经济。因此，在我国厌氧消化工艺是一项具有很有前景的有机垃圾处理技术。

第二篇：厌氧处理技术调试经验总结

厌氧处理技术调试经验总结

在废水的厌氧生物处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同的微生物的代谢过程相互影响、制约，形成复杂的生态系统，此生态系统在UASB反应系统中直观表现为颗粒污泥。有机物在废水中以悬浮物或胶体的形式存在，它们的厌氧降解过程可分为四个阶段。（1）水解阶段，微生物利用酶将大分子切割成小分子；（2）发酵（或酸化）阶段，小分子有机物被发酵菌利用，在细胞内转化为简单的化合物，这一阶段的主要产物有挥发酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨和硫化氢等；（3）产乙酸阶段，此阶段中上一阶段的产物被进一步转化为乙酸等物质；（4）产甲烷阶段，在此阶段乙酸、氢气、碳酸等被转化为甲烷、二氧化碳。上述四个阶段的进行，大分子有机物被转化为无机物，水质变好，同时微生物得到了生长。UASB升流式厌氧污泥床反应器

升流式厌氧污泥床反应器即UASB其基本特征是在反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区。污水从底部流入，向上升流至顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥可自行回流到污泥床区，使污泥床区保持很高的污泥浓度。从构造和功能上划分，UASB反应器主要由进水配水系统、反应区（污泥床区和污泥悬浮层区）、沉淀区、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统和浮渣清除系统组成。其工作的基本原理为：在厌氧状态下，微生物分解有机物产生的沼气在上升过程中产生强烈的搅动，有利于颗粒污泥的形成和维持。废水均匀地进入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，经过反应的混合液上升流动进入三相分离器。沼气泡和附着沼气泡的污泥颗粒向反应器顶部上升，上升到气体反射板的底面，沼气泡与污泥絮体脱离。沼气泡则被收集到反应器顶部的集气室，脱气后的污泥颗粒沉降到污泥床，继续参与进水有机物的分解反应。在一定的水力负荷下，绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内，使反应区具有足够的污泥量。2．厌氧生物处理的影响因素

（1）温度。厌氧废水处理分为低温、中温和高温三类。迄今大多数厌氧废水处理系统在中温范围运行，在此范围温度每升高10℃，厌氧反应速度约增加一倍。中温工艺以30-40℃最为常见，其最佳处理温度在35-40℃间。高温工艺多在50-60℃间运行。在上述范围内，温度的微小波动（如1-3℃）对厌氧工艺不会有明显影响，但如果温度下降幅度过大（超过5℃），则由于污泥活力的降低，反应器的负荷也应当降低以防止由于过负荷引起反应器酸积累等问题，即我们常说的“酸化”，否则沼气产量会明显下降，甚至停止产生，与此同时挥发酸积累，出水pH下降，COD值升高。注：以上所谓温度指厌氧反应器内温度

（2）pH。厌氧处理的这一pH范围是指反应器内反应区的pH，而不是进液的pH，因为废水进入反应器内，生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进液的pH值。反应器出液的pH一般等于或接近于反应器内的pH。对pH值改变最大的影响因素是酸的形成，特别是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物（例如糖、淀粉）等废水进入反应器后pH将迅速降低，而己酸化的废水进入反应器后pH将上升。对于含大量蛋白质或氨基酸的废水，由于氨的形成，pH会略上升。反应器出液的pH一般会等于或接近于反应器内的pH。pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一，厌氧处理中，水解菌与产酸菌对pH有较大范围的适应性，大多数这类细菌可以在pH为5.0-8.5范围生长良好，一些产酸菌在pH小于5.0时仍可生长。但通常对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5-7.8，这也是通常情况下厌氧处理所应控制的pH范围。我公司要求厌氧反应器内pH控制在6.8-7.2之间。

进水pH条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制（表现为沼气产生量降低，出水COD值升高），即使在产酸过程中形成的有机酸不能被正常代谢降解，从而使整个消化过程各个阶段的协调平衡丧失。如果pH持续下降到5以下不仅对产甲烷菌形成毒害，对产酸菌的活动也产生抑制，进而可以使整个厌氧消化过程停滞，而对此过程的恢复将需要大量的时间和人力物力。pH值在短时间内升高过8，一般只要恢复中性，产甲烷菌就能很快恢复活性，整个厌氧处理系统也能恢复正常。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。（3）有机负荷和水力停留时间。有机负荷的变化可体现为进水流量的变化和进水COD值的变化。厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速率的相对平衡，有机负荷过高，则产酸率有可能大于产甲烷的用酸率，从而造成挥发酸的积累使pH迅速下降，阻碍产甲烷阶段的正常进行，严重时可导致“酸化”。而且如果有机负荷的提高是由进水量增加而产生的，过高的水力负荷还有可能使厌氧处理系统的污泥流失率大于其增长率，进而影响整个系统的处理效率。水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。另一方面，为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过一定限值，通常采用UASB法处理废水时，为形成颗粒污泥，厌氧反应器内的上升流速一般不低于0.5m/h。

（4）悬浮物。悬浮物在反应器污泥中的积累对于UASB系统是不利的。悬浮物使污泥中细菌比例相对减少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反应器中内能保持一定量的污泥，悬浮物的积累最终使反应器产甲烷能力和负荷下降。（引：针对于调节池内的浮渣及进入污水处理厂的污水中的悬浮物质我们在日常工作当中需采取必要的措施和手段将其除去）

UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种泥对UASB厌氧反应器的启动过程。我们公司现阶段反应的启动方法均为二次启动法。需注意问题如下：

1、进水负荷 二次启动的负荷可以较高，一般情况下最初进液浓度可以达到3000mg/l到5000mg/l，进水一段时间后，待COD去除率达80%以上时，适当提高进水浓度。相应流量不宜过高。我们在厌氧反应器初次启动时提倡低流量、低负荷启动，现二公司二套厌氧反应器采用此种启动方式已经成功。

2、进水悬浮物 进水悬浮物含量不能太高，否则将严重影响厌氧颗粒污泥的形成，其积累量大于微生物的增长量，最终导致厌氧污泥的活性大大下降，因为整个厌氧反应系统的容量是有限的。

3、进水种类的控制 厌氧反应器的进水需严格控制，通过驯化我们可以处理一些难处理的污污水，例如提取的洗柱水，但在整个厌氧反应系统的启动期间，此类水不能进入，否则将大大延长启动时间。在启动过程中我们也应及时了解生产情况，对启动期间的厌氧反应器进水作出相应的选择。有废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

4、颗粒污泥的观察 启动期间需定期从颗粒污泥取样口提取污泥样品，观察颗粒污泥的生长情况，结合进出水COD值对厌氧反应器的启动情况做出判断。

5、出水pH值 对出水pH值做出相应记录，pH值低于6.8时需及时采取相应补救措施（调整进水负荷、必要时投加纯碱），为启动成功提供保障。

6、产气、污泥洗出情况 及时与热风炉了解沼气的产出情况，产气量小时从进水负荷、温度、颗粒污泥形成三方面进行分析，寻求解决问题的办法。

7、进水温度 控制厌氧反应器内温度在34-38℃之间，通过调节进水温度使24h内温差变化不得超过2℃。

一、污泥颗粒化的意义

颗粒污泥即我们常说的厌氧污泥，它的形成实际上是微生物固定化的一种形式，其外观为具有相对规则的球形或椭圆形黑色颗粒。光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构，表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密度最大，内部结构松散，粒径大的颗粒污泥内部往往有一个空腔。大而空的颗粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核，一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮，以至被水流带走，只要量不大，这也为一种正常现象。

厌氧反应器内颗粒污泥形成的过程称之为颗粒污泥化，颗粒污泥化是大多数UASB反应器启动的目标和成功的标志。污泥的颗粒化可以使UASB反应器允许有更高的有机物容积负荷和水力负荷。

厌氧反应器内的颗粒污泥其实是一个完美的微生物水处理系统。这些微生物在厌氧环境中将难降解的有机物转化为甲烷、二氧化碳等气体与水系统分离并实现菌体增殖，通过这种方式污水得到净化。这里面涉及到两类关系极为密切的厌氧菌：产酸菌和产甲烷菌。我们在3月份的培训过程中提到，产酸菌将有机物转化为挥发性有机酸，而产甲烷菌利用这些有机酸把他们转化为甲烷、二氧化碳等气体，这时污水得到净化。在这个过程中，对于净化污水来说，起关键作用的是甲烷菌，而甲烷菌对于环境的变化是相当敏感的，一旦温度、pH、有毒物质侵入、负荷等因素变化，均易引发其活力的下降，导致挥发酸积累，挥发酸积累的直接后果是系统pH下降，如此循环，厌氧反应器开始“酸化”。

二、什么是“酸化”

UASB反应器在运行过程中由于进水负荷、水温、有毒物质进入等原因变化而导致挥发性脂肪酸在厌氧反应器内积累，从而出现产气量减小、出水COD值增加、出水pH值降低的现象，称之为“酸化”。发生“酸化”的反应器其颗粒污泥中的产甲烷菌受到严重抑制，不能将乙酸转化为甲烷，此时系统出水COD值甚至高于进水COD值，厌氧反应器处于瘫痪状态。

三、挥发酸、碱度对厌氧反应器的运行的影响

UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种泥对UASB厌氧反应器的启动过程。我们公司现阶段反应的启动方法均为二次启动法。在以往的培训过程中我们着重介绍了进水负荷、反应器内温度、pH值、悬浮物质对厌氧反应器的影响，现将挥发酸（VFA）、碱度在厌氧反应器的运行过程中的作用及对pH值、产气量的影响等问题介绍如下：

1、挥发性脂肪酸 1）VFA简介

挥发性脂肪酸简称挥发酸，英文缩写为VFA，它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响，如果厌氧反应器中的pH值较低，则甲烷菌将不能生长，系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。相反在pH值为7或略高于7时，VFA是相对无毒的。挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值约等于5时，甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活，但一般讲，其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。如果低pH值条件仅维持12h以下，产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。2）VFA积累产生的原因

厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数，出水VFA浓度过高，意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分，积累所致。温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。进水状态稳定时，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的变化要比VFA的变化迟缓，有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况，并因此有利于操作过程及时调节。过负荷是出水VFA升高的原因。因此当出水VFA升高而环境因素（温度、进水pH、出水水质等）没有明显变化时，出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节，过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起，也会由反应器内污泥过多流失引起。3）VFA与反应器内pH值的关系

在UASB反应器运行过程中，反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内，并应尽量减少波动。pH值在6.5以下，甲烷菌即已受到抑制，pH值低于6.0时，甲烷菌已严重抑制，反应器内产酸菌呈现优势生长。此时反应器已严重酸化，恢复十分困难。

VFA浓度增高是pH下降的主要原因，虽然pH的检测非常方便，但它的变化比VFA浓度的变化要滞后许多。当甲烷菌活性降低，或因过负荷导致VFA开始积累时，由于废水的缓冲能力，pH值尚没有明显变化，从pH值的监测上尚反映不出潜在的问题。当VFA积累至一定程度时，pH才会有明确变化。因此测定VFA是控制反应器pH降低的有效措施。

当pH值降低较多，一般低于6.5时就应采取应急措施，减少或停止进液，同时继续观察出水pH和VFA。待pH和VFA恢复正常以后，反应器在较低的负荷下运行。进水pH的降低可能是反应器内pH下降的原因，这就要看反应器内碱度的多少，因此如果反应器内pH降低，及时检查进液pH有无改变并监测反应器内碱度也是很必要的。4）厌氧反应器启动、运行过程中需注意与VFA相关的问题

厌氧反应器运转正常的情况下，VFA的浓度小于3mmol/l，但在启动和运行过程中VFA出现一定的波动是正常的，不必太过惊慌。①厌氧反应器启动阶段，当环境因素如出水pH、罐温正常时，出水VFA过高则表时反应器负荷相对于当时的颗粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，则应当停止进液，直到反应器内VFA低于3 mmol/l后，再继续以原浓度、负荷进液运行。②厌氧反应器运行阶段，运行负荷的增加可能会导致出水VFA浓度的升高，当出水VFA高于8mmol/l时，不要停止进液但要仔细观察反应器内pH值、COD值的变化防止“酸化”的发生。增大负荷后短时间内，产气量可能会降低，几天后产气量会重新上升，出水VFA浓度也会下降。但如果出水VFA增大到15mmol/l则必须把降至原来水平，并保证反应器内pH不低于6.5，一旦降至6.5以下，则有必要加碱调节pH。

2、碱度 1）碱度简介

碱度不是碱，广义的碱度指的是水中强碱弱酸盐的浓度，它在不同的pH值下的存在形式不同（弱酸跟上的H数目不同），能根据环境释放或吸收H离子，从而起到缓冲溶液中pH变化的作用，使系统内pH波动减小。碱度是不直接参加反应的。碱度是衡量厌氧系统缓冲能力的重要指标，是系统耐pH冲击能力的衡量标准。因此UASB在运行过程中一般都要监测碱度的。操作合理的厌氧反应器碱度一般在2000-4000mg/l，正常范围在1000-5000mg/l。（以上碱度均以CaCO3计）2）碱度对UASB颗粒污泥的影响

碱度对UASB颗粒污泥的影响表现在两个方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥产甲烷活性(SMA)的影响。碱度对颗粒污泥活性的影响主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性。在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的SMA低；进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的SMA高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(但不能使反应器的pH＞8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。几个常见问题

1、厌氧反应器是否极易酸化

厌氧反应器是否极易酸化？回答是否定的。UASB厌氧反应器作为一种高效的水处理设施，其系统自身有着良好的调节系统，在这个调节系统中，起着关键作用的是碳酸氢根离子，即我们通常说的碱度，它的主要作用是调节系统的pH，防止因pH值的变化对产甲烷菌造成影响。因此只要我们科学、合理操作，就可以确保厌氧反应器正常、高效运行。

2、罐温变化

对一个厌氧反应器来说，其操作温度以稳定为宜，波动范围24h内不得超过2℃。水温对微生物的影响很大，对微生物和群体的组成、微生物细胞的增殖，内源代谢过程，对污泥的沉降性能等都有影响。对中温厌氧反应器，应该避免温度超过42℃，因为在这种温度下微生物的衰退速度过大，从而大大降低污泥的活性。此外，在反应器温度偏低时，应根据运行情况及时调整负荷与停留时间，反应器运行仍可稳定，但此时不能充分发挥反应器的处理能力，否则将导致反应器不能正常运行。

罐温的突然变化，易造成沼气中甲烷气体所占比例减少，CO2增多，而且我们可以在厌氧反应器液面看到一些半固半液状且不易破的气泡。

3、进水pH值

在厌氧反应器正常运行时，进水pH值一般在6.0以上。在处理因含有有机酸而使偏低的废水时，正常运行时，进水pH值可偏低，如4~5左右；若处理因含无机酸而使pH值低的废水，应将进水pH值调到6以上。当然具体的控制还要根据反应器的缓冲能力而定，也决定于厌氧反应的驯化程度。

4、厌氧反应器内污泥流失的原因及控制措施

UASB反应器设置了三相分离器，但在污泥结团之前仍带有一定污泥，在启动过程中逐渐将轻质污泥洗出是必要的。污泥颗粒化是一个连续渐进过程，即每次增加负荷都增大其流体流速和沼气产量，从而加强了搅拌筛选作用，小的、轻的颗粒被冲击出反应器，这个过程并不要使大量污泥冲出，要防止污泥过量流失。一般来说，反应器发生污泥流失可分为三种情况：1）污泥悬浮层顶部保持在反应器出水堰口以下，污泥的流失量将低于其增殖量。2）在稳定负荷条件下，污泥悬浮层可能上升到出水堰口处，这时应及时排放剩余污泥。3）由于冲击负荷及水质条件突然恶化（如负荷突然增大等）要导致污泥床的过度膨胀。在这种情况下污泥可能出现暂时性大量流失。

控制反应器的有机负荷是控制污泥过量流失的主要办法。提高污泥的沉降性能是防止污泥流失的根本途径，但需要一个过程。为了减少出水带走的厌氧污泥，因此公司UASB厌氧反应器后设置了初沉池。设置初沉池的好处在于：①可以加速反应器内污泥积累，缩短启动时间；②去除出水悬浮物，提高出水水质；③在反应器发生冲击而使污泥大量上浮时，可回收流失污泥，保持工艺的稳定性；④减少污泥排放量。

5、颗粒污泥的搅拌

UASB厌氧反应器内颗粒污泥与污水中有机物质的充分接触使其具有了很高的水处理效率。“充分接触”的前提需要很好的搅拌作用。UASB厌氧反应器在运行过程中这种搅拌作用主要来自两个方面，一是污水在厌氧反应器内向上流动过程中产生的搅动作用，二是颗粒污泥中产甲烷菌产出气体过程中产生的搅动作用。可以理解的是由污水流动产生的搅动作用方向是单一的，只是向上的，而由沼气产生的搅动作用方向则是多样的，更利于颗粒污泥与污水中有机物质的接触。因此我们在运行过程中应注意保证厌氧反应器正常运行，否则光靠大流量的冲击来达到搅拌的作用往往事与愿违，而且造成厌氧反应器负荷的波动。

第三篇：废水技术简报厌氧塘2

废水技术简报

厌氧塘

概述

厌氧塘是一个深蓄水、基本上没有溶解氧、在厌氧条件反应的池塘。这个工艺一般需要深的土制凹地,使用这样的池塘作为厌氧预处理系统。

厌氧塘不需要爆气、加热、或搅拌。厌氧塘的一般深度要大于8英尺，或者更深，这样的深度能减少地表氧气扩散的影响,使厌氧条件下才能更有利。在这方面,厌氧塘不同于好氧或兼性塘, 厌氧塘工艺类似于一个单级未加热的厌氧消化工艺，除了厌氧塘在一个开放的土制的凹地。此外,传统的消化器通常用于处理工艺中的污泥稳定,而厌氧塘通常用于原废水的预处理。预处理包括可沉降固体的分离,固体的消解和液体部分的处理。

厌氧塘通常用于两个主要的用途: 1)高强度工业废水的预处理。

2)市政污水的预处理过程是初步沉淀悬浮的固体颗粒物。

厌氧塘尤为有效作为高强度有机废水的预处理。应用包括工业废水和农村社区,大量的的有机负荷是来源于工业。生化需氧量(BOD)的去除率可达60%。由于残留高水平厌氧副产物，所以其出水不能直接排放。厌氧塘在很多情况下不适用,因为土地需求、环境条件的敏感性,和恶臭。此外,厌氧过程可能需要长的停留时间,特别是在寒冷的气候条件下,厌氧细菌在低于15°c的情况下不起作用,厌氧塘并不广泛用于美国北部的市政污水处理。

工艺

厌氧塘是一个很深的土制凹地，它有足够的容积，用来沉降可沉降的固体,消化污泥和厌氧降解一些可溶性有机基质。原废水进入池塘底部并且与污泥层中的活性微生物质进行混合。厌氧条件下, 除了浅表层剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比较集中,有时曝气是为了控制表面的气味。如果不提供表面曝气，将会开发不透水的地层，地层把气味和热量保留下来。排水管道位于进水管道对面附近。

出水不适合排放到受纳水体中。紧随其后的需氧厌氧塘或兼性厌氧塘以提供必要的治理。

厌氧塘通常置于粗格栅之后，并有一个巴歇尔水槽来记录流入氧化塘中的流量。有盖的可以用来捕获和收集工艺中产生的甲烷气体，可用于其他地方,但这不是一个常见的做法。

微生物学

厌氧微生物在没有溶解氧的情况下可以将有机物质转化成稳定的产物，如二氧化碳和甲烷。降解过程包括两个独立但相互关联的阶段:酸形成和甲烷生产。

在酸形成阶段,细菌将复杂的有机化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白质)转化成简单的有机化合物主要有短链挥发性有机酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厌氧细菌参与的这个阶段称为“产酸”,分为非产甲烷微生物。在这个阶段,几乎没有的化学需氧量(COD)或生物需氧量的减少,因为许多微生物可以利用短链脂肪酸、醇等,从而产生氧气需求。

甲烷生产阶段涉及一个中间步骤。首先,细菌将短链有机酸转化成乙酸、氢气、和二氧化碳，这中间的过程称为产氢产酸阶段随后,一些称为“产甲烷”的严格厌氧产甲烷细菌微生物)将乙酸、氢气、甲烷和二氧化碳转化为天然气(甲烷)，通过两个主要的途径完成的，这个过程称为甲烷生成。在这阶段,会出现废物稳定时,就代表的甲烷气体的形成。这两个主要的途径甲烷形成:

1)醋酸分解形成甲烷和二氧化碳: CH3COOH——＞CH4 + CO2 2)二氧化碳,氢气形成甲烷: CO2 + 4H2——＞CH4 + 2 H2O 相平衡

当系统工作正常时,这两个降解阶段同时发生动态平衡。即挥发性有机酸是转化为甲烷的速率与复杂的有机分子形成这些有机酸的速率是相同的。基质浓度和温度小范围的变化都会给产甲烷菌的生长速率和代谢速率带来不利的影响, 但是产酸菌的活动可以忍受宽范围的条件。工艺受到冲击负荷或温度压力波动影响时, 产甲烷菌的活动就会比产酸菌慢，整个机制就会出现不平衡，中间产物有机酸的积累会导致pH下降。结果,产甲烷菌进一步抑制导致这个过程因没有采取正确的措施最终失败。为此,产甲烷阶段是限速步骤的和不可被抑制的条件。厌氧塘的设计工作,它必须基于这些微生物的限制特点。

建立和维持相平衡

系统必须在产甲烷菌性能的条件下运行。理想情况下,温度应该维持在2510年),这取决于惰性材料的数量和温度。每年的污泥深度应该是确定的。表1描述了甲烷形成的最优和最差的反应范围。除了反应速率外这些特定的范围将减小甲烷的形成速率。

成本

一个厌氧塘于成本有关的主要构造是土地的成本,土方工程的附属物,需要的服务设施,开挖成本。在成本中路堤,压实、衬里、便道和管道和泵也需要被考虑，运行成本和电力需求的费用是最小的。

表格3 设计标准

准则 范围

最佳水温（c）30-35市政工程 PH 6.6-7.8 有机负荷 0.0418.7磅/发生/ d((温度)

反应时间 1到50天(温度)表面积 0.2-0.8公顷

深度 2.4-6.0米（8-20英尺）来源:梅特卡夫&艾迪,Inc.,1991。

表4 五日生化反应的时间和温度

温度(deg.C)反应时间（d）BOD 还原（%）10 5 50 10-15 4-5 30-40 15-20 2-3 40-50 20-25 1-2 40-60 25-30 1-2 60-80 资料来源:世界卫生组织,1987年。

第四篇：畜禽粪便厌氧消化沼气发电行业的现状分析

畜禽粪便厌氧消化沼气发电行业的现状分析

作者：徐晓秋 王钢 刘伟 李北城 秦国辉 发布时间：2012.05.17 来源：黑龙江省科学院科技孵化中心

0 前言

畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，是粮食、农作物、秸秆和牧草等形态生物质的转化形式，主要包括畜禽排出的粪便、尿及其与杂草和冲洗废污水的混合物。随着国家政策的大力扶植和养殖业技术水平的不断提高，我国畜禽饲养量不断增加，畜禽粪便排放量也必然增加，由此造成的环境污染将会更加严重。

沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体，由于这种气体经常产生于沼泽地和池沼中，因此称为沼气。沼气是多种气体的混合物，其中甲烷(CH4)含量通常在55%～70%之间，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化物，是一种良好的气体燃料，其特性与天然气相似，可以完全代替汽油或柴油进行发电。随着大型沼气工程的大量建设和沼气综合利用的不断发展，沼气发电技术逐渐被广泛利用，这种技术是将厌氧发酵处理产生的沼气用于装有综合发电装置的发动机上，以产生电能和热能。沼气发电技术是实现畜禽粪便、农作物秸秆、有机生活垃圾以及生活污水等各类生物质资源能源化利用的有效途径之一，具有高效、节能、安全和环保等综合效益。畜禽粪便处理的必要性

随着人们生活水平的不断增加，人们对畜禽产品的需求量不断增大，国家兴建了许多集约化的畜禽养殖场，由此产生了大量的畜禽粪尿不经处理就排放到环境中，不仅污染了地表水和地下水，而且也会导致病原菌的扩散，对畜禽及人类的健康构成威胁，因此，变废为宝，将畜禽粪便无害化和资源化，最大限度地满足环境的可接受性和经济上的可行性，成为人们追求的目标。

1.1 对土壤的影响

畜禽粪便中富含有农作物生长所需的营养元素，如有机物和氮、磷、钾等养分，还含有钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素，在满足作物生长需要的同时，对提高土壤肥力 改良土壤性质和增加作物产量都有很好的作用。

但由于畜禽粪便的产生量过大，如大量使用粪便作为肥料会危害农作物土壤 表面水和地下水水质 2003 年全国畜禽粪便产生量约31． 9 亿t，超过农业废弃物的 60%，是工业废弃物的3． 2倍，且畜禽粪便中含有大量的氮 磷 钾和部分重金属元素，处理不当容易造成对土壤 水源空气的污染，危害人类健康。

1.2 对水体的污染

畜禽粪便淋溶性极强，远远超过化肥的淋溶性，若不及时采取措施，便会污染地表水，进而通过土壤渗滤污染地下水，畜禽粪便中含有大量的有机物氮、磷、钾等营养元素，同时含有大量的致病菌等污染物，还伴有恶臭气味我国每年畜禽粪便总量超过10亿 t，其中有25%的畜禽粪污流失到水体中未经处理的高浓度有机废水的集中排放，大量消耗水体中的溶解氧，使水体变黑发臭；水中N、P等营养物促使水体富营养化，或使地下水中的硝态氮或亚硝氮浓度增高，这些因素是造成江河湖泊水体污染的重要原因之一。

1.3 对空气的污染

畜禽粪尿中含有碳水化合物和含氮有机化合物，在有氧和无氧条件下都可分解有机碳水化合物在有氧条件下分解生成二氧化碳和水并释放热能，在无氧条件下分解不完全，产生甲烷、有机酸和各种醇类，这些物质略带臭味和酸味。氮沉降是构成当前环境危害的重大因素，它可造成酸雨、水体富营养化，甚至导致同温层臭氧浓度的变化。

畜禽粪便大量堆积发酵产生的有害气体，含有氨、硫化氢、甲基硫醇等，严重影响空气质量。这些气体不仅使人产生不愉快的感觉，而且引起家畜的呼吸道疾病，使动物的免疫力下降，影响畜禽产品质量。

1.4 造成寄生虫、有害微生物的传播

畜禽粪便中含有大量的病原微生物和寄生虫卵，如不及时处置，会滋生蚊蝇，使环境中的病原种类增多，病原菌和寄生虫蔓延、这些病原微生物和寄生虫卵进入水体，会使水体中病原种类增多，菌种和菌量加大，且出现病原菌和寄生虫的大量繁殖和污染，导致水传染病的传播和流行，特别是在人畜共患病时，会引发疫情，给人、畜带来灾难性危害。

1.5 药物残留污染

畜禽在养殖过程中都需要添加饲料，饲料中通常添加一定量的药物添加剂，添加剂的过度使用和滥用药物添加剂的现象越来越普遍，许多药物添加剂会随畜禽尿液排出，混合在粪便当中这种粪便废弃物若不经任何有效处理就作为肥料施用，其中的药物添加剂被植物吸收后残留在其组织中，最终会对人畜产生毒副作用 畜禽粪便沼气发电技术的行业现状 沼气发电始于上世纪70年代初期，沼气发电一个系统工程，它包括沼气生产，沼气净化与储存，沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合

2.1 国外沼气发电技术现状

沼气发电行业在国外发达国家受到了广泛的重视和积极的推广，如美国的能源农场。德国的可再生能源促进法的颁布，日本的阳光工程，荷兰的绿色能源等。德国是目前世界上沼气工程发展最为成功的国家之一，在该国《可再生能源法》等相关法律、法规的引导和刺激下，沼气主要用于发电上网。截止至 2008 年，德国已建成沼气工程3900处，总装机容量达1400MW，其中装机容量在2MW 的沼气厂有40家，最小装机容量为50kW。美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平，装机容量已达7.5MW，现有61个填埋场使用内燃机发电。捷克Tedom 公司生产的燃气内燃发电机目前已遍布欧洲地区，其产品的显著特点是将发电、供热于一体，机体内部包含了发动机、发电机，余热回收换热装置，及自控系统。

2.2 我国畜禽粪便沼气发电技术现状

沼气发电行业在我国起步于20世纪80年代初期，有30年的历史，在这期间，我国有大量的技术人员对沼气发电技术进行研究及沼气发电设备的开发。1998 年全国沼气发电量为1，055，160kW·h在此期间，先后有一些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的研究工作。2003年我国已有100多个沼气发电项目，装机容量达3936kW北京高碑店污水处理厂采用的就是沼气内燃发电机组，其中有7台进口发电机组，3台500 kW的山东胜动机械厂生产的发电机组。发展沼气发电需要解决的问题 3.1 发电机技术问题

我国对沼气发电机的研究起步较晚，初期主要是改装小功率内燃机为双燃料式或全烧沼气式沼气发动机90年代中期以后，随着一些大型沼气工程、垃圾填埋场的建成，沼气发电已具有稳定的充足的气源，促成了沼气发电技术研究的逐步深入，使沼气发动机的性能得到较大改善，发电机组的单机功率也有所增大不过，目前国内已在使用的国产沼气发电机组，在燃料发电效率上以及部分零件寿命上与国外先进机组相比有一定差距，从而影响其发展进程。

3.2 发电机余热利用效率低

沼气发电机在发电的同时，产生出大量的热量，烟气温度一般在550℃左右 通过利用热回收技术，将燃气内燃机中的润滑油 中冷器 缸套水和尾气排放中的热量充分回收利用，一般从内燃机热同收系统中吸收的热量以90℃的热水形式供给热交换部分使用，用于冬季采暖以及生活热水。据有关资料表明，效率较高的沼气发电机，只能把沼气总含能量的30%左右转化为电能，并可把总含能量的40%左右以余热的形式回收，其余的能量以各种形式被损失掉，如果将这部分损失掉的能量加以充分回收利用，将为我国北方发展沼气工程提供有力的技术保障。

3.3 市场法规不够规范

沼气作为一种新兴能源正被各个国家重视，但由于我国起步较晚，致使沼气发电技术相对落后，使沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的行业标准，也不利于其商业化开发和利用由以上分析可以看出，采用厌氧发酵技术生产沼气能源是处理大型养殖场畜禽粪便的国际主流方法，但由于我国发展沼气发电起步时间较晚，技术相对落后，导致我国沼气发电技术相对落后随着国家的重视，加之国内许多科研学者加大对这一行业的研究，在原料供给、设备技术研发、沼气产量等发面都会得到提升，这将会使沼气发电行业有大的发展。可想而知，在若干年后，我国也会出现国际沼气发电行业先进国家的情景。可以预见，沼气发电产业的形势越来越好，发展空间越来越大。

第五篇：城市生活垃圾综合处理技术介绍

全国化工热工设计技术中心站年会论文集165

城市生活垃圾综合处理技术介绍

曹俊斌陈建国张益李智12北京通用能源动力公司2 广东星湖股份公司

[内容摘要]本文介绍了一种以循环流化床焚烧技术为核心的垃圾综合处理方法。首先对垃圾通过筛分、磁选设备进行分类，然后将垃圾按不同类别进行分类处置。文中重点介绍了中科院工程热物理研究所研制的北京市海淀区上庄垃圾场200t/d垃圾综合处理系统，并根据国情提出了几种适合不同城市规模的垃圾综合处理方案模块。

和平与发展是当今世界的两大主题，但是随着社会的发展、人民生活水平的日益提高，城市垃圾产量不断增加，成份日趋复杂，其危害也越来越严重，垃圾作为世界性公害已成为全球关注的焦点。为缓解城市垃圾污染，世界各国都致力于垃圾的综合治理和利用的研究工作。

城市生活垃圾的处理有填埋、堆肥、焚烧等多种方式。发达国家处理城市固态垃圾的主要趋势是采取焚烧法，从资源再生利用的角度看，这是一种较佳的选择。垃圾焚烧后，体积和重量分别为原来的5%和15%，灰渣还可用于制砖或铺路；垃圾经过焚烧消除了有毒物质和病原体，降解绝大部分有机氯化合物，在焚烧过程中通过烟气净化装置处理可防止空气污染环境；此外，垃圾在焚烧过程中产生的热量，经回收装置处理后，可用于供热和发电。

我国绝大多数城市的垃圾采取卫生填埋和填埋的方式，少数城市也采用筛下物堆肥，筛上物填埋的方式，这些垃圾处理方式解决了城市垃圾短期内的处置问题，但同时也造成了大量土地的报废，城市地下水受到垃圾渗滤液的污染，长此下去垃圾将无地可埋。为解决这种情况，垃圾处理宜采取大型化垃圾焚烧电站和大型卫生填埋场相结合的策略，并逐渐由现在的卫生填埋为主过渡到垃圾焚烧发电为主，保留适当规模的卫生填埋场。

近年来，我国也涌现出了许多种垃圾焚烧炉，垃圾焚烧处理也被广泛认可，但真正能做到垃圾处理减量化、无害化、资源化的比较少。垃圾焚烧带来的新的污染问题受到社会各界的广泛关注,尤其是一些土法焚烧方式和一些无污染控制手段的焚烧炉，带来的问题比较多，其尾气排放和灰渣处置难以达到国家标准，这并不是我国垃圾焚烧的发展方向。对现有垃圾处理技术去粗取精，将多种垃圾处理技术进行组合是我国垃圾处理技术发展的方向。

1996年中国科学院将城市固体废弃物的处理作为院重中之重和院特别支持项目，以研制100t/d循环流化床垃圾焚烧炉为核心，对垃圾的焚烧、预处理、尾气净化及控制、等技术进行攻关，于1998年研制出了适合中国垃圾特点和经济发展水平并达到世界先进

166全国化工热工设计技术中心站年会论文集 技术水平的城市固体废弃物焚烧设备和尾气净化设备，及相应的自动化控制软、硬件。

循环流化床垃圾焚烧炉采用一定粒度范围的石英砂或炉渣作为热载体，通过底部布风板鼓入一定压力的空气，将砂粒吹起、翻腾、浮动，被吹出炉膛的高温固体颗粒通过分离器和返料器被回送到炉膛，形成了炉内物料的平衡。流化床内气－固流体混合强烈，燃烧反应温度均匀，具有极好的着火条件，垃圾入炉后即和炽热的石英砂迅速处于完全混合状态，垃圾受到充分加热、干燥，有利于垃圾完全燃烧。

循环流化床垃圾焚烧技术具有如下突出优势：

1、能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生

由于垃圾焚烧温度可非常均匀的控制在850℃－950℃之间，NOx生成量非常低。当燃烧温度>1300℃时NOx才会大量生成。

2、循环流化床垃圾焚烧技术还可有效抑制二恶英的产生

垃圾焚烧二恶英产生条件：

(1)、燃烧不稳定。

(2)、炉膛燃烧温度不均匀。

(3)、燃烧温度<850℃。

(4)、金属催化。(垃圾焚烧前要对金属分检，既可实现资源回收，又可减少二恶英生成条件)循环流化床稳定的燃烧工况和大于850℃燃烧温度有效的遏制了二恶英的生成。

3、炉内加石灰石可有效脱硫

在Ca/S为1:2时，脱硫效率大于85％，尾部喷水和石灰粉可有效脱除垃圾燃烧过程中产生的HCl、HF、SO2等有害气体。

4、燃烧彻底

垃圾中有机物可100％烧掉，焚烧后垃圾可减量70％，减容90％以上，灰渣无臭味，可直接填埋，也可用于生产地面砖。(垃圾焚烧产生的细灰中含有Hg、Cr等重金属，不宜用作水泥填料和建筑用砖)

5、焚烧产生的热能可用于供热、生产蒸汽、发电等。

6、循环流化床垃圾焚烧炉无炉排等转动部件，设备故障少，维修工作量小，设备投资低。

北京市海淀区上庄200吨/日循环流化床垃圾综合焚烧厂是由中科院工程热物理研究所、北京通用能源动力公司出资和北京市海淀区环卫局共同兴建的国内首座循环流化床垃圾焚烧试验厂，是中科院重点项目的主体工程。

厂区主要包括垃圾预处理部分、垃圾焚烧车间、尾气净化部分和循环冷却水部分。按照系统功能分，可分为：垃圾予处理系统、垃圾进料系统、焚烧炉本体系统、尾气净化除尘系统、管网及热能转换系统、输配电系统及电器控制系统、仪表及计算机数据采集系统、灰处理系统。

垃圾在焚烧前需先经过垃圾预处理系统的处理，垃圾预处理的目的是尽量将垃圾中的可回收有用东西先行回收，如金属、腐植质及垃圾中的不可然物如砖瓦、混凝土等，这样可减少垃圾焚烧量，节约能源，提高垃圾焚烧炉的燃烧稳定性，减少有害气体的排放。其中腐植质可用于堆肥，金属可回收利用，砖瓦、砂石等可直接添埋或造砖。

筛分后的垃圾进入垃圾仓后，经过翻倒、沥水处理后，由垃圾抓斗抓入储料斗，进入储料斗的垃圾量会由电子称自动计量并累计重量。垃圾仓的储量可供焚烧炉燃烧4天，垃圾仓下部有自动排水系统，因为垃圾在垃圾仓里停留时间长，垃圾热值会因水份降低而提

全国化工热工设计技术中心站年会论文集167 高，利于垃圾充分燃烬。

进入循环流化床垃圾焚烧炉内的垃圾在炉内高温气流和介质的强烈掺混下发生了剧烈的氧化反应，有害物质和可燃物得到彻底分解和充分燃烧。进入炉内的垃圾燃烧产物会由水冷滚筒式出渣机排出炉外。循环流化床垃圾焚烧炉是以石英沙为介质在炉内进行循环，在排渣的过程中会有大量高温石英沙被排除炉外，如果这些石英沙不被有效回收，炉内物料将无法平衡，会造成燃烧不稳定和熄火。水冷滚筒式出渣机除具备冷却炉渣连续稳定排渣的作用外，还具备粗细颗粒筛分功能，它可将炉渣中的石英沙（<5mm）和大颗粒不可染燃物有效分离，石英沙通过多斗提升机返回炉膛，大块不可燃物被输出焚烧车间。

焚烧产生的含尘烟气离开焚烧炉后首先进入尾气净化装置，尾气净化装置为半干式有害气体脱除装置，形式为循环流化床。该装置附属设备有活性碳微量给料机、C－石灰粉加料机、超细雾化喷嘴、喷吹风管。在烟气中喷入活性碳可有效吸附二恶英，每吨垃圾需加1kg活性碳，二恶英的含量可降到1ng/m3以下，C－石灰粉加料机可均匀连续将石灰粉

3喷入尾气净化装置，每吨垃圾需加石灰粉10－20kg，烟气中的HCL可降到50mg/m以下。

烟气经尾气净化装置处理后进入布袋除尘器，尾气净化装置吸收的二恶英颗粒和含HCL等的尘粒及烟尘被有效过滤，有害气体可以被有效脱除，灰尘被有效收集，垃圾焚烧的污染降到最低。

布袋除尘器收集的灰尘中含有重金属、二恶英等有害物质，必须进行安全稳定化处理，可以将灰尘、水、速凝剂混合挤制成颗粒，不仅可以用作修路材料，也可以安全填埋。

焚烧炉的余热锅炉为热水锅炉，出力为4Mw，锅炉出水温度为90℃，回水温度为70℃，每小时生产140吨热水，可供6万m2住宅采暖。

整个焚烧系统设备电容量为300kw/h，电气控制采用常规电器系统，鼓风机和引风机由变频调速器控制，给料和排渣等采取无级调速。系统的数据采集采用常规仪表和计算机采集两套系统，垃圾焚烧过程可实现计算机自动控制。

北京市海淀区上庄200吨/日循环流化床垃圾综合焚烧系统为全套国产化技术及设备，采用循环流化床燃烧技术焚烧垃圾为国内首创，其技术已达到国际先进水平，其投资远低于进口设备。该系统经国家环境分析测试中心测试，各项技术数据符合国家生活垃圾焚烧污染物控制标准GWKB3－2000。

我国人口众多，城市规模大小不一，垃圾产量不同，可以创建不同规模的垃圾综合处理系统模块，将其组合可适合不同城市垃圾处理的需要。根据北京市海淀区上庄垃圾场的垃圾物性情况，我们创建了100t/d、200t/d、300t/d、400t/d、600t/d五种垃圾综合处理模块，各个城市可根据该市具体情况选择不同模块或模块组合。建议10－20万人口的城市可选择100t/d、200t/d模块，20－50万人口城市可选择200t/d、300t/d模块，50－100万人口城市可选择300t/d、400t/d、600t/d模块及其组合，如100万人口城市可选择4×300t/d、3×400t/d或2×600t/d组合，100万人口以上城市可选择n×400t/d、n×600t/d模块组合。对于200t/d以上的循环流化床垃圾焚烧炉可以设计为发电锅炉。垃圾焚烧炉不仅可以及时消纳垃圾，还可以将焚烧产生电能的80％并入电网为企业创造经济效益，减轻政府负担。

我国中等城市多，垃圾处理主要采用填埋的方式，但是随着城市的发展，填埋场已不能满足需求。开发新的垃圾填埋场不仅垃圾运距远，而且土地占用量大。垃圾渗虑液将污染地下水和江水。为此，垃圾处理需寻求新的出路。

为解决困扰我国中等城市目前和今后15年内的垃圾处理问题，对于400t/d垃圾规模

168全国化工热工设计技术中心站年会论文集 可以选择2×300t/d模块。建设日处理垃圾500吨，装机12MWe的垃圾电站，彻底解决垃圾处理问题，并真正做到垃圾处理的资源化、无害化、减量化。

1、垃圾电站的工艺技术路线：

焚烧炉型式：循环流化床垃圾焚烧炉。

焚烧炉数量：2台

单台处理垃圾量：250－300t/d

过热蒸汽温度：450℃

过热蒸汽流量：35t/h×2

过热蒸汽压力：3.82Mpa

汽轮发电机：6MWe×2

尾气排放符合国际先进国家标准

无灰渣、污水、臭气、噪声二次污染

厂区绿化率>40%。

2、技术成熟可靠程度：

(1)、设备运行可靠，故障点少。

循环流化床垃圾焚烧发电锅炉与马丁炉排、回转窑垃圾焚烧设备比较，焚烧炉本体无炉排或其它转动设备，物料循环靠气流输送，设备故障少，炉本体无机械维修量，根据北京上庄焚烧炉近两年的运行情况，炉本体未作修理。

(2)、设备抗腐蚀能力强

由于采取了外置式换热器技术，高温过热器置于外置式换热器中（换热器中HCL含量<15ppm），高温过热器避开了高温烟气中HCL的腐蚀(烟气中HCL含量>500ppm)，过热器寿命可与常规循环流化床燃煤锅炉相同，蒸汽温度可提高到450℃，发电设备可采用常规设备，发电效率比马丁炉排、回转窑（过热蒸汽温度<400℃）等高3－5％。，过热器寿命长2－3倍，是非常可靠的垃圾焚烧发电设备。

(3)、常规技术设计的可靠性

循环流化床垃圾焚烧发电锅炉除垃圾给料、排渣、过热器布置与常规循环流化床燃煤锅炉相比有所调整，其余技术均相同，是循环流化床燃烧技术用于焚烧城市固体废弃物的成功范例，本项技术获得国家实用新型专利。

(4)、设备加工的可靠性

循环流化床垃圾焚烧发电锅炉可完全由国内锅炉厂生产，无需特殊材料和工装，同已运行的数百台燃煤循环流化床发电锅炉加工要求相同，无设备加工制造质量风险。

3、市政府的配套政策

(1)、解决发电上网问题。

(2)、协调上网电价。

(3)、每吨垃圾给与适当补贴。

(4)、将垃圾运抵垃圾电厂。

(5)、协调各政府职能部门的关系。

总之，垃圾处理是一项功在当代，利在千秋的大事，需要国家政策支持，应在社会资金投入、投资规模等方面给予不同的政策支持。建立垃圾综合处理管理企业集团，对垃圾焚烧发电进行集中管理，对焚烧厂的烟气、水、灰渣排放进行在线联网监控，并与环保局联网，不达标可及时关停。