厭氧技術在生活垃圾處理中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

羅雪飛

（荊州市江漢智通人力資源有限公司，湖北 荊州423000）

1 引言

人們日常生活中產生的不能再次使用的廢棄物統(tǒng)稱為生活垃圾，社會經濟的發(fā)展使得人口數(shù)量持續(xù)上升，給資源和環(huán)境帶來一定的影響，給生活垃圾處理工作帶來了較大的壓力，傳統(tǒng)的以焚燒為主的垃圾處理方式已經無法滿足新時期環(huán)保生態(tài)建設要求。因此，必須要加強對新型垃圾處理技術的研究與開發(fā)，厭氧消化處理技術可以降解生活垃圾中的有機污染物，而且可以實現(xiàn)資源的合理利用，產生沼氣和有機肥料，減少資源的浪費，在生活垃圾處理中有著十分重要的應用價值。

2 厭氧技術在生活垃圾處理中的應用現(xiàn)狀

2.1 厭氧技術的垃圾處理原理

在無氧條件下，兼性有氧與厭氧菌和厭氧菌可以起到分解的作用，將生活垃圾中主要的有機污染物分解成為分子結構簡單的小分子有機物或者無機物，經過厭氧消化處理之后最終可以得到一系列的氣體產物，包括甲烷（即沼氣的主要成分）、氨氣、硫化氫、氫氣以及二氧化碳，厭氧分解過程并不會對環(huán)境產生二次污染物，可以對生活垃圾中的固體與半固體污染物進行有效處理，同時也廣泛應用于廢水污水的處理和凈化過程中。從厭氧技術在生活垃圾中的實際應用情況來看，與常規(guī)的處理方法相比消耗的處理時間更長，反應體系與反應機制也更加復雜，需要經歷水解發(fā)酵、脫氫產酸以及產生甲烷三個階段。可根據(jù)厭氧消化處理過程中有機固體所占的比例將處理方法分為濕厭氧消化工藝以及干厭氧消化工藝。濕厭氧法相對比較成熟，排料和給料便捷快速，成本較低，是當前利用有機廢物產生沼氣的最常用技術。但是濕厭氧消化工藝技術對反應器的容積有較高的要求，在處理過程中料液容易酸化，沼渣和沼液存在分離困難的問題。干厭氧處理工藝相對來說成本更低，能夠有效節(jié)約水資源，管理比較方便，但是相對來說反應時間長，產生的沼氣效率低下，需要結合生活垃圾的主要成分以及處理要求合理選擇厭氧處理方法[1]。

2.2 厭氧處理工藝的處理流程

在厭氧消化處理工具應用的過程中，微生物會分泌胞外酶，在胞外酶的作用下，大分子的有機物質會被逐漸降解成葡萄糖、氨基酸等單體分子，同時產生乙酸、氫氣以及一氧化碳等中間產物。之后能夠產生甲烷的細菌會通過一系列的分子反應將這些中間產物轉化成甲烷，甲烷作為燃料被回收使用。在進行厭氧處理工藝時，需要結合生活垃圾的主要成分以及處理需求選擇適合的厭氧處理方法以及處理細菌，處理過程包括垃圾預處理、厭氧消化、有效物質回收利用以及剩余物的處理等。生活垃圾的預處理工作通過垃圾物理破碎以及分離的方法將其轉變?yōu)榫|的原料，將這些原料投入反應器可以進行更加快速和徹底的生物降解。結合原料的連續(xù)性消化、溫度以及濃度選擇對應的厭氧消化工藝進行降解，回收的氣體可以用于燃料和發(fā)電，廢棄的殘余物可以作為農田的肥料使用[2]。

2.3 影響生活垃圾厭氧消化的主要因素

通過對生活垃圾厭氧處理實際情況來看，垃圾顆粒的大小以及有機組分、有機負荷率、溫度、pH 值、攪拌都是影響生活垃圾厭氧處理效果的主要因素。城市垃圾的分類系統(tǒng)比較復雜，生物可降解性直接與垃圾的底物成分有關，有機廢物的成分會對厭氧消化過程產生十分關鍵的影響，縮小垃圾的粒度，可以提高微生物降解效率，保證沼氣的產量，提升垃圾的去除率，也可以通過降低顆粒粒徑的方法增大微生物的消化表面積，減少有機廢物的消化時間，提高生物轉化能力，避免消化失敗。pH 值作為厭氧發(fā)酵消化的重要監(jiān)測工藝參數(shù)，直接關系著厭氧微生物的反應活性，如果pH 值過高會造成微生物氨中毒，如果pH 值過低則會造成微生物的酸中毒，酸度和堿度都會影響微生物的活性。因此，需要結合微生物的存活pH 值范圍進行科學的發(fā)酵和降解。厭氧微生物的活性對溫度相對來說比較敏感，溫度也是影響厭氧消化效率的關鍵因素，溫度直接影響微生物有機質的代謝速率以及自身的成長速率，從而會對消化性能產生影響，須結合微生物的最佳代謝活性溫度區(qū)間合理設定發(fā)酵處理溫度[3]。

3 厭氧技術在生活垃圾處理中的發(fā)展趨勢

3.1 厭氧生物反應器

科學技術的不斷發(fā)展使得厭氧微生物技術在生活垃圾處理中的應用越來越深化，有效提升了生活垃圾處理效率，減少傳統(tǒng)焚燒法對生態(tài)環(huán)境造成的二次污染與破壞。從目前來看，厭氧法在多個發(fā)達國家均有采用，我國在福建、江蘇、廣東、云南等省份都已經普及了農村戶用沼氣池，大中型沼氣工程項目在全國有4000 多處，每年可以產生沼氣約1.3 億m3。經過十多年對厭氧處理技術的研究和開發(fā)，我國厭氧發(fā)酵工藝獲得了迅猛的進步，有效提升了厭氧發(fā)酵裝置的容積產氣率。厭氧技術的不斷發(fā)展使得處理流程更加科學有序，規(guī)范了沼氣的生產、存儲和運輸流程，使得生活垃圾能夠得到及時地處理，極大地提升了厭氧發(fā)酵的產氣率，實現(xiàn)能源資源的重復利用，緩解我國能源短缺的現(xiàn)狀[4]。

3.2 厭氧技術的發(fā)展前景

從人類社會的發(fā)展現(xiàn)狀來看，生活垃圾需要實現(xiàn)資源化和無害化的處理，要能夠與社會日新月異的發(fā)展環(huán)境相匹配。采用厭氧消化技術不僅能夠獲得可重復利用的生物質資源，生產出優(yōu)質的肥料，而且可以使生活垃圾中有機污染物質有效去除病原菌。從目前來看，城市生活垃圾厭氧處理工藝仍有待完善，沒有經過預處理的垃圾所需要的降解時間比較長，而垃圾固體含量較高，也給動力配給和攪拌裝置的工作帶來一定的困難。后續(xù)垃圾降解期間也容易造成酸中毒，缺乏高效的生物菌群，影響降解效率和降解質量。另外，生活垃圾中硫酸鹽、重金屬以及氨等抑制物質含量相對較高，會對降解微生物的生物活性產生一定的影響，導致降解微生物工作存在不穩(wěn)定性，垃圾分選效率不足，也會直接影響垃圾處理的成本處理的效率。目前，我國仍然沒有針對垃圾分類進行有效的立法以及管理，導致國內垃圾處理技術相對滯后。因此，需要結合當前生活垃圾的處理問題，從源頭抓起，構建行之有效的垃圾分類處理制度，提高垃圾處理整體效率，減少在垃圾分類過程中損耗的人力、物力以及財力。通過對聯(lián)產系統(tǒng)的研究提高大型沼氣產率，以及沼氣利用效率與整個聯(lián)產系統(tǒng)的效率，節(jié)約系統(tǒng)成本，有效提高社會經濟。

4 結語

綜上所述，在生活垃圾處理過程中應用厭氧消化技術不僅可以有效去除生活垃圾中的毒副物質和有害物質，減少生活垃圾對周圍環(huán)境所造成的污染與破壞，同時也可以緩解垃圾不斷增加的壓力，避免傳統(tǒng)垃圾焚燒法的不足，處理之后產生的沼氣以及有用物質可以進行重復的收集與應用，提高資源的利用效率。目前，我國生活垃圾厭氧處理技術正處于向工業(yè)實踐發(fā)展的關鍵階段，推廣開來可以解決全球能源緊張和環(huán)境污染的問題，需要環(huán)保部門以及相關企業(yè)的大力支持。