_有机固体废弃物的物厌氧消化产沼气技术

1、天津农学院课程论文（2016 2017 学年第一学期） 题 目：课程名称学生姓名学号 学院 专业班级 成绩评定摘要 : 本文重点的介绍了中国有机固废厌氧消化产沼气的产业现状，以及一些在 技术方面存在的问题，并对于问题提出相关的原因以及一些解决方法。 关键字： 沼气；有机固废；现状；前景展望1 引言在今天的世界中，文明的不断发展，对能源的需求也越来越大，由于传统 能源物质局限性，新能源问题成为越来越多有志之士的热点话题。沼气能源作 为新型能源的一种并且污染量小，过滤的沼气完全燃烧后只产生二氧化碳和水， 因此得到了不少国家的重视。同样随着经历的发展，固体废弃物的数量也在快速的增加，传统的填埋方 式

2、已经不能够满足了，固体废弃物中的有机废弃物的含量也在增加，如果把有 机物废弃物直接填满，有可能对水源和土壤造成污染，同时也造成能源的巨大 浪费。有机固体废弃物的厌氧消化不仅能够使资源再利用，还能够产生清洁的 沼气。2 有机固体废物厌氧消化产沼气简介有机固体废物在厌氧处置过程中产生的生物沼气可作为绿色燃料，故对该 部分沼气的合理高效利用在实现污染物综合处置的同时，将实现新能源的开发 和温室气体的减排。特别需要指出的是，有机污染物经厌氧处置后产生的沼气 经过提纯后与化石能源天然气无任何区别，可供居民利用 1 。因此，这个技术的 研究是十分必要的。2.1 厌氧消化技术的定义厌氧消化技术指的是废物中可

3、生物降解的有机物质被厌氧微生物在厌氧条 件下分解产生甲烷、二氧化碳和化学物质（如：N、 P 无机化合物等）的生物化学过程。无论是酸性发酵，还是沼气发酵，参与生化反应的氧都是来自于水、 有机物、硝酸盐或被分解的亚硝酸盐2 。2.2 基本原理在无氧的条件下，由兼性菌和专性厌氧菌（甲烷菌）降解有机物，分解的 最终产物为二氧化碳和甲烷的过程。此过程非常复杂，对厌氧消化过程的认识 经历了两阶段理论、三阶段理论和四阶段理论等。厌氧消化是一个系统过程， 主要由温度，酸碱度，搅拌，营养与碳氮比，投配率，添加剂和抑制剂等决定。F面我们给出四阶段理论的基本流程图图1厌氧四阶段理论示意图3中国厌氧消化产沼气的产业现

4、状3.1污泥厌氧消化产沼气产业现状我国目前具备污泥厌氧消化功能的城市污水处理厂不超过60座，而真正能实现稳定运行的不足 20%且大部分污泥厌氧消化设施存在产气率低、运行不稳 定等缺点，未能发挥应有的工程效益3。在这方面，中国的污泥厌氧消化产沼气的技术也有待更新，设计和处理也有不到位之处，改进空间还很大。3.2生活垃圾、厨余垃圾及人畜粪便厌氧发酵产沼气传统的沼气生产为我国小城镇居民的日常炊事照明提供原燃料，在全国范 围内普遍推广。截止到2010年底，我国已建成大中型沼气工程已超过4000个,小型沼气工程 6万余处，另有近 4000万农户使用沼气，涉及 1.5亿人。虽然我 国沼气利用冲传统的“单建

5、池”逐步转向蔬菜区的“四位一体”模式发展，但 发酵产沼气还是以农村小型沼气池为主，存在规模小，工程不集中等劣势，离 工业化、产业化的距离较大4。规模化利用沼气程度较低这一事实直接导致了我 国厌氧发酵产沼气行业技术发展缓慢、产业化程度低。3.3 垃圾填埋厂沼气综合利用的现状为了对垃圾填埋厂产生的沼气加以开发利用，我国在杭州、广州、南京、 上海、深圳、北海等少数几个城市建立了垃圾填埋场沼气发电厂，对沼气加以 利用，有机固体废物通常指含水量低于85%90%可生化降解的有机废物，他们一般都具有可降解星在国内尽管早有小型沼气吃的应用，高浓度有机污水及污泥 处理中也普遍采用厌氧消化工艺， 但应用于固废处理

6、的实践很少 5 ，因此针对国 内的实际情况，有机固废的厌氧消化进行系统研究是有必要的。4 厌氧消化产沼气技术存在的问题及建议厌氧消化产沼气能够实现废弃物污染防治与综合利用的双重目标，是有机 固废处理与处置的发展趋势，目前美国、德国等发达国家正在积极的进行城市 生活有机垃圾的厌氧消化技术，我国也有所进展。 。4.1 主要问题A 我国厌氧消化技术效率比较低，消化处理时间较长，污泥有机质含量较 低，由于消化池体积过于庞大，导致占地面积大，所以建设成本偏贵；B由于我国厌氧消化技术还不是很好，导致沼气产物中 H2S含量高，除硫不容易，导致沼气不纯，燃烧后产生的SQ含量多，所以沼气利用困难；C设计和运行考

7、虑不周，使得污泥中高含砂量，高浮渣含量，这些都导致了 国内厌氧消化处理效果差；D 消化后的污泥产物无出路，经过厌氧消化处理后国内基本还是填埋，没 有对污泥产物有一个很好的利用计划，导致整体的效果不是很好6 。4.2 主要原因A 没有从污泥处理、处置的全过程来考虑污泥处理，导致处理后的产物没 出路；B 没有充分认识到厌氧消化后，处理产物的价值，沼气是能源，生物炭土 含有珍贵的腐殖酸、胡敏算和富里酸等；C 厌氧消化工艺操作复杂，专业人士匮乏，在项目中投资与政策支持力度不高，研究设计与运行中存在问题，运行管理水平不高；PHD 没有深入研究厌氧消化物质转化机理，硫酸盐、重金属等形态变化、 变化规律等，

8、在这些方面与很多大国差距比较大，没有扎实的理论基础；E 由于我国现阶段仍然处于污水处理设施运营由政府负担向市场经济机制 过渡的阶段，部分污水厂的运行费用不足，再加上厌氧消化工程运行初期产气 量少，回报率低，所以往往污泥处理设施会被搁置；F 沼气是一种极其容易爆炸的气体，安全储存要求极高，当部分污水厂靠 近居民区是，消防问题成为极大隐患，因此，这部分的处理十分关键，阻碍了 我国在固废厌氧消化的工程的进展；G 根据我国的现实情况来看，我国污泥的有机质含量相对较低，含砂量相 对较高等， 在实际操作的过程中， 这些因素都影响着我国厌氧消化处理的进程， 这是得我国在厌氧消化处理中有着固有的劣势，这也是我

9、国厌氧处理的一个极 大制约。4.3 针对本国特点简单提出以下建议在我国，污泥厌氧消化技术起步较晚，技术应用发展缓慢，与发达国家产 生了较大的差距，目前我国建立的具有厌氧消化系统的处理厂家并不多，仅仅 在北京、上海、天津、重庆、青岛、石家庄、郑州、沈阳、南京、济南、襄阳 等城市的大约 50 座大中型污水处理厂中建设了一些污泥消化设施设备，目前真 正投入使用中的也只有 20 多处，并且我国污泥厌氧消化技术研究力度不足，大 多引进国外先进设备以及技术，但是我国的各方各面与国外都有着一定程度上 的差异，例如我国污泥泥质与国外泥质的区别也非常之大，所以不能盲目学习 外国技术与方法。A我国应当加大对厌氧消

10、化处理方面人才的鼓励，依据本国国情，参照国外 的优良技术设备，讨论建成符合本国国情的厌氧消化工程，在前进的道路上慢 慢摸索，形成特色的中国厌氧消化处理理论；B 在政策与经济上尽量给予支持，培养专业人才，建立高质量的厌氧消化 工程，引进先进设备，学习先进理论，结合自身情况是自己的研究不落后；C 国民应重视固废厌氧消化工程，积极配合，为可持续发展的科学观而努 力，发现固废厌氧消化技术的发展前景；E 处理好沼气的储存及运输问题，谨防爆炸、泄露等意外事故的发生，做 好安全防范工作；F 考虑处理后产物的去向，尽量节约成本，废物利用，研究改进厌氧消化 的残渣问题，使得固废厌氧消化工程更家可行。5 前景展望

11、A 符合可持续发展的科学发展观，有机废物厌氧产沼气有利于提高废物处 理系统的整体效率，是以资源化为目标，对有机废物进行无害化处理和资源化 利用；B 资源市场潜力巨大，随着我国人民生活水平的提高，城市生活中有机垃 圾的含量也逐年增长，在这样的压力之下，我国也需要一种有效的方法来解决 垃圾问题；C 厌氧消化技术成熟，厌氧消化技术具有悠久的历史，目前应用广泛，有 研究表明，在过去的 9 年中，采用厌氧消化技术来处理的城市固体垃圾的处理 厂增加了 750%；E 产品市场需求广阔，固废厌氧消化产沼气的终端产品包扩沼气生产的电 力或清洁燃料，以及沼渣生产的有机肥料或土壤改良剂等都具有广阔的的市场， 这将为

12、我国未来发展提供更好的帮助7 。参 考 文 献】1 李芬荣，易红宏，唐晓龙， 等.农村沼气的净化及资源化利用研究进展 J. 化学工业与工程， 2011，28（ 2）:73-78.2 pPFvBL_x3uI0xB9lWVcvCD-FJjS56WDi8QWJfcR_zkc7EquloMnaDMl2QzezLt1hmqICSHxeVkU3z aGU_vvCOn3unjYYuJsd0X_-J0_3 吴静，姜洁，周红明 , 等.我国城市污水厂污泥厌氧消化系统的运行现状J. 中国给水排水，2008，24（22）:21-24.4 王滢芝 . 我国农村沼气利用的现状及政策介绍访农业部科技发展中心能源生态建设处处 长李景明 J. 水工业市场， 2011（5） :16-18. 。5 郑祥，杨勇，雷洋.中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析 J. 环境保护， 2009（4）:19-22.6