【文章內(nèi)容簡介】 也不甚廣泛，實際的工程上多使用濕法技術(shù)。 3. 2. 2. 3. 單相工藝與兩相工藝 有機物厭氧降解的詳細過程至今仍未被科學家們所破解，但是大體上厭氧降解的過程可劃分為四個階段，即水解階段，酸化階段，乙酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。從參與各階段的厭氧菌的最適宜環(huán)境條件看，這四個階段又可進一步簡化為水解酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。表 給出了不同厭氧菌的特性比較。 表 水解酸化菌與產(chǎn)甲烷菌的比較 水解酸化菌 產(chǎn)甲烷菌 種類 較多 較少 生長速率 快 較慢 最適應(yīng) pH值 最適宜溫度范圍 30℃ 35℃ （中溫） 35℃ 38℃ （中溫） 55℃ 60℃ （高溫） 對氫氣的敏感度 敏感 不敏感 由表中可知，相比較而言，水解酸化菌的種類較多，對 pH 值的變化不很敏感，最適宜水解酸化菌發(fā)揮活性的周圍環(huán)境顯酸性。而產(chǎn)甲烷菌則恰恰相反，產(chǎn)甲烷菌種類較少，生長周期較長，需要經(jīng)過長時間的馴化。產(chǎn)甲烷菌對 pH 值較為敏感，最適宜產(chǎn)甲烷菌發(fā)揮活性的環(huán)境為中性，且 pH 值浮動范圍不大。 傳統(tǒng)的單相工藝中，水解酸化階段和產(chǎn)甲烷階段在同一反應(yīng)器內(nèi)進行，不同的厭氧 菌無法達到發(fā)揮各自最佳活性的最適宜環(huán)境條件，整個降解過程的時間較長，產(chǎn)氣率較低。此外由于水解酸化菌的種類較多，生長速率較高，反應(yīng)器內(nèi)容易出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，導致后續(xù)的產(chǎn)氣階段受到抑制。使用兩相工藝時，水解酸化階段與產(chǎn)甲烷階段在獨立的反應(yīng)器內(nèi)進行，獨立的反應(yīng)器可以同時滿足不同菌類的最適宜生長環(huán)境條件，增強了厭氧降解過程的穩(wěn)定性，同時提高了沼氣的產(chǎn)氣量。表 列舉了單相工藝和兩相工藝的特點。 表 單相和兩相工藝比較 單相工藝 兩相工藝 厭氧降解是否在同一反應(yīng)器內(nèi)進行 是 否 工藝優(yōu)點 1． 設(shè)備較少 2． 控制簡 單 3． 投資較小 1． 工藝穩(wěn)定性好 2． 產(chǎn)氣量較高 3． 可實現(xiàn)自動化控制 工藝缺點 1． 工藝穩(wěn)定性差 2． 反應(yīng)器內(nèi)易出現(xiàn)酸化 3． 產(chǎn)氣量較小 1． 設(shè)備較多 2． 控制較復(fù)雜 3． 投資較大 盡管兩相工藝在技術(shù)上較單相工藝具有優(yōu)勢，但是由于單相工藝運行控制比較簡單，且投資較少，因此在之前的工程實例中仍多使用單相工藝。隨著兩相工藝的成熟，越來越多的項目開始使用兩項工藝，目前歐洲厭氧處理工藝中這兩種工藝的使用各為一半左右。 3． 2． 2． 4． 序批次工藝與連續(xù)式工藝 序批次工藝是指垃圾周期性進入反應(yīng)器內(nèi)，并在反應(yīng)器內(nèi)停留至降解完全，之后將反應(yīng)器內(nèi)厭氧 降解后產(chǎn)物清出的整個過程。該工藝中還包括了反應(yīng)器的清潔與消毒。連續(xù)式工藝是指垃圾連續(xù)進入反應(yīng)器內(nèi)進行厭氧降解的過程，厭氧降解后產(chǎn)物連續(xù)的排出反應(yīng)器，不需要對反應(yīng)器清潔消毒。 表 中可見此兩種工藝的相互比較 表 序批次工藝和連續(xù)式工藝比較 序批次工藝 連續(xù)式工藝 進料方式 周期性 連續(xù)性 工藝優(yōu)點 1．控制較為簡單 1． 反應(yīng)器數(shù)量較少 2． 占地面積較小 3． 運行成本較低 4． 自動化程度較高 工藝缺點 1． 反應(yīng)器數(shù)量較多 2． 投資較大 3． 占地較多 4． 運行成本較高 1．控制較為復(fù)雜 兩種工藝相比較而言，連續(xù)式工藝在 經(jīng)濟可行性上具有明顯優(yōu)勢，在實際工程中較多采用連續(xù)式工藝。 3． 2． 3． 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵處理工藝流程 餐廚垃圾厭氧處理工藝主要是指通過成熟穩(wěn)定的厭氧發(fā)酵技術(shù)，使收運來并且經(jīng)過預(yù)處理的餐廚垃圾在厭氧菌的作用下，在一定的溫度條件下，密閉容器中發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣并且沼氣通過熱點聯(lián)產(chǎn)發(fā)動機發(fā)電和供熱的過程。發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液和沼渣經(jīng)過無害化，資源化處理后可作為肥料再次使用，從而實現(xiàn)垃圾的減量化再利用。 以兩相厭氧工藝為例，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵工藝流程主要包括： 1） 預(yù)處理 2） 水解酸化 3） 產(chǎn)沼氣 4） 沼氣利用 5） 沼液，沼渣處理及再 利用 3. 2. 3. 1．預(yù)處理 餐廚垃圾經(jīng)過收運車輛的運輸?shù)竭_處理場地后，傾倒入進料池內(nèi)。由于在餐廚垃圾產(chǎn)生地如餐館，飯店收集垃圾時會使用塑料包裝袋，因此進料垃圾首先進行破袋處理，破袋后的垃圾再進入預(yù)處理階段，進行機械預(yù)處理。 收運來的餐廚垃圾中通常會含有一定量的干擾物質(zhì)，如紙張，金屬，骨頭等。這些物質(zhì)在厭氧發(fā)酵過程中不能被降解，因此應(yīng)在預(yù)處理階段被分選出去。紙張和金屬類物質(zhì)可循環(huán)利用，其他的物質(zhì)進入填埋場進行衛(wèi)生填埋。 分選后的餐廚垃圾中仍然含有顆粒較大的物質(zhì)，如水果，蔬菜，肉塊等。顆粒較大的垃圾在輸送管道內(nèi)輸送或在容器內(nèi)攪拌時可能對設(shè)備的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響，同時顆粒較大的物質(zhì)比表面積較小，這樣會使得垃圾顆粒在反應(yīng)器內(nèi)與厭氧菌的接觸面積減小，降低厭氧發(fā)酵降解效果。為增強處理過程中設(shè)備運行的穩(wěn)定性以及提高厭氧發(fā)酵的效果，在進行分揀后，餐廚垃圾通常需再進行粉碎處理，粉碎后的垃圾顆粒根據(jù)不同工藝要求不同，通常情況下顆粒大小在 10mm左右。 粉碎后的垃圾可進行固液分離。餐廚垃圾在經(jīng)過了分選 、 粉碎后仍然含有一些顆粒較小，但是在厭氧反應(yīng) 器中不能夠被降解掉的固體物質(zhì)，如細砂等。這些固體物質(zhì)進入反應(yīng)器后通過內(nèi)部攪拌，會磨損反應(yīng)器和攪拌器，降低設(shè)備使用壽命。長時間運行時，還會在反應(yīng)器底部形成堆積，降低反應(yīng)器的有效是使用體積。通過固液分離可使得這部份固體物質(zhì)從垃圾中分離出去，只剩下可降解物質(zhì)進入反應(yīng)器，從而提高厭氧發(fā)酵罐的工作效率，保證產(chǎn)氣穩(wěn)定，進而保證整個厭氧裝置的高效穩(wěn)定運行。 當餐廚垃圾的干物質(zhì)含量（ TS）高于反應(yīng)器設(shè)計進料 TS 時，通常會在垃圾進入反應(yīng)器前加入清水或循環(huán)回流水進行稀釋，以降低 TS。此時可在預(yù)處理階段設(shè)均漿工藝。經(jīng)過均漿后的垃 圾物料再通過管道輸送入反應(yīng)器內(nèi)。 3. 2. 3． 2．水解酸化 經(jīng)過預(yù)處理的餐廚垃圾進入水解酸化罐內(nèi)進行水解酸化。在此之前，可以設(shè)置熱交換設(shè)備，使得垃圾在管道輸送過程中實現(xiàn)升溫，達到水解酸化所需溫度，從而避免反應(yīng)器內(nèi)溫度出現(xiàn)較大的起伏變化。 有機垃圾在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過水和水解酸化菌的作用下，由塊狀，大分子有機物，逐步轉(zhuǎn)化成為小分子有機酸類，同時釋放出二氧化碳，氫氣，硫化氫等氣體。水解酸化階段產(chǎn)生的有機酸主要是乙酸，丙酸，丁酸等。由于水解酸化過程進行的很快，反應(yīng)器內(nèi)很快形成酸性環(huán)境，也就是說 pH 值在降 低。盡管水解酸化菌的耐酸性很好，當 pH 值過低時，菌類仍然會受到抑制，導致降解效果低下。 為解決這一問題，可向反應(yīng)器內(nèi)加入堿性物質(zhì)進行中和，但堿性物質(zhì)的加入會增加鹽度，對厭氧發(fā)酵和沼液處理產(chǎn)生負面影響。此外為解決 pH 值過低的問題，也可使用 pH 值較高（約 8）的循環(huán)回流水進行中和?；亓魉氖褂每刹糠纸鉀Q發(fā)酵后沼液處理問題，實現(xiàn)厭氧發(fā)酵廠內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)利用。同時使用回流水也可補充部分養(yǎng)料及稀有金屬供給厭氧菌使用，避免菌類因營養(yǎng)缺乏引起的活性下降甚至死亡。 水解酸化階段產(chǎn)生的氣體中含有硫化氫，不能直接排放進入空氣， 經(jīng)過脫硫處理后氣體可直接排放或作其他用途。 水解酸化階段的溫度通?？刂圃?25℃ 35℃ ，并且不會隨著產(chǎn)甲烷階段的溫度變化而改變。維持反應(yīng)器內(nèi)溫度可使用沼氣熱點聯(lián)產(chǎn)后產(chǎn)生的熱量實現(xiàn)。 3． 2． 3． 3． 產(chǎn)甲烷 產(chǎn)甲烷階段也可稱為產(chǎn)氣階段，這一階段是厭氧發(fā)酵的核心階段，厭氧發(fā)酵的主要產(chǎn)品都來自于這一階段，因此，控制好這一階段是控制好整個厭氧處理的關(guān)鍵。 水解酸化階段的產(chǎn)物