蘭州市生活垃圾分類方案及典型有機(jī)組分厭氧消化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來城市生活垃圾急劇增長，一些城市已經(jīng)面臨著“垃圾圍城”的困境。傳統(tǒng)的垃圾混合收集簡單填埋的處理方式已經(jīng)不能滿足環(huán)境保護(hù)的要求，其弊端正在越來越多的凸顯。生活垃圾分類收集是實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、資源化和無害化最行之有效的措施，被認(rèn)為是破解垃圾圍城難題的最佳選擇，也必將成為固體廢物管理的必然選擇。垃圾分類收集在推廣實(shí)施中遇到了一些因素的制約，本文依托蘭州市科學(xué)技術(shù)局《基于“3R”原則的垃圾資源化技術(shù)及應(yīng)用研究》項(xiàng)目基金，對蘭州市生活垃圾分類收

2、集方式和資源化處理方式做了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論有：
　?。?）通過文獻(xiàn)調(diào)查分析、數(shù)學(xué)建模和實(shí)地取樣分析等方法，預(yù)測了蘭州市生活垃圾產(chǎn)量，確定了蘭州市生活垃圾物理組分和典型有機(jī)組分比例。時(shí)間序列法和灰色模型GM(1,1)預(yù)測結(jié)果非常一致，到2025年蘭州市生活垃圾達(dá)到148～150萬噸；生活垃圾中有機(jī)組分和可回收垃圾比重有所升高，屆時(shí)有機(jī)垃圾排放達(dá)到54.57萬噸，具有較高回收價(jià)值的紙類、塑料橡膠類和金屬類分別達(dá)到14.55萬噸

3、、17.01萬噸和0.345萬噸，具有較高的分類回收再利用價(jià)值。
　?。?）通過問卷調(diào)查充分了解蘭州市居民環(huán)保意識、垃圾分類理解支持程度、垃圾費(fèi)用支付意愿等，為蘭州市合理的垃圾分類方案設(shè)計(jì)提供有益的參考。
　?。?）提出了垃圾“足額收費(fèi)-積分返還”制度，并規(guī)劃了蘭州市生活垃圾分類收集實(shí)施方案。方案以垃圾“足額收費(fèi)-積分返還”制度為核心，討論了垃圾分類原則、收費(fèi)制度、分類垃圾評價(jià)方式和計(jì)分返還方式等關(guān)鍵問題。
　?。?）

4、對垃圾分類方案做了經(jīng)濟(jì)成本-效益分析，垃圾分類方案經(jīng)濟(jì)可行，效益十分可觀。每年通過“分類+機(jī)械分揀”可回收垃圾，直接出售可獲利32916.81萬元（不計(jì)收集和運(yùn)輸成本）；廚余類垃圾堆肥處理可獲利1601萬元；因分類垃圾分流全年至少節(jié)約填埋處理費(fèi)用2907.5萬元。分類方案實(shí)施每年可節(jié)約垃圾處理費(fèi)11191.3萬元；直接創(chuàng)造利潤15828.5萬元；間接社會效益、環(huán)境效益十分明顯。
　　（5）為解決垃圾分類后的出路問題，提出以厭氧消化

5、技術(shù)資源化處理廚余類易腐有機(jī)垃圾。批式厭氧消化實(shí)驗(yàn)研究了典型有機(jī)組分產(chǎn)氣潛能和消化特性，得到蘭州市生活垃圾典型有機(jī)組分產(chǎn)氣潛能為310ml/g（以TS計(jì)）和531ml/g（以VS計(jì)），具有較高的資源化價(jià)值；原料碳氮比適中，氨氮濃度最大在1500mg/l左右；典型有機(jī)組分屬易降解類，容易造成系統(tǒng)酸化，厭氧消化要選擇合適的有機(jī)負(fù)荷和pH值控制。
　　（6）進(jìn)料 TS濃度分別為15％、20%、25%和30%四個水平的高固體厭氧消化實(shí)驗(yàn)中

6、，都出現(xiàn)了較長時(shí)間的酸化抑制階段，并且進(jìn)料TS濃度越大，酸化抑制越加嚴(yán)重，恢復(fù)越加困難；經(jīng)過調(diào)解系統(tǒng)pH后 TS為15%和20%的控制進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行，獲得了2775ml/L·d和813ml/L·d的最大產(chǎn)氣效率，60天單位反應(yīng)器累計(jì)產(chǎn)氣量分別為29000ml/L和14800ml/L；進(jìn)料固體濃度TS在15%~20%之間，選擇合適的接種量和適當(dāng)?shù)膒H控制，厭氧消化資源化效果明顯。
　?。?）接種量影響厭氧消化產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)表明，接種量70%

7、的消化系統(tǒng)沒有出現(xiàn)酸化抑制現(xiàn)象，消化周期幾乎縮短一半；接種量50%和60%的消化反應(yīng)在有機(jī)物大量降解VFAs累積上升時(shí)期，需要過石灰水調(diào)節(jié)pH值才能順利完成厭氧消化全過程反應(yīng)；接種30%和40%的消化反應(yīng)，一旦停止調(diào)節(jié)pH值就會嚴(yán)重酸化導(dǎo)致消化失敗。為保證反應(yīng)器處理效率和消化產(chǎn)氣效率，接種量50%（質(zhì)量比）為宜。
　?。?）提高批式厭氧消化反應(yīng)器產(chǎn)氣效率實(shí)驗(yàn)中，四種不同操作條件，二次接種操作效果最為明顯。單位反應(yīng)器日均最大產(chǎn)氣量3

8、090ml/L，最大累計(jì)產(chǎn)氣量35860ml/L，單位物料累積產(chǎn)氣量520ml/g·vs幾乎達(dá)到實(shí)驗(yàn)5.3得到的原料產(chǎn)氣潛能值；第25日左右進(jìn)入連續(xù)產(chǎn)氣階段，消化周期縮短到50日以內(nèi)。添加膨潤土的Ⅱ號和添加凹凸棒的Ⅲ號在吸附H+離子、緩沖pH值方面沒有表現(xiàn)出期望的效果；但跟Ⅰ號比較，并沒有合適的pH值控制優(yōu)勢，卻率先進(jìn)入了產(chǎn)氣階段。這可能是礦物質(zhì)的添加為產(chǎn)甲烷菌生長繁殖提供了附著點(diǎn)，一定程度上促進(jìn)了甲烷菌繁殖數(shù)量。但這一促進(jìn)這作用機(jī)理并