使用厌氧消化将城市垃圾转为能源
虽然创造和使用沼气的技术可以追溯到3000年前(Lusk,1997),但现在仍被视为危险的新兴技术。在马来西亚,约41%的土地是耕地。都市农业活动不仅能加强食物安全、创造收入、通过膳食数量和品种的增多改善公众健康,还能通过循环利用排泄物、废水和有机固体垃圾提高资源管理能力。
在马来西亚,60%的废弃物来自城市,主要包括污水、家庭和农业固体垃圾,其中农业产业产生的垃圾占20%,其余的垃圾来自工业和建设部门。城市固体垃圾现有的处理方法不外乎填埋、堆肥或焚烧,而处理污水时采用了需氧氧化法,这些方法都需要大量能源投入和土地空间。
仅联邦直辖区吉隆坡和雪兰莪州每天就产生约8300吨的城市垃圾,其中60%为有机垃圾,固体部分占30%,挥发性固体占70%。通过厌氧处理,假设消化效率为50%,VS分解产生的沼气为0.72m3/kg,可以产生15687 m3/hr沼气,净能量683MWh/天。
马来西亚的棕榈油产业是可再生能源的主要来源,其中360家磨坊每年生产3000万吨空的鲜果束(EFB)。每加工一吨鲜果束(FFB),约产生0.9m3的污水,其COD达到52000mg/L。假设消化效率为70%,COD分解时沼气产生率为0.42m3/kg。加工每吨鲜果束(FFB)产生的沼气是13.75m3。因此,采用厌氧消化可以减少温室气体(GHG)的排放,产生能源。
厌氧消化的类型
批和干型消化器
这是所有过程中最简单的类型。操作仅是包括监控一个密封反应器(由水泥、砖墙和带有环氧涂层的MS/SS组成),包括底土层、接种体(污水淤泥或牛粪),还有一些情况下是化学品(通常是基本的),以保持pH呈中性。然后反应器密封发酵。发酵过程中,固体含量6-10%的称为批消化,固体浓度大于20%的称为干发酵。
混合圆顶消化器
混合圆顶(中国)消化器是中国江苏省在1936年建成的。反应器包括砖石或浇铸水泥建成的气密室。反应器的屋顶和底部都是半球型,由直墙连接。消化过程中产生的气体保存在圆顶下,使一些消化器中的物质从污水室里排出。
流动圆顶消化器
流动圆顶(由印度或KVIC设计)沼气技术自1937年开始应用。1950年,Patel设计了一个带有流动贮气装置的工厂,并在印度引发了对沼气的新一轮兴趣。消化器设计具有30-55天的保持期。添加的主要原料是牛粪。鼓室本是由软刚制成,之后被玻璃纤维强化塑料(FRP)所替代。
包消化器
包消化器主要是一个长柱(长:直径为3:14),材料是一种涂有氯丁橡胶的尼龙纤维PVC,或是PVC的专利产品“红泥塑料”(RMP)。消化器的原理本质上是活塞流反应器。因为包消化器价格低廉,经久耐用,台湾人首先将其改进来处理猪粪。它的一个优点是其墙壁很薄,可以利用太阳等外热源很容易地加热物质。包消化器的平均温度比圆顶型的高2-7摄氏度。
活塞消化器
典型的活塞反应器由一个用混凝土或不透水薄膜覆盖的沟渠组成。为保证真正活塞流的条件,长度必须比宽度和深度长适当的长度。反应器上覆盖一头连在地上的灵活的贮气体,或是混凝土或电镀的铁顶。后一种类型要求贮气器。反应器的进口和出口在相反两头,以半连续的方式进物,另一端则排出等量的污物。关于这种类型反应器最早的使用记录是在1957年的南非(Fry,1975)。
厌氧过滤
为了减少反应器的容量,发明了一个称为固定生长消化器的单元。这种设计的最早、最简单的类型是厌氧过滤。通常包括一个高反应器(高/宽=8-10),里面装有生长或捕获生物体的介质。

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