城市生活垃圾生物预处理工艺
摘要：城市生活垃圾必须进行综合处理，而生物预处理是实现高效彻底的综合处理的前提。本文总结了多年的大型生化垃圾处理厂的实际运作经验，对生物预处理的技术进行了探讨，阐述了生物预处理的重要性，并根据实际问题的解决方案，提出了可行的生产工艺。
关键词：城市生活垃圾,综合处理,生物,预处理,生产工艺
1、前言
城市生活垃圾综合处理的必要性已经在实践中得到验证并成为众所周知的观点。经过长期的研究与发展，中国当前的城市生活垃圾处理技术涵盖了生物好氧堆肥和厌氧消化技术、焚烧与气化技术、卫生填埋技术，以及各种机械分类与回收技术等。综合利用这些技术才能够实现城市生活垃圾的综合处理。然而在城市生活垃圾综合处理中，在大型垃圾处理设施的运行中，如何能达到垃圾高效彻底的综合处理，仍然需要合理的规划和实践的摸索。简单地实现多种技术的组合，是无法达到综合处理理念的。
实现综合处理应该按照“减量化、资源化、无害化”原则和循环经济的理念，遵循生活垃圾管理的优先顺序，首先充分保证垃圾体积与重量的减少，同时尽最大可能回收可利用的物质，然后进行最终处理。
中国的城市生活垃圾含水率可以高达50%-70%，有机质比例大约60%。这样的高水分、高粘度、成分复杂的垃圾直接进行机械分选会导致机械运行故障，尤其是增加了旋转零部件的故障率。同时分选效率也非常低。如直接投入焚烧设备进行焚烧处理，其运行成本过高。在上海，政府对焚烧法垃圾处理的补贴高达每吨垃圾240元，是堆肥处理方法的4.8倍，还没有达到完全处理。不仅如此，未经过分选的垃圾经常会导致炉排等重要部件的故障，导致经常性的停产维修。不经预处理的生活垃圾直接填埋占用了大量土地资源，更为严重的是病原菌、有毒有害物质对地下水和土壤构成潜在的威胁，并造成大量可回收资源的浪费等。
生物预处理技术应用的目的就在于如何经济、高效地去除原生垃圾水分，降解原生垃圾中的有机物，达到机械分选的要求。第一，该工艺可以有效去除有机物质和水分，从而彻底改善垃圾特性，为进一步的处理提供良好条件；第二，该工艺利用生物的天然活性，不仅运行成本低，而且避免二次污染；第三、该工艺可以有效达到减量化的目的，符合生活垃圾管理的优先顺序。生物预处理进一步与机械分选处理工艺相结合，最大程度地实现原生生活垃圾中水分和有机物的减量，可用物的回收，废渣废料的分离，最终实现易燃物焚烧能源利用、可用物回收、废渣废料填埋、有机物堆肥的综合处理模式。
在现代垃圾处理技术不断进步与完善的时候，生物处理技术己脱离原有的意义，在环保领域重新定位，转而在垃圾预处理中发挥其功效。依靠生物技术为基础，创造合理的工艺条件，建立一个高效、经济、无害地去除水分、降解有机物的系统，对城市生活垃圾综合处理具有重要意义，良好的生物预处理技术不仅仅是城市生活垃圾生物堆肥处理的前奏，而且是实现综合处理的前提。
2、工艺方法
2.1工艺原理及流程
生活垃圾生物预处理主要是采用耗氧发酵工艺，在原生垃圾中添加经过外界特殊培养的高效菌种，与原生垃圾中的固有菌群相互协同作用，经通风打氧，菌群快速生长的过程中消化分解生活垃圾中的大量可降解有机物质，生物降解释放的能量使堆温升高，大量的水分蒸发、渗沥，降低了垃圾粘稠度，同时杀灭了绝大部分的有害细菌与病毒。
经过多年生产实践摸索，上海浦东美商生物高科技环保有限公司确定了大型堆肥处理厂生物预处理工艺。其主工艺为仓式准静态好氧堆肥工艺。该工艺采用大型堆肥仓，通过地下送风管道向物料持续通入过量空气；采用翻堆机对物料进行间歇翻动调整物料的停留时间为20－25天；物料内部温度维持在55－60摄氏度。
采用绝对静态堆肥难以避免局部厌氧区域的产生，从而无法控制大量臭气的产生。而动态堆肥因持续的翻动又不能避免印刷染料、油漆以及其它附着在物体上的富含重金属的物质融入到物料中的水分中，并可能导致电池破裂，有害物质大量渗出。因此，仓式准静态好氧堆肥工艺成为较为满意的生物预处理工艺，可以有效降低毒害物质渗出，避免重金属对堆肥产品的污染。
具体工艺流程如下：
(1)破袋机破碎物料中的塑料袋；
(2)物料经由皮带传送至生物预处理仓；
(3)落料口混合EM催肥菌剂I;
(4）铲车堆放，同时喷洒除臭菌剂；
(5)持续通入35摄氏度过量空气；
(6)堆肥48小时，适当减少物料上部空间排气量；
(7)翻堆；
(8)通入空气量适当减少，温度适当降低，同时增加上部空间排气量；
(9)持续堆肥5－6天，间歇翻堆，翻堆时混入EM催肥菌剂II;
(10)持续堆肥18－25天，间歇翻堆；
(11)出料。
实施高效的生物预处理工艺后，垃圾减重近40%，减容近35%，水分由60%－80%减少到约35％，挥发性有机物降解50%左右，机械化分选的效率能够从30－50%提高到80－90%.堆肥的总养分提高接近4%。物料热值提高了1.5倍以上。
2．2关键技术
以下技术点是实现良好生物预处理的关键，在实际生产过程中，必须加以特别关注：
(1)EM复合菌剂的扩大培养，(2)EM复合菌剂的均匀分布；(3)EM 复合菌剂的加量与水分的平衡；(4)除臭菌群的均匀分布；(5)通气量大小与空气的合理分布—强制通风，机械翻堆；(6)垃圾堆放上部空间大小的合理调整以及排风量与进风量的平衡；(7)塑料袋的有效破除等。
2.3工艺控制及工艺参数
实现生物耗氧发酵预处理工艺，通气量是主要的控制因素。微生物活动需要一定的条件，合理适量的通气量对保证这一条件很重要。通气量过大会致使局部物料中水分降低过快，发酵进程中满足不了微生物生存对水分的要求，有机物不能充分降解，堆温上升缓慢，供氧量远远大于生物耗氧量，又造成很大浪费，提高处理成本；在发酵后期大的通气量有利于水分的蒸发降除。通气量过小不能满足微生物耗氧需求，也使堆温上升缓慢，有机物不能快速降解，特别是发酵后期不利于水分进一步蒸发去除，会使预处理时间延长，最严重的是造成局部厌氧发酵产生大量恶臭气体。因此在生物处理过程中，要配合工艺参数的监测，适时调整通气量满足不同时期有机物降解和水分蒸发需要，避免动力浪费，增加成本，达到预处理的目的。
通过实验总结，我们在初期和中期采用间歇或连续通气供氧的方式，根据有机物降解率、水分、耗氧速率、堆温等工艺参数和微生物菌群监测情况，确定通气方式，后期采用主要采用连续通气方式，进一步蒸发降水。
2．4主要设备
生物预处理必需的设备包括：破袋机、翻拌机、装载机、输送皮带、地下空气输送管道、鼓风机、引风机、引风管路、生物菌剂扩培系统、生物菌剂喷洒系统和除臭喷雾系统等。
3、二次污染防治
生物预处理过程中会生产废气、臭气以及垃圾渗沥液，必须进行收集和集中处理。良好生物预处理工艺的运行可以避免局部厌氧环境，减少臭气的产生，降低处理负荷。采用除臭菌剂后，可有效控制大气污染。收集后的垃圾渗沥液可用于后续二次堆肥处理的水分调节，使垃圾渗沥液得到处理和循环利用。少量过量的无法利用的垃圾渗沥液采用生物处理，处理后的废水可用于微生物菌剂培养基的调制。
4、结论
通过生物预处理，可以实现水分和有机物的减量，改善生活垃圾特性，对后续的分拣、堆肥、焚烧、填埋等处理方法具有积极影响。本文对生活垃圾处理减量化、资源化、无害化提出了一个新的方法，对生物预处理技术的应用进行了新的
探索，旨在逐步完善工艺条件，为大型垃圾处理厂提供一个可行的、高效的、低成本的预处理方式。与科研实验截然不
同的是：大型垃圾处理厂在处理垃圾时的首要原则就是：在合格处理垃圾的前提下，尽量控制处理成本。这一原则确立
了生化预处理在大型垃圾处理厂生产流程中不可动摇的地位。尽管在工艺和设备等方面还要进一步完善提高，但通过实
践经验证明，本文所述的生物预处理工艺在技术上是可行的，经济效益也相当明显，希望这一技术路线对垃圾处理行业
有所启发和借鉴意义。
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