有机垃圾厌氧消化处理卫生学效果评价
随着城市化规模不断扩大，人口剧增，中国年产垃圾已高达1.5亿吨，每年还要以10%的速度递增，全国城乡都面临着垃圾污染环境问题，特别是有机垃圾是蚊蝇和鼠害孳生场所，传播疾病、危害健康，同时也严重影响市容生活环境。垃圾处理方式主要采用卫生填埋、高温堆肥、焚烧、厌氧消化4种处理方式，每种方式处理都有利弊。而城市生活垃圾厌氧发酵生物处理尚处于试验阶段，未能得到广泛应用。本研究目的探讨利用生物厌氧发酵技术加速有机垃圾分解，提供清洁能源和优质有机肥料，以推动废弃物资源化、减量化和无害化，改善生活环境质量[1]。
1 材料与方法
1.1实验室模拟试验
收集厨房残渣剩饭有机垃圾，以活性污泥为接种物，混匀后，投入70L体积厌氧发酵罐内，厌氧发酵罐具有自动控温(35±1)℃、搅拌、检测CO2、pH、CH4浓度等功能。进行30天厌氧消化处理，获取试验参数和经验后再进行现场试验。
1.2现场试验
收集社区生活垃圾，进行人工分检剔除废铁、玻璃、塑料制品等杂物后，进行机械粉碎，用回流液稀释搅拌成浆状，注入100m3(有效容积75m3)厌氧发酵罐内，每天注入5m3，固液比(以干重计)含5%左右的有机垃圾，用蒸汽加热发酵罐内温度维持在55℃左右，以原发酵罐内的鸡粪为接种物，连续15天为一个周期，用有机垃圾置换出原有的鸡粪原料，所产的沼气经脱水、脱硫后进入储气罐，经管网系统输送入户作为生活能源，通过4个月连续运转试验，取得一些试验结果。
1.3微生物学评价指标
采用粪大肠菌值、细菌总数、酵母菌值作为垃圾厌氧消化处理卫生学效果的评价指标。
1.4理化评价指标
采用温度、pH值、甲烷浓度和产气量等作为评价指标。
1.5微生物检测方法
1.5.1粪大肠菌监测方法
按《粪便无害化卫生标准》(GB7959-87)中堆肥、粪稀中粪大肠菌群检测方法进行。
1.5.2细菌总数和酵母菌测定方法按《水和废水监测分析》一书中的水中细菌总数的测定方法进行。
2 结果与讨论
2.1现场有机垃圾厌氧消化处理试验结果
2.1.1细菌总数、酵母菌去除率见附表
虽然没有列入细菌总数和酵母菌值的卫生标准。但本研究仍进行了细菌总数、酵母菌值检测，其检测结果作为卫生学效果评价的参考依据。根据实验室模拟试验检测结果，活性污泥细菌总数含量高达107以上，经过厌氧消化处理后，细菌总数明显降低，粪大肠菌和酵母菌能已达到未检出良好的灭活效果。一般情况下，微生物普遍存在自然环境中，除非经过高温消毒等措施，粪大肠菌、细菌和酵母菌才能被完全灭活。但试验室内模拟试验出现了这一结果，可能是在实验室模拟试验中，采用了厨房垃圾(主要是剩饭剩菜酸性食物)作为材料进行生物厌氧发酵处理，有机物分解产生大量的有机酸，在酸性状态下，粪大肠菌、酵母菌被灭活所致。
同时根据现场试验检测结果也表明，有机垃圾经过高温厌氧发酵生物处理后，出口消化液中细菌总数也能降低两个数量级以上，酵母菌未检出良好的除菌效果。由此可见，有机垃圾厌氧消化处理完全能达到了无害化的要求。
附表现场试验微生物指标检验结果 cfu/ml |
2.1.2理化检测指标结果
厌氧消化出口液温度(55±110)℃，PH进料口6.3、出料口7.5；COD原料80000mg/L进料32.35mg/L出料16464mg/L；COD降解率平均为48.8%，产气甲烷浓度平均为60.5%，1吨有机垃圾计算产气量为73.4m3。
2.2卫生学效果评价
2.2.1有机垃圾在厌氧消化过程中滞留时间
根据现场试验研究，发酵罐体积为100m3，而厌氧消化有效体积大于75m3，每天注入有机垃圾液为3～5m3，由于在冬季同时采取蒸汽增温措施，能有效维持温度在55℃范围，有机垃圾滞留时间达到15天以上，完全符合国家《粪便无害化标准》中规定的粪便高温厌氧消化(53±2)℃，持续2天的要求。
2.2.2粪大肠菌去除率
根据实验室内模拟试验检测结果，有机垃圾在35℃中温厌氧消化状态下，经过活性污泥接种微生物菌种以后，加速了有机物快速分解，出口消化液中粪大肠菌达到未检出良好效果，粪大肠菌去除率接近100%，能远远满足《粪便无害化标准》中规定的常温沼气发酵粪大肠菌值10-4的要求。同时根据现场有机垃圾高温厌氧消化处理试验检测的结果表明，在55℃高温厌氧发酵状态下，有机垃圾出口消化液粪大肠菌值仅为16cfuPml，去除率也接近100%，也符合标准规定高温沼气发酵10-1～10-2的要求。
2.3有机垃圾与人畜粪厌氧发酵处理效果比较
新鲜有机垃圾中生物病原体含量要比人畜粪便中生物病原体低得多，据1997年在湖南调查结果，户厕沼气池进口处人畜粪大肠菌值率高达10-10以上，而新鲜的有机垃圾中粪便大肠菌值在10-4～10-2范围，比人畜粪便低得多。粪便经过常温厌氧发酵处理后，粪大肠菌去除率可达99%以上，寄生虫的灭活率也可达99%以上，完全能达到粪便无害化卫生标准的要求，因此有机垃圾同样经过厌氧消化处理，也一定能达到垃圾无害化的要求[2，3]。
2.4环境卫生质量的改善 有机垃圾极易腐烂，产生恶臭，特别是在夏季成为蚊蝇孳生场所，有机垃圾中大量生物病原体通过各种途径污染水体、大气、土壤环境，直接或间接地影响、危害人群健康。发展有机垃圾厌氧消化处理技术，可以加速有机物快速分解，消灭蚊蝇孽生场所，切断病原体传播途径，试验结果计算出COD去除率平均为48.8%，同时也能提供沼气能源和优质的有机肥料，更有利于改善城市生活环境质量。
2.5制约垃圾厌氧消化处理技术应用的因素
在国外，城市有机垃圾厌氧发酵生物处理技术已得到广泛应用，所产生的沼气被用于发电，而我国城市有机垃圾厌氧消化处理仍处于试验阶段。追究其原因，主要存在三方面问题：首先是城市垃圾数量巨大，厌氧消化处理的能力有限，不能满足城市垃圾日益增长量的需求；其次是有机垃圾在厌氧消化处理中需要进行预处理，要剔除不能分解的杂物。由于我国人群生活习惯、卫生素质不同，致使垃圾尚未普及分类收集，混合垃圾不能直接采取湿式厌氧消化来处理，需要进行预筛选，这样增加垃圾处理难度；第三点是厌氧消化处理还需要有配套设施，如蒸汽锅炉、储气罐、脱水脱硫装置，同时还要建立输气管网系统，一次性投资较大，运营成本也很高，这些因素严重制约了有机垃圾厌氧消化处理技术的应用，导致我国城市垃圾主要采用卫生填埋处理措施来控制垃圾污染环境。
综上所述，城市有机垃圾厌氧消化处理技术应用从卫生学效果评价角度来讲，厌氧消化处理技术是可行的，能达到无害化目标，特别适用于大型饲养场家禽、家畜粪便无害化处理。也可以作为补充城市垃圾无害化处理另一种形式，各地区根据城乡垃圾组分不同，可以采取不同的方式处理，最终达到有机垃圾无害化的目标，提高城市居民生活环境质量，有利于保障人民健康。
3 参考文献
略
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
