厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势

罗雪飞

（荆州市江汉智通人力资源有限公司，湖北 荆州423000）

1 引言

人们日常生活中产生的不能再次使用的废弃物统称为生活垃圾，社会经济的发展使得人口数量持续上升，给资源和环境带来一定的影响，给生活垃圾处理工作带来了较大的压力，传统的以焚烧为主的垃圾处理方式已经无法满足新时期环保生态建设要求。因此，必须要加强对新型垃圾处理技术的研究与开发，厌氧消化处理技术可以降解生活垃圾中的有机污染物，而且可以实现资源的合理利用，产生沼气和有机肥料，减少资源的浪费，在生活垃圾处理中有着十分重要的应用价值。

2 厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状

2.1 厌氧技术的垃圾处理原理

在无氧条件下，兼性有氧与厌氧菌和厌氧菌可以起到分解的作用，将生活垃圾中主要的有机污染物分解成为分子结构简单的小分子有机物或者无机物，经过厌氧消化处理之后最终可以得到一系列的气体产物，包括甲烷（即沼气的主要成分）、氨气、硫化氢、氢气以及二氧化碳，厌氧分解过程并不会对环境产生二次污染物，可以对生活垃圾中的固体与半固体污染物进行有效处理，同时也广泛应用于废水污水的处理和净化过程中。从厌氧技术在生活垃圾中的实际应用情况来看，与常规的处理方法相比消耗的处理时间更长，反应体系与反应机制也更加复杂，需要经历水解发酵、脱氢产酸以及产生甲烷三个阶段。可根据厌氧消化处理过程中有机固体所占的比例将处理方法分为湿厌氧消化工艺以及干厌氧消化工艺。湿厌氧法相对比较成熟，排料和给料便捷快速，成本较低，是当前利用有机废物产生沼气的最常用技术。但是湿厌氧消化工艺技术对反应器的容积有较高的要求，在处理过程中料液容易酸化，沼渣和沼液存在分离困难的问题。干厌氧处理工艺相对来说成本更低，能够有效节约水资源，管理比较方便，但是相对来说反应时间长，产生的沼气效率低下，需要结合生活垃圾的主要成分以及处理要求合理选择厌氧处理方法[1]。

2.2 厌氧处理工艺的处理流程

在厌氧消化处理工具应用的过程中，微生物会分泌胞外酶，在胞外酶的作用下，大分子的有机物质会被逐渐降解成葡萄糖、氨基酸等单体分子，同时产生乙酸、氢气以及一氧化碳等中间产物。之后能够产生甲烷的细菌会通过一系列的分子反应将这些中间产物转化成甲烷，甲烷作为燃料被回收使用。在进行厌氧处理工艺时，需要结合生活垃圾的主要成分以及处理需求选择适合的厌氧处理方法以及处理细菌，处理过程包括垃圾预处理、厌氧消化、有效物质回收利用以及剩余物的处理等。生活垃圾的预处理工作通过垃圾物理破碎以及分离的方法将其转变为均质的原料，将这些原料投入反应器可以进行更加快速和彻底的生物降解。结合原料的连续性消化、温度以及浓度选择对应的厌氧消化工艺进行降解，回收的气体可以用于燃料和发电，废弃的残余物可以作为农田的肥料使用[2]。

2.3 影响生活垃圾厌氧消化的主要因素

通过对生活垃圾厌氧处理实际情况来看，垃圾颗粒的大小以及有机组分、有机负荷率、温度、pH 值、搅拌都是影响生活垃圾厌氧处理效果的主要因素。城市垃圾的分类系统比较复杂，生物可降解性直接与垃圾的底物成分有关，有机废物的成分会对厌氧消化过程产生十分关键的影响，缩小垃圾的粒度，可以提高微生物降解效率，保证沼气的产量，提升垃圾的去除率，也可以通过降低颗粒粒径的方法增大微生物的消化表面积，减少有机废物的消化时间，提高生物转化能力，避免消化失败。pH 值作为厌氧发酵消化的重要监测工艺参数，直接关系着厌氧微生物的反应活性，如果pH 值过高会造成微生物氨中毒，如果pH 值过低则会造成微生物的酸中毒，酸度和碱度都会影响微生物的活性。因此，需要结合微生物的存活pH 值范围进行科学的发酵和降解。厌氧微生物的活性对温度相对来说比较敏感，温度也是影响厌氧消化效率的关键因素，温度直接影响微生物有机质的代谢速率以及自身的成长速率，从而会对消化性能产生影响，须结合微生物的最佳代谢活性温度区间合理设定发酵处理温度[3]。

3 厌氧技术在生活垃圾处理中的发展趋势

3.1 厌氧生物反应器

科学技术的不断发展使得厌氧微生物技术在生活垃圾处理中的应用越来越深化，有效提升了生活垃圾处理效率，减少传统焚烧法对生态环境造成的二次污染与破坏。从目前来看，厌氧法在多个发达国家均有采用，我国在福建、江苏、广东、云南等省份都已经普及了农村户用沼气池，大中型沼气工程项目在全国有4000 多处，每年可以产生沼气约1.3 亿m3。经过十多年对厌氧处理技术的研究和开发，我国厌氧发酵工艺获得了迅猛的进步，有效提升了厌氧发酵装置的容积产气率。厌氧技术的不断发展使得处理流程更加科学有序，规范了沼气的生产、存储和运输流程，使得生活垃圾能够得到及时地处理，极大地提升了厌氧发酵的产气率，实现能源资源的重复利用，缓解我国能源短缺的现状[4]。

3.2 厌氧技术的发展前景

从人类社会的发展现状来看，生活垃圾需要实现资源化和无害化的处理，要能够与社会日新月异的发展环境相匹配。采用厌氧消化技术不仅能够获得可重复利用的生物质资源，生产出优质的肥料，而且可以使生活垃圾中有机污染物质有效去除病原菌。从目前来看，城市生活垃圾厌氧处理工艺仍有待完善，没有经过预处理的垃圾所需要的降解时间比较长，而垃圾固体含量较高，也给动力配给和搅拌装置的工作带来一定的困难。后续垃圾降解期间也容易造成酸中毒，缺乏高效的生物菌群，影响降解效率和降解质量。另外，生活垃圾中硫酸盐、重金属以及氨等抑制物质含量相对较高，会对降解微生物的生物活性产生一定的影响，导致降解微生物工作存在不稳定性，垃圾分选效率不足，也会直接影响垃圾处理的成本处理的效率。目前，我国仍然没有针对垃圾分类进行有效的立法以及管理，导致国内垃圾处理技术相对滞后。因此，需要结合当前生活垃圾的处理问题，从源头抓起，构建行之有效的垃圾分类处理制度，提高垃圾处理整体效率，减少在垃圾分类过程中损耗的人力、物力以及财力。通过对联产系统的研究提高大型沼气产率，以及沼气利用效率与整个联产系统的效率，节约系统成本，有效提高社会经济。

4 结语

综上所述，在生活垃圾处理过程中应用厌氧消化技术不仅可以有效去除生活垃圾中的毒副物质和有害物质，减少生活垃圾对周围环境所造成的污染与破坏，同时也可以缓解垃圾不断增加的压力，避免传统垃圾焚烧法的不足，处理之后产生的沼气以及有用物质可以进行重复的收集与应用，提高资源的利用效率。目前，我国生活垃圾厌氧处理技术正处于向工业实践发展的关键阶段，推广开来可以解决全球能源紧张和环境污染的问题，需要环保部门以及相关企业的大力支持。