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厌氧消化技术路线分析

2021-06-21 15:49:43

当前餐饮垃圾能源化利用主要采用厌氧消化工艺,即沼气化。依据消化工艺中物料的固含率,厌氧消化工艺通常又分为湿式厌氧消化工艺和干湿厌氧消化工艺,依据厌氧运行温度通常还可分为中温厌氧消化工艺和高温厌氧消化工艺。
CJJ184要求:厌氧消化前餐厨垃圾破碎粒度应小于10mm,并应混合均匀;湿式工艺的消化物料含固率宜为8%~18%,物料消化停留时间不宜低于15天;干式工艺的消化物含固率宜为18%~30%,物料消化停留时间不宜低于20天;中温厌氧消化温度以35℃~38℃为宜,高温温度以50℃~55℃为宜;厌氧消化系统应能对物料温度进行控制,物料温度上下波动不宜大于2℃。
在建和已建沼气化项目多采用湿式中温厌氧消化工艺,南方地区的部分项目采用了常温厌氧消化工艺,厌氧消化罐无伴热措施调节与控制厌氧运行温度,厌氧周期更长。
一方面,实践证明餐饮垃圾能源化较饲料化、堆肥化的技术路线更适合我国国情,依据对我国111座已确定技术路线的餐厨垃圾处理设施(50t/d以上)的统计,采用厌氧发酵技术的有80座,处理能力1.60万吨/日,能力占比76.1%。另一方面,我国财政资助建设的餐饮垃圾资源化和无害化项目验收比例小于4成,有必要对餐饮垃圾沼气化技术路线进行全面的技术及经济性评估。
餐饮垃圾沼气化技术路线选择及已建项目的评估应重视以下技术因素与经济因素:
(1)厌氧消化系统稳定运行对物料预处理要求高,我国餐饮垃圾预处理工艺与装备整体技术水平亟待提高。
(2)沼液量大,处理难度大、成本高。沼液是一种高浓度的有机废水,据运营项目资料表明COD为15000mg/L、氨氮为2000mg/L。沼液处理方式包括进一步消化生产液态肥,或处理达到纳管标准后进入市政污水处理系统,或深度处理达到排放标准。餐饮垃圾较其它类型生物有机质废物含盐分高、非生物质杂质含量高,沼液生产液态肥相对成本较高、品质较低,产品市场竞争能力弱。沼液废水达标处理需采用组合式生化处理工艺或膜过滤工艺,工艺复杂、处理成本高。
(3)沼渣量大,含水率高,处理成本高。消化液固液分离后的沼渣含水率大约为80%,经压滤后依然含水达60%~70%。理论上沼渣可以好氧堆肥化处理生产有机肥,但存在餐饮垃圾固相组分堆肥化处理相同的问题,调研发现沼渣大多依托生活垃圾填埋场或生活垃圾焚烧发电厂处理与处置。
(4)除动力消耗外,浆液或固含物的油脂提炼、管道伴热、厌氧消化罐伴热的能耗高。为了保证餐饮垃圾厌氧系统稳定在额定温度下运行,厌氧反应罐及部分管道保温和伴热,消耗大量沼气产能,降低项目投资效益。在北方地区建设餐饮垃圾资源化和无害化项目,选择厌氧产沼技术路线应高度重视气候条件的制约。
(5)能源化产品生产规模小,生产成本高,而且生物天然气或电力产品的销售依赖于外部社会条件支持。部分项目生产的沼气自用外有结余,供给了生活垃圾焚烧发电厂用作生活垃圾焚烧燃料,甚至直接排空。