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城市生活垃圾资源化处理方案——厌氧消化循环利用技术单位：宇星科技发展（深圳）有限公司编制：杜娟审查：李总时间：2010年1月城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技目录1研究背景............................................................................................................11.1我国城市生活垃圾污染现状.................................................................11.2城市生活垃圾组分及特点.....................................................................11.3我国城市生活垃圾处理现状.................................................................21.4垃圾厌氧消化循环利用体系的提出.....................................................31.4.1垃圾厌氧消化国内外研究现状..................................................31.4.2垃圾厌氧消化循环利用体系......................................................41.4.3建立垃圾厌氧消化循环利用体系的必要性..............................41.5政策支持.................................................................................................52生活垃圾厌氧消化循环利用工艺....................................................................62.1厌氧消化基本原理.................................................................................62.2湿式连续厌氧消化循环利用工艺流程.................................................72.3工艺控制条件与参数.............................................................................92.4技术项目优势.......................................................................................103项目选址及建议..............................................................................................113.1项目选址及建设影响因素...................................................................113.2综合利用建议.......................................................................................124经济及环境效益..............................................................................................134.1经济效益...............................................................................................134.2环境效益...............................................................................................134.3投资风险分析.......................................................................................135总结..................................................................................................................146参考文献..........................................................................................................14城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技11研究背景1.1我国城市生活垃圾污染现状城市生活垃圾是指在城市区划内通过各种形式收集的人类生活和活动中产生的综合废弃物，包括居民垃圾、街道清扫物、市场垃圾、商业垃圾，一般不包括污水处理厂污泥和建筑垃圾。随着城市化进程的加快，城市生活垃圾产量也逐年递增。自1979年以来，我国城市生活垃圾产量以平均每年8.98%的速度迅猛增长[1]，年产量达1.5亿吨，历年积存的已达60多亿吨，侵占了5亿多平方米的土地，在造成严重污染的同时也是一种巨大的资源浪费，是我国可持续发展的巨大阻碍。如何变废为宝、环保经济地高效处理城市生活垃圾，成为各级政府均十分关注的热点和难点问题。1.2城市生活垃圾组分及特点城市生活垃圾的组成成分比较复杂，一般包括：易腐有机垃圾（厨余、草木）、灰土泥沙、纸类、塑料、金属、玻璃、织物等，不同的垃圾产生源，成分有所区别。目前我国城市生活垃圾基本仍为混装收集，具有组分复杂、低热值、厨余比例高（37%~62%）、有机质比例高（40%~70%）、水分含量大（35%~50%）等特点[2]，总体趋势是无机含量，尤其是灰渣含量大幅减少，而易腐垃圾和废品的含量则持续增长。以深圳市为例，生活垃圾组分及性质分析如表1、表2所示。城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技2随着人民生活水平的提高，城市有机垃圾在城市垃圾中所占比例会越来越高，应针对我国生活垃圾的特点选择适宜的处理处置方法，对垃圾中的有机物进行循环利用，达到减量化、无害化、资源化的目的。1.3我国城市生活垃圾处理现状目前处理方法主要有卫生填埋、焚烧、好氧堆肥、热解和固化几种，以卫生填埋为主，平均占全国总量的70%以上，也有个别城市采用焚烧、堆肥与填埋相结合的方式对垃圾进行综合处理。例如，深圳市2008年城市生活垃圾产生量[3]为440.69万吨，其中焚烧垃圾179.00万吨，占40.62%，填埋垃圾235.99万吨，占53.55%。但这几种方法都存在一定缺陷。卫生填埋处理量大、造价较低，但会永久性占用大量土地，资源化利用率低，同时产生填埋气和渗滤液易对周边环境造成严重影响。焚烧处理具有减容减量、消灭病菌、节约土地资源、回收电能热能等优点，但其造价高，对垃圾热值要求较高，且存在二噁英二次污染和高温氯腐蚀等问题。堆肥处理能实现一定程度的垃圾资源化利用，但其效率低、肥效低、制造期长，不适应垃圾产量的迅速增长。热解处理是利用垃圾中有机物的热不稳定性在隔绝空气条件下对垃圾进行加热，使其中的有机物产生热裂解的一种方法。在适当的操作条件下，能迅速减容减量，并能有效控制二噁英污染，但其前期投资大，且以垃圾分类收集、热值较高为前提，限制了应用和推广。固化处理是是把水泥、沥青、塑料、石膏、水玻璃等凝结剂同固体废弃物加以混合进行固化或是在城市垃圾中加入硅酸钠、粘土之类的添加剂一起烧结固化（玻璃化），使得城市垃圾中所含的有害物质封闭在固化体内不易浸出，从而达到稳定化、无害化的目的。固化法具城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技3有工艺简单、投资费用低、有效地封闭有害物质等优点，但其减量效果差，对有毒垃圾的处理成本高。以上方法均有较大局限性，不利于实现资源、环境与社会的协调发展。为适应我国经济发展，建设节能型环境友好型社会，促进可持续发展，研究开发适合我国国情的垃圾处理工艺与技术已迫在眉睫。1.4垃圾厌氧消化循环利用体系的提出1.4.1垃圾厌氧消化国内外研究现状生活垃圾的厌氧发酵是指在无氧条件下，微生物分解有机物，其中的C、H、O转化为沼气——甲烷和二氧化碳，而N、P、K等微量元素存于残留物中并转化为易被动植物吸收利用的过程。国外厌氧消化的发展是从20世纪70年代能源危机开始的，其中德国、瑞士、丹麦等西欧国家处于厌氧消化技术领先地位，并已经将此项技术成功地市场化。最近有研究表明，在过去十年中，采用厌氧消化技术来处理城市固体垃圾的处理厂增加750％，欧洲的有机垃圾量已有四分之一是经厌氧处理的。据统计，1999年，欧盟有53个厌氧消化工厂年处理100万吨混合或分类的有机生活垃圾，到2005年，约有74个工厂在欧洲运行，用于处理分类的有机生活垃圾或混装垃圾，2006年商业运行的或正在建设的工厂数量达到124个，垃圾处理量达到400万吨/年。目前厌氧消化技术在世界各地广泛应用，大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500吨/年以上。而在国内正处于起步阶段，尚无采用这样的大型处理厂。处于领先地位的是上海百玛士环保科技有限公司，已从欧洲引进全套厌氧消化处理技术在上海投产应用。厌氧消化技术利用率低的主要原因是我国垃圾分选困难、厌氧消化设备投资成本较高，但考虑到有机垃圾厌氧消化处理的良好经济效益（生物气用来发电或供热以及优质卫生的肥料）和良好的环境效益（大大减少了CO2、CH4、臭气的排放），从生命周期观点看，厌氧消化比其他的处理方式更经济。因此，在我国厌氧消化工艺是一项具有很有前景的有机垃圾处理技术。有机垃圾厌氧消化按照固含率可分为湿式、干式；按照阶段数可分为单级、多级；按照进料方式分为序批式、连续式，其中常见的工艺如表3所示。城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技4表3有机垃圾厌氧消化常见工艺1.4.2垃圾厌氧消化循环利用体系垃圾厌氧消化循环利用体系是通过垃圾分选、湿式厌氧消化、沼气发电、沼液沼渣资源化利用四个部分组成绿色能源循环网，实现资源的最大程度利用。能源循环系统如图1所示。生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生生CH4CO2生生生生生生生生生生生生生CO2生生生生生生生生图1城市生活垃圾厌氧消化循环利用体系示意图1.4.3建立垃圾厌氧消化循环利用体系的必要性研究建立垃圾厌氧消化循环利用体系有充分的必要性，主要体现如下：1、从我国有机垃圾的成分特点来看，我国城市有机垃圾高含水率，低热值、营养成分含量高等特点，符合一般厌氧处理的固含量及其他方面的要求；2、从能源回收的情况来看，厌氧消化产生的沼气可以作为能源加以有效利用，沼液、沼渣可作为蔬菜大棚的有机肥料和土壤改良剂回收利用，具有巨大的市场潜力和应用前景；3、从对环境影响来看，反应过程要求保持厌氧状态，则反应设备均为密闭状态，不会有城市生活垃圾资源化利用方案——宇星科技5废气、异味逸出，同时减少了CO2，CH4等温室气体的排放，对环境的影响小；4、从投资运行成本来看，尽管前期投资相对较大，但厌氧消化启动不需要外部投资，同时消化产生的沼气用来发电除了满足自身需要以外，还可以并入电网，增加了成本的回收，消化后产生的残渣数量较少，其后续处理及运输所需的成本也相对较低。同时可申请CDM项目，有效缩短投资回收期；6、从社会效益来看，上网电力可缓解地方电力紧张，循环经济模式促进产业整合与一体化，带动果蔬种植业及配套服务业的发展，有利于我国建