户用沼气技术在处理城市居民生活垃圾中的作用及技术探析

2019-10-08 版权声明 举报文章

城市生活垃圾目前已是困扰城市的一大难题,为了破解这一难题,政府有关部门和环保人士花了很大精力和资金探求解决办法,然而由于城市居民生活垃圾成份复杂,一家一户量少而散,有机物质又容易变质发臭,不能长时间积累一起处理,导致处理成本高而效果不理想,为了探索减少城市居民的生活垃圾排放量,同时也为沼气发酵提供部分原料,2004年我们在明溪县农业局汤柏清副局长的家里专门安排了试验,经过几年来的运行,成效明显,现将其效果和经验总结介绍,以便更大范围地推广应用,造福人类。

一、城市垃圾产生量、主要成分及危害

1、城市垃圾产生量

根据中国环境科学研究院的统计分析,大中城市人均生活垃圾产生量为0.8~1.1kg/(人·d)。目前,全球每年产生的垃圾量在激增,达到5亿吨,中国约1.5亿t,这就需要更多的土地堆放垃圾,需要更多的资金来处理垃圾。

2、城市垃圾主要成分

城市生活垃圾中有机成份占总量的60%,无机物约占40%,其中,废纸、塑料、玻璃、金属、织物等可回收物约占总量的20%。

3、城市垃圾危害

城市垃圾对人类生活和环境的主要危害是:第一、破坏农田。越来越多的城市的垃圾,不但侵占了城郊的大量农田,也影响了农田质量。第二、污染空气。在运输和露天堆放过程中,有机物分解产生恶臭,并向大气释放出大量的氨、硫化物、甲烷等污染物,其中含有机挥发气体达100多种,这些释放物中含有许多对人体有毒、有害的物质,污染了空气;第三、污染水体。垃圾中的有害成份易经雨水冲入地面水体,在垃圾堆放或填坑过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物,同时将垃圾中的重金属溶解出来。垃圾直接弃入河流、湖泊或海洋,则会引起更严重的污染;第四、有害生物的巢穴。垃圾不但含有病原微生物,而且能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所,也是传染疾病的根源。第五、影响城市形象。城市垃圾到处堆放,不但给空气、水源带来污染,而且还直接影响了城市的美观,影响了城市的形象。

二、城市垃圾处理现状

目前城市垃圾处理主要采取卫生填埋、焚烧、堆肥、发电等方式,但卫生填埋占地大、投资量大,很多没有做防渗处理,其渗出液对地下水污染很大;焚烧虽然占地小,但会产生二恶英有毒气体污染空气,而且玻璃、金属不能燃烧;堆肥则由于混杂有害、有毒物质,作为肥料会带来食品污染,目前也很少用;垃圾发电,虽然是比较理想的,但由于投资大,技术及设备要求高,目前全国推广的仅有几个。总之,对城市垃圾目前的几种处理方法比较,虽然各有一定的优缺点,但总体上说目前没有很理想的办法。

三、利用户用沼气技术处理城市垃圾优点及关键技术

1、沼气发酵原理

沼气发酵又称厌氧消化,是指各种有机物在厌氧条件下,被各类沼气微生物分解转化,最终生成沼气的过程。沼气发酵的原料包括所有光合作用的产物以及其他有机废物,这些原料中的碳水化合物、氨基酸和长链脂肪等,在一定的条件下经过一系列沼气微生物的共同作用下分解、合成转化为以甲烷(CH4)为主的可燃混合气体以及富含活性微生物和营养物质的分解产物(沼液)。

2、利用户用沼气处理城市垃圾的优点

我们在农村户用沼气建设的实践中,掌握了户用沼气对处理畜禽粪便的技术和作用,各地已非常普及,其成熟的技术和效果已被大家所认可。但利用户用沼气技术在处理城市垃圾方面应用的还很少。城市家庭中生活垃圾主要来源于日常生活产生的瓜果蔬菜的不可食部分(如果皮、菜皮等)及剩菜、剩饭,约占家庭垃圾总量的60%以上,为此我们开展了以户用沼气技术处理这类家庭生活垃圾的相关试验和一些技术改进,并取得了很好的处理和应用效果,这对减少城市垃圾的排放量,特别是对处理城市垃圾中容易变质发臭的有机废弃物,使城市的垃圾更容易处理,既可减少城市垃圾处理费用,同时又可产生沼气和沼肥,沼气供居民生活用能,沼肥经过厌氧发酵后变成一种腐熟、无害的优质有机肥,使城市垃圾变废为宝,是一种处理城市垃圾“减量化、无害化、资源化”的很好办法,成本低廉、技术成熟、容易推广、综合效益很好。

3、技术要点

(1)垃圾分类

利用沼气技术只能处理城市垃圾中的有机物成分,所以要求城市垃圾首先必须进行分类。在城市垃圾中,按分类可分为可降解的有机废弃物和不可降解的其他废弃物。可降解的有机废弃物包括剩菜、剩饭、果皮、烂水果、烂蔬菜,少数家庭里的庭院杂草等,这些都是光合作用的产物,也都是有机物。在进行垃圾发酵前须把这些有机物分开。

(2)沼气池改进

与处理畜禽粪便沼气池不同的是在户用沼气池(户用沼气池池容8m3)的基础上,在沼气池的边上增加一个体积约为1.5m3左右的预处理池(或称酸化池),预处理池底部比沼气池的进料口高些即可,在预处理池底部留一个出口,出口直径约7~8cm,并用PVC管道联结到沼气池的进料口,在离进料口的20cm处设置一个开关,以便控制浸出液的进料。预处理池顶部要有盖板,盖板下面用塑料薄膜把预处理池上口密封住。预处理池可以是圆形也可以是方形,用砖砌好,内外用水泥抹面,以防渗漏。

(3)试验地点及操作要点

试验地点设在明溪县城关汤柏清家里,建池时间2004年6月,开始启动使用时间2004年7月。第一次投料时,投入约1200斤的新鲜牛粪,之后就没有再另外加畜禽粪便或人粪尿。每天把已分离好的容易腐烂的有机物垃圾如剩菜、剩饭、果皮、烂水果、烂蔬菜,直接从沼气池进料口倒入沼气池,比较难腐烂的如花生壳、坚果核、贝壳等放入预处理池,加入一些水,并把开关关闭。预处理池内的有机物垃圾经过一段时间的预处理,在微生物的作用下会变质腐烂,产生一定量的浸出液,浸出液视沼气池的需要决定是否打开开关通过沼气池进料口流入沼气池。浸出液在沼气池内部进一步进行发酵产生沼气,沼气通过管道供家庭使用,沼肥供作物施肥。预处理池内的有机垃圾通过堆沤,大部分可以转变成腐烂物质并随着浸出液流入沼气池产生沼气,少数渣可定期打涝并作有机肥使用。

在将近9年的使用中从来没有出现异常现象,也没有出现过沼渣沉淀严重事项,在平时的使用中只是不定期用抽渣器从沼气池中抽一些渣;预处理池内也从未清理过。

四、成效

1、使用效果

自2004年建池使用以来,经过将近九年来的使用至今还在正常使用,原来一家三口每月用液化气1罐左右,一年用12罐,自使用沼气后一年平均用5罐,节约7罐,节约用气接近60%,年节约燃料费约800元。

2、垃圾处理效果

通过生活垃圾的沼气处理,家庭中的生活垃圾特别是可降解的生活有机物垃圾基本得到利用,大大地减少了生活垃圾的排放,是一项很好的处理方法。

五、结论

1、本试验虽然只是一个单独的试验,但由于户用沼气技术是一个成熟的技术,垃圾分类也是一个简单的过程,而且本试验经过这么多年的使用到现在还是正常的,说明此试验完全是成功的,也是值得推广的。

2、此技术的应用对城市垃圾的减量化排放、资源化利用有很好的借鉴作用,对探索城乡垃圾处理办法具有积极的意义。

3、一个三口之家的城市居民,其正常的有机生活垃圾日排放量约2~3kg,全部用于沼气池发酵产生的沼气供家庭使用,年可节约60%左右的家庭生活用能。

4、此技术有待于进一步优化和提高,从而更好地造福人类。

5、此技术虽然以城市居民为试验点,也同样适用于城乡居民的垃圾处理。

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