生物堆肥预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响

生物堆肥预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响陶华，张劲松(中国城市环境卫生协会，北京100835)　　摘　要：采用生物堆肥技术对生活垃圾进行为期10d左右的预处理后，物料中的含水率从预处理前的69.10％下降到32.40％，而湿基高位发热量和湿基低位发热量分别由预处理前的6694kJ／kg上升到14512kJ／kg，4594H／kg升高到12888kJ／kg，分别提高了1.2倍和1.8倍。经过生物堆肥预处理的生活垃圾更适合焚烧。　　关键词：生物处理；堆肥；预处理；生活垃圾；焚烧　　中图分类号：X705　　　文献标识码：A　　　文章编号：1005—8206(2004)04—0196—02EffectofBiologicalCompostingPretreatmentonMoistureandCaloricValueofDomesticWasteTaoHua，ZhangJinsong(ChinaCityEnvironmentalSanitionAssociation，Beijing100835)　　Abstract：Afterpretreatedbybiologicalcompostingprocessforabout10days，themoistureinthedomesticwastewasdecreasedfrom9.10％tO32.40％.Meanwhilethehighcaloricvalueofdomesticwasteinarrivalbasewasgreatlyincreasedfrom　6694kJ／kgupto14512kJ／kg，andforlowcaloricvaluefrom4594kJ／kgupto12888kJ／kg.Thepretreateddomestic　wastebybiologicalcompostingprocessismoresuitabletobeincinerated.　　Keywords：Biologicalprocess；Composting；Pretreatmeat；Domesitcwaste；Incineration　　我国城市生活垃圾的发热量普遍不高，平均湿基低位发热量多为4200-5000kJ／kg，不能完全满足生活垃圾焚烧炉的最佳运行工况要求，致使一些生活垃圾焚烧厂在实际运行时不得不添加辅助燃料，或采取预处理等其他措施，以弥补生活垃圾的发热量不足。为了提高进入焚烧炉的生活垃圾的低位发热量，通常采用的预处理技术有生物预处理、机械脱水法等。近年来，德国针对混合生活垃圾处理，先后开发出机械生物技术和干燥稳定化技术，可以大幅提高人炉垃圾的低位发热量。我们重点讨论生物预处理对生活垃圾含水率和发热量的影响。　　1试验材料及方法 　　从北京市顺义区收集来的生活垃圾，在顺义生活垃圾焚烧厂发酵仓内堆放10d，完成厌氧生物堆肥过程。堆肥期间没有对生活垃圾堆体进行翻堆、搅拌，发酵仓底部和四周没有设置通风沟、管。　　试验设对照组和试验组，对照组样品取自进入发酵仓前的生活垃圾，即原生生活垃圾，试验组样品取自经过10d发酵后的生活垃圾，即经过生物堆肥预处理后的生活垃圾。二组之间除存在发酵与否的区别外，对照组和试验组的其他条件都一致。　　对取自对照组和试验组的样品，分别测试其物理组成、含水率、灰分、干基和湿基高位发热量、湿基低位发热量。采样和测试所用方法遵循CJ／T3039—1995城市生活垃圾采样和物理分析方法［1］。　　2结果与讨论　　试验结果见表1和表2。　　2.1垃圾含水率变化　　从表1可以看到，经过生物堆肥预处理的生活垃圾的含水率，已由预处理前的69.10％，显著下降到32.40％。这一变化主要与下列因素有关：　　(1)由于微生物的急剧繁殖和生长，要消耗一定的水分。　　(2)生活垃圾中含水率高的食品部分(见表3)被大量降解，生成的水和游离出来水一部分被蒸发，一部分从垃圾堆体中沥出，成为渗沥液。　　(3)在生物堆肥过程中，垃圾堆体的温度通常在50℃以上，最高可达70℃左右，远远高于气温，因此水分的蒸发十分显著。　　北京市环境卫生科学研究所的研究表明，食品、其它动植物因其含水率高，如常见蔬菜中，黄瓜含水率可高达96.20％，土豆为77.15％，对整个生活垃圾含水率的贡献率最大，当生活垃圾中的食品和其它动植物含量高时，生活垃圾含水率就高［2］。 　　影响水分表面蒸发的因素除温度外，还有其他一些条件，如湿度、风速、太阳辐射等。在本试验条件下，由于时间相对较短，环境相对封闭，因而这些因素也相对较稳定，可以认为温度是影响蒸发的最主要因素，而发酵产生的热能则是供蒸发所需的最主要能源。　　2.2垃圾发热量变化　　试验结果表明，经过生物堆肥预处理后，垃圾的湿基发热量得到大幅度提高，其中湿基高位发热量由预处理前的6694kJ／kg，上升到14512kJ／kg，提高了约1.2倍，湿墓低位发热量由预处理前的4594kJ／kg，升高到12888kJ／kg，提高了约1.8倍。生活垃圾的湿基发热量的提高，也是因为物料中水分的大量减少，从而减少了蒸发、干燥物料所需的热能［3］。蒸发1kg水大约需要消耗2496kJ的能量。　　与湿基发热量变化相反，生物堆肥预处理前后，生活垃圾干基发热量变化不大，而且从与处理前的21666kJ／kg，略降至预处理后的21466kJ／kg，因此，干基高位发热量的微略降低，可能与生物降解过程中，生活垃圾中的部分氢元素被转化为水并被蒸发，从而导致固态物料中氢元素含量减少，也可能与测量误差有关。在生物堆肥处理过程中，可生物降解有机物被微生物转化二氧化碳(CO2)，水(H20)，矿物质和稳定的有机质。低位发热量的高低除与可燃物的发热量大小有直接关系外，还与水蒸气的多少有关。　　3　结论　　3.1经过大约10d的厌氧生物堆肥预处理，可以显著提高生活垃圾的湿基高位发热量和湿基低位发热量，分别由预处理前的6694kJ／kg上升到14512kJ／kg，594kJ／kg升高到12888kJ／kg。　　3.2经过大约10d的厌氧生物堆肥预处理，可以大幅减少生活垃圾含水率，由预处理前的69.10％下降至，到32.40％。　　3.3由于生活垃圾含水率的明显降低，湿基低位发热量的大幅提高，经过生物堆肥预处理后的垃圾更适于焚烧处理。　　3.4在北京地区，垃圾经10d左右的厌氧生物堆肥即可取得较好的去除水分、提高湿基低位发热量的预处理效果。　　4参考文献 ［1］中华人民共和国建设部.CJ／T3039—1995城市生活垃圾采样刊物理分析力法—中华人民共和国城镇建设行业标准。城镇市容环境卫生标准汇编［M］.北京：中国标准出版社，2001［2］北京市环境卫生科学研究所.城市垃圾粪便无害化处理及综合利用［M］.北京：化学工业出版社，1988［3］龚佰勋，吴学龙，城市生活垃圾蕴含热能的分布及4种回收方法［J］.环境卫生工程，2003，12(2)：92—93作者简介：陶华，高级工程师，先后毕业于同济医科大学、清华大学和荷兰水利、基础设施和环境工程学院，获得医学学士、工程硕士和理学硕士学位，长期从事生活垃圾处理政策和技术研究。现任中国城市环境卫生局会副理事长兼秘书长。