国外生活垃圾生化处理技术的现状及发展

3.4.1.1 堆肥技术

1）堆肥技术已趋成熟

堆肥是一种较常见的餐厨垃圾资源化处理方式。其原理是，在可控条件下，利用微生物的降解作用，实现对有机垃圾的分解、转化，生成水、土壤腐殖质，以及CO2等气体。在堆肥过程中，有机废物中的可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁被微生物直接吸收，而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性的物质，再深入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生物合成过程），把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转换合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。堆肥处理可以使废弃物减量40%以上，同时可为土壤提供大量生物有机质及氮、磷、钾等微量元素，部分实现了资源循环利用。

2）堆肥的环境影响

堆肥过程的排放物主要有气体、生物气溶胶、臭味、粉尘及固体废弃物。可能产生的气体有二氧化碳、氨气、甲烷和部分挥发性有机物。在堆肥原料翻堆过程中比较容易产生生物气溶胶。通过对堆肥原料的筛选，能够减少惰性的、无法生物降解的物料，从而减少堆肥过程中固体废弃物的排放。

3）堆肥原料一般为分类有机垃圾

大多数垃圾堆肥处理场主要是利用分类收集的餐厨垃圾、庭院废物、污水污泥和粪便作为堆肥原料，用混合垃圾堆肥的实例并不多。国外对用于堆肥的生活垃圾有较高的要求，一般情况下是经过分类的有机垃圾，因此，实现了从源头对垃圾堆肥的质量的控制。

4）堆肥质量控制标准严格

德国从1991年起就着手建立堆肥质量保障体系，在2000年和2003年又分别针对沼渣、污泥等建立了相应的质量保障体系。现行的德国质量检测协会（RAL）质量保证体系包括：堆肥产品（RAL-GZ 251），应用范围包括新鲜堆肥、腐熟堆肥和腐殖土；生物废弃物的沼渣（RAL GZ 245），应用范围包括沼液和沼渣；可再生能源植物的沼渣（RAL-GZ 246），应用范围包括沼液和沼渣；污泥堆肥产品（RAL GZ 258），应用范围包括新鲜污泥堆肥和腐熟污泥堆肥。

针对RAL质量控制产品还有相应的法律法规，生物废弃物堆肥产品（有机垃圾、食品工业及养殖业废弃物）要遵循《生物废弃物条例》（Biowaste Ordinance）和《动物副产品清除条例》（EG-VO 1774／2002），可再生能源植物腐熟堆肥要遵循《动物副产品清除条例》（EGVO 1774／2002）。

5）堆肥厂合理选址防止二次污染

根据堆肥厂处理的垃圾种类的不同，详细评估可能带来的二次污染（主要是恶臭），庭院垃圾和园林垃圾由于比较干燥，腐熟过程中释放出的臭味物质较少，对大气环境影响较小，因此可以采用敞开式堆肥方法，也可以建设在人口比较集中的地区。而厨房有机垃圾或食物残渣等含水量一般较大，腐熟过程中往往会释放较多的臭味物质，极大地影响附近居民的生活，因此，需要将处理这类有机垃圾的堆肥厂布置在距离居民区较远的地区，同时采取封闭式的堆肥系统且需要配备相应的除臭系统，防止恶臭散逸，在厂区内处理恶臭气体。

3.4.1.2 厌氧消化技术

1）厌氧消化技术的现状及发展水平

（1）厌氧消化技术发展较快。厌氧消化是无氧环境下有机质的自然降解过程，主要利用餐厨垃圾中的固体成分，在高温厌氧环境下，通过多种厌氧微生物（包括厌氧有机物分解菌／不产甲烷厌氧微生物、产甲烷菌等）的新陈代谢，将物料分解转化为甲烷（100～150 m3／t有机垃圾）、二氧化碳及发酵残余物。产出的甲烷经沼气净化系统净化除杂后，可以进行热电联产利用；发酵残余物稳定化后，成为高品质的有机肥料或饲料，进行再利用。

由于厌氧消化技术具备能耗低、二次污染少、可产生清洁能源等优点，因此与其他处理技术相比具有比较明显的环境优势和更高的投入产出效益。1990—2000年，欧洲采用厌氧消化技术处理的有机垃圾量增加了750%，占有机垃圾处理量的1／4。

厌氧消化技术的灵活性很强，能够处理的废弃物种类比较多样，湿垃圾、干垃圾，纯净有机物和部分混合有机垃圾都能够处理。

在德国，有一种处理工艺将含有食物残渣和不可回收纸张的混合垃圾进行筛分（机械生物处理工艺），粉碎后进入发酵罐，进行厌氧发酵。在欧洲，除德国外，法国、意大利尤其是西班牙越来越多地采用该种工艺。

（2）垃圾原料的质量影响厌氧消化水平。厌氧消化过程是重要的，但是原料的影响最大。原料垃圾的类型、分类情况和分离水平都很重要。厌氧消化适用的原料包括源头分类餐厨垃圾、污泥、农工副产品、粪便、泥浆与庭院垃圾。和堆肥相反，厌氧消化的一个主要限制是无法降解木质素。厌氧消化更适用于水分高的废物，厌氧消化过程可在水分含量为60%～99%的条件下进行。因此，有机垃圾是优良的原料。由于原料垃圾的品质对厌氧消化工艺有重要影响，因此，通常需要使用垃圾分类方法以实现厌氧消化厂的高效运行。

2）厌氧消化技术的环境及经济效益

（1）生物气。厌氧消化产生的生物气是该过程的一个主要优势。厌氧消化的稳定和甲烷的产生有关系：化学需氧量（在标准温度和压力下）完全稳定时，甲烷理论产生量为0.348 m3／kg。一般情况下，每吨城市生活垃圾产生100～200 m3气体，包括55%～70%的甲烷、30%～45%的二氧化碳和0．02%～0．4%的硫化氢。生物气的产生对原料十分敏感，原料不同，产气量和气体的成分差异巨大。一个厂区可产生80～120 m3的气体。

（2）沼液和沼渣。为了提高厌氧消化技术的经济性，厌氧消化过程产生的沼液和沼渣可以再利用。利用方式多种多样，如填埋场覆盖材料、直接作为农业化肥或者经过堆肥和提炼后作为高质量化肥。除了沼渣，过程中产生的沼液也可以作为液体肥料。原料的品质和厌氧消化过程对于终端产品的质量有重要影响。高营养成分、低毒成分对于固体和液体肥料都非常重要。

（3）废水、废气和废渣。厌氧消化过程能够在高含水率的情况下使用，同时发酵过程本身也需要消耗水，引入菌种的过程也需要水资源，因此，厌氧消化过程会产生废水。原料经过厌氧消化后，部分不能转化的残渣最终被废弃。部分废液（沼液）和部分废渣（沼渣）可以在经过处理后直接作为肥料使用，其他则需要处理后排放或填埋。产生的废气需要经过处理，可燃烧的生物气用于燃烧发电。