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广西农村有机垃圾沼气化处理新技术分析

来源:今日头条-青钱柳 作者:秩名 2018/12/06 11:16
  1 我国农村有机垃圾处理现状
  垃圾问题伴随着人类的诞生而产生,随着人类社会的不断发展,垃圾问题已经成为人类要面临的主要问题之一。垃圾主要包括炊厨废物、废纸、织物、家用什具、玻璃陶瓷碎片、废塑料制品等 。随着我国社会经济的不断发展进步,垃圾污染问题已经不再是一些大城市的特有问题,目前,我国农村地区的垃圾污染问题也已形式严峻。我国农村垃圾的特点是有机生活生产垃圾,这类垃圾主要是一些农村家庭的餐厨垃圾,人类及禽畜的粪便、农业生产中的作物废弃物等。这些有机垃圾具有含水率高、组成成分复杂和难进行生物降解等特点。这些农村有机垃圾如果得不到及时的安全处置,极其容易产生大量的致病细菌,污染空气和水源,导致我国农村地区极易发生传染性疾病,对人体健康产生危害。在当前的情况下,国内外处理垃圾的主要方式是焚烧、填埋和生物堆肥处理。焚烧垃圾的好处是可以使垃圾大幅减量(一般可达 80%以上),能杀死各种细菌、病毒,卫生状况良好,不足是垃圾焚烧投资巨大,使用成本高,不适应我国农村现况。垃圾卫生填埋的优点是,投资成本低,缺点是要占用宝贵的农村土地资源。农村有机垃圾堆肥的资源利用化程度较高,但由于垃圾成分复杂,其工艺条件难以控制 。在垃圾堆肥处理的过程当中,其容易污染周边的空气和水源,这种方法即使在技术先进的发达国家也不经常使用。从理论上讲,使用厌氧发酵的方法来处理农村有机垃圾可以使垃圾变废为宝,还能消灭垃圾中的绝大部分的致病细菌和病毒,这是我国农村垃圾处理的未来发展方向之一。
  2 广西地区农村有机垃圾处理现状
  目前国内有机质类生活垃圾的处理模式主要是收集后集中处理,广西在“美丽广西、清洁乡村”工作中采用的模式是“村收集、乡(镇)运输、县处理”。这种模式用于处理不易变质、可回收再利用垃圾等比较适合,但用于处理有机质类生活垃圾,存在一定困难,因为广西地区农村居住比较分散,乡(镇)到县城距离也比较远,因此从收集到处理的时间较长,一般1~3 d,在运输过程中会滋生大量的有害病菌,分泌出的毒素(如黄曲霉素)很难再通过微生物的方法将其处理掉,只有经过高温蒸煮和烘干工艺实现,增加了处理成本。目前广西各县(区)垃圾处理均没有高温蒸煮和烘干工艺,有些乡(镇)将有机质类生活垃圾采用简易焚烧炉进行焚烧,由于水分大、异味大等带来新的污染问题。
  设备高效厌氧消化处理有机质类生活垃圾比较可行,这样既回收沼气能源,又产生优质有机肥,并能形成以家庭为单位的微生态有机质类生活垃圾循环模式。
  3 移动式有机质垃圾处理沼气池的构造及原理
  装置为广西林业科学研究院农村能源所自行研制的容积 3 m 3 移动式有机质垃圾处理沼气池,其主要由发酵间、储气室和水压间等组成。该有机垃圾处理沼气池采用材料为 PVC 工程塑料,容积 3 m 3 ,直径 1.8 m,高 1.8 m,半埋式安装,埋入地下 80 cm,地面露出部分 100 cm,水压式供气,可底层排沉渣、上层排浮渣(如图 1)。
  
  图 1 3 m 3 移动式有机质垃圾处理沼气池
  4 移动式有机质垃圾处理沼气池优点
  2012 年来,在广西南宁开展移动式沼气池处理家庭有机质类生活垃圾的试验试点工作,其具体优点如下。
  4.1 沼气装置安装简单
  该移动式有机垃圾处理沼气池由于使用了PVC工程塑料材质和小型化设计(容积 3 m 3 ,直径1.8 m,高 1.8 m),重量轻、体积小,只有 20 kg 左右,一个成年人就能移动。安装方式是半埋式安装,埋入地下 80 cm,地面露出部分 100 cm。2 名工人当天安装当天投料,第三天即可正常用气。2016 年,由于使用该移动式有机垃圾处理沼气池的家庭常住人口增加至 3 人,于 2016 年 11 月份,又安装 1 个新的
  4 m 3 的移动式沼气池。
  4.2 原料来源丰富
  每户家庭每天产生的餐余饭菜、瓜皮、果皮、杂草、绿化修剪废弃物、洗米水等,兼顾收集邻居两三户的餐厨垃圾,出外就餐时打包酒店的剩余饭菜,一般 1 个星期加入 1~2 小桶,约 2 kg/ 桶,零星养殖时加入一些禽类粪便,原料加入量约 8~10kg/d,年处理有机质类生活垃圾总量约 3~3.5t/池(容积 3 m 3 )。
  4.3 产气情况良好
  每年定期检测所产沼气的甲烷含量,平均甲烷含量为 61.2%,甲烷浓度比普通户用水泥沼气池高约 3%~5%,年产生沼气总量约 250~300 m 3 ;未安装移动式沼气池前,平均每年用液化气 12~13 罐,安装移动式沼气池后平均每年只用一两罐液化气,每年可以节省液化气开支 900~1 200 元。
  4.4 沼肥利用
  配套种菜面积约 30 m 2 ,蔬菜种植盘 20 个,目前全家 6 口人基本不用买青菜,种植火龙果 4 株,木瓜2 株,芒果 1 株,番石榴 1 株等,一年四季自产水果不断,年平均节省购买青菜和水果约 1 500 元。
  5 技术总结及发展前景
  总结 6 年多来试验试点情况,移动式沼气池用于处理家庭有机质类生活垃圾,是一种技术成熟并可行的生态循环处理模式,具体有以下特点。
  5.1 处理彻底
  产生的沼气作为能源使用,减少温室气体排放;产生沼渣沼液是优质有机肥,用于种植蔬菜、水果起到改良品质、替代化肥农药、提高产量的作用,如试点户用沼液种出的菠菜经多人生食口感极佳,火龙果清甜等,形成以家庭为单位的废弃物循环再利用模式。
  5.2 处理成本低
  整个处理过程不需要外加动力,并减少收集、运输环节,能耗低,产生的沼气替代液化气,沼肥替代化肥,增值高,而传统方法用于处理生活垃圾,政府每年需要投入的清运垃圾处理费约为150 元 /t,3 m 3 移动式沼气池减少的清运处理费约300~375元/池,极大降低垃圾处理成本。
  5.3 处理投资少
  3 m 3 移动式沼气池总造价为 2 000 元,设计使用寿命 15 年,年可处理有机质类生活垃圾 3.5 t,寿命期内总处理生活垃圾总量 52.5 t,相当于每吨生活垃圾的设备投入约为 38 元。目前国内中等城市建立一个总库容 150 万 t 的垃圾填埋场,总投资高达6 000 多万元,约为 40 元 /t,还没计算生活垃圾收集清理运输的设备投入费用,南宁新建的生活垃圾焚烧发电厂,整体投资相当于 133 元 /t。
  5.4 处理占地少
  移动式沼气池可利用城镇、村庄有限空间进行垃圾处理,处理彻底,没有垃圾填埋场恶臭、渗液污染环境等问题。较好解决垃圾围城、垃圾占地等问题。
  5.5 经济价值高,具备可持续发展前景
  移动式沼气池处理生活垃圾后产生沼气能源,沼渣沼液是优质有机肥,按 1 t 有机质类生活垃圾产气 60 m 3 计算,其产生价值约为 120 元 /t,产生沼渣肥约 300 多 kg,相当于价值 150 元 /t,因此使用移动式沼气池处理经济价值高,具备可持续发展前景。
  6 结语
  移动式有机垃圾处理沼气池设备自从 2012 年使用以来,已经先后在广西南宁市多个周边农村安装使用,该设备处理使用效果具有厌氧发酵稳定、无异味、安全可靠、经济效益好等优点,使用该设备的村庄减少了 50%的外运垃圾,改善了周边村庄的环境卫生,经过处理后的有机肥施用效果显着。
  综上所述,移动式有机垃圾处理沼气池具有适用范围广、投资小、成本低、见效快等特点,完全符合我国农村可持续发展的需要。采用有机垃圾微生物处理技术是尽快实现我国农村生活有机垃圾源头处理无害化、减量化、资源化处理的有效途径。
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