生物质废弃物资源化处理工程设计研讨

第３７卷第１５期　２　０　１　１年５月　山　西　建　筑　

ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．１５　

Ｍａｙ．　２０１１　・ｌ８７・　

文章编号：１００９—６８２５（２０１　１）１５．０１８７．０３　生物质废弃物资源化处理工程设计研讨★　

郝丽华穆立祥张晓旭　摘要：以北京顺义区生物质废弃物处理为研究对象，根据餐厨垃圾、厨余垃圾、生活污水厂污泥、化粪池粪便、果蔬垃圾的　各自特性选择了对其进行综合处理的方案，利用生物质废弃物中的生物质能转化成的能量，实现了废弃物的资源化处理。　关键词：生物质，餐厨垃圾，厨余垃圾，污泥，粪便，资源化利用　中图分类号：Ｘ７０５　文献标识码：Ａ　

１　概述　近十年来由于全球气候变暖和化石能源资源渐趋枯竭，应对　全球气候变化和能源转型成为一股世界潮流，生物质能被称为　煤、油、气三大化石能源之后的“第四大能源”…。生物质作为一　种新型的以利用具有能源价值的植物和有机废弃物等生物质为　原料生产出各种形式的能源在世界范围得到广泛应用　。国家　“十一五规划纲要”明确提出要把生物质能源发展作为国家能源　战略的重要组成部分，开发利用燃料油植物，生产可再生的生物　质能源，具有重要的战略意义　Ｊ。顺义区作为北京市重点建设的　新城，其环境卫生状况尤其重要。目前顺义区共有五大类生物质　废弃物急需处理，主要为：生活污水厂污泥、化粪池粪便、厨余垃　圾、餐厨垃圾、果蔬垃圾，若不及时处理，对顺义区乃至整个北京　市的环境卫生都会造成严重影响。如采用传统处理工艺，占地　喷混植生工艺可以有效解决边坡枯黄期长和边坡片状剥落　的问题。从总体看来，边坡上植物的枯黄期比较长，尤其是炎热　的夏季，冷季型植物完全处于休眠状态，颜色比较黄，加上冬季的　枯黄期，边坡一年的绿期不超过６个月，会影响景观。采用喷混　植生工艺的植物种群由多种属种子配制，使边坡植物四季有绿　色，三季有花，草灌木合理配置，对物种予以引导性生态平衡。在　绿化种植完成的初期，如果对边坡浇水，或者植被建植速度比较　慢而边坡受到雨水冲刷，都会使边坡产生片状剥落，不仅使植物　脱落，而且对边坡的稳定性也构成威胁。喷混合植生土可以在岩　石表面上形成一层有一定厚度的具有连续空隙的硬化种植体，种　植体能免遭冲蚀，又能使植物生长。混合植生土形成的绿化基　质，经降雨侵蚀实验表明，在喷射后１２　ｈ，当降雨强度为１５０　ｍｍ／ｈ　时，基质的流失量为６００　ｇ／ｍ　，而喷射２个月后，当降雨强度为　１５０　ｍｍ／ｈ时，基质的流失量小于２０　，可见优势是相当明显的。　５结语　为了能在较短的时间内（３年～５年）把边坡尽量恢复到未开　挖之前的状态，实现人工群落向原始群落的顺利演替，真正实现　大、成本高、处理周期较长，而且在能源利用方面也只能走传统处　理方式的老路，因此，有必要结合以上五种主要废弃物的特性，利　用现有资源，探索出一条新的固废资源化利用方式。　２顺义区生物质废弃物理化性质和处理必要性分析　２．１　生物质能源产量性质分析　表１中五种废弃物共同特点是含水率高、有机质含量高，如　不对这五种垃圾进行无害化处理会污染环境，对顺义区的居民食　品安全和居住环境会造成严重威胁；另一方面，生物质垃圾内丰　富的有机质可以转化成能量，利用这部分能量可以节省厂内的运　行费用，实现废弃物的资源化利用。　２．２　生物质废弃物处理的必要性　目前，顺义区的废弃物产量逐年增长，而处理方式和处理量　依旧沿用过去方式，对顺义区环境卫生造成了一定困扰。在废弃　

“恢复自然”，就得使强化绿化的植物群落结构能模拟野生群落的　结构，并按野生群落的演替规律发生、发展、消亡。在植物配比以　及施工和养护过程中，充分考虑当地自生优势群落的结构特点，　尽量模拟当地的植物群落结构，在对当地的野生植物群落作详尽　的调查、研究和分析的基础上，在生物护坡技术施工时把握了喷　播时植物配比和最终形成的植物群落之间的生态关系，实现人工　群落向自然群落的顺利演替。　参考文献：　［１］　张学权．华西雨屏区林（竹）＋苹植被恢复生态功能及冠层　适宜郁闭度研究［Ｄ］．成都：四川农业大学，２００５．　［２］唐克丽，贺秀斌．黄土高原生态环境建设与侵蚀环境调控　［Ａ］．Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｌｏｅｓｓ　Ｐｌａｔ—　ｅａｕ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ—Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＣＣＡＳＴ（Ｗｏｒｌｄ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）Ｗｏｒｋ—　ｓｈｏｐ［Ｃ］．１９９９．　［３］　张洪江．土壤侵蚀原理［Ｍ］．北京：中国林业出版社，２００１．　［４］　邵宗强，陈开圣．公路边坡植物防护机理研究［Ｊ］．山西建　筑，２０１０，３６（１）：３５３—３５４．　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｉｄｅ　ｓｌｏｐｅｓ　ＲＥＮ　Ｚｅ－ｙｕａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｆ　ｓｉｄｅ　ｓｌｏｐｅｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｕｐｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ，ａｎｄ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｒａｙ　ｓｏｗｉｎｇ　ｃｒａｆｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｌｏｐｅｓ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｌｅａｆ　ｔｕｒｎｉｎｇ　ｙｅｌｌｏｗ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｆｏｌｉａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｓｉｄｅ　ｓｌｏｐｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｌｏｐｅ，ｐｌａｎｔ，ｇｒｏｕｐｓ，ｓｐｒａｙ　ｓｏｗｉｎｇ　ｃｒａｆｔ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　

收稿１３期：２０１１．０ｌ一２４　★：国家“十一五”科技支撑计划“住宅垃圾分类收集与源减量技术及设备”（项目编号：２００６ＢＡＪ０４Ａ０６・０１）　作者简介：郝丽华（１９７８　），女，工程师，中国市政工程华北设计研究总院，天津３０００７４　穆立祥（１９５４．），男，经济师，北京市顺义区生活垃圾综合处理厂，北京　１０１３０９　张晓旭（１９７６一），女，工程师，北京市顺义区生活垃圾综合处理厂，北京１０１３０９　第３７卷第１５期　・１８８・　２　０　１　１年５月　山　西　建　筑　

物处理方面，北京市出台了一系列相关的政策和法规，如２０１０年　北京市调研起草了《北京市生活垃圾管理条例》，条例中规定居民　小区垃圾分类也将纳入到立法，至２０１０年６月份，顺义区已有部　Ｍ／Ｊ，区开始作为垃圾分类的试点小区，如果后续处理工作衔接不　上，不但打击居民的积极性，同时也为环境问题带来较大隐患。顺　义区目前产生的污泥（含水率为８０％）量约为２ＯＯ　ｔ／ｄ，到２０２０年　末，预计污泥的产量将增加到３２０　ｔ／ｄ，目前顺义区的污泥随意丢　弃在沟壑和河道内，对周围的环境造成严重污染。李桥镇头二营　村建设的一座目处理４ＯＯ　ｔ粪便的处理厂，由于首都国际机场的　扩建纳入机场管理的范围，导致顺义城镇粪便面临无处消纳的境　况。此外，顺义区还有３０　ｔ／ｄ的餐厨垃圾和１５　ｔ／ｄ的果蔬垃圾没　有得到妥善处理。　表１　顺义区主要生物质废弃物理化性质分析　名称　参数　污水厂污泥　粪便　厨余垃圾　餐厨垃圾　果蔬垃圾　处理量／ｔ．ｄ。１　２００　２５２　ｌｏ０　３０　ｌ５　含水率／％　８０—８５　９０．８５　７９　８５　８７．５　总固体含量（干基）／％　Ｉ５—２Ｏ　８．１５　２１　・　１５　ｌ２．５　可挥发性有机质（干基）／％　６３．６２　６８　８６　８２　ｃ／Ｎ　８：ｌ　３Ｏ：１　１３：ｌ　３５：１　淼表ｔ，％　１　６　１．７　２．２　３生物质垃圾资源化利用方案确定及可行性分析　３．１处理方案思路　北京市顺义区生活垃圾综合处理厂已建成生活垃圾焚烧、堆　肥和填埋三个工段，本着资源共享、能源循环利用的原则，本项目　依托综合处理厂内现有的处理设施进行终端处理，工艺方案思路　如下：１）厨余垃圾、餐厨垃圾、果蔬垃圾具有含水率高、有机质含　量高的特点，所以选择目前国内普遍认可的厌氧消化工艺进行处　理。２）前三种垃圾厌氧消化产生的沼气送人燃气、燃油锅炉内转　换成热量，用作污泥干化的热源，废液进入厂内污水处理区处理。　３）对粪便进行固液分离和絮凝沉淀，分离后的粪渣和厌氧消化产　生的沼渣去堆肥工段进行堆肥。４）污泥于化后送入顺义区生活　垃圾综合处理厂焚烧炉内焚烧，焚烧后的能量被收集后用于厌氧　消化工艺的工艺用热。　３．２处理方案可行性分析　１）污泥干化焚烧的可行性分析。污泥在污水厂进行脱水之　后含水率约为８０％，低位热值远低于进入焚烧炉要求的　１　２００　ｋｃａＬ／ｋｇ，需要添加大量的辅助燃料，焚烧炉的效率也会变得　很低，例如年平均垃圾热值接近５　２２５　ｋＪ／ｋｇ，焚烧炉和余热锅炉　的效率为７６％，而设计点的热值为６２　７９０　ｋＪ／ｋｇ，对应的焚烧炉余　热锅炉的效率为８３％【４　Ｊ，所以不适合直接进入焚烧炉进行焚烧。　国内，污泥干化＋焚烧技术已属于成熟工艺，如与生活垃圾混合　燃烧，掺烧脱水污泥量为５％～１０％　，脱水至含水率４０％污泥量　约为６７　ｔ／ｄ，而将要建成的生活垃圾焚烧炉处理规模为７００　ｔ／ｄ，　满足掺混要求。　２）粪便固液分离的可行性分析。一般要求北方地区化粪池　的清掏周期约３６０　ｄ　Ｊ，所以化粪池粪便中的有机质在化粪池内　已经过充分厌氧消化，如果再进行厌氧消化处理，对产沼贡献不　大。采用固液分离及絮凝沉淀法处理粪便在国内（尤其是北京地　区）已被广泛采用，如北京高碑店粪便处理厂、方庄粪便处理厂　等　。粪渣的含水率在５５％一７０％之间，粪渣可以送人厂内已　建成的堆肥车间内进行堆肥，上清液排人厂内的污水处理区进　行处理。　３）餐厨、厨余和果蔬垃圾厌氧消化可行性分析。采用湿式、　高温厌氧消化技术处理餐厨垃圾、厨余垃圾和果蔬垃圾，废弃物　打成浆料并除砂后进入厌氧消化池内，在池内进行高温厌氧消化　（温度控制在５５℃左右）。在消化池外设置循环回路，经过泥水　热交换器，对循环污泥进行加热，以保证高温厌氧消化温度。厌　氧消化系统的沼气经风机加压到９．８　ｋＰａ，经温度、压力记录显示　后进人吸收塔，净化后的沼气从塔顶排出进入燃油燃气锅炉房内　进行焚烧产热后供给污泥干化工段用热。　４）本项目能量平衡。经计算，餐厨垃圾、厨余垃圾和果蔬垃　圾进行厌氧消化后能产生约２３　０００　１－ｉｌ３沼气，如果接入燃气锅炉　中燃烧能够产能４．５６×１０。Ｊ（Ｊ，干化污泥焚烧后能够产能，干化污　泥和厌氧消化本身需要耗能，能量平衡如表２所示。由上面的能　量平衡计算可以看出，工艺内部的产能能够满足耗能，因此本方　案在能耗上能尽量减少外界输入，有效利用了已有综合处理场设　施。本工程的主体工艺采用厌氧发酵产沼气工艺处理生物质垃　圾，最大限度地将生物质垃圾中可利用的资源进行回收与转化，　产生数量可观的生物燃气（沼气），沼气燃烧产热，用于向污泥干　化供热，粪便在进行固液分离之后，粪渣去堆肥，产生的污水进入　污水处理区处理。对生产过程中产生的臭气、废水和噪声均采取　了相应的控制措施，使其达标排放。由此可见，本工程采用的是　当今生物质垃圾处理的先进工艺，满足废物处理“减量化、资源　化、无害化”的原则，符合发展循环经济、实现垃圾资源化利用的　环保政策。