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摘要： 垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式，引起国家高度重视与关注。根据“十三五规划”，到2020年城镇生活垃圾垃圾焚烧处理能力要占总无害化处理能力的50%以上。采用提高有机负荷半连续方式进料，研究厌氧消化焚烧发电厂垃圾渗滤液消化规律，控制消化系统pH，探究pH对调试的影响。系统PH值在7.2-7.8之间时，碱度与氨氮浓度比较高，有利于构建良好的酸碱缓冲环境。实验完成后，消化液CODCr浓度下降为3215mg/L，去除率达到了96.2%。
关键词： 垃圾焚烧发电；渗滤液；厌氧消化
【中图分类号】X703【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）19-0229-02
引言：垃圾填埋的缺点在于无法做到无害化处理，往往残留大量的细菌与病毒，甚至隐藏严重的重金属污染隐患，此外，垃圾渗滤液还会长时间污染地下水源，因此垃圾填埋存在较大隐患，会对后代产生危害，不符合可持续发展理念。近些年随着城市现代化建设与城乡一体化建设进程的加快，城镇垃圾生产量日益增加，垃圾围城的现象越发严重，在當前严峻的形势下，采用传统垃圾填埋垃圾已经无法满足解决城市日益严重的生活垃圾问题。垃圾焚烧发电是把垃圾焚烧厂和垃圾焚烧设备引进、消化吸收再创新的工作，优点在于处理快捷，减量化效果显著，节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，把垃圾转化成了热能，实现了垃圾的局部资源化，故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。
“十三五”期间，国务院正式印发《“十三五”生态环境保护规划》，规划显示，到2015年，全国城市建成区生活垃圾无害化处理率已达94.1%，“十三五”，大中型城市将重点发展生活垃圾焚烧发电技术，鼓励区域共建共享焚烧处理设施，到2020年，垃圾焚烧处理率达到40%。[1-2]将加快县城垃圾处理设施建设，实现城镇垃圾处理设施全覆盖。提高城市生活垃圾处理减量化、资源化和无害化水平，全国城市生活垃圾无害化处理率达到95%以上，90%以上村庄的生活垃圾得到有效治理。同时完善收集储运系统，设市城市全面推广密闭化收运，实现干、湿分类收集转运，加强垃圾渗滤液处理处置、焚烧飞灰处理处置。
1 实验材料与方法
1.1 材料与装置。
本次实验主要采用武汉市某焚烧发电厂渗滤液的新液，收集渗滤液之后将其置于密封容器予以保存。采用猪粪作为接种物，猪粪提取来源于某生猪养殖场。为了防止猪粪产生的气体对反应造成影响，取回猪粪原料后将其置于反应器中进行驯化，控制温度为33℃，直到猪粪不再产生气体后即可开始实验。
采用实验装置如图所示。结构为反应罐、集气瓶、广口集气瓶、塑料集水瓶。用作1L原料消化罐、300mL生物气收集罐、1L出水收集罐。整个试验过程中，控制系统的气密性保持稳定，确保试验能够在全面的厌氧环境下进行。将反应罐置于恒温水浴锅，控制恒温为33℃。
1.2 实验方案。
首先将猪粪进行驯化，不产生气体的情况下，通过间歇式的方式进料，加入渗滤液。控制初始进料量为25mL。确保系统可以接受填料负荷的情况下，控制试验的稳定进行，将每25mL作为一个增加负荷段，控制体积负荷增加段为5%，循序渐进增加填料量，直到厌氧系统无法承受负荷，则结束试验。
试验期间，每2d测定一次消化液的PH值、碱度、氨氮与挥发性脂肪酸等参数，控制PH值在6.2-7.8之间，并观察系统变化；控制VFA浓度在2000mg/L以内，定期检查厌氧消化系统的承受能力。200d后，负荷已经进行到第7个。
1.3 测定方法。
对实验产物固体总量采用重量法测定，即对TS按照CJ-2004测定。对于挥发性固体产物，按照重量法测定；碱度采用电位滴定法测定；氨氮含量与挥发性有机酸的测定采用蒸馏滴定法测定；CODCr采用重铬酸钾法，依据GB 11914-89；PH采用玻璃电极法测定，选用精密PH计；产气量主要采用排水法测定；气体成分采用色谱仪测定。
2 实验结果与分析
2.1 负荷变化下产气量。
在负荷渐进增加的情况下，系统累积产气量的变化与水力停留时间发生差异性变化。在负荷达到5%、10%与15%时，水力停留时间为3d，产气总量达到1000mL以上，并呈现递增趋势。在负荷达到20%与25%的情况下，厌氧消化系统参数值影响下，水力停留时间有所增加，然而产气总量有所提升，同时达到了最高值。当负荷达到30%时，产气量开始逐渐下降，该阶段厌氧系统遭到破坏。负荷达到35%时，产气总量显著降低，并达到了最低水平。填料焚烧厂的渗滤液PH相对较低，且具有较高的VFA与COD，所以30%负荷条件下，150mL渗滤液填料到500mL消化液对厌氧系统的影响非常大，试验全过程中的总产气量为89121mL。
2.2 pH变化趋势。
探究试验过程中pH变化趋势与VFA变化情况，其具体变化量如图2所示。从图中可以看出，在整个长达200d 的反应时间内，7个负荷层级下，PH值大致稳定在7.2-7.8的范围以内。其中，当负荷达到5%、10%以及15%时，该层级负荷条件下，VFA的浓度在800mg/L以下时，厌氧系统整体运行状态稳定。当负荷达到20%时，VFA浓度显著增加，达到2400mg/L，为了防止系统酸化延，长水力停留时间控制为9d，VFA浓度下降为598mg/L。当负荷达到25%时，填料与消化液的浓度都显著提升，VFA浓度达到2500mg/L以上，水力停留时间显著延长，VFA浓度降到900mg/L以下，能够保证系统水解酸化与甲烷化生物反应的平衡。当负荷达到30%之后，VFA浓度达到3600mg/L，这一阶段PH降到了7.2，尽管延长停留时间为10d，恢复VFA到1400mg/L以下，然而厌氧反应已经达到极限值，所以系统遭到破坏，产气量受到严重影响。
3 结论
采用猪粪作为接种物能够提升渗滤液的有机负荷厌氧发酵，同时进入到甲烷化的环节。[3-4]本实验的七个负荷层级下，消化系统的pH值维持在6.8-8范围以内，碱度与氨氮比较高，能够有效缓冲消化系统酸碱度。在负荷较高的情况下，VFA能够抑制弱酸，表现为产气量的显著降低。实验全过程消化罐填料总量达到了3000mL渗滤液，CODCr值为70472mg/L，结束后消化液CODCr为3215mg/L，去除率达到了96.2%。在甲烷的产生环节，有机酸的分解速度明显增加，PH值达到6.8-8.0的范围以内。厌氧系统对PH要求范围比较宽，产酸菌PH控制在4-7范围内即可，产甲烷反应控制PH为6.0-7.5，其中最佳的酸碱范围在6.8-7.2之间，如果低于6.2或高于7.9，则甲烷化速率显著下降。
参考文献
[1]徐富，唐德友，关国强，等.CLR厌氧反应器在生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理中的应用[J].给水排水，2013，39（12）：51-53.
[2]肖诚斌，庞保蕾，任艳双，等.垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程实例[J].中国给水排水，2012，28（10）：77-79.
[3]常伟杰，陶丽霞，姚黄丽，等.厌氧及MBR工艺用于垃圾焚烧发电厂渗滤液处理的工程实例[J].科技与创新，2016（11）：134-135.
[4]耿晓丽，张文阳，张杰，等.中温厌氧消化垃圾焚烧发电厂渗滤液的试验研究[J].四川环境，2014，33（4）：14-18.
关键词： 垃圾焚烧发电；渗滤液；厌氧消化
【中图分类号】X703【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）19-0229-02
引言：垃圾填埋的缺点在于无法做到无害化处理，往往残留大量的细菌与病毒，甚至隐藏严重的重金属污染隐患，此外，垃圾渗滤液还会长时间污染地下水源，因此垃圾填埋存在较大隐患，会对后代产生危害，不符合可持续发展理念。近些年随着城市现代化建设与城乡一体化建设进程的加快，城镇垃圾生产量日益增加，垃圾围城的现象越发严重，在當前严峻的形势下，采用传统垃圾填埋垃圾已经无法满足解决城市日益严重的生活垃圾问题。垃圾焚烧发电是把垃圾焚烧厂和垃圾焚烧设备引进、消化吸收再创新的工作，优点在于处理快捷，减量化效果显著，节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，把垃圾转化成了热能，实现了垃圾的局部资源化，故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。
“十三五”期间，国务院正式印发《“十三五”生态环境保护规划》，规划显示，到2015年，全国城市建成区生活垃圾无害化处理率已达94.1%，“十三五”，大中型城市将重点发展生活垃圾焚烧发电技术，鼓励区域共建共享焚烧处理设施，到2020年，垃圾焚烧处理率达到40%。[1-2]将加快县城垃圾处理设施建设，实现城镇垃圾处理设施全覆盖。提高城市生活垃圾处理减量化、资源化和无害化水平，全国城市生活垃圾无害化处理率达到95%以上，90%以上村庄的生活垃圾得到有效治理。同时完善收集储运系统，设市城市全面推广密闭化收运，实现干、湿分类收集转运，加强垃圾渗滤液处理处置、焚烧飞灰处理处置。
1 实验材料与方法
1.1 材料与装置。
本次实验主要采用武汉市某焚烧发电厂渗滤液的新液，收集渗滤液之后将其置于密封容器予以保存。采用猪粪作为接种物，猪粪提取来源于某生猪养殖场。为了防止猪粪产生的气体对反应造成影响，取回猪粪原料后将其置于反应器中进行驯化，控制温度为33℃，直到猪粪不再产生气体后即可开始实验。
采用实验装置如图所示。结构为反应罐、集气瓶、广口集气瓶、塑料集水瓶。用作1L原料消化罐、300mL生物气收集罐、1L出水收集罐。整个试验过程中，控制系统的气密性保持稳定，确保试验能够在全面的厌氧环境下进行。将反应罐置于恒温水浴锅，控制恒温为33℃。
1.2 实验方案。
首先将猪粪进行驯化，不产生气体的情况下，通过间歇式的方式进料，加入渗滤液。控制初始进料量为25mL。确保系统可以接受填料负荷的情况下，控制试验的稳定进行，将每25mL作为一个增加负荷段，控制体积负荷增加段为5%，循序渐进增加填料量，直到厌氧系统无法承受负荷，则结束试验。
试验期间，每2d测定一次消化液的PH值、碱度、氨氮与挥发性脂肪酸等参数，控制PH值在6.2-7.8之间，并观察系统变化；控制VFA浓度在2000mg/L以内，定期检查厌氧消化系统的承受能力。200d后，负荷已经进行到第7个。
1.3 测定方法。
对实验产物固体总量采用重量法测定，即对TS按照CJ-2004测定。对于挥发性固体产物，按照重量法测定；碱度采用电位滴定法测定；氨氮含量与挥发性有机酸的测定采用蒸馏滴定法测定；CODCr采用重铬酸钾法，依据GB 11914-89；PH采用玻璃电极法测定，选用精密PH计；产气量主要采用排水法测定；气体成分采用色谱仪测定。
2 实验结果与分析
2.1 负荷变化下产气量。
在负荷渐进增加的情况下，系统累积产气量的变化与水力停留时间发生差异性变化。在负荷达到5%、10%与15%时，水力停留时间为3d，产气总量达到1000mL以上，并呈现递增趋势。在负荷达到20%与25%的情况下，厌氧消化系统参数值影响下，水力停留时间有所增加，然而产气总量有所提升，同时达到了最高值。当负荷达到30%时，产气量开始逐渐下降，该阶段厌氧系统遭到破坏。负荷达到35%时，产气总量显著降低，并达到了最低水平。填料焚烧厂的渗滤液PH相对较低，且具有较高的VFA与COD，所以30%负荷条件下，150mL渗滤液填料到500mL消化液对厌氧系统的影响非常大，试验全过程中的总产气量为89121mL。
2.2 pH变化趋势。
探究试验过程中pH变化趋势与VFA变化情况，其具体变化量如图2所示。从图中可以看出，在整个长达200d 的反应时间内，7个负荷层级下，PH值大致稳定在7.2-7.8的范围以内。其中，当负荷达到5%、10%以及15%时，该层级负荷条件下，VFA的浓度在800mg/L以下时，厌氧系统整体运行状态稳定。当负荷达到20%时，VFA浓度显著增加，达到2400mg/L，为了防止系统酸化延，长水力停留时间控制为9d，VFA浓度下降为598mg/L。当负荷达到25%时，填料与消化液的浓度都显著提升，VFA浓度达到2500mg/L以上，水力停留时间显著延长，VFA浓度降到900mg/L以下，能够保证系统水解酸化与甲烷化生物反应的平衡。当负荷达到30%之后，VFA浓度达到3600mg/L，这一阶段PH降到了7.2，尽管延长停留时间为10d，恢复VFA到1400mg/L以下，然而厌氧反应已经达到极限值，所以系统遭到破坏，产气量受到严重影响。
3 结论
采用猪粪作为接种物能够提升渗滤液的有机负荷厌氧发酵，同时进入到甲烷化的环节。[3-4]本实验的七个负荷层级下，消化系统的pH值维持在6.8-8范围以内，碱度与氨氮比较高，能够有效缓冲消化系统酸碱度。在负荷较高的情况下，VFA能够抑制弱酸，表现为产气量的显著降低。实验全过程消化罐填料总量达到了3000mL渗滤液，CODCr值为70472mg/L，结束后消化液CODCr为3215mg/L，去除率达到了96.2%。在甲烷的产生环节，有机酸的分解速度明显增加，PH值达到6.8-8.0的范围以内。厌氧系统对PH要求范围比较宽，产酸菌PH控制在4-7范围内即可，产甲烷反应控制PH为6.0-7.5，其中最佳的酸碱范围在6.8-7.2之间，如果低于6.2或高于7.9，则甲烷化速率显著下降。
参考文献
[1]徐富，唐德友，关国强，等.CLR厌氧反应器在生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理中的应用[J].给水排水，2013，39（12）：51-53.
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[3]常伟杰，陶丽霞，姚黄丽，等.厌氧及MBR工艺用于垃圾焚烧发电厂渗滤液处理的工程实例[J].科技与创新，2016（11）：134-135.
[4]耿晓丽，张文阳，张杰，等.中温厌氧消化垃圾焚烧发电厂渗滤液的试验研究[J].四川环境，2014，33（4）：14-18.