环保型MBV垃圾处理技术1引言MBV为机械、生物和发酵二字的徳文缩写意思是用机械化的、生物的现代控制技术， 处理L1常生活垃圾，变废为宝，冋收再生资源,生产电、热以及绿色肥料MBV环保设施 称为MBA,是近年来徳国蓬勃发展的环保产业，目前已建有60多闻如法兰克福的一个环 保企业RMB,其拥有一座现代化的MBV生活垃圾处理中心，生活垃圾年处理量为35000吨 2006年6月，法兰克福市西部工业园区开工建设了一廉全新的MBA,其规模比东部的RMB 大3倍左右，发电发热装机容最为4兆瓦，每年处理垃圾9力吨，计划到2007年第三季度 投产由此可见，MBV是一项成熟的现代环保丁•程技术环保产业在狭义上讲，涉及到水、空气和垃圾，与人类生活息息和关其中，垃圾处理 已有很长的历史，特别是工业革命以来一直困扰着人类上世纪九I-年代末、木世纪初，西 方T业国家逐渐进入MBV阶段在垃圾处理的第二、第三阶段，伴随肴繁琐的垃圾分检 现在徳国大部分城市的垃圾分检实行的都是三桶或四桶制度（即将垃圾分为三或四大类） 徳国的北威州正在尝试简化分检，试行二桶制度（即将垃圾分为可冋收和不可冋收二大类）但在MBV阶段，人们不再需要繁琐的垃圾分检、累赘的垃圾堆放场和昂贵的大型垃圾 焚烧发电供热站。
2 MBV生物发酵的理论基础MBV的核心是微生物发酵技术MBV处理生活垃圾，主要利用了该技术的厌氧性和喜 氧性发酵2.1 MBV厌氧性发酵原理（1）厌氧性发酵沼气池是利用厌氧性发酵原理的雏形MBV厌氧性发酵可以分为四个阶段：水解、酸 化、酪化和甲烷1） 水解：水解细菌利用发酵酶，将高分了有机物如蛋白质、脂肪、纤维素、碳水化合 物等，转化为低分了化合物，如单糖、氨基酸、脂肪酸和水等2） 酸化：酸化细菌消化由水解阶段产生的低分子化合物，在垃圾水浆中以阶乘递增速 度繁殖增长，儿乎耗尽垃圾水浆中的全部氧气为中烷细菌创造了良好的生长环境酸化细 菌生产出二氧化碳、氢气、酒精和各种低分子有机酸等3） 醋化：醋化细菌消化备种有机酸，生产出甲烷细菌需要的醋酸、二氧化碳和氢气 醋化细菌对温度十分敏感4） 甲烷：甲烷细菌消化酣酸、甲酸、蛍气和一•氧化碳等大约90%的甲烷在这-阶段 产出，其中约70%来白醋酸中烷细菌完全厌氧，圭的酸碱度为中性2）发酵系统的分类基于上述厌氧性发酵的四个阶段，li前主要采用一级或二级发酵系统1） 一级发酵系统：厌氧性发酵的四个阶段在同一个发酵室内控制进行其优点是投资 较少，缺点是发酵制控水平低，生物气的质量低。
目前，许多MBV设施采用一级发酵系统 如印度农民的沼气池，地上挖个带有进出口的大坑，盖上一层带有导气管的尼龙薄膜，即可 成为一个一级发酵系统2） 二级发酵系统：厌氧性发酵的水解和酸化阶段在一个发酵室内控制进行，醋化和甲 烷阶段在另一个发酵室内控制进行优点是发酵制控度强，生物气的质鼠高，中烷含最可达 到80%缺点是投资量大，需要两套监控系统3） 纟H.合型发酵系统（简称三级发酵系统）：组合型发酵系统具有两个发酵室在两个 发酵室之间装有闸门和调控设备根据垃圾水浆的不同类型，可通过闸门的开和关，灵活地 连通和切断两个发酵室的联结当闸门打开时，两个发酵室连成一体，成为一级发酵系统; 当闸门关闭时，组合型发酵系统成为二级发酵系统该系统适用于有机垃圾年供应量在15 力吨以上的城市4） 模块组合型发酵系统（简称四级发酵系统）：模块纽•合熨发酵系统的模块是一个二 级发酵系统模块Z间装有闸门和调控设备"1冇机垃圾年供丿"最达30力吨以上时，可采 用此抓扑结构而且，模块数越多，经济效益越高模块间的空间关系可以是平面和上下两 种结构平面结构安全性高，上下结构可节省土地理论上讲，厌氧性发酵的每个阶段部可配备一个发酵室。
但模块纟H.合型发酵系统要求更 高的发酵制控水平和对发酵过穆更深的认识5） 模块组合层型发酵系统（简称五级发酵系统）；模块组合层型发酵系统的拓扑结构 与模块组合型发酵系统类似，只是在每个发酵室内再纵向分层、横向分段嚴简单的分两层: 上层为生物气，下层为垃圾水浆垃圾水浆可以多层制控，特别是在最底层，有害物质含量 较高但是，多层制控要求对垃圾水浆的分类和各类垃圾水浆的物理和生化特性有更深层的 理解，发酵室的制控设备也复杂得多另外，可以在上层为生物气的垂育方向上分段在笫 一个发酵室入口的一段距离内，生物气的质量低，可能都是废气，如果采用滑动隔离方式, 就可以提高生物气的质量3）厌氧性发酵细菌的生长因索根据厌氧性发酵细菌的生长因素，人们可以设置相应的监控系统，为它们创造良好的生 长环境影响厌氧性发酵细菌繁殖生长的已知因素有：1） 潮湿的环境控制参数为湿度厌氧性发酵细菌只能在潮湿的环境下繁殖垃圾水 浆的湿度应在50%以上2） 密封的环境光会严重阻碍厌氧性发酵细菌的增长所以，发酵需在密封的条件下 控制进行3） 平稳的温度甲烷细菌生长的温度为0°C〜70°Co在0°C〜70°CZ间，温度越高， 发酵速度就越快，产气量就越多，垃圾处理最就越大。
但同时，生物气的质量也就越低，发 酵制控水平的要求就越高合适的温度，取决于垃圾水浆的类型人们通常把0°C〜70°C划成三个温度区：0°C〜25°C为低温区；25°C〜45°C为中温区；45°C〜70°C为高温区当前，大多数MBV设施采川中温区二级以上的发酵系统可以灵活调节各个发酵室的 温度但是，不管温度设在哪区，都需恒温，恒温误并控制在1 °C以内RMB公司的MBV 设施运行温度设在57°C4） 合适的酸碱度控制参数为pH值在水解和酸化阶段，pH值应为4.5〜6.3在醋 化和甲烷阶段，酸碱度的最佳点丿、''/：为中性垃圾水浆的pH测定值是一个时间滞示值，调节 到最佳区间需要一段时间垃圾水浆的配料对酸碱度冇很大影响根据分类垃圾水浆的发酵 经验数据，人们可以预先设计垃圾水浆的配料和淋注速度，以实现在短时间内达到理想的 pH值区5） 垃圾水浆类型垃圾水浆的分类和实时操作经验对MBV设施的经济效益有很大影响 简易的分类可分为混介类和特殊类等混合类：包括所有的有机生活垃圾对于混合类垃圾水浆，可以打开三级以上发酵系统 的闸门或模块间的闸门，连通多个发酵室，成为一级发酵系统特殊类：如植物的叶、茎、扌更、块根等为一类，当前，人们正在研究这一类生物垃圾的 最佳发酵过程。
另一类为人畜排汕物，对这类的发酵，人们已有丰富的操作经验此外还有 污水处理示的污泥类等6） 垃圾颗粒的表面积垃圾在水浆中的颗粒越细，其总的表面积就越大，细菌对垃圾 的攻击面就越大，发酵速度就越快7） 垃圾水浆的均匀灌注发酵室的垃圾水浆不能过满，也不能过少垃圾水浆的灌注 速度必须均匀其实际操作数据要依据垃圾水浆的类型进行调整8） 及时导出生物气否则，会因压力过大而对发酵室造成危险9） 有害物质垃圾水浆中会含有有害物质，或在发酵过程中会产生有害物质这些有 害物质会破坏发酵细菌的细胞表层或细胞结构，或破坏发酵酶常见的有害物质冇氧气、抗 菌索、化疗物、消毒剂、某些有机酸、碳酸、氨以及某些脂肪酸组合物，最有害的是硫化氢 气4）发酵过用的参数发酵过程的描述性参数有三个：发酵度、发酵室载重和垃圾水浆在发酵室的滞留时间 发酵度与发酵室载重和滞留时间相关1） 发酵室载重：此参数的单位kgOTS/m3d （OTS代表T•燥有机物），它的意义是每 人向发酵室灌输的1rr?垃圾水浆中的干燥有机物的公斤数发酵室载重不能过高也不能过 低2） 滞留时间：与垃圾类型和发酵室温度有关3） 发酵度：100%的垃圾发酵是不经济的。
在垃圾不含木质素时，才能完全发酵而矿 物质化发酵过程的其它控制参数有：温度、pH值、垃圾类型、生物气的气流量以及硫和氨的 含最、生物气成分、氢离了浓度、垃圾水浆储存缓冲能力及其它脂肪酸的含量等2.2 MBV喜氧性发酵原理己有几千年历史的堆肥发酵，是喜氧性发酵原理应用的原始典型目前，通过工业化制 控手段，可使白然堆肥的发酵时间从8个月左右缩短至5个星期Z内，并且提高了堆肥的 质量喜氧性发酵过程可分为三个阶段：分解、腐殖质营养和腐殖质泥化阶段1）喜氧性发酵过程1） 分解阶段此时的微生物对生活环境要求不高易分解的化合物如糖、蛋白质、淀 粉等被分解为多糖、硝酸盐、二氧化碳、氨、氨基酸等有机物的营养成分被分解，并且部 分地被还原成矿物质形式，温度在此阶段会升到70°C以上2） 腐殖质营养阶段分解阶段的矿化营养物作为基木原料，联合其它分解物，就形成 了腐殖质营养复合体此阶段的温度逐渐降到30C左右这一阶段的微生物不同于分解阶 段的微生物，它们对生活环境的要求较高，主要是温度、湿度、空气和不透光3）腐殖质泥化阶段腐殖质营养体在这一阶段逐渐泥化腐殖质对植物的真接营养作 用逐渐降低，但其改良土壤的作用逐渐升高。
在喜氧性发酵的工业化控制过程中，发酵的分解和腐殖质营养阶段在一个带冇通气和排 气设备的密封水泥房中控制进行通气和排气设备控制着发酵房中的温度、湿度和空气，使 微生物有一个良好的生长环境腐殖质泥化阶段在一个开放的白放通气发酵厅内控制进行 发酵时间约为2个星期2）喜氧性发酵的控制因素喜氧性发酵的控制相比厌氧性发酵的控制要简单得多它的控制因素有：湿度、温度、 空气、不透光；生物垃圾的成分；泥土加入量其中，泥上的加入量约为10%江、河、湖中的淤泥最好因此，可以考虑建造吸泥 船，既能疏通河道，增加蓄水能力，又能生产堆肥目前，利用现代堆肥发酵技术，就能有效地控制以上所述的备个发酵因素3 MBV平面设计MBV环保设施由垃圾机械分检厅、厌氧性发酵模块、堆肥发酵排房厅、组套热发电机组、废气处理设施5大部分组成，其平面设计示意见图1町忙«、炖圾入口坦肥发MII厉Ir坨圾机jg分检n1厦气处理设施图1 MBV平面设计示意图1中的发酵室11和发酵室12纟H.成一个模块，简称模块1 ；发酵室21和发酵室22 组成一个模块，简称模块2；发酵室31和发酵室32组成一个模块，简称模块3；发酵室 41和发酵室42组成一个模块，简称模块4。
以此类推，MBV环保设施可以有N个模块每个发酵室约长50m,宽15m,高15m 一个模块的两个发酵室Z间的距离约15m,模块Z间的距离约30mo发酵室Z间和模块Z 间除了安装闸门外，还需安装备类测控设备法兰克福市RMB公司1999年投产的MBV设施仅有一个发酵室所以，它用的材料都 比较贵重，测控设备也具备很高的要求，整体造价很高但是投产后的维修保养费用很低, 并且折I口年限高达20年在20年内，除了收【叫投资外，还有丰厚的利润而且，它的社 会效益很大，既保护了环境，又提供了能源和就业机会现在，人们开始建造模块式的MBV 环保设施三级以上的MBV发酵系统的各个发酵室可关可通，这给维修保养带来了很大的方便 可以降低发酵室和测控系统的材料质最要求，折III年限水平可设计在50年，平均5年维修 一次这样，就可以大幅度降低MBV环保设施的初期投资并可以扩大融资期限，减轻每年 的投资强度，使得每个城市都能马上着手建设MBV环保设施，改善居民生活环境从MBV平面设计示意图可以看到，MBV环保工稈技术是一项多门学科综合应用的集成 型高科技它涉及机械设计、生物发酵、计算机技术、现代测控技术、建筑设计、农业科技、 废气处理等方瓯。
它的备个组成部分互相关联，共同决定MBV环保设施的整体经济效益4 MBV操作流程图MBV操作流稈由垃圾分检流稈、厌氧性发酵流稈、喜氧。