江 娟
（华中科技大学环境科学与工程学院，武汉，430074）
摘要：为了更好地利用厌氧处理产生的气体，本文在介绍模拟厌氧堆肥实验的基础上，利用便携式红外分析系统对厌氧堆肥过程中产气状况进行了研究。结果表明，在厌氧堆肥开始阶段，甲烷产率只有7.8%左右，远远低于32.8%的二氧化碳产率；而随着反应的进行，甲烷产率逐渐高于二氧化碳产率，并于第90d左右时达到最高值42.0%；此后二氧化碳及甲烷产率都逐渐降低，但甲烷产率始〖终高于二氧化碳产率。
关键词：生活垃圾 便携式红外分析系统 厌氧堆肥
1 概述
目前◤推广的垃圾处理方法主要有三种：卫生填埋、堆肥、和焚烧。随着城市生活垃圾处理过程中循环经济理念的提出，堆肥法作为城市生活垃圾减量化♀、资源化、无害化的一条重要途径，具有强大的生命力。由于好氧堆肥过程中需要通入大量的氧气，需要消耗大量的能源，而□厌氧消化不仅不需要消耗大量的能源，而且还能收集沼气作为清洁能源。因此从循环经济的角度来看，是一种理想的处∴理方法。
厌氧堆肥过程中产气量是一个很重要的指标，为了更好地利用厌氧处理产生的气体，本研究利用便携式红外①分析系统对生活垃圾厌氧堆肥产气进行了分析。在研究分析中发现，生活垃圾厌氧堆肥产气中，甲烷产率并不是一开始就高于二氧化碳产率，而是随着反应【的进行，才在某一时间后高于二氧化碳产率的。本文在介绍模拟试验的基础上，着重对厌氧「堆肥产甲烷的基本特性进行了研究。
2 实验部分
2.1 实验材料
生活垃圾来自武汉市华中科技大学生活区垃圾点，其基本组成见表1。
表1 实验原↓料基本组成(%)
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木屑 |
布 |
纸张 |
塑料 |
橡胶 |
厨余 |
玻璃金属 |
灰土 |
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3.0 |
2.3 |
4.6 |
11.0 |
2.7 |
51.0 |
4.3 |
21.1 |
2.2 实验装置
模拟实验装置为圆柱型，直径600mm，高1200mm，外包保温棉用于保温。其底部☆设渗滤液收集口；顶部两个开
口，一个连真空泵抽真空，另一个用于测产气率；侧壁设左右两个开口，一个插温度计测温ω度，另一个用于取样。反应装置如图1所示。
图1 实验装置示意图
作者简介：江娟，女，华中科技大学环境科学与工程学院实验分室主任，从事环境工程专业实验教学及仪器使用研究。
2.3实验仪器
本实验中使用的主要仪器为北京市华云分析仪器研ω 究所生产的9000D型便携式4组分红外线分析系统。
9000D型便携式4组分红外线分析系统是为测量垃圾填埋场产■生的CO、CO2、CH4和O2而专门设计的。分取样系统和主机两部分。测量时将取样探头◆从厌氧堆肥装置顶部伸入内部过半处，由取样器中的抽气泵◎将被测气体抽入取样器，经滤尘、冷凝、流量调节后送入主机进行分析，由主机面板的四个三位半LCD液晶显示器直接将ㄨ浓度值显示出来，响应速度快，数值准确并且能进行长期连续工作。主机中CO、CO2、CH4用不︾分光红外法，O2用电化学法，其中CO的光学♂部件采用了气体滤波相关技术。该系统的气体分析流程图见图2。该气体分析系统解决了以往气袋取样分析◥获得数据较慢、容易产生传递误差和二次污染等缺点，是一种精度高、性能可靠的在线监测系统。
2.4 实验方法
首先对收集来的生活垃圾进行人工分选，将其ぷ中的塑料、玻璃、金属等不能降解的物质剔除；然后用四分法采样，将500kg垃圾装入厌氧堆肥装置；由于测定混合垃圾含水率为30%，所以人工加水至含水率为45%后，加盖密封；试验期间，对堆肥过程中甲烷及二氧化】碳产率利用红外线分析系统测定。
3 实验结果及分∩析
实验垃圾装入△厌氧堆肥装置时，初期属好氧环境，随着分子氧、SO42-和NO3-的消耗及人工抽真空，装置内开始进入产甲烷菌生长所必需的厌氧状＠ 态，开始产生甲烷及二氧化碳。第15d开始用红外线分析系统测定装置内的甲烷及二氧化碳产率，此后每隔15测一次，得到数据如表2所示。
表2：堆肥过程中气体产率
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时间 |
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