固体废弃物处理---固体垃圾蒸汽爆破工艺
目前我国城市生活垃圾年产量达1亿多吨，且每年以8%-10%的速度增长，其中50%以上成分是有机物，主要是采用卫生填埋法处理（自然发酵），其存在着：（1）产生的渗滤液和填埋气体对环境造成巨大威胁；（2）处理周期长，生产成本高。

而沼气固态发酵充分利用了固体垃圾和秸秆的特点，使得未发酵完的底物能方便作为肥料和饲料等用；同时在还田及其体积、添加量上、运输上都具有沼气湿发酵不可比拟的优点。

从这些方面来看，沼气固态发酵应用前景广阔。

但目前迫切强化需要固态发酵沼气技术工程化研究，提高固态发酵沼气技术水平和实用性。

笔者从固体原料预处理和周期刺激固态发酵沼气两个方面着手研究，提出一种周期刺激汽爆秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法。

首先将风干秸秆或筛选的有机垃圾经过汽爆处理后放入固态发酵罐体中；然后将汽爆物料与沼气迅速混合，密封于发酵罐体中进行固态发酵；通入发酵的沼气排净罐体中的空气，采用外界周期压力变化以强化固态发酵的速率；迅速排气收集沼气。

5.14.1 固体垃圾蒸汽爆破过程
（1）粉碎作用
在汽爆过程中，垃圾内部的蒸汽从高压瞬间释放到低压时的爆破力使垃圾粉碎。

该粉碎过程比机械粉碎更彻底，更完全，因为蒸汽会
充满垃圾的所有周质空间，无孔不入，爆破使得大小有机垃圾都能够完全粉碎。

这样可以省略垃圾分选步骤中的机械粉碎步骤。

（2）分解作用
在高温条件下，垃圾中的蛋白质、脂肪、纤维素等大分子物质部分降解，特别是一些难以生物降解的物质，如园艺垃圾中的纤维素、木质素会在汽爆过程中部分水解，或者它们的分子结构发生有利于生物降解的改变，这是因为蒸汽无孔不入，能够在有机物的分子水平上发生作用。

这将会提高垃圾厌氧消化的转化率，缩短消化时间。

（3）消毒作用
在密封的汽爆罐内，蒸汽压力达到8-12个大气压，蒸汽温度达到160℃左右，垃圾在汽爆罐内保持5分钟左右，垃圾中的有害病毒和细菌大部分被杀死。

这样在后面的处理过程中，工作人员会更加卫生安全。

同时，汽爆过程中，蒸汽会凝结在垃圾中的粉尘上，从而使得粉尘沉降下来，这样会减少臭味的散发。

但这不会严重影响厌氧发酵过程，因为高温杀死的主要是垃圾中的好氧微生物和病毒；而且在垃圾进入发酵罐时，还需向汽爆垃圾中加入厌氧消化污泥混合接种。

（4）分选作用
在汽爆过程中，高压蒸汽将垃圾从汽爆罐的出口喷射出来。

由于垃圾成分的比重不同，不同垃圾从汽爆罐出口喷射出来的远近距离也不同。

比重大的、没有能够粉碎的石头、金属等会在近距离降落下来，而比重轻的、粉碎了的垃圾会在远距离降落下来，从而起到分选作用。

5.14.2 汽爆处理垃圾后厌氧消化过程
汽爆处理垃圾后厌氧消化过程与一般的分选步骤相比，比较简单。

手选除去大体积的垃圾，如家具、电器等；风选将塑料袋除去；磁选将铁金属分选出来；汽爆处理粉碎垃圾，并将重的砖块、石头等进一步分选出来。

经过汽爆处理的垃圾进入发酵罐厌氧消化一吨垃圾汽爆消耗的蒸汽量与垃圾的含水量有关，如果含水量在60%左右，根据经验，消耗的蒸汽约为0.8吨。

蒸汽消耗的能量，可通过以下几个途径补偿：发电机发电过程中产生了大量高温热水，利用这部分热水来产生蒸汽，即充分利用余热。

汽爆处理过程省略了一般分选过程中的“鼓选、机械粉碎”等步骤，从而节省了部分能耗，节省的能量用于产生蒸汽。

汽爆过程提高了厌氧消化的转化率，沼气产量增加了，从而获得了更多的可用能量。

这部分能量用来补偿蒸汽发生过程中消耗的部分能量。

汽爆出来的高温垃圾需要冷却，采用冷却水充分吸收高温垃圾中的余热，再采用多种形式利用冷却水吸收的预热，如利用循环冷却水给发酵罐保温。

汽爆的垃圾温度较高，在汽爆垃圾在进入发酵罐时，不再需要给它们加温。

而且采用高温发酵产沼气，缩短发酵时间，降低能耗。

该技术的优点有：（1）经过汽爆处理后，城市生活垃圾的性质发生变化，如含水率升高、塑料溶解、有机成分分解，操作更卫生安全。

（2）由于所用秸秆经过汽爆处理，破坏了天然结构，利于微生物的降解，提高了秸秆利用率，降低垃圾处理成本。

（3）固体垃圾经汽爆
处理后，可有效地消毒，便于操作利用。

（4）固态发酵罐内气相周期波动使固态发酵物料温度、湿度均匀性提高，省去了搅拌装置。

（5）固态发酵沼气，在提高沼气收率的同时，也便于发酵渣的利用。

上述技术中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室已经国家发明专利授权“秸秆和城市垃圾周期刺激固态发酵沼气工艺，中国发明专利号 01125211.x，2001.8.27”。