城市生活垃圾资源化利用研究.docVIP

洛阳理工学院毕业设计（论文） 洛 阳 理 工 学 院 毕 业 设 计（论 文） 题目 城市生活垃圾资源化利用研究 姓 名 钟 强 系 （部） 环境工程与化学系 专 业 环境工程 指导教师 黄 向 东 2014年 6 月 7 日洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书 填表时间： 2014年1月19日 （指导教师填表）学生姓名钟强专业班级B100701指导教师黄向东课题类型论文题目城市生活垃圾资源化利用研究主要研究目标(或研究内容)1、城市生活垃圾污染现状2、城市生活垃圾成分分析3、城市生活垃圾资源化利用技术4、城市生活垃圾资源化利用展望课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）要求学生查阅30篇以上与课题相关的文献，了解生活垃圾资源化利用相关研究进展，提出自己的观点，撰写1.5万字左右的论文一篇，翻译出3000汉字以上与课题内容有关的技术资料（并附原文）。要求论文主题突出、内容充实、结论正确、论据充分、论证有力、数据可靠、结构紧凑、层次分明、图表清晰、格式规范、文字流畅，完全符合“洛阳理工学院毕业设计（论文）工作管理规定”中的要求。进度计划第1周 布置写作任务，要求学生熟悉课题 第2-3周 查阅相关资料及文献，并整理资料撰写论文大纲第4-9周 撰写论文初稿第10-11周 修改论文，翻译相关英文文献或资料第12周 进一步完善论文相关内容，准备答辩所用ppt第13周 打印装订论文，参加毕业论文答辩主要参考文献1. 姜虎, 李文哲, 刘建禹, 等. 城市餐厨垃圾资源化利用的问题和对策. 环境科学与管理, 2010, 35(6): 27-31. 2. 陆文雄, 乔燕. 城市生活垃圾的资源化综合利用. 粉煤灰, 2012, 24(2): 22-25.3. 周波, 陈旭飞, 任宗玲, 等. 基于蚯蚓消化作用的城市生活垃圾资源化利用研究进展. 广东农业科学, 2011, 38(12): 156-159.4. 王伟. 乌鲁木齐市城市生活垃圾资源化处理研究. 环境卫生工程, 2012, 20(3): 11-12.5. 徐栋, 沈东升, 冯华军. 厨余垃圾的特性及处理技术研究进展. 科技通报, 2011, 27(1): 130-135.城市生活垃圾资源化利用研究摘 要本文对我国城市生活垃圾资源化利用进行了综述，分析了生活垃圾的现状和特点，并按照我国城市化推进速度对未来几十年内城市生活垃圾的产生量和发展趋势进行了预测。根据国内外的研究指出了城市生活垃圾对环境的危害，按照已公布数据和已发表论文对我国城市生活垃圾的处理和资源化利用现状进行了阐述，并对比分析了卫生填埋、焚烧和堆肥三种生活垃圾处理以及资源化利用技术的适用范围、优缺点和应用情况。按照我国城市生活垃圾处理和资源化利用的现状，提出了利用蚯蚓处理城市生活垃圾、垃圾填埋气发电、城市生活垃圾综合处理三项城市生活垃圾资源化发展方案，为我国城市生活垃圾资源化利用率的提高提供参考。同时分析了城市生活垃圾处理和资源化过程中出现的一些问题，并从技术层面、法律层面、社会层面、政府层面对这些问题提出了改进建议。关键词：城市生活垃圾，资源化，填埋气，综合处理 Research on The Resource Utilization of Municipal Solid WasteABSTRACTIn this paper, the municipal solid waste resource utilization of China were reviewed, and the current situation of MSW were analyzed. According to the data collected on MSW, the characteristics of urban garbage were analyzed. And in accordance with the advancing speed of urbanization in China for the future decades, development trend of the generation of MSW were predicted. According to the research in China and foreign countries, municipal solid waste gradually become an very important threat of urban environmental situation and resident health, and restrict the sustainable development of the society, economy and environment. In accordance with the public data and the published paper about the urban garbage, the current situation of disposal and resource utilization are described. And contrast analysis of the sanitary landfill incineration and compost three life garbage disposal and resource recovery utilization technology applicable scope of the advantages and disadvantages and deal with the current situation. Urban garbage disposal and resource recovery utilization in our country, in order to improve the resource utilization of urban living garbage. Put forward the development of municipal solid waste landfill gas power generation using earthworm processing urban domestic waste comprehensive treatment to the development of urban garbage recycling use three solutions. The issue of urban garbage disposal and resource utilization appears, advices on technically legal, level social level government level are proposed.Put forward accessorial measures to promote and ensure the problem through government, social, technology and law.KEY WORDS: municipal solid waste, resource, landfill gas, integrated treatment0目录前言1第1章 城市生活垃圾现状21.1 我国城市生活垃圾现状21.1.1 我国城市生活垃圾产生量现状21.1.2 我国城市生活垃圾特点31.1.3 我国城市生活垃圾的发展趋势41.2 城市生活垃圾的危害41.2.1 占用土地41.2.2 污染大气51.2.3 污染土壤，危害农业61.2.4 污染水体61.2.5 影响市容，传播疾病71.2.6 引发安全事故71.3 收集现状7第2章 我国城市生活垃圾的处理及资源化利用技术92.1 城市生活垃圾处理概况92.2 我国城市生活垃圾处理和资源化利用技术现状102.2.1 生活垃圾卫生填埋技术102.2.2 生活垃圾焚烧处理122.2.3生活垃圾堆肥处理技术13第3章 城市生活垃圾资源化利用的新途径163.1 生活垃圾的资源化潜力163.2 生活垃圾资源化利用的新途径163.2.1 发展蚯蚓处理城市生活垃圾技术163.2.2 发展城市生活垃圾的综合处理183.2.3 发展垃圾填埋气发电技术19第4章 提高生活垃圾资源化利用率的建议204.1 对技术方面的建议204.1.1 实行分类收集204.1.2 严格执行处理标准204.2 对政府方面的建议214.3对法律方面的建议214.4对社会方面的建议22结论23谢 辞24参考文献25外文资料翻译29前言近几十年来，我国的经济飞速发展，国民生活水平不断提高，城市生活垃圾也以8%10%的速率增加，城市生活垃圾污染已经成为引起我国环境污染的重要因素，我国已经有2/3的城市处于城市生活垃圾的包围之中，城市生活垃圾问题已经成为我国发展的包袱，我国城市生活垃圾问题亟待解决。当前我国城市生活垃圾一般采用卫生填埋、焚烧和堆肥技术进行处理，而且以卫生填埋为主，焚烧处理比例出现增长，堆肥处理技术的应用呈萎缩态势。其中焚烧和堆肥是我国城市生活垃圾资源化利用的主要方法，在我国城市生活垃圾混合收集的前提下这两种方法资源化利用能力的发挥受到了限制，产生了我国城市生活垃圾资源化利用率比较低的现象。城市生活垃圾的资源化利用与可持续发展战略相吻合，同时是化解城市生活垃圾问题的路径。本文分析了我国城市生活垃圾资源化利用过程中出现的一些问题的原因，并从技术层面、法律层面、社会层面、政府层面提出了改进建议，同时提出了利用蚯蚓处理城市生活垃圾、对城市生活垃圾进行综合处理和生活垃圾填埋气发电三个生活垃圾资源化利用的建议，为我国城市生活垃圾的资源化利用的发展提供参考。洛阳理工学院毕业设计（论文） 第1章 城市生活垃圾现状1.1 我国城市生活垃圾现状近几十年来，我国经济建设取得辉煌的成就，工业飞速发展，城市化迅速推进，国民生活条件显著改善，然而，在我们享用经济发展带来的成果的同时，城市生活垃圾问题也随之产生，城市生活垃圾问题也变成了我国健康发展的障碍。城市生活垃圾，一是指居民在日常活动中产生的垃圾，如剩菜、废纸、粪便、废弃日常用品等等；二是指餐饮行业、宾馆、医院、商铺等在为社会提供服务的过程中产生的各种垃圾；三是法定作为生活垃圾管理的废物。1.1.1 我国城市生活垃圾产生量现状现如今，我国人均垃圾年产量约0.40.5t，按城市居民人均年产生0.35t、乡村居民人均每天产生0.2t估计，全国生活垃圾年产生量大概为3.7108t，城市和村镇生活垃圾无害化处理率分别大概为50%和10%，产生量大概为清运量的85%1。据统计表明，我国城市生活垃圾的年增长率大概为8%10%，远比发达国家3.5%5.5%的增长率高，历年来我国累计生活垃圾堆存量已超过6.0109t，约占据土地5.0108m22，全国668个设市城市中约2/3被生活垃圾围困，约1/4的城市已没有适合另建垃圾填埋场的土地3。按照我国城市化速率推测，未来半个世纪是我国城市化迅速推进时期，2030年、2040年和2050年我国城市居民将分别达到9.2亿、10. 5亿和11.8亿4。人民的生活条件将因城市化而总体提升，城市生活垃圾产生量也将随着快速增长。按照现如今城市生活垃圾产生速度，我国城市生活垃圾年产生量预计到2030年、2040年和2050年将分别达4.09108t、4.57108t和5.28108t吨5。（如图1-1）由此可见，在未来的3050年，城市生活垃圾问题形势不容乐观，城市生活垃圾的清运能力将面对产生量迅速增长的挑战。图1-1我国城市生活垃圾年产生量预测 1.1.2 我国城市生活垃圾特点我国城市生活垃圾的特点是：产生量大：我国人口基数大，国民整体的环保意识不够高，生活中垃圾资源回收做的不到位。组成复杂：城市生活垃圾可分为可回收垃圾、有害垃圾、可堆肥垃圾、餐厨垃圾等；物理形态各式各样，有固体、半固体、流体等多种形态，并且化学组成极为复杂。热值和固定碳含量低：我国城市生活垃圾中的热值比较低，一般大城市的生活垃圾热值大概为5.01066.0106kJ/t，一些中小城市的生活垃圾热值更低（而发达国家生活垃圾热值可超过8106kJ/t）。我国城市垃圾中的固定碳含量比较低，一般大概为2%5%6。挥发分和水分含量高：我国城市生活垃圾中的含水率约在40%以上，最高可达到60%；并且垃圾中的的挥发分也比较高，挥发分大概为20%7。变化大，时代的改变引起了人民生活和消费方式的改变，城市生活垃圾的组成也变得愈来愈复杂。受生活水平和生活习惯的影响，我国城市生活垃圾的水分含量较高，城市生活垃圾有机组分中，餐厨垃圾所占比例高，无机成分中灰渣比例高。由于生活方式和环境地理的差异，不同城市的生活垃圾成分的差异比较大。发展程度高的城市中，有机质（如纸张，餐厨垃圾，塑料等）的含量较高；燃煤量大的城市，灰渣等无机物含量高，中小型城市的有机质含量一般为20%，一些大城市有机质含量可达到40%以上6。总的来说，我国城市垃圾组成中纸张约占8%15%，玻璃约占3%4%，塑料约占10%12%，有机物含量约占50%60%。在一般情况下，我国城市生活垃圾中不可堆腐垃圾、无机垃圾和不可燃垃圾的含量分别高于可堆腐垃圾、有机垃圾和可燃垃圾8。 1.1.3 我国城市生活垃圾的发展趋势随着城市居民的生活条件的明显提升，我国城市生活垃圾的组成和特征也发生了明显的改变。基本趋向是可燃垃圾比例变大，城市生活垃圾由低热值低有机物阶段向高热值高有机物阶段发展，其中改变最明显的组分是煤灰的比例，居民生活燃料构成的改变是一个重要的影响因素，我国城市生活垃圾中煤灰比例持续降低，易堆腐废物比例持续提高，其中可回收垃圾和有机垃圾所占比例表现为燃气区高于燃煤区9。由于一次性用品以及商品包装的大量使用，生活垃圾中塑料所占的比重逐渐变大。下图是我国城市生活垃圾各组分的具体变化以及对未来的预测4。表1-2我国城市生活垃圾中各组分质量分数的变化及预测 年份厨余废纸废塑料废金属玻璃灰渣竹木纤维 199558.32%7.89%7.19%0.27%1.70%19.62%5.01% 200066.01%7.02%11.02%0.26%2.52%3.19%11.20% 200557.74%17.45%12.67%0.25%3.96%2.87%11.76% 201053.34%14.54%13.30%0.23%3.66%2.87%11.76% 201550.59%17.49%12.77%0.23%3.68%2.58%12.71% 202049.63%19.24%12.72%0.23%3.32%2.45%12.45%1.2 城市生活垃圾的危害1.2.1 占用土地我国城市生活垃圾主要通过填埋方式进行处理，首先垃圾填埋厂的建设需要占据大量土地，并且被占据的土地在相当长的一段时间内都不会有再利用的价值，而我国现有的处理能力只能处理每年城市生活垃圾巨大产生量中的一部分，仍有大量的生活垃圾在城市郊区堆放，这也占据了大量土地，其中很多是可以用于农业生产的耕地。据统计，历年来我国累计生活垃圾堆存量已超过6.0109t，约侵占土地5.0108m2，同时造成很多城市陷入了被垃圾包围的尴尬境地，这不仅侵吞了大量的耕地，加重我国耕地不足的矛盾10，还严重限制市郊的农业生产和正常发展。最近几十年内，在城市化进程的引导下，我国城市生活垃圾年产生量仍将持续快速增长，一方面我国需要更多的土地建设城市生活垃圾处理厂，另一方面超过我国处理能力之外的生活垃圾将会侵吞更多的土地，今后生活垃圾侵占土地这一问题将会使我国陷入更大的困境。1.2.2 污染大气堆放处理的生活垃圾中小粒径固体废物、粉尘、塑料袋等会因风的卷带作用进入大气中，污染大气环境，降低能见度，并影响人体健康。微生物在合适的（温度、湿度、pH)条件下能够分解生活垃圾，这一过程会溢出有毒气体并产生刺鼻的气味，损害周边的大气环境。城市生活垃圾在焚烧过程中也会释放多种有害气体，如二噁英、挥发性有机物、多环芳烃、多氯联苯、PM10（直径不大于10m的固体颗粒）、PM2.5（直径不大于2.5m的固体颗粒）等，而二噁英是“三致”有毒化合物，具有很强的免疫、内分泌和生殖毒性11。如果生活垃圾焚烧气体未经过彻底的无害化处理，就会损害大气环境，并且危及到人类健康。填埋处置的生活垃圾会产生大量填埋气体（LFG），其主要成分为CH4和CO2，100kg城市生活垃圾经厌氧发酵能产生3040m3气体，其中CH4约占55%65%，CO2的约占40%12，CH4和CO2均为常见的温室气体，CH4的比重比较空气小，填埋产生的CH4溢出后会快速浮升并耗损臭氧层，CH4的温室效应大概为CO2的20倍，生活垃圾分解产生的CH4和CO2也是引起温室效应加剧的原因之一13。垃圾填埋气中含有的微量硫化物、氮氢化合物和有毒金属物质也会严重损害大气环境，温度较高时生活垃圾经微生物分解产生的刺鼻气味会严重影响到周边居民的生活环境。垃圾填埋气中存在着多种污染性气体，邹世春对垃圾填埋气样品分析时一共从中检测出63种有机化合物，其中有16种属于严重危害人类健康的污染物14。1.2.3 污染土壤，危害农业在城市郊区露天堆放的生活垃圾，侵占了很多耕地，影响周围土地正常使用功能的发挥，并且且会加剧我国原本就存在的人口众多与耕地量短缺之间的矛盾。生活垃圾在分解过程中会形成大量的渗滤液，渗滤液具有有机物和重金属离子含量高、病原菌和寄生虫卵含量高的特点15。渗滤液会严重污染土壤，影响土壤中原有微生物的生长繁殖，不利于农作物的生长。渗滤液还会导致土壤重金属含量超标和土壤结构改变，并且降低土壤肥力，导致农作物减产16。另外由于受污染土壤中的病原菌和寄生虫卵具有传播疾病的能力，重金属离子会经食物链富集，使得被污染土壤所种植的农作物存在安全风险。另外现如今还存在塑料制品和有机合成材料随垃圾进入农田的现象，降解不彻底的塑料薄膜残体会阻碍农作物根系对土壤中水分的吸收，影响农作物的正常生长。据中国农科院的一项研究，每1m2施用生活垃圾7.5kg，对试验组小麦连续施用两年，对照组小麦施用化肥，结果试验组麦粒中的重金属含量远高于施用化肥的对照组17，未经彻底无害化处理的生活垃圾及其堆肥产品若直接施用于农田会严重危害农业发展。1.2.4 污染水体 堆放的城市生活垃圾和防渗措施不达标的垃圾填埋场的生活垃圾在发酵、分解过程中会产生大量含有重金属离子和有机污染物的渗滤液，渗滤液经土壤渗入地下水体会造成地下水污染；降水冲刷堆放处理的生活垃圾，会把垃圾携带到河流中，造成河床淤积，降低河流的排涝能力，并污染地表水体，影响水资源的正常使用18。降水和地表径流还会把垃圾中的有毒有害物质携带进入水体，如有机污染物包括N、P等营养元素以及重金属离子等，造成水体污染和富营养化。重金属会在水生物体内富集，并能沿食物链传递，破坏水生物环境并威胁到人类健康19。例如，危险废物如电池在长时间随意堆放过程中其中的汞、镉等金属渗出后会对土壤和水体产生严重污染，并可以在动植物体内富集，对人体健康产生威胁，若人体摄入过量的镉金属不仅会导致骨骼变形，还会损害人的肝脏和肾脏20。1.2.5 影响市容，传播疾病我国现如今城市生活垃圾的处理能力仅能对每年产生量的大部分进行处理，而超出城市生活垃圾处理能力之外的部分均采取在市郊堆存，我国有很多城市出现了被生活垃圾包围的现象。露天堆放在原是耕地、池塘、沟渠的城市郊区土地之上的生活垃圾，影响了城市郊区的生态景观，并严重破坏了城市和乡村的原有生态环境。城市生活垃圾能为老鼠、蚊蝇等害虫提供食物来源，并且为其供应栖息和繁殖的场所，这就造成了生活垃圾堆放场地蚊蝇乱飞、老鼠成群的现象21。由于城市生活垃圾有机成分中可堆腐有机物含量高，在春、夏、秋三季生活垃圾很容易发生发酵腐败，未能及时清运的生活垃圾以及堆放处理的垃圾就会腐败产生刺鼻气味，造成蚊蝇大量繁殖，严重影响市容22。调查研究证明，英国曾经发生的几次大范围鼠疫均是因生活垃圾处理不当引起的；1988年我国上海所发生的流行性“甲肝”的形成原因是由于粪便废水直接排入地表水体引起的23。南京市农业研究所的研究发现直接施用生活垃圾会使耕地土壤中病原微生物和寄生虫卵远远超过正常含量，生活垃圾中未经杀灭的寄生虫卵、病原菌可能会通过蔬菜等农作物进入人体，从而造成疾病传播24。1.2.6 引发安全事故混合收集或者分类不彻底的生活垃圾中含有大量的有机物，经过发酵会产生大量的甲烷等可燃气体，达到足够浓度时若遇到明火或者发生自燃就会引起火灾，甚至发生爆炸事故，对群众的人身安全构成重大威胁25。随着国民生活水平的提高，生活垃圾中有机成分的比重提高，生活垃圾的成分更加复杂，这类事故发生的概率也逐渐增大。近年来不断出现生活垃圾引发火灾和爆炸事故的报道，这类事故不仅造成了巨大的经济损失，威胁人民群众的人身安全，也为我国对生活垃圾进行合理的处理处置敲响了警钟。1.3 收集现状 我国城市生活垃圾的收集方式一般为混合收集，混合收集是指把没有经过任何处理的生活垃圾混杂起来实行收集的形式。这种方式运行费用较低、方便易行26。而混合收集也降低了生活垃圾中可回收物质的纯度及其再利用价值，同时也增加了城市生活垃圾后续处理的难度和处理的总费用，总体说来得不偿失。如今，我国大部分城市基本上都已设立了垃圾初步分类收集设施，例如垃圾箱一般分为可回收利用和不可回收利用两个桶，然而由于国民的环保素质不强，简单分类收集的效果并不明显，居民在丢弃生活垃圾的过程中存在把可回收利用垃圾和不可回收利用垃圾错放入桶的现象，甚至有些居民不能对可回收利用垃圾和不可回收利用垃圾进行正确区分。总的来说，我国城市生活垃圾的分类收集率比较低。面对城市生活垃圾问题带来的巨大压力，我国从20世纪末开始慢慢摸索着对城市生活垃圾推行分类收集。2000年6月，我国把包括上海和北京在内的8个发达城市设立为第一批“生活垃圾分类收集试点城市”，要求居民在投放生活垃圾时按分类垃圾桶的标准进行分类27。各种政策法规和管理办法也相继出台，同时全社会也开展了很多与此相关的各种教育宣传活动28，这些做法在一定程度上提高了公众的参与程度和居民整体的环境保护素质，试点城市生活垃圾的分类收集率正在逐渐提高，虽然没有达到预期的效果，但为我国探索城市生活垃圾分类回收积累了一些宝贵经验。第2章 我国城市生活垃圾的处理及资源化利用技术2.1 城市生活垃圾处理概况如今，我国生活垃圾的处理主要有填埋、焚烧、堆肥三种形式，其中焚烧和堆肥是我国城市生活垃圾主要的资源化利用技术。2011年的数据显示29，国内六百多个市级城市的生活垃圾清运总量约为1.72108t，总处理率约为92.1%，其中无害化处理率约为78.7%。全国全部市级城市的各种生活垃圾处理厂共有676个，处理量约为4.1105t/d，全年无害化处理总量约为1.43108t；在646个生活垃圾处理厂中，有545个填埋场，处理量约为3.0105t/d，实际全年处理总量约为1.0108t；有生活垃圾焚烧厂108个，处理量约为9.4104t/d，实际年处理量2.6107t；有23个生活垃圾堆肥厂，处理量约为1.48104t/d，实际年处理总量为4.27107t。2011年我国城市生活垃圾清运总量中堆肥比例占2.7%、焚烧处理占15.8%、填埋处理占61.3%，其余20.2%实行堆放或简单填埋处理（如图2-1），总体看来，我国生活垃圾的资源化效率比较低。 图2-1 2001年全国城市生活垃圾处理比例总体来说，现如今填埋是我国城市生活垃圾处理的主要方式，并且卫生填埋场的数量持续增加，进行填埋处理的城市生活垃圾所占比重也处于增长状态；生活垃圾焚烧处理也呈现出增长趋势；生活垃圾堆肥处理出现萎缩态势，但各类不成熟工艺的综合处理的应用出现增长。随着政府对城市生活垃圾问题的逐渐重视，城市生活垃圾处理行业得到不断的发展，我国城市生活垃圾的处理率呈逐年上升趋势（如图2-2）。图2-2 2006-2011年全国城市垃圾清运量及处理率 2.2 我国城市生活垃圾处理和资源化利用技术现状2.2.1 生活垃圾卫生填埋技术卫生填埋法是现如今全世界范围内普遍采取的生活垃圾处理方法，卫生填埋是一种可以不借助其他处理方法单独对所有种类的生活垃圾实行处置的技术，在我国获得了广泛的应用。卫生填埋是指把城市生活垃圾放置于一定的空间内，隔离生活垃圾与自然环境之间的物质交换，使生活垃圾在其中发生微生物降解、厌氧消化等过程，使垃圾逐渐降解的一种生活垃圾处理方法。一般在卫生填埋场底层铺设防渗层，生活垃圾分层填埋，最终再铺设覆盖层。城市生活垃圾卫生填埋处理于20世纪30年代起步30，由于利用这种方法处理生活垃圾时投资小、操作简单，处理费用低，处理量大，对设备要求不高，并且能够有效处理多种类型生活垃圾，而后被世界上很多国家广泛采用，到20世纪70年代初，全球建立生活垃圾填埋场的城市已经达到1400多个4。城市生活垃圾卫生填埋处理已经在很多国家城市生活垃圾处理中占据举足轻重的地位，联合国环境部门的统计数据显示，2010年英国卫生填埋处理城市垃圾大概占总清运总量的82%，德国占67.9 %，美国占68%31。随着城市生活垃圾卫生填埋处理的普遍采用，它的弊病也逐步展现出来。城市生活垃圾填埋场需要占据数目可观的土地，并且被生活垃圾填埋场占据的土地，在相当长的时间内都不具有再利用的价值。2000年我国生活垃圾清运总量约为1.25108t，如果进入填埋场的垃圾的密度按400kg/m3、填埋场的垃圾填埋高度平均3m估算，仅2000年一年就会有1.23104hm2土地被占据，若生活垃圾清运量按平均每年10%的增长速度估计，到2050年，生活垃圾填埋处理累计侵占土地将达到1.45106hm2，这意味着我总面积的千分之一丧失了利用价值，这个数字与中国耕地总面积的1.3%相当1。一些发达国家也意识到了大量的生活垃圾填埋场将加速导致土地资源紧缺的问题，美国环保局表示，在今后20年内美国现有80%的生活垃圾卫生填埋场将被逐步关停31。另外城市生活垃圾填埋场的选址也比较困难，如果填埋场离市区较近，就会影响周围居民的生活环境，并且阻碍城市向外发展，而如果填埋场离市区较远，运输生活垃圾的往返运费就会增加。在现如今我国城市生活垃圾普遍采取混合收集的前提下，生活垃圾大多不经过细致的分类就直接经压缩进入垃圾填埋场，这不仅阻碍了对一些有用物质的回收利用，还将使生活垃圾填埋场提前服役到期。如果城市生活垃圾建立比较系统的收集运输系统，只把不能进行资源化利用的生活垃圾进行填埋处理，城市生活垃圾填埋处理就会发挥更大的社会效益，并且还能够降低生活垃圾的填埋成本。城市生活垃圾在填埋过程中会产生大量的渗滤液，如果填埋场防渗系统不达标，就会有污染土壤和地下水的危险，生活垃圾在被微生物厌氧分解过程中产生的CH4会加剧温室效应，并且有引起爆炸的危险。哈佛大学的一项研究证明，在垃圾填埋场投入使用几年后，其周围地表水中 Hg、Cd、Co、Cu、Cr、Pb 等重金属离子的含量较之前会出现明显升高，有的甚至超标上百倍，填埋场区大气中Hg的含量比填埋场建成前高一个数量级10。在城市生活垃圾卫生填埋逐渐发展的过程中，人们也在不断改进填埋处理的一些缺陷。为了防止渗滤液对土壤以及地下水的污染，在设计施工中开始铺设新型防渗层，近几年来也发展出了在填埋场铺设双防渗层，以及设置渗滤液收集池的做法，从环境污染风险评价角度看来这些做法减轻了渗滤液污染环境的威胁。在对待填埋过程中产生的填埋气体时，也发展了在卫生填埋场增设排气通道，并对填埋产生的气体进行发电等资源化利用的做法，理论计算显示，如果当今我国城市生活垃圾填埋场产生的填埋气有1/2得到回收利用，则每天可以回收1.21010m3热值可达2.1107J/m3的沼气，这与30座100t规模焦化厂利用800 t优质煤正常工作时的日产气量相当32。2.2.2 生活垃圾焚烧处理现如今焚烧法是我国一种重要的城市生活资源化利用方法，在应用程度上仅次于卫生填埋处理，居于第二的位置。焚烧法处理城市生活垃圾的基本原理是：置于特殊设计的燃烧炉中的生活垃圾在高温和氧气充足条件下发生氧化燃烧反应，释放热能，产生燃烧气，形成比较稳定的固体残渣，同时杀死微生物的一种生活垃圾处理和无害化方式，实质是氢、碳、硫等与氧元素的在高温下的氧化反应。焚烧法对生活垃圾处理的减容程度高，经焚烧处理后的生活垃圾重量大概降低至原来的20%以下，体积大概降低至原来的10%以下32，如果进一步将残渣进行卫生填埋处理，将明显减少对土地的占用，而且可以延长填埋场服务期限。生活垃圾焚烧处理过程中产生的热能可以用于发电或者供暖，生活垃圾的焚烧处理在高温下进行，灭菌效果好，可以使病原微生物彻底失活，并且生活垃圾中的一些有毒有害物质在高温下会被破坏，降低了生活垃圾对自然环境的危害以及对人类健康的损害。总之，焚烧法处理生活垃圾具有能同时实现“三化”的突出优点，并且处理量大、无害化彻底、处理速度快、焚烧厂占地面积小23。焚烧法具备的很多优点得到了很多国家的肯定，并被世界上愈来愈多的国家采用，焚烧法也是我国城市生活垃圾资源化的重要发展方向。深圳市在1985年率先引进焚烧技术开启了我国采用焚烧法处理城市生活垃圾的先河，在国家政策的大力支持下，焚烧法在我国的应用稳中求进，在2006年，我国城市生活垃圾总清运量仅有不到1/10利用焚烧法处理，而到了2011年这个比例升至15.8%5。世界焚烧法处理城市生活垃圾应用较为广泛的的国家有德国、希腊和法国，生活垃圾焚烧比例分别占76%、68%和62%31，与德国、希腊和法国相比我国的焚烧比例还比较低。现如今焚烧法在我国城市生活垃圾处理中并没有占有很大的比例，这与其自身存在的一些缺点有很大关系。其中导致焚烧法在我国应用不广泛的主要限制因素是焚烧法对城市生活垃圾的低位热值有一定的要求，通常认为热值大于4000KJ/kg的城市生活垃圾适宜焚烧处理32，热值不高的生活垃圾在焚烧处理时必须加入助燃剂，而现如今餐厨垃圾是我国城市生活垃圾有机组分的主体，餐厨垃圾因水分含量高而不适宜进行焚烧处理，我国城市生活垃圾除了餐厨垃圾之外热值还不能满足焚烧处理的要求，在处理时会因为需要添加助燃剂而增加处理成本，随着我国城市生活垃圾热值的逐渐提高，低位热值对焚烧法应用的限制会逐渐变小，焚烧法在我国将会有更大的发展。在我国城市生活垃圾的收集方式普遍采用混合式收集的条件下，由于对城市生活垃圾资源化回收不到位，导致很多可资源化回收的有用物质进入焚烧厂，城市生活垃圾焚烧处理是资源化利用的最终途径，生活垃圾经焚烧处理后不能再对原本可以进行资源化利用的物质进行再回收，这造成了很大的资源浪费。另外，城市生活垃圾在进行焚烧时会产生很多酸性气体、挥发性有机物、二噁英等污染性气体，二噁英的毒性约为氰化物毒性的1000倍15，燃烧产生的气体如果得不到彻底的处理，将会对人体健康和生态环境构成很大威胁。目前处理二噁英的技术比较复杂，需要很大的投资，焚烧处理设备本身就需要巨大的资金支持，这又增加了焚烧法的运行成本，使得很多城市在选择建造城市生活垃圾焚烧厂时面临巨大的资金压力。2.2.3生活垃圾堆肥处理技术堆肥法是指在人工控制的条件下，为微生物提供合适的生长繁殖环境，通过真菌、放线菌、细菌等微生物的分解，将城市生活垃圾中的可分解有机物转变成对环境无害的腐殖质的过程。堆肥法是通过生物方法达到对生活垃圾的处理以及资源化利用，堆肥法区别于焚烧法和卫生填埋的最大特点是充分利用自然界的力量来解决城市生活垃圾问题，堆肥法的核心是在运行阶段对含水率、温度、pH、碳氮比、供氧量等关系到是否适宜微生物生长和繁殖的条件的控制33，堆肥产品能够用作农业肥料，并且具备改善土壤结构和调节微生物分布的优点。这种处理方法的投资低、对设备的要求不高、操作简单、处理费用少。我国现代化的城市生活垃圾堆肥技术大致出现在20世纪70年代左右，在此之前虽然在农村出现了利用生活垃圾堆制农肥的现象，但当时一般是在没有人工干预的自然条件下进行的，并且处理量不大。从20世纪70年代以后我国开始重视对堆肥技术的研发和推广工作，此后生活垃圾堆肥技术在我国得到了一定程度的发展，到20世纪80年代末，我国出现了很多有关堆肥法处理城市生活垃圾的新工艺和新技术，并建设了大量的城市生活垃圾堆肥厂，这一时期国内城市生活垃圾的堆肥比例仅次于填埋比例，但是由于堆肥产品销路不好，从20世纪90年代至今城市生活垃圾堆肥处理呈现出萎缩态势，在2011年我国城市生活垃圾堆肥比例仅占2.6%34。正是目前条件下由于堆肥法处理城市生活垃圾存在的一些缺点，才导致堆肥法出现的萎缩态势。物质生活的不断丰富引起城市生活垃圾的种类和成分愈来愈趋于复杂8，而堆肥法主要针对处理垃圾中的可堆腐有机物，并不能处理不可堆肥物质，另外现如今混合收集的生活垃圾中可堆腐与不可堆腐组分并存，如果要采取堆肥法处理，就必须对进入堆肥厂的垃圾进行分类，把可堆腐物质与不可堆腐物质分开，这就会增大堆肥法处理的运行成本，并且目前的分拣技术并不能把城市生活垃圾中的有机物和无机物彻底分开，那么堆肥处理技术的优势不能彻底发挥，这也是限制堆肥法选用的重要原因。堆肥法的处理效率低，堆肥周期长、占地量大，环境状况恶劣35。同焚烧法及卫生填埋相比，堆肥法较低的工作效率和较小的处理能力不能适应生活垃圾较快的增长速度，这也是引起各城市在建设处理厂时避免选择堆肥厂的原因。堆肥法处理城市生活垃圾的产物肥效比化肥低，堆肥的成本却高于化肥的生产成本，堆肥产物中N、P、K等农作物必须的营养成分的含量较低，如果堆肥过程中监管不力可能导致堆肥产品的重金属离子浓度过高，不适宜作为农业肥料，若长期施用重金属离子含量高的生活垃圾堆肥产品可能导致农作物重金属含量超标，这会影响到生活垃圾堆肥的销路，使堆肥法处理城市生活垃圾的发展丧失了经济动力28，导致堆肥处理技术在我国的应用呈萎缩态势。第3章 城市生活垃圾资源化利用的新途径3.1 生活垃圾的资源化潜力垃圾是放错位置的资源，在我们被城市生活垃圾问题困扰的同时，我们还要清楚地认识到巨量城市生活垃圾的背后是丰富的资源宝藏。城市生活垃圾中的高热值物质可以进行焚烧处理，从中回收能源；易堆腐有机物可以进行堆肥处理，制成农家肥；无机物如灰渣、建筑垃圾等可以经过加工制成建材。每回收1t废纸大概能够制造再生纸750kg，与用木材制造等量的纸相比大概能够节约纯碱和煤炭各400kg、节水480t、节电510kW、节约木材4m3，还能够大幅度降低对环境的污染36；每回收1t废钢铁大概能够制造优质钢材850kg，与用矿石生产等量的钢材相比大概可以降低50%的生产成本，减少70%的空气污染，还能够减少大概80%的固体废物和废水排放24。仅以废纸回收为例，2011年我国废纸回收总量为4.35107t，回收利用率大概44.6%，仅在2011年，我国就有大约6.0107t的废纸没有得到回收，大概相当于浪费了2.5108m3木材37。 据统计，2013年北京市城市生活垃圾产生量大概为6.7106t，其中可回收垃圾大概为5.0106t，可回收垃圾大概占74.5%38，如果能对城市生活垃圾进行合理的资源化，就会实现城市生活垃圾的大幅减容。运用回收获得的有用物质进行资源再生，不仅能够减轻垃圾处理行业的负担，在回收物制造新产品时降低生产成本，还能消减生产阶段对环境的污染，具有显著的经济效益和环境效益，对生活垃圾中的有用物质进行适当的资源化利用能够同时缓解生活垃圾问题和资源紧缺问题的路径。3.2 生活垃圾资源化利用的新途径3.2.1 发展蚯蚓处理城市生活垃圾技术 蚯蚓是自然界中广泛存在的无脊椎动物，对不同的生活条件具有很强的适应能力，分布与世界的大部分地区。蚯蚓能够大量吞食腐枝落叶，把有机质转变成腐殖质，促进自然界的物质循环。蚯蚓富含蛋白质，蛋白质含量约占蚯蚓干重的一半以上，可以用于生产优质的养殖饲料，蚯蚓体内还含有多种药用成分可以入药，蚯蚓粪主要为腐殖质，其中含有丰富的N、P、K等植物生长所必需的微量元素，是果木、花卉、农作物的优质肥料，可以改善土壤的物理结构，增强土壤的含水和透气能力。研究证明利用蚯蚓处理城市生活垃圾能够取得很好的效果，并且同时缓解城市生活垃圾问题和优质蛋白原料紧缺问题39，值得在大范围内推广。现如今世界范围内在城市生活垃圾处理中应用较多的蚯蚓为美国红蚓和赤子爱蚯蚓等生活在土壤浅层的蚯蚓40，这些种类的蚯蚓具有繁殖速度快、成熟时间短、蛋白质含量高、适应能力强、食料广泛、食量大的特点，投加于经过与处理的城市生活垃圾中，能够大量吞食其中的有机物，经过蚯蚓砂囊的机械磨合作用把有机物磨碎，蚯蚓的消化道内含有多种消化酶和多种微生物，有机物经微生物的分解和酶促反应转化成易于被蚯蚓吸收的小分子有机物，经过蚯蚓的同化作用转化成脂肪和蛋白质，同时一些小分子有机物经过进一步的分解和矿质化，转化成可给态化合物，如尿素、碳酸、氨以及P、N、K等矿质养分，最终随粪便排质体外41。研究表明，不同品种的蚯蚓处理城市生活垃圾的能力不同，合适的条件能够提高蚯蚓的处理速率。下面简要介绍不同条件对蚯蚓处理城市生活垃圾的影响。1、C/N比Ndegwa的研究表明，蚯蚓处理城市生活垃圾适宜的C/N比值为2540，当比值为25时蚯蚓粪的可利用价值最高，此时蚯蚓粪便中矿物质含量高，稳定性较好，肥效最高；当比值为28时，处理时间最短。城市生活垃圾中有机物含量高，C/N比一般较低，在城市生活垃圾中添加禽畜粪便可以提高比值，提高处理速率42。2、温度蚯蚓属于变温动物，温度对蚯蚓的生长繁殖有很大的影响，蚯蚓处理城市生活垃圾适宜的温度范围为832，在一定温度范围内，处理速率随温度升高而增大，沈明星的研究表明最适宜的处理温度为25.4，在处理时可以采用温度逐渐提升的方法，温度控制在1629为宜43。3、pH研究证明，城市生活垃圾的pH在69范围内蚯蚓生长繁殖较快，PH的改变会对正常处理造成影响，蚯蚓的代谢产物因有机酸的存在而呈微酸性，可在处理前把待处理城市生活垃圾的pH调节到8.3左右44。4、投放密度在一定限度内处理速率随蚯蚓投放量的增大而升高，当单位量生活垃圾中蚯蚓投加量较小时，处理效率低，处理周期长，当投加量过高时，蚯蚓之间就会在代谢物、食物等方面相互抑制，不利于蚯蚓的生长繁殖。当每平方米城市生活垃圾的投加蚯蚓1.5kg时，蚯蚓的生长最佳，对有机物的转化速度最大45。研究证明，利用蚯蚓处理厨余垃圾具有明显的优点。厨余垃圾具有水分含量高、有机组分比例大、脂肪和盐分浓度大、营养元素齐全的特点41，这些特点决定了厨余垃圾适宜用生物法处理。由于厨余垃圾水分含量大，在焚烧处理过程中需要添加助燃剂，或者进行脱水处理，提高焚烧处理的成本，厨余垃圾的有机组分比例大，在焚烧处理时会产生多种有害气体，在填埋处理时还会产生大量的渗滤液，增加填埋场渗滤液的处理压力。厨余垃圾的不规范处理引起了很多社会问题，一些市郊养猪户从城市餐饮行业收集厨余垃圾作为养殖原料，由于厨余垃圾在堆存过程中会产生病原菌，存在引起牲畜患病的风险，潜在威胁人体健康；还出现了一些不法商贩从厨余垃圾中提炼油脂冒充食用油进行销售的现象，即我们所熟知的“地沟油”，地沟油中含有大量致病菌和致癌物质，在社会上产生了恶劣影响46。蚯蚓能把厨余垃圾中的有机物转化为高肥效的蚯蚓粪便47，还能获得大量具有经济价值的蚯蚓，实现对厨余垃圾的资源化利用。2008年奥运会香港马术分赛区曾经投放8.0107条蚯蚓对期间产生的厨余垃圾和马粪便成功的进行处理48。3.2.2 发展城市生活垃圾的综合处理城市生活垃圾的综合处理是指把多种技术综合起来对城市生活垃圾进行处理，达到对生活垃圾的资源化利用以及处理和处置，实现减量化、资源化和无害化的目的。要求在处理过程中把各种现有的处理技术和工艺结合起来，充分发挥现有技术和工艺的优势，使生活垃圾中的有用组分实现回收再利用，有害组分实现无害化处理，无用组分得到妥善处置49。由于不同成分的生活垃圾适用于不同的处理技术和工艺，在掌握一个地区生活垃圾特点的基础之上才能确定不同处理技术和工艺的组合，以及确定不同工艺和技术的处理对象和处理量。因此要实现生活垃圾综合处理，首先需要掌握目标地区生活垃圾的特点，对其成分进行系统的分析，建立生活垃圾数据模型50。在此基础之上，根据不同地区生活垃圾的特点，建设相配套的处理工艺，对生活垃圾进行合理的处理和资源化利用。综合处理技术具有很多优点，这种方法可以发挥不同处理技术和工艺的优势，提高原有处理技术和处理工艺的效率，相当于从整体上提高现有各处理工艺和处理技术的处理量，减轻我国城市生活垃圾问题的压力。各种设备和工艺工作效率的提高可以降低生活垃圾处理成本，还可以减少由于处理工艺选择不恰当引起的污染49。在综合处理