工程管理毕业设计（论文）-城市垃圾的利用及无害化处理技术研究.doc

城市垃圾的利用及无害化处理技术研究本科生毕业设计（论文） 课题名称：城市垃圾的利用及无害化处理技术研究 网络教育 学院 工程管理 专业学 号 学生姓名 指导教师 二一一年八月36摘 要几年来，全国不少城市环卫部门在城市垃圾回收、运输和处理方面投入了大量人力、物力和财力，城市垃圾处理工作取得了长足的进展。但发展速度较慢、垃圾处理技术落后，尤其是运行经费的欠缺，垃圾包围城市、垃圾污染城市的现象仍十分普遍。已建的垃圾处理设施相当部分是简易填埋，不能做到及时覆盖；不具备完善的渗滤液收集和有效处理的设施，填埋气体未加收集和利用，二次污染现象严重。垃圾焚烧处理技术和设备良莠不齐，部分焚烧厂烟气处理和监测达不到环保要求，产生的飞灰等危险废物尚未做到安全填埋，可能产生的环境污染已经成为社会关注的焦点问题。本文主要介绍了我国城市垃圾污染状况、处理处置方式及存在的问题。根据我国城市垃圾特点及变化趋势, 对收集、运输、分类、处理的各个过程进行综合考虑，提出了城市垃圾的综合处理，以实现垃圾的“三化”处理。提出了适宜我国城市垃圾无害化、减量化和资源化利用的几种方式，并探讨了我国垃圾资源化利用的有关对策。关键词： 城市垃圾 利用 无害化处理技术研究目 录摘 要2第一章 引言61.1 城市垃圾的利用及无害化处理技术研究的目的及意义81.2 城市垃圾资源化研究的路线和方向81.3 课题预期目标8第二章 城市垃圾成分与处理方法分类92.1 城市垃圾的成分92.2 城市垃圾处理方法分类10第三章 我国城市垃圾处理现状及存在的问题113.1 城市垃圾的现状113.2成分分析123.3 城市垃圾的价值133.4 城市垃圾的收集、运输143.5 城市垃圾的处理现状及利用153.6 存在的问题17第四章 国内外城市垃圾无害化处理技术研究184.1 城市垃圾无害化处理技术184.1.1 填埋技术184.1.2 堆肥技术184.1.3 焚烧技术184.2 国内外城市垃圾堆肥技术194.2.1 堆肥原理与工艺组成194.2.2 国内外城市垃圾堆月巴系统范例204.3 其它城市垃圾无害化处理技术研究214.4 城市垃圾资源化亟待解决的技术问题22第五章 城市垃圾综合处理235.1 概述235.2 实现“三化”处理23第六章 城市垃圾资源化利用前景、途径及方式266.1 前景266.2 途径266.3 方式276.3.1 制作农肥276.3.2 养殖蚯蚓286.3.3 焚烧发电286.4 利用生物工程技术处理城市生活垃圾296.4.1 CBS（城市垃圾生化处理）系统产品296.4.2 CBS系统优点296.4.3 CBS有机活性肥的优势296.5 城市生活垃圾(MSW)厌氧消化处理306.6 城市垃圾处理处置建议316.7 解决城市生活垃圾问题的根本途径垃圾产业化对策建议31总 结33参考文献34致 谢36第一章 引言城市是人类生存和发展整体的一个重要组成部分，涉及人类活动的所有方面，是人类文明成果的集中体现。城市的膨胀和城市人口的激增，其结果是恶劣的住房条件、配套不全的市政及卫生服务设施。城市越来越大，人口越来越多，生态环境越来越脆弱，导致了人类聚居状况的恶化，人类越来越容易受到地震、火灾、公害、流行病等灾害的侵略，并加剧贫穷和生态环境的恶性循环。因此，城市化带来的环境污染和生态恶化问题已经成为世界各国共同关心的问题，而城市垃圾也已经成为当今世界的公害之一。随着经济的高速发展，城市化和消费水平的不断提高，垃圾产量与日俱增，城市垃圾处理已成为影响环境保护、城市建设、居民生活和可持续发展的主要因素，大量垃圾露天堆放和简易填埋处理，会对环境造成巨大危害：占用大量土地资源，并对土壤造成污染；堆放产生高浓度的渗透液对水资源严重污染；堆放产生的大量有害气体严重污染大气；堆放造成蚊蝇孳生，传播疾病，影响环境卫生和居民健康。城市垃圾主要指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物。其中大部分来自居民的生活与消费、市政建设和维护、商业活动、市区的园林绿化及市郊的耕种生产、医疗和旅游娱乐场所。包括一般性垃圾、人畜粪便、厨房弃物、污泥、垃圾残渣和灰尘等固体物质,其构成主要受城市的规模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活水平和燃料结构、季节等的影响。在我国近700座城市当中，已有三分之二被“垃圾山”所包围。近10年来，中国城市垃圾产生量以平均每年6.98%的速度增长，少数城市的增长率更高达15%-20%。对此，有关专家指出：我国大部分城市的垃圾仍然是混合收集，垃圾的处理难度大，垃圾处理厂的建设投资和运行费用高。垃圾问题实际上已经阻碍了人民生活水平的进一步提高和城市建设的进一步发展。因此，解决好城市垃圾的处理问题就显得尤为重要。我国是世界上垃圾包袱最重的国家，人均每年垃圾产量440公斤。2000年、2001年，我国城市生活垃圾产生量分别为1.18、1.35亿吨/年，城市历年的垃圾堆存量高达66亿吨，侵占35亿多平方米的土地，已有2/3的大中城市被垃圾包围，有1/4的城市不得不把解决垃圾危机的途径延伸到乡村。尤其是城市垃圾的二次污染，导致城乡结合带区域生态环境恶化。并且，城市垃圾产生量在不断增长，近年来年增长速度达到5-8%。我国城市生活垃圾2000年清运量为1.2108t左右1，垃圾总量以每年8%10%2的速度增长，平均每人日产垃圾1.2kg左右3，预计到2010年我国城市垃圾产生总量将达到3.1108 t 1。目前，我国城市垃圾组分具有“一多二少”的特点，即灰渣及砖石等无机物较多,约占50%左右；塑料、纸张、纤维、食品废物等有机物含量较少，约占24.5%，且其中食品垃圾占较大比例；玻璃、金属、陶瓷等废品约占15%；水分占7.5%；其它废物占3% 4，5。城市垃圾的组分因受消费水平、燃料结构、区域气候及季节变化等多种因素的影响，使其具有垃圾组分复杂、不同城市间垃圾组分差别大、随季节变化明显等特点。随着经济的持续发展,生活能源的逐步改善，人们生活水平的不断提高，城市垃圾中无机物的含量将会逐渐减少，垃圾中的可回收废品及有机物含量将增加。我国目前处理生活垃圾的方法除露天堆放外,还有卫生填埋,这种方法避免了露天堆放产生的问题,其缺点是建填埋场占地面积大,使用时间短(一般十年左右),造价高,垃圾中可回收利用的资源浪费了;再是焚烧,使垃圾体积缩小50%95%,但烧掉了可回收的资源,释放出有毒气体,如二恶英、电池中的汞蒸汽等,并产生有毒有害炉渣和灰尘;第四种是堆肥,这种方法需要人们将有机垃圾与其它垃圾分开才行,它具有很好的发展前景。北京市现处理一吨垃圾花103.49元,一年的处理费用就是5亿多元。这还不包括建设垃圾处理场的费用,建一座大型垃圾填埋厂就得花12亿元,建一座大型垃圾焚烧厂就得花20多亿元,这又是一笔很大的支出。当前大量未经分类就填埋或焚烧垃圾,既是对资源的巨大浪费,又会产生二次污染。国内城市垃圾，目前采用单一处理方法居多，每一种处理方法只是对垃圾中一种或几种组分有效，而对其它组分常常不起作用。为了发挥某一种方法的优点，避开缺点，采用多种方法联合处理，是实现垃圾处理资源化、减量化、无害化的根本保障。而垃圾分选是实现垃圾综合处理的关键。垃圾不分选，就不能将这种复杂的混合物分成若干组分，分而治之。例如分选出易腐有机物用堆肥法处理；纸、布、塑料、金属等废品则可回收循环利用；无法回收的可燃物则采用焚烧处理，并且回收热能，而石块、焚烧残渣等可作建材或填埋处理。1.1 城市垃圾的利用及无害化处理技术研究的目的及意义19世纪以来，工业发展引起世界性的人口集中，城市规模不断扩大，城市垃圾的处理问题变得日益尖锐。人们在享受着经济发展带来的物质文明的同时，不得不面对大量与日俱增的垃圾困扰，不得不自我吞食地球环境日益恶化的苦果。城市垃圾问题已经成为值得深入研究的城市学的新课题。城市垃圾的回收再利用已经受到人们的注意。我们通过本课题的研究，认识到城市垃圾再利用的价值和重要性，了解垃圾、资源之间的关系，研究城市垃圾回收及利用的途径，为垃圾的综合利用出谋划策。1.2 城市垃圾的路线和方向 城市垃圾的路线和方向必须建立完善的可持续全过程垃圾管理模式：垃圾减量；垃圾的再利用；垃圾的再循环；对于没有回收利用价值的物品可以进行资源的再循环；对没有利用价值的残渣再进行最终处置安全填埋。1.3 课题预期目标本论文就城市垃圾处理的现状， 建立城市垃圾可资源化的评价标准， 苏南地区城市垃圾产量的预测，苏南地区城市垃圾的利用及无害化处理技术研究，为制定指导城市垃圾资源化的创新机制和政策提纲决策依据。第二章 城市垃圾成分与处理方法分类2.1 城市垃圾的成分 城市垃圾的构成主要受地理条件、生活习惯、居民生活水平和民用燃料结构的影响。我国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成也发生了很大的变化。表现为有机物增加，可燃物增多，可利用价值增大。 (1)民用燃料结构对垃圾的影响 影响城市垃圾组分的一个重要因素是燃料消费结构。我国是以煤为主要燃料的国家，一次能源的75是煤炭。煤炭不仅广泛用于工业生产，同时也是家庭燃料的重要组成部分。近年来随着城市集中供热和煤气化的普及，民用燃料的消费结构发生了重大变化，同时也带来了城市垃圾组分的变化。燃煤区垃圾中的无机组分明显高于燃气区，而燃气区垃圾中的有机组分和可回收废品的比例明显高于燃煤区，变化最大的组分就是垃圾中的煤灰量。另一方面，燃煤区居民的生活水平往往也低于燃气区。在燃气区，由于垃圾中煤灰量的减少，厨余成为主要组分，因此，垃圾的含水量相对增加。 (2)居民生活水平和消费结构对垃圾的影响 居民生活水平和消费结构的改变不仅影响城市垃圾的产生量，也是影响垃圾成分的重要因素。随着生活水平的提高，生活垃圾中煤渣含量持续下降，易堆腐垃圾和废品的含量持续增长。这种影响也反映在同一城市不同地区：高级住宅区的垃圾中可回收废物(塑料、纸类、金属、织物和玻璃)的含量明显高于普通住宅区；而普通居民生活水平不高，垃圾中厨余物含量较高，因而垃圾含水率较高、热值较低。 (3)垃圾产生源对垃圾的影响 我国城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保洁垃圾、集团垃圾三大类构成。居民生活垃圾数量居首位且成分复杂，受时间季节影响较大；街道保洁垃圾主要含泥砂、落叶、包装物等，有机物成分相对少，含水率较低；集团垃圾成分随发生源不同而变化，相对来讲成分较为单一稳定，平均含水量较低，易燃物、特别是高热值的易燃物多。 (4)城市特征对垃圾构成的影响 城市垃圾的产生量及其构成，与城市的规模、性质、功能和地理位置有很大关系，其特点是： 大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。大城市的生活垃圾构成中有机物成分占总量的3136，无机成分约占60，废品约占4-6；中小城市的生活垃圾有机成分约占其总量的20，无机成分约占65，废品的比重更低。大城市虽然地理环境等基础条件不同，但是由于城市居民的消费水平都比较高，所以城市垃圾的有机含量的差别相对较小。 中小城市的居民消费水平及生活能源气化率都比较低，有机物成分约占生活垃圾总量的2248，无机物成分约占65，其余为废品。南方城市垃圾中的有机物高于北方城市。 城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃圾的产量和构成具有明显的影响。城市气化率低和集中供热面积小的城市或地区，其垃圾产量的绝对值和煤灰的含量相应要高；反之则要低一些。 由于产品的过量包装和一次性用品的大量消费，包装废物在城市垃圾中的比重增加，并对环境造成极大污染。2.2 城市垃圾处理方法分类 目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种垃圾主要处理方式的比例，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别，很难有统一的模式。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。从应用技术看，国外主要是填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式，机械化程度较高，且形成系统及成套设备。从国外多种处理方式的情况看，有以下趋势：(1)工业发达国家由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；(2)填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例；(3)农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；(4)其它一些新技术，如热解法、填海、堆山造景等技术，正不断取得进展。第三章 我国城市垃圾处理现状及存在的问题3.1 城市垃圾的现状据悉我国现在年产垃圾就近1.5亿吨，基本上都是经“拾荒者”简单的挑选后， 进行填埋(都不是卫生填埋)。这样不仅占用了大量的土地，也给百姓带来了潜在的、巨大的有害渗漏液和有害空气污染源；同时，也使得垃圾里的巨大的经济效益被白白地丢失、浪费。经调查发现，目前垃圾来源及其分类如表一：分 类来 源主 要 组 成 物矿业废物矿山、冶炼废矿石、尾矿、金属、废木、砖瓦灰石等工业废物冶金、交通、机械、金属结构等工业金属、矿渣、沙石、陶瓷、边角料、涂料、管道、绝热和绝缘材料、废木、橡胶、塑料、烟尘等煤炭矿石、木材、金属食品加工肉类、谷物、果类、蔬菜、烟草橡胶、皮革、塑料、等工业橡胶、皮革、塑料、布、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷等工业碎木、锯末、化学药剂、金属填料、木质素石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、沥青、涂料电器、仪器仪表等工业金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、绝缘材料纺织、服装业布头、纤维、橡胶、塑料建筑材料金属、水泥、黏土、沙石电器工业炉渣、粉煤烟、烟尘城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料、染料、燃料、灰渣、废器具、杂品、粪便商业、机关管道、碎砌体、沥青、其他建材、废电器、废旧轮胎等市政维护、管理部门砖瓦、树叶、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土农业废物农林稻草、秸秆、蔬菜叶、水果皮、农药、化肥、人畜粪便水产腥臭死禽畜、腐烂鱼、虾等水产品、污泥放射性废物放射性医疗、科研单位金属、含放射性废渣、粉尘、建材现今垃圾处理的方法主要有卫生填埋、焚烧处理和综合利用(如生产有机堆肥、生产建筑材料、供热和发电等)三种方式，各有各的利弊。通过我们的调查研究得出，要彻底解决好垃圾问题应该从源头抓起，进行综合管理，以实现垃圾处理的资源化和无害化。3.2成分分析根据对垃圾的抽样调查及垃圾成分分析，得出的具体情况如下表二：表二生活垃圾抽样自然组分与热值垃圾编号布、纸%草%塑料%重金属玻璃其它%不可燃物%水份%热值(b kg)垃圾17.2011.708.901.481.201.7220.0047.504340垃圾211.2011.5012.301.131.510.8621.4039.506280垃圾313.5012.7014.601.460.981.6617.7037.407535垃圾423.0612.235.421.321.351.9221.7033.608320垃圾53.7414.006.411.151.411.2320.3032.309196表三常州主城区垃圾物性特点调查区容重kg/m3含水率%高位热值kJ/kg低位热值kJ/kg灰分%天宁区44056.675769.103990.5214.95钟楼区43049.066549.504873.6621.25新北区48058.955117.223598.2911.85武进区湖塘61047.247009.525298.2917.19加权平均47053.596046.234785.0116.62表四常州主城区垃圾化学成分分析调查区N%C%H%O%CL%S%C/N天宁区1.2128.384.1621.530.330.1424.45钟楼区1.2229.094.2822.270.300.1424.34新北区1.3735.875.2024.380.290.1526.18武进区1.0935.574.8523.400.250.1932.63加权平均11.2431.634.5522.670.300.1525.511从高位热值换算而来3.3 城市垃圾的价值在一些城乡结合部,一堆堆高高的垃圾山上,一群群衣衫褴褛的男女老少,他们不顾迷漫着的臭气和蚊蝇的叮咬,忙着翻腾、挖掘和拾拣,已有人因拾垃圾而发财。毫无疑义,垃圾中蕴藏着资源。那么,我们日常生活的丢弃物究竟有多少可以利用?请看下面这些数字（以北京为例）:1、牙刷:北京口腔医院监制的中学生牙刷,重9.1克,若3个月换一把,按北京市人口1200万计算,全年丢掉的牙刷重是436.8吨。这还没将宾馆丢弃的一次性牙刷计算在内; 2、牙膏:净含量120克装的“高露洁”全效含氟牙膏,其纸盒重14.9克,牙膏皮重16克,若每户一月用1支,300万户人家一年丢弃1112.4吨废纸和牙膏皮;3、肥皂:净含量125克“舒肤佳”肥皂,其纸盒重7.4克,若300万户每月用1块,一年就丢弃266.4吨的纸盒;4、奶制品:北京三元VAD鲜牛奶净含量243毫升的包装袋重3.1克,若按200万人每天一袋计,一年丢掉的塑料袋总重达2263吨;5、治高血压药:北京“双鹤”生产的10片装“北京降压0号”的纸盒、空板及说明书重11.3克,丢弃物占总重的89%。据统计北京市老年人该病患者占4成以上,约有56万人需终生服药,一日服一片,一年丢掉“0号”包装物达203.6吨。事实上,我们天天在丢掉着大量的可回收物,以上所述的废弃物只是总量的一角。据北京市环保基金会统计,北京市年产垃圾中有废塑料36.2万吨,而一吨废塑料可生产0.370.73吨油;每回收一吨饮料瓶塑料可获利润8000元。有废纸38.8万吨,每回收一吨废纸,可造好纸0.85吨,节省木材3立方米,节省碱300公斤,比等量生产好纸减少污染74%。有废玻璃15万吨,利用碎玻璃再生产玻璃,可节能1030%,减少空气污染20%,减少采矿废弃的矿渣80%。有废电池2.37亿支,利用废电池可回收镉、镍、锰、锌等宝贵的重金属,同时可减少重金属对环境的污染及对人体健康的危害。有废金属3.5万吨,每回收一吨废钢铁,可炼好钢0.9吨,可减少75%的空气污染、97%的水污染和固体废物,比用矿石炼钢节约冶炼费47%。有废食品草木121.3万吨,每回收一吨这类垃圾,可生产0.6吨有机肥,也可生产垃圾燃料,作为发电、供热的燃料。3.4 城市垃圾的收集、运输通过调查得知，现今城市垃圾收集、运输存在如下问题： 1由于我国居民的素质及其他原因，城市垃圾没有实现分类回收。即使在一些地区进行了分类收集，在运送时又进行了混合的运输。这样就极大的加大了生活垃圾的资源化、无害化处理的难度。2垃圾回收利用与处理成本完全是分离的，主要是在回收系统自身成本规律下指导运行。因而一些回收价值低的或没有回收价值(如塑料包装袋、电池、有机垃圾等)就无人回收或不愿回收，而报纸、金属罐、玻璃等回收率却一直居高不下。3家庭有害有毒垃圾收集系统还未建立。家庭有害有毒垃圾如废旧电池、日光灯管、废旧药品以及电子废品等大都混入城市生活垃圾。这样一者会带来潜在的环境污染，二者也会加大处理运行费用。改进意见：1、垃圾分类收集须全民参与，通过作宣传、搞活动提高全民的环保意识，树立“人人参与环保，人人重视环保”的风范，从而治标治本，根本是解决垃圾分类收集、处理的问题。2、要在短时间内实现全市垃圾的分类回收几乎是不可能的事，所以建议可以在住宅小区进行试点。并且将回收与运输配套结合起来，对实现了垃圾分类的地方进行单独回收和运输。避免了在运输时将分类的垃圾再次混合。3、政府的政策倾斜，将省下的用于垃圾分类的钱补贴由于单独运输增加的成本。4、对未分类垃圾进行收费，这样可以提高大家对垃圾分类的自觉性，也可补贴一部分垃圾处理的经费。3.5 城市垃圾的处理现状及利用1、城市垃圾处理根据调查城市垃圾在物理组成和化学特性方面具有一定的特点(见前表二、表三、表四)由化学组成表可知：所调查常州四区生活垃圾的总氮含量普遍较高，但变化幅度不是太大，平均值约为1.24%。可见，城市垃圾易腐化有机物组分中含氮物质较多(主要是由于厨余垃圾的过多及饮食业发达而引起的)。再加上，总C与总N之比(C/N)的平均比值是25.51，有利于生物生长；同时又考虑到垃圾中还含有一定量的CL和S元素若采用焚烧处理会带来一定程度上的空气污染，因而宜采用堆肥或填埋技术(处理过程中要注意臭气、粉尘、渗漏液的收集处理，防止二次污染的发生)。当然，考虑到垃圾灰分含量较低、热值较高，也可利用焚烧技术处理(前提是尾气处理系统应相当完善可以有效地处理尾气中的污染成分)。2、有害有毒废物处理有害有毒废物主要包括橡胶皮革、塑料、重金属、电池、医药垃圾等。调查中发现重庆主城区的上述物质含量并不高，但由于这些物质具有毒性同时有一种“积累效应”，因此我们必须严格控制其排放。(1)橡胶皮革的回收及处理由调查的数据(见表一)可知，垃圾中皮革、橡胶所占比例并不太大，然而其危害性、二次污染十分严重，因而，我们必须提高警惕、严格控制其排放量。调查中发现皮革橡胶的主要来自于废旧轮胎。废旧轮胎长期露天堆放，不仅造成再生资源的巨大浪费，而且还易滋生蚊虫，日久自然会造成火灾；同时在缓慢地分解过程中也会释放出有害气体污染环境。目前对废旧轮胎的处理方法主要有六大类：整体再用、生产胶粉、焚烧转能、热解回收和掩埋储能。不管哪种方法，总的来说都遵循“四R原则”即减少废物来源、再使用、循环和回收”。从资源利用和环境保护出发，应首先遵循“减少废物来源和材料循环”的原则，然后在考虑化学循环和能源回收。(2)废塑料的回收利用和处理塑料一般指以天然或合成的高分子化合物为基本成分，可以在一定条件下塑化成型，而产品最终形状性能保持不变的固体材料。在塑料的生产、消费途径的每一个环节都会产生废料和废旧制品。我们日常生活中使用的废旧包装袋、塑料膜、一次性饭盒是其主要来源。从表三可以看出，重庆市生活垃圾中塑料占有相当的比重。目前，国家还没有比较完善的塑料处理工艺。根据塑料一般不易分解，进入土壤后长期不腐烂，占用大量土地资源，而且影响土壤的通透性和渗水性，破坏土质，严重危害植物的生长，降低土地的使用价值的特性，建议使用填埋、堆肥处理工艺；当然也可以利用焚烧技术但尾气处理又是一技术难题，建议使用焚烧填埋综合处理工艺(详见后面论述)。(3)电池回收利用及处理.调查中发现,废电池量并不太大,主要集中在沙坪坝区.由于本区为教育区,大中专院校的学生占了总人口绝大多数,而学生用的随身听,计算器,电筒,照相机等,大量需要电池,使得废电池量急剧增加.废电池中含大量的重金属.废碱,废酸等,为避免其对环境污染、危害以及对资源的浪费,应首先采取合利用的方法，回收利用有价值的元素，对不能利用的物质进行无害处理，达到回收综资源、保护环境的目的，对于电池一般采用直接法工艺流程如下：(4)医院垃圾及药渣的回收处理医院和医院机构是人群及患者集中活动、治疗、检查和生活的场所。不仅产生一般的国体废弃物和生活垃圾，还有大量的受到生物性污染的，带有传染性的垃圾和废物，如若不及时处理任意其排放，就会污染大气、水体、土壤和食物，危害人体健康。一般采用物理消毒法、化学消毒法、焚烧和填埋处理。经过消毒灭菌或焚烧处理后的废物已经消除了传染性，即可同一般生活垃圾一样的工艺进行处理。(5)重金属的回收及处理调查中发现城市生活垃圾中往往带有大量的含重金属废物如：油漆、化妆品、涂料等。这些含有重金属的废物应该尽可能的分离出来，可以回收的及时回收，不可及时回收处理的，要根据其理化特性进行逐一处理，严防其流入环境中，破坏生态平衡，危害人民健康。3、无害无毒物质的处理无害无毒物质主要指建筑垃圾。通过调查发现这部分废物主要集中在一些高薪开发区。对于这部分垃圾，由于其无害性，一般主要采用填埋处理，不需要太高技术要求。3.6 存在的问题我国目前在MSW(城市生活垃圾)处理方面存在垃圾日处理量小，设备容量小，垃圾资源利用率低，垃圾无害化处理率低等问题，尤其是自然填埋的处理方式对土壤、地下水、大气等都会造成现实的影响和潜在的危害；国产焚烧炉装置配套不完善，缺乏可靠、经济的烟气净化设备，导致烟尘及有毒气体,形成二次污染；堆肥肥效不高，客观上造成再次堆积，由MSW一次污染转为二次污染。 所以采取有效的垃圾处理技术和引进符合国情的技术设备朝着垃圾处理的减量化、无害化、资源化方向发展已成为我国垃圾处理的当务之急。第四章 国内外城市垃圾无害化处理技术研究4.1 城市垃圾无害化处理技术4.1.1 填埋技术填埋是最原始最常见的城市垃圾处理技术，一般有露天堆放、自然填沟和填坑等方式，这些方式是最不卫生的做法，是病虫、病菌的繁殖之地，危害人体健康，并且污染空气、水源和影响市容，已被许多国家禁止。可是，我国城市生活垃圾有相当部分仍是露天堆放和自然填沟。卫生填埋是将垃圾在选定的合适场所，填埋到一定高度后，加上覆盖材料，（以免鼠、虫鸟等前来吃垃圾，传播病菌）让其经过长期的物理、化学和生物作用达到稳定状态。但此法使用时间有限，且侵占了宝贵的土地资源、浪费了垃圾中宝贵的可回收资源，地下水系统受到了污染的威胁。4.1.2 堆肥技术垃圾堆肥技术是将有机垃圾送入机械消化机中，利用微生物在合适的条件下对城市生活垃圾中的有机物进行降解，使之变成稳定的腐殖土。将其中的有机可腐物转化为土壤可接受且迫切需要的有机营养物，为农业提供适当的腐殖土，解决土壤板结问题，并维持了自然界物质的良好循环，基本实现垃圾的无害化、资源化，变废为宝，具有很好的前景。但是这种垃圾处理技术应以垃圾分类为前提。因为从垃圾处理和利用角度看，未经分拣的垃圾成分相当复杂，仅仅靠机械筛分的办法，许多有害物质就会随着堆肥产品进入土壤，从而造成二次污染。4.1.3 焚烧技术焚烧是发达国家普遍采用的一种垃圾处理方法，焚烧处理是指在高温（1200） 6条件下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，放出热量，转化成高温的燃烧气和量少而稳定的固体残渣，同时杀灭病毒细菌的方法。优点是能显著地减容、节省填埋场空间，可以进行余热回收利用或发电。但焚烧产生的烟气含有大量环境污染物，如二恶英有毒气体 6（二恶英是一类急性剧毒物质，其毒性是氰化钾的1000倍以上，即使在很微量的轻情况下长期摄取也可引起癌变、畸形等顽症），尽管从理论上讲焚烧炉内温度达850以上 7，二恶英便可分解，但要做到垃圾焚烧炉的持续稳定运行亦非易事。因此必须采取措施尽量避免或减少此类物质的排放，防止对环境造成新污染。从整体上看，我国采用焚烧技术尚处于起步阶段。焚烧技术的设备工艺和技术复杂严格，一次性投资巨大，而且如果解决不好排烟净化问题，很容易使得垃圾这种固体污染转化成气体污染。4.2 国内外城市垃圾堆肥技术4.2.1 堆肥原理与工艺组成 好氧堆肥过程是有机物在有氧的条件下，利用好氧微生物所分泌的外酶将有机固体废物分解为溶解性有机物质，再渗入到细胞中。微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖。 堆肥反应是利用微生物使有机物分解、稳定化的过程，因此微生物在堆肥过程中起着十分重要的作用。堆肥微生物可以来自自然界，也可利用经过人工筛选出的特殊菌种进行接种，以提高堆肥反应速度。堆肥微生物主要有细菌、真菌和放线菌等，而在堆肥过程中堆肥微生物的数量和种群不断发生变化。 堆肥过程大致可分以下几个阶段。堆肥初期常温细菌(或称中温菌)分解有机物中易分解的糖类、淀粉和蛋白质等产生能量，使堆层温度迅速上升，称为升温阶段。但当温度超过50时，常温菌受到抑制，活性逐渐降低，呈孢子状态或死亡，此时嗜热性微生物逐渐代替了常温性微生物的活动。有机物中易分解的有机质除继续被分解外，大分子的半纤维素、纤维素等也开始分解，温度可高达6070 摄氏度，称为高温阶段。温度超过70摄氏度时，大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态，堆肥过程在高温持续一段时间后，易分解的或较易分解的有机物已大部分分解，剩下的是难分解的有机物和新形成的腐殖质。此时，微生物活动减弱，产生的热量减少，温度逐渐下降，常温微生物又成为优势菌种，残余物质进一步分解，堆肥进入降温和腐熟阶段。 现代化的堆肥过程一般是好氧堆肥过程。好氧堆肥工艺由前处理、一次发酵、二次发酵、后处理及贮存等工序组成。发酵过程主要有野积式和发酵仓式两大类。发酵仓又可以有槽式、筒式、立式、卧式等许多形式。4.2.2 国内外城市垃圾堆月巴系统范例 (1)德国FLESBURG高速堆肥系统 FLESBURG高速堆肥厂位于德国FLESBURG，每天处理量350-400 吨。堆肥原料是城市生活废弃物及污泥。 生活废弃物载重车经地磅称重计量后，卸人废料仓。由起重机逐渐把废弃物吊装到给料装置内，经钢带输送机送往破碎机，压缩破碎后的物料与污泥混合，由链式输送机经磁选机，送往转动的消化滚筒。由磁选机分离出的铁类物质经压力机压缩成型。在消化滚筒内最佳的填料率为总容积的70。在物料表面用污泥泥浆喷雾以保持最佳的含水率，充分供氧并确保与物料的广泛接触。混合物料在持续的回转滚筒内搅动、跌落、破碎，经过24-48小时的处置，通过高温快速实现了微生物的分解，并可获得较好的杀菌效果。在滚筒末端联接一个同步转动筛，筛孔尺寸40-70mm。大的物料从末端排出，送去填埋；筛下的堆肥物经过传送带进入细颗粒的分选机，最终获得较细的一次发酵堆肥。这种肥用于土壤改良是不行的，需要二次发酵处理，厂方一般把它出售给农民，由农民自己分散堆积，腐熟稳定后再使用于农田。消化滚筒内的恶臭气体，随时由风机抽吸压人土壤除臭系统进行净化处理。 (2)法国SILODA快速堆肥系统 SILODA陕速堆肥系统使用于法国贝鲁特家庭废物处理厂，建筑面积4500m2，日处理量700吨，原料为城市生活垃圾。堆肥厂处理系统可以分为三部分： 预处理 该过程主要是物理处理过程。城市生活垃圾通过破碎、筛选、磁选可得到一定粒径(约5cm)的可堆肥物。 发酵处理 可堆肥物通过可逆式皮带机进入一次发酵仓。仓内分为若干小池，在旋转式搅拌机的作用下堆肥物在池内翻动、搅拌以及输送。在充分供氧给水的条件下，经过7-10天的时间完成一次发酵。可堆肥物从第一池逐步转移到最后一池，直到转送到仓外的皮带机上，送进二次静态发酵场，有机物经过30-60天的消化，最终可制成完全腐熟无害稳定的肥料。 精致处理 腐熟的粗肥料经过振动筛分，除掉异物，最终得后到一定粒径的优质肥料。 (3)北京南宫垃圾堆肥厂 南宫堆肥厂是德国政府赠款在北京市兴建的五个垃圾处理项目之一，和马家楼转运站、安定卫生填埋场配套构成北京西南线垃圾处理系统，现主要处理宣武区和丰台区部分垃圾。堆肥厂占地面积63000m，南宫堆肥厂采用强制通风隧道式耗氧发酵技术处理垃圾。日处理垃圾能力为400吨，每年可处理垃圾14万吨，垃圾主要来源于马家楼垃圾转运站，每天约300吨；小武基转运站的1560毫米的堆肥垃圾，每天约100吨。 堆肥垃圾进厂后进行称重计量，布料机把垃圾送入30个主发酵隧道，每个发酵隧道200立方米，垃圾经过2个星期的高温发酵后，垃圾体积可下降30-40，传送系统把发酵的垃圾转送到后熟化区，再进行3个星期的熟化，经过筛分分成垃圾肥和残渣，残渣运到安定填埋场填埋，垃圾肥转入最终熟化区再进行3个星期的熟化后，经过一系列筛分制成0-12毫米的成品垃圾肥。 在生产过程中对产生的气体，如氨气、硫化氢等有害气体通过生物过滤加以控制；生产中产生的污水，在生产中循环使用；生产车间采用全封闭式作业，避免噪声和粉尘对环境的污染；环境和垃圾肥定期进行检测，有关指标符合国家标准。4.3 其它城市垃圾无害化处理技术研究 1生活垃圾提取乙醇和气体技术 乌克兰、美国和英国进行了利用生活垃圾提取工业乙醇的试验。主要用盐酸作为催化剂，在高温下将垃圾浮选后产生的轻质成分(含有大量纤维素)进行水解，同时提取糖，糖水发酵后还原成乙醇，在水解过程中还产生电能。试验室提取乙醇浓度为1.6，经蒸馏后其浓度可达95。 2垃圾制取纸浆技术 日本进行过两年的资源再生利用技术装置究实验，其工艺流程如图2。 本工艺要求精制纸浆含纸率在 80以上才能供给工程应用，因此预处理装置提供符合要求的纸浆化原料成为实现工艺目的的关键。 3蒸氧垃圾砖技术 蒸氧垃圾砖是一种水胶性硅酸盐建筑材料，它与蒸氧煤渣砖、蒸氧粉煤灰砖等建筑材料的生产原理一样，是利用无机垃圾中的活性Si02和A120，(主要在煤灰中)，在一定的温度和湿度条件下，与石灰中的有效CaO作用，生成有胶结能力的水化硅酸钙和水化铝酸钙，因其水化生成物具有类似于普通硅酸盐水化物的性质，所以垃圾砖具有墙体材料所需要的强度和力学性能。西安曾在渭北煤田地区进行过试验，此方法可以根据实际情况应用在燃煤为主的中小城市。4.4 城市垃圾资源化亟待解决的技术问题 1垃圾成分指标 城市垃圾成分十分复杂，在目前无法广泛实现分类收集的情况下，应加强城市垃圾研究力度，制定并不断完善关于城市垃圾资源化的标准，细化垃圾成分指标，为城市垃圾资源化技术的发展提供依据。 2垃圾分选的细化 垃圾分选的细化直接影响到垃圾资源化工艺实现 的可行性，因此，加强垃圾分选技术和设备的研发，对于 城市垃圾资源化技术的发展具有重要意义。 3二次污染的预防措施 在垃圾资源化技术发展的同时，应该注意二次污染问题，尤其应针对所产生的废水、废气的特点，改进传统处理方法，实现工艺目的的同时防止二次污染的产生。第五章 城市垃圾综合处理5.1 概述目前，垃圾的处理工艺一般有三种：堆肥、卫生填埋和焚烧。据调查发现单纯利用其中一种工艺处理垃圾的效果并不太理想。针对上述缺点，我们可将堆肥、填埋和焚烧三者有机结合起来，进行综合处理，从而最大限度地回收可利用的成分，有效地增加处理效率，最终实现“三化”处理，其流程如下：由上流程我们可以看出：综合处理集中了填埋、焚烧和堆肥的优点，同时，也解决了单一处理的缺点。如垃圾填埋的缺点是：a、可燃物得不到充分利用；b、渗出液处理难度大，成本高；c、占用大量土地。而综合处理后，可腐有机物和可燃有机物得到了充分利用，故填埋量很小，只占总体积的1520%，填埋物主要为砖头、瓦砾等有机物，不会带来二次污染。这样就解决了单一填埋带来的资源回收利用率差，渗透液处理难和占用大量土地等缺点。同样，单纯焚烧带的缺点也可通过综合处理进行一定程度的克服。由表一知，重庆当地的城市固体垃圾所含水分量高、含硫量大，给焚烧带来了一些困难，排放烟气量大，对焚烧炉腐蚀较强；若采用综合处理则产生烟气少，也可避免硫对设备的腐蚀。单一的堆肥处理只能处理垃圾中易腐有机物，其他垃圾得不到处理，而综合处理可改变其缺点。由上分析知，综合处理无论是在社会效益，还是在环境效益上都大大高于单一处理。一方面无污排放，烟气量、占地量较少，资源回收率高，有效地提高了环境效益；同时，运行费用较低，设备使用寿命延长，建厂投资少，从某种程度上也提高了一定的社会效益和经济效益。5.2 实现“三化”处理资源化系统是指人们从原材料经加工制成的成品，经人们的消费后，成为废物又引入新的生产-消费循环系统，它是一个“变废为宝”，是“生产消费废物再生产”不断循环的系统。城市生活垃圾中含有大量的可循环再利用的纸类、纤维、塑料、金属、玻璃等，我们要从全局出发综合处理，合理地、最大限度地将其资源化。流程如下：(1)预处理通过压实、破碎、脱水、分选和固化等物理、化学或生物方法，将固体废弃物变成便于运输、贮存、回收利用的形态。(2)热解和焚烧回收热解实利用有机物的热不稳定性，在无氧和缺氧的条件下，有机物受热分解的过程，它是一个吸热过程。通过热解可得到低分子化合物；气态的氢、甲烷、CO2、液态的甲醇、乙醛等有机物。焚烧是高温分解和深度氧化过程，它不用于热解，是放热反应，最终产物为CO2和H2O。城市生活垃圾经过焚烧可减少体积80%90%，同时可达到消毒、杀菌、除害的目的。调查中发现由于易造成二次污染(TCDD、CO2等)且投资、运行费用高在重庆较少应用。(3)微生物分解作用(填埋)自然中存在大量细菌、放线菌和真菌等微生物，我们可以充分利用微生物的作用而将固体废弃物(有机物)转化为稳定的腐殖质，从而改良土壤的物理、化学、生物特性，促进农作物生长。经过调查，我们可以得出土地填埋的场所要求较高，一般难以保证，焚烧处理成本太高，二次污染严重；再加上土地多，所需有机肥料量大，因而，堆肥是一条现实的、可行的、资源化处理垃圾的途径。(4)分类收集要提高再生资源的利用率，最有效的也是最重要的途径是对产生了的垃圾分类收集，然后对分类收集后可再生资源物资进行资源化综合处理。但调查中发现，目前垃圾收运系统流程如下：这样混合收集、运输、处理，不仅会造成严重污染、浪费大量的可再生资源，而且给处理也带来了巨大的不便，增加了投资和运行费用。若将流程改为分类收集下图：1源头减量，期望生活垃圾零排放2上游减量，生活垃圾进行收集、运输、处理前，消费者出售部分废旧物这样经过分类回收，垃圾量可减少4050%，垃圾结构发生了根本性的变化，由多种混合物变成了“单一组分”，性质单一，处理起来技术专一，效率较高。通过调查及以上分析可得结论如下：1、城市垃圾处理现状较差，从垃圾的收集、运输、分类到处理都没有系统化和规范化。2、城市的垃圾具有高有机物含量以及高热值的特点，有较高的堆肥和焚烧潜力。3、要将垃圾进行较好的处理，建议将堆肥焚烧和卫生填埋结合起来，进行综合性处理，以实现减量化、无害化和资源化。第六章 城市垃圾资源化利用前景、途径及方式6.1 前景国外城市垃圾资源化已进入综合利用阶段其资源化利用率已在60%以上，而我国尚不到5% 5。以废纸为例，我国目前废纸回收率仅为20%左右，每年流失废纸约600104t，相当于浪费木材2400104m3。浪费森林资源1020hm2。据估计 8，目前全国垃圾填埋场和堆放场中甲烷气体1年的排放量，相当于700104t左右的煤炭的能源潜力，直接经济价值达10l08元。中等发达城市的垃圾资源的物料和能量回收价值分别可达到16.3元/t和28.3元/t，已超过了目前垃圾填埋处理的成本(12 20元t) 9。可见城市垃圾资源化利用具有极大的潜力和广阔的发展前景。6.2 途径城市垃圾资源化主要包括物质回收、物质转换和能量转换等3个范畴。 根据我国城市垃圾资源的基本特点、开发利用现状，在城市垃圾资源化过程中必须坚持以下原则：先考虑垃圾减量化、资源化，节省和加速资源循环；继而考虑垃圾处理处置，加速物质循环和能量回收；最后对残留的不可利用部分进行最终处置。这一原则即要求今后城市垃圾资源化实施可持续开发和利用战略。建立和逐步完善垃圾减量化废旧物质回收能源回收安全填埋的垃圾资源综合开发与利用系统。目前适合我国垃圾资源化回收利用途径及对策 10,11有：（1）混合收集堆肥，回收有机肥料，此方式适合中小城市利用；（2）混合收集填埋产沼直接用于燃烧，适合汽化率为60%80%的大中城市；（3）分类收集焚烧发电灰渣填埋回收金属、玻璃等，适合大中城市利用；（4）分类收集厌氧产沼沼渣焚烧发电灰渣填埋回收金属、玻璃、塑料等，适合汽化率大于80%的大、中城市；（5）分类收集厌氧产沼中高温堆肥沼渣填埋回收金属、玻璃、塑料等，适合汽化率大于80%的大、中城市；（6）分类收集生化处理、热解、汽化，此方法为中近期的发展方向。6.3 方式6.3.1 制作农肥城市垃圾中有大部分来自厨房和食品，这些垃圾是制造肥料的可贵资源，此种组分含大量有机质、又易降解，制成有机肥料还能改良土壤。人类在发明化学肥料以前，千百年来都是利用人畜粪尿和垃圾堆肥作为农田肥料的，后来农民不愿用未经筛分的垃圾制堆肥，又麻烦又不卫生，就逐渐抛弃了这种作业，代之以化肥肥田，方便又速效。但很快出现城市生态和农业生态上的恶性循环，加剧了垃圾围城、环境污染、土地板结、地力下降。 利用垃圾集中的堆放场地建厂，采用现代化装备和技术，可把经筛分出来的垃圾组分制成优质有机肥料或复合肥料。这种肥料既无毒又卫生，生产具规模化和标准化。同时，垃圾生化成有机复合肥不仅可以解决垃圾处理问题，而且符合世界肥料的发展方向，（世界肥料的发展方向是单一肥料无机复合肥有机无机复合肥）。优质农业呼唤有机复合肥的使用，这样可以减少因过量施化肥引起的果品变酸，蔬菜变