（环境工程专业论文）城市生活垃圾好氧堆肥过程参数的探讨.pdf

湖南大学硕士学位论文 摘要 城市生活垃圾，这个由人类自己在生存过程中制造的，且被认为是 毫无价值的东西，如今成为影响人类生存环境和社会发展的十大要害问 题之一。为摆脱“垃圾围城”和“垃圾埋葬人类”的危机，促进社会文 明的发展和生态环境的改善，研究分析城市生活垃圾的构成特征、探索 城市生活垃圾的处理处置方法已受到世界各国的普遍重视。特别是随着 公众对环境保护的重要性、自然资源的有限性认识的不断提高，人们在 研究垃圾处理的无害化和减量化的同时，已开始追求垃圾处理的资源化， 力求尽量降低处理所带来的社会和环境负荷。因此，关于城市生活垃圾 堆肥化处理更是引起广大环境保护工作者和环境卫生工作者的关注对象。 通过对城市生活垃圾的危害、构成分析，说明处理城市生活垃圾的 必要性；通过对城市生活垃圾处理方法的比较分析，尤其是对垃圾堆化 的历史发展的阐述和前景发展的展望，说明城市生活垃圾堆肥化技术是 一项有光明前途的垃圾处理技术，同时也综述了城市生活垃圾好氧堆肥 化处理的基本原理、过程影响因素和堆肥腐熟的有关判据。 通过静态好氧堆肥试验，探讨了模拟垃圾及实际生活垃圾在好氧堆 肥过程中有关参数的控制和变化规律，提出了一套适合中国北方中小城 市生活垃圾特点的堆肥化处理工艺参数。 试验结果表明，中国北方中小城市居民生活垃圾，经分选预处理后， 可以实现好氧堆肥处理，其适宜的物料控制参数为；含水率4 0 6 0 ， 有机质2 6 5 0 ，c 小比2 5 ：l 3 5 ：1 ，煤灰渣4 0 6 0 ；过程控 制参数为：含水率4 0 6 0 ，温度5 0 6 5 ( 5 7 d ) ，通风量0 0 2 o 2 0 m 3 m i n m 3 堆层，发酵周期1 0 d 。适量的煤灰渣、城市污水处理厂的脱 水污泥及稀粪水与城市生活垃圾联合堆肥，可有效地促进堆肥化过程的 进行和提高堆肥产品的质量。 关键词城市生活垃圾，好氧堆肥，过程参数 湖南大学硕士学位论文 a b s t r a c t m u n i c i p a ld o m e s t j cr e f u s e ，w h j c bi sm a d eb yb u m a nb e i n gd u r i n gt h e i r l i v i n ga n di sc o n s i d e r e da sv a l u e l e s st h i n g ，n o wh a sb e c o m e o n eo ft h et e n c r u c i a lp r o b l e m st h a ti n f l u e n c et h el i v i n ge n v i r o n m e n to fh u m a nb e i n ga n d s o c i a l d e v e l o p m e n t i n o r d e rt oc a s to f ft h ec r i s i s o f “b e s i e g e dc i t y o f g a r b a g e a n d “h u m a nb e i n ge m b e d d e db yg a r b a g e ”a n db r i n g a b o u ta n a d v a n c ei ns o c i a lc i v i l i z a t i o na n di m p r o v e m e n ti ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t s t u d ya n da n a l y z i n gt h ec o n s t i t u e n tf e a t u r e s o fm u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s e a n de x p l o r i n gt h em e t h o d so ft r e a t m e n ta n dd i s p o s a lo fm u n i c i p a ld o m e s t i c r e f u s eh a v eg o ta nu n i v e r s a ia t t a c h i n gi m p o r t a n c et ob ye v e r yc o u n t r yi nt h e w o r l d e s p e c i a l l ya l o n g w i t ht h e u n c e a s i n g e n h a n c e m e n to f a c k n o w l e d g e m e n t o ft h ep u b l i cf o rt h ei m p o r t a n c eo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n a n dl i m i t a t i o no ft h en a t u r a lr e s o u r c e s ，p e o p l eh a v ea l r e a d ys t a r t e ds e e k i n g r e s o u r c e l i z a t i o no fg a r b a g et r e a t m e n ta n dm a k ee v e r ye f f o r tt or e d u c ea sl o w a sp o s s i b l et h el o a db r o u g h to nt h es o c i e t ya n de n v i r o n m e n t ，w h i l es t u d y h a r m l e s s l i z a t i o na n d q u a n t i t yr e d u c i n g o f g a r b a g et r e a t m e n t t h e r e f o r e ， a b o u tc o m p o s t i n gt r e a t m e n to f m u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s e ，i ti se v e nm o r e t h e t a r g e tt h a ti s f o l l o w e dw i t hi n t e r e s tb yt h ew i d ew o r k e r so fe n v i r o n m e n t p r o t e c t i o na n de n v i r o n m e n t a ls a n i t o r y t h r o u g ha n a l y s i sf o rt h eh a r m 孤d c o n s t i t u t i o no fm u n i c i p a ld o m e s t i c r e f u s e ，i ts h o w st h en e c e s s i t y o fm u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s et r e a t m e n t ； t h r o u g hc o m p a r a t i v ea n a l y s i s f o rt h em e t h o do ft r e a t m e n to fm u n i c i p a l d o m e s t i cr e f u s e ，e s p e c i a l l yt h ee x p o u n d i n gf b rt h eh i s t o r i cd e v e l o p m e n to f 2 湖南大学硕士学位论文 g a r b a g ec o m p o s t i n g a n d l o o k i n g i n t ot h ef h t u r ef b rt h e p r o s p e c t s o f d e v e l o p m e n t ，i ts h o w s t h a tt h ec o m p o s t i n gt e c h n o l o g yo f m u n i c i p a ld o m e s t i c r e f u s ei sa g a r b a g e t r e a t 1 e n t t e c h n 0 1 0 9 y w h i c hh a sa b r l 曲t f u t u r e ； m e a n w h i l ei ts u m m a r i z e st h eb a s i cp r i n c i p l e ，p r o c e d u r ea f 托c t i n gf a c t o r sa n d t h e r e l a t i n g cr i t e “o no fm a t u r i t yi n d i c e sf o rt h et r e a t m e n to fa e r o b i c c o m p o s t i n go fm u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s e t h r o u g h t h et e s to fs t a t i ca e r o b i cc o m p o s t i n g ，c o n t r o la n d c h a n g i n g l a w o ft h er e l a t i v ed a t ao fs i m u l a t i n gg a r b a g ea n da c t u a ld o m e s t i cr e f h s ed u r i n g a e r o b i cc o m p o s t i n ga r ee x p l o r e d ，a n das e to f p r o c e s sd a t ao fc o m p o s t i z a t i o n t h a ti ss u i t e dt ot h ec h a r a c t e “s t i c so f m u n i c i p a i d o m e s t i cr e f u s eo f m e d i u m a n ds m a u s i z e dc i t i e si nt h en o r t ho fc h i n ai ss e tf o r t h t h et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ec i t i z e nd o m e s t i cr e f h s eo fm e d i u m a n d s m a l l - s i z e dc i t i e si nt h en 0 n ho fc h i n ac a nr e a l i z et r e a t m e n to fa e r o b i c c o m p o s t i n g a f t e r p r e t r e a t m e n t o f s o r t i n g ， t h ec o n t r o ld a t ao fs u i t a b l e m a t e r i a l s a r e ：d e g r e e o fm o i s t u r e 4 0 6 0 ，o r g a n i c m a t t e r2 6 5 0 ，r a t i oo fc a r b o nt on i t r o g e n2 5 ：l 3 5 ：1 ，c o a la s h4 0 6 0 ；c o n t r o ld a t a o f p r o c e s sa r e ：d e g r e eo f m o i s t u r c4 0 6 0 ，t e m p e r a t u r e5 0 6 5 ( 5 7 d ) ，v e n t i l a t i o n0 0 2 0 2 0 m m i n m 3c o m p o s t i n g1 a y e r ，c y c 】eo f f e m e n t a t i o n l0 d c o m b i n e dc o m p o s t i n go fs u i t a b l ea m o u n to fc o a la s h ， d e w a t e r i n g w a s t es l u d g eo f c i t ys e w a g ed i s p o s a lf a c t o r y ，t t l i nn i g h ts o i lw a t e ra n dc i t y m u n i c i p a l d o m e s t i cr e f u s ec 蚰 p r o m o t ee f 艳c t i v e i y t h e c o n d u c t i n g o f p r o d u c e so fc o m p o s t i z a t i o na n di m p r o v et l l eq u a l i t yo fc o m p o s t i n gp r o d u c t s k e y w o r d sm u n i c i p a ld o m e s t i cr e f h s e ，a e r o b i cc o m p o s t i n g ，p r o c e s s p a r a m e t e r 湖南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 随着社会经济的发展，城市化进程的加快。城市人口的增加，人民 生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量也在不断地增加。自1 9 7 9 年以 来，中国城市生活垃圾平均以每年近l o 的速度增长，少数城市的增长 率高达1 5 2 0 。1 9 9 8 年，经国务院批准的6 6 8 座城市共产生生活 垃圾1 2 1 0 8 t ，其处理量仅达5 7 ，且大多数为简易堆放【2 3 1 。如此庞 大的垃圾量废弃于环境中，既超过了环境自然消纳能力，严重危害生态 环境和人民的健康，又造成了资源的极大浪费。 从资源学的观点看，城市生活垃圾也是资源，而且是目前世界上唯 一无断增长的潜在资源。法国一位哲人说：“垃圾是摆错了位置的财富”。 美国的一位博士考察了将近2 0 个国家的上千座垃圾山后指出：“不懂得 垃圾处理和利用，把垃圾视为废物和负担的人们，属于原始民族；而把 垃圾视为资源并懂得其利用的则属于先进国家”。垃圾中确实蕴藏着巨 大的潜能。如果用1 4 1 0 8 t 垃圾发电，可以节约2 3 1 0 7 t 煤炭。如果将 1 4 1 0 8 t 生活垃圾进行处理，再添加粪便和秸杆，每年可生产1 5 1 0 8 t 有机肥。垃圾中的废轮胎经过特殊处理，可成为高速公路路基填料，比 普通路基材料使用寿命延长2 倍。据有关测算，充分利用中国目前的城 市垃圾，每年可以创造2 5 1 0 旧元的财富。对中国这个人均资源占有量 居世界l o o 多位之后的发展中国家来说，垃圾的影响不仅仅是造成环境 的污染、资源的浪费，更威胁着其经济和社会的发展。因此，在城市生 活的处理已成为世界性的十大要害问题的今天，能否正确地认识垃圾问 湖南大学硕士学位论文 题，并切实地采用合理的方法处理和利用垃圾问题。已成为世界可持续 发展战略的重要内容之一，受到世界各国的普遍关注，对垃圾堆肥处理 进行科学地探索，更是引起各国的广泛重视。 1 2 城市生活垃圾的危害 1 2 1 侵占土地 城市生活垃圾的恶性累积，已成为世界性的环境灾难。据不完全统 计，近年来中国城市固体废弃物堆放量己高达7 o 1 0 9 t ，侵占土地面积 约6 0 1 0 8 m 2 。2 0 0 0 年，全国6 6 8 座城市年清运生活垃圾约1 5 1 0 8 t ， 并且城市生活垃圾每年还在以约8 1 0 的增长率逐年递增。城市生活 垃圾大量堆放，不仅侵占了大量的农田、滩涂、河道和山沟，甚至有的 地区城乡交界处的道路两侧和自然风景区内也随处可见大量生活垃圾。 近1 2 年，全国6 6 8 座城市中约有2 0 0 多座城市处于垃圾污染重围之中 【4 。5 】。据1 9 8 5 年航空遥感技术调查，广州市近郊地面堆放的各类固体废 物占地1 6 6 1 0 6 m 2 ，其中仅垃圾占地就有6 9 0 1 0 5 m 2 。这种垃圾肆意 侵占土地的现象，在许多地方存在相当普遍【6 】。 1 2 2 污染水体 城市生活垃圾中不但含有病原微生物，在堆放腐败过程中也会产生 大量的酸性和碱性有机污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，形成 有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。任意堆放的垃圾或简 易填埋的垃圾，其所含水分和淋入垃圾中的降水产生的渗淋液流入其周 围的地面水体和渗入土壤，会造成地表水体和地下水体的污染。例如， 贵阳市1 9 8 3 年夏季哈马井和望城坡垃圾堆放场所在地区同时发生痢疾 2 湖南大学硕士学位论文 流行，其原因就是地下水被垃圾场渗滤液污染，垃圾场邻近的饮用水源 中大肠杆菌值超过饮用水标准7 7 0 倍以上，含菌量超标2 6 0 0 倍。哈尔 滨市韩家滓子垃圾填埋场附近地下水浊度、色度和锰、铁、汞、酚等含 量及细菌总数，大肠杆菌数等都超饮用水标准多倍，锰超标3 倍，汞超 标2 9 倍，细菌总数超标4 3 倍，大肠杆菌群超标4 1 0 倍【7 1 。昆明市滇池 污染，部分原因是垃圾场地的污染。成都市洪河垃圾场曾严重污染周围 农田和水源，也是垃圾渗滤液造成的恶果1 8 】。 1 2 3 污染大气 城市生活垃圾在适宜的温度和湿度下被微生物分解，能释放出有害 气体，危害周围大气环境，既是垃圾填埋场也会产生大量的填埋气体 ( l f g ) 造成大气污染。通常有机固体垃圾降解的产气量为0 0 1 3 o 0 4 7 m 3 k g 。l f g 的主要成份是c h 4 和c 0 2 ，c h 4 的含量一般在5 0 6 5 ，c 0 2 的含量一般在4 0 ，两者均为温室气体。垃圾堆放场和垃圾 填埋场产生的c h 4 约占人类c h 4 排放总量的l o 2 0 ，c h 4 的密度为 o 7 2 ，在正常情况下会很快升空并造成臭氧层的耗损，其对臭氧层的破 坏是c 0 2 的2 0 倍【扪。 l f g 中含有微量的h 2 s 、n h 3 、c s 2 、r s h 和某些有毒金属等微量气 体，也会造成严重的大气污染。有关研究结果表明，垃圾堆放场和垃圾 卫生填埋场特有的恶臭主要来源于微量气体的某些成份( 如n h 3 和h 2 s ) 。 尤其是夏秋两季，雨后蒸发出的恶臭，严重影响周围大气环境。影响范 围在7 0 0 1 3 0 0 m 之间【9 1 。 邹世春等人曾对夏季垃圾填埋场空气样品中的微量挥发性有机化合 物( v o c s ) 进行分析，共检出多达6 3 种v o c s ，其中有1 6 种属美国e p a 3 湖南大学硕士学位论文 公布的优先控制污染物。这表明在垃圾填埋场空气中存在着产生“三致” 作用的毒害性有机物【i ”。 垃圾堆放场及垃圾填埋场的另一种大气污染形式是垃圾中的微粒尘 土和病原体，在大气流动情况随风飘逸进入大气环境中，扩散到很远的 地方。这对城郊较小的、广为分布的垃圾堆柬浼更为严重。在中国的北 方地区春季多风干燥季节，这种污染形式很突出。 被称为“世纪之毒”的二嗯英( d i o x i n ) 的最重要来源是垃圾焚烧炉。 据报导，自然环境中的二嗯英9 5 是从垃圾焚化炉的烟囱中散出来的1 。 1 2 4 污染土壤危害农业生态” 堆放在城市近郊的垃圾，不仅侵占了大量农田，而且未经处理或未 经严格处理的生垃圾直接用于农田，其后果极其严重一污染土壤和危害 农业生态。主要表现在：一是对土壤理化性状产生不良影响。出于生垃 圾肥的颗粒大，且含有大量玻璃、金属、碎砖瓦等杂质，破坏了土壤的 团粒结构和理化性质，致使土壤的保水、保肥能力下降。中国农业科学 院土肥所的试验表明，每l o 0 0 0 m 2 田中施1 5 0 t 未经处理的生垃圾，在o 2 0 c m 的土层中，土壤渣砾( 2 m m ) 和砂粒( 0 o l m m ) 的组分上升， 而土壤黏粒( 0 0 0 5 m m ) 和粉砂粒( o 0 l 0 0 0 5 m m ) 的组分大幅度下 降，从而使土壤保水能力下降，土壤阳离子代换量减少1 3 2 2 ，氮 素和钾素流失严重。二是长期施用垃圾将导致农田中重金属含量积累。 中国农业科学院土壤所对小麦连续两年施用垃圾试验，每年每l o o o o m 2 田施7 5 t ，发现小麦籽粒中重金属含量比施用化肥处理的高。中国西南 某市郊农田因长期施用未经严格处理的垃圾肥，致使土壤中汞浓度已超 过本底8 倍，铜、铅分别增加8 7 和5 5 ，从而对农作物的生长带来危 4 湖南大学硕士学位论文 害。三是日益增多的有机合成材料和塑料及其制品，大部分未经回收利 用随垃圾进入农业环境，形成“白色污染”。破碎的塑料薄膜残体被埋 入土中，阻碍了土壤水分输送和植物根系的生长，不利于作物的生长发育。 1 2 5 影响环境卫生传播疾病”1 目前，随着城市人口的剧增，城市生活垃圾、粪便的排放量亦在增 加。据全国3 0 0 个城市的统计，城市垃圾的清运量仅占产生量的4 0 5 0 ，无害化处理率平均只有1 6 ，5 0 都堆放在城市的一些死角。9 8 的垃圾、粪便未经无害化处理进入环境，这样既严重影响环境卫生，又 对人民的健康构成潜在的威胁。 垃圾堆放场是大量蚊蝇、老鼠、病原体的滋生传播源，潜伏着未知 的暴发性时疫的危险。在一些垃圾堆放场附近，春、夏、秋三季苍蝇之 多已到令人发怵的程度。更令人吃惊的是，有些灭蝇药物喷洒一段时间 后，苍蝇竟然对其有了相当的抗药性。英国几次鼠疫大流行均与垃圾处 理不当有关。1 9 8 8 年中国上海“甲肝”流行，就是由于未经处理的粪便 排放近海水域造成的。 另外，有些地方将生活垃圾筛分后直接施于农田，由于寄生虫卵等 未经杀灭，会通过作物、蔬菜返回人体造成疾病传播。对南京市直接施 用未经处理生活垃圾的农田土壤分析表明，每克土壤含2 3 8 1 0 5 个大肠 杆菌，1 9 8 个蛔虫卵，其中活卵占8 0 ，而未施用垃圾肥的土壤中蛔虫 卵只有1 1 个【引。 1 2 6 引起爆炸事故 随着城市垃圾中有机物含量的提高和由露天分散堆放变为集中堆 存，只采用简单覆盖易造成产生甲烷气体的厌氧环境，使垃圾产生的沼 5 湖南大学硕士学位论文 气量增加，危害日益突出，事故不断，造成重大损失。尽管垃圾填埋场 构筑了防止垃圾污染环境的一道坚固屏障，但也并非力_ 无一失。中国国 内关于垃圾场发生火灾、爆炸、伤亡等事故的报导常见报端。国外垃圾 场事故也不断发生。例如，1 9 9 4 年1 月8 日，湖南省岳阳市羊角山垃圾 场发生了垃圾大爆炸；1 9 9 4 年7 月，上海杨浦区一艘1 2 0 t 垃圾船发生爆 炸，船上3 名船工受伤致残：1 9 9 5 年北京市昌平县一垃圾堆放场连续发 生了3 次垃圾爆炸事故，其中在1 0 月份的爆炸事故中造成一人全身9 5 被烧伤川。2 0 0 0 年7 月l o 日，菲律宾首都马尼拉附近的一座大型垃圾堆 填场发生堆体倒塌，至少有2 1 8 人活埋，1 0 0 余人失踪，是到目前为止 最为惨痛的“垃圾”灾难 2 1 。美国曾发生过由甲烷引起的爆炸和火灾2 0 起，造成5 人死亡的悲剧。 1 2 7 产生社会问题影响城市发展”3 目前，城市垃圾问题伴随城市化进程日趋尖锐，已成为一个人民关 心、旅游观光者留心、新闻媒体关注、对政府部门较大压力的一个社会 问题。不仅对城市环境造成了巨大的压力，而且也限制了城市的发展。 首先，由于城市垃圾收运设施不能适应城市迅速发展的需要，监督 管理环节薄弱，乱扔乱倒垃圾现象还比较严重，实际清扫面积低于应清 扫面积，河道、公路、铁路两侧，城乡接合部的空档地带成了堆放垃圾 的地方，严重影响环境卫生，公众和新闻媒体反应强烈。 其次，由于缺乏无害化处理处置设施，大量的城市垃圾只能运往郊 区农村直接堆置或简单填埋处理，对环境污染严重，引起周围居民的强 烈不满。这种“清洁了城市，污染了农村”的污染转嫁做法开始遇阻， 郊区农民拒收垃圾和反对在当地建垃圾填埋场引发事件已屡见不鲜，有 6 湖南大学硕士学位论文 时候甚至演化为激烈的社会问题，一些城市已经很难找到处置城市垃圾 的地方，建设新垃圾填埋场的难度增加，只能将垃圾向更远的农村转移 消纳，造成清运成本急剧上升，对政府的压力越来越大。 1 3 城市生活垃圾的特。陛 1 3 1 城市生活垃圾的产生量 城市生活垃圾的产生量是直接影响到从垃圾清运到其最终处理处置 整个过程决策的关键性参数之一，其数值的变化主要与城市地理环境、 城市规模、人口密度、人口增长、城市工业发展、经济发展水平、居民 生活水平、城市能源结构及季节变化等诸多因素有关，但直接影响因素 是城市人口和垃圾人均日产生量( g i ) 。 城市垃圾产生量的单位及表示方法主要有两种1 1 4 】，即单位时间产生 量，1 0 4 “d 、1 0 4 t 月、1 0 4 “a ；人均日( 年) 产生量，k g ，( 人d ) 、k ( 人a ) 。 城市垃圾产生量的计算方法主要有四种m 1 4 1 5 1 ，即人均产生量模式 ( 一般计算法) ；载重实测法；载重计算法；物料平衡法。 表l 是世界几个发达国家城市垃圾人均产生量的统计结果【8 1 4 】。 表1 1发达国家城市垃圾人均产生量 国家美图日本德田法国英国瑞典瑞士意太利荷兰 人均年产生量 7 0 33 4 43 3 82 8 92 8 2 ( k g ，a ) 人均日产生量 1 9 20 9 40 9 2 0 7 90 7 7o 8 2o 6 60 5 90 5 7 ( k g ，d ) 表1 2 是1 9 8 1 年至1 9 9 7 年中国全国城市垃圾人均日产量变化情况 引。 7 湖南大学硕士学位论文 表1 2中国全国城市垃圾人均日产量( k g d ) 年份 1 9 8 11 9 8 21 9 8 31 9 8 41 9 8 51 9 8 61 9 8 71 9 8 8 g l0 7 70 8 80 9 00 9 31 0 41 1 81 151 1 3 年份 1 9 8 91 9 9 01 9 9 11 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 7 g l 1 2 01 2 61 4 01 4 61 4 61 5 41 5 81 2 0 表1 3 表1 6 分别是中国南北地区城市、部分省会城市、部分旅游城 市及1 9 9 6 年全国主要城市的城市生活垃圾人均日产生量的统计结果。5 1 。 表1 3中国南北地区城市垃圾人均日产生量( k g d ) 地区1 9 9 l1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 5 南方 1 1 11 1 81 2 01 3 8i 4 l 北方1 5 81 7 01 6 71 7 61 7 5 表1 4中国部分省会城市垃圾人均日产生量( k g d ) 年份哈尔滨太原济南郑州长沙杭州昆明合肥 1 9 8 lo 8 11 8 0o 5 11 1 2o 3 6o 3 6o 1 9o 8 l 1 9 9 l1 8 31 6 81 0 31 6 7o 9 21 1 81 0 40 6 9 1 9 9 21 7 91 6 21 0 71 2 21 0 01 2 40 8 01 0 7 1 9 9 31 9 l1 5 41 0 31 4 01 1 81 2 90 8 8o 7 4 1 9 9 42 2 01 0 91 0 21 2 l1 2 71 4 60 8 80 7 0 1 9 9 52 1 l1 0 91 0 l1 2 21 4 31 4 7o 9 10 6 7 8 湖南大学硕士学位论文 表1 5中国部分旅游城市垃圾人均日产生量( k g d ) 年份秦皇岛大连无锡苏州青岛棒林 乐山洛 1 9 8 i1 3 00 8 60 4 00 8 91 0 50 2 80 2 90 6 3 1 9 9 22 2 51 0 91 1 00 _ 8 01 0 70 7 90 6 11 5 2 1 9 9 31 9 31 o ti ，0 91 0 lt t 40 ，8 50 7 31 4 8 表1 6 19 9 6 年中国主要城市生活垃圾人均日产生量( k g d ) i 城市北京天津上海沈阳大连杭州深圳广州马鞍山鞍山平均 fg - 1 2 0o 9 91 2 31 0 21 0 3o 9 22 6 21 2 0o 6 60 7 61 1 6 _ 由上述诸表的统计结果可以看出，中国城市垃圾人均同产量的特点 主要为： ( 1 ) 城市垃圾人均日产生量逐年上升的趋势比较明显，年增长率为 8 l o 。 ( 2 ) 南北差异比较突出，中国南方地区城市垃圾的人均同产生量比北 方地区要低。 ( 3 ) 大城市的垃圾人均日产生量的变化与发达国家的发展趋势大致 相同，即在某一阶段以前呈上升势头，到了这一阶段以后逐渐稳定，并 稍有下降的趋势出现。 近1 0 多年来，中国城市垃圾的产生总量在大幅度增加，其主要原因为： ( 1 ) 由于城市规模、数量和城市人口的增加所造成的。目前中国城市 人均年产生活垃圾4 4 0 k g ，超过2 0 世纪8 0 年代中期亚洲最发达国家日 本的水平( 人均4 0 0 k g ) ( 1 6 1 。 ( 2 ) 由于人口的密集，直辖市和省会等所在城市在垃圾产生量方面占 9 湖南大学硕士学位论文 有重要比例。生活垃圾产生量的6 0 集中在全国5 0 万以上人口的5 2 座 重点城市。其中以北京、上海和沈阳所占比例最大，分别为4 1 2 、3 4 9 和2 1 8 。三个城市的垃圾产生总量之和约占全国垃圾产生总量的1 0 。 ( 3 ) 中、小城市垃圾产生量的比例呈增加的趋势，特别是经济水平发 展较快的中、小城市。 1 3 2 城市生活垃圾的组成成分 城市生活垃圾的组成成份是一个直接影响到垃圾处理方法选择和处 理设施设计规划的关键性参数之一，是一个受地理环境、能源结构、经 济发展程度、居民生活习惯、生产水平、气候特点和废品回收等许多因 素影响而变化的因变量。 根据中国有关标准，城市垃圾的构成分为有机物、无机物、可回收 物和其它垃圾四大类( 引。有机物分为植物垃圾和动物垃圾两类，对居民 生活垃圾而言，主要是蔬菜、肉食和水产品等的厨余废弃物。无机物包 括灰土、砖瓦和陶瓷等回收利用价值较低，而又不会对自然环境造成严 重危害的废弃物。可回收物的分类主要考虑回收后材料利用和资源再生 过程中的工艺要求，将其分为纸类、塑料、橡胶、纺织物、木竹、玻璃、 金属等类型，以便于废品的综合利用。 表1 7 是中国部分城市垃圾的组成。 1 0 湖南大学硕士学位论文 表1 7中国部分城市垃圾的组成成分( _ 9 6 ) 有机!身无机物 城市 厨余废纸纤维竹木塑料橡胶玻璃陶瓷金属煤灰泥砖其它 北京3 9 0 01 8 1 83 5 61 0 3 51 3 0 22 9 61 0 9 32 0 0 天津5 0 1 l5 5 30 6 8 o 7 44 8 1 上海7 0 0 08 0 02 8 00 8 91 2 0 04 0 00 1 22 1 9 重庆 3 8 7 91 0 40 9 71 5 89 1 09 0 30 5 33 7 9 91 0 0 广州6 3 o o4 8 03 6 02 8 01 4 1 04 0 03 9 03 8 0 深圳5 8 0 07 9 02 8 05 1 91 3 7 03 2 01 2 08 o o 南京5 2 0 04 9 0 1 1 81 0 81 1 2 0 4 0 91 2 82 0 6 43 0 0 无锡 4 1 0 02 9 04 9 83 0 59 8 39 4 7o 9 02 5 2 92 5 8 合肥4 4 9 73 5 72 9 82 5 21 0 2 24 2 40 8 02 8 4 02 3 0 宜昌2 9 5 41 2 2o 7 31 0 51 1 88 0 30 4 15 5 8 22 0 0 表卜8 是中国南、北方地区部分城市的垃圾组成统计结果。 表1 8中国部分南、北城市垃圾组成统计( ) 地区城市有机物无机物可燃物水分 上海6 8 4 82 3 7 48 8 3 广州4 7 9 03 1 7 71 4 1 74 8 8 6 杭州5 0 7 25 6 5 72 3 4 苏州 3 3 5 75 6 2 7l o 1 75 3 6 0 南方城市 长沙1 3 8 68 2 9 l2 5 1 3 桂林 4 0 1 15 9 8 94 0 4 02 7 0 0 成都 4 1 8 05 1 6 04 4 2 0 宜昌 2 1 2 47 0 4 55 7 0 石家庄1 8 8 l8 1 1 91 2 8 01 8 1 0 天津3 5 3 45 3 0 11 0 6 44 6 6 3 新乡1 4 2 26 4 8 2o 9 62 0 0 0 威海3 0 9 05 2 0 02 6 o o3 5 0 0 北方城市 牡丹江5 3 1 03 2 4 44 5 03 1 5 0 沈阳3 4 9 65 8 1 44 4 1 2 济南2 8 1 26 6 9 63 8 53 0 6 0 乌鲁木齐2 7 1 06 1 o o1 2 0 03 0 3 0 湖南大学硕士学位论文 表1 9 、表卜l o 是中国部分南方、北方地区城市燃气、燃煤区的垃 圾成分。 表1 9中国部分南方城市燃气燃煤区垃圾成分( ) 燃料结构燃气区燃煤区 城市名称南宁南京上海重庆南。j 南京 上海重庆 有机组成 4 6 0 16 4 7 78 0 3 06 9 9 l1 7 0 22 6 2 83 1 9 61 6 8 0 无机组分4 5 7 61 8 3 37 5 41 9 9 l7 8 6 06 8 2 0 6 0 7 07 9 5 4 纸类 2 7 19 6 13 4 72 9 01 6 13 1 82 o oo 7 5 塑料1 2 21 4 91 8 62 1 21 0 9o 4 7 1 3 50 6 8 布类 o 8 21 9 83 0 92 0 10 6 l0 8 10 2 30 4 2 金属 1 0 61 9 32 0 0i 1 90 6 4o 3 42 7 00 9 4 玻璃2 3 61 8 9i 7 41 9 5o 4 3o 7 21 0 6o 8 4 袭1 1 0中国部分北方城市燃气、燃煤区垃圾成分( ) 燃料结构燃气区燃煤区 城市名称太原天津沈阳哈尔滨太原天津沈阳哈尔滨 有机组分 8 3 2 27 8 9 88 9 9 46 3 9 2l o 8 62 2 2 63 7 9 73 0 8 6 无机组分 4 1 25 8 89 3 42 0 2 28 6 3 86 9 5 26 0 7 96 6 0 2 纸类6 9 71 9 l 1 1 0 41 5 7o 3 51 7 0 塑料 1 6 00 2 71 7 3o 1 7o 0 90 2 4 布类 1 5 9o 4 20 3 6o 5 l0 2 10 7 2 金属1 1 3o 4 10 6 6o 3 0 0 1 70 5 0 玻璃 1 3 7o 7 12 0 70 2 10 2 4o 4 9 1 2 湖南大学硕士学位论文 表1 1 1 是中国部分城市不同年份垃圾成分统计结果。 表卜1 1中国部分城市不同年份垃圾组成成分( ) 城市年份渣土厨余纸类纺织品塑料金属玻璃其它 1 9 8 73 3 98 3 4 54 1 61 4 2 62 4 40 8 22 2 92 0 3 上海 1 9 9 41 ，9 77 3 ，2 27 6 92 1 39 1 60 5 64 o ol3 7 1 9 8 47 7 6 415 7 52 1 2o 6 2o 2 41 5 5o 6 01 4 8 武汉 1 9 9 44 3 9 83 5 5 04 3 31 3 30 6 92 6 62 6 076 6 1 9 8 52 0 31 3 51 4 50 7 3i 0 5 广州 1 9 9 33 6 12 - 3 74 2 8o 8 42 8 9 1 9 8 64 9 8 04 4 i o1 6 50 4 70 3 70 1 40 6 7 2 8 0 荆州 1 9 9 24 5 。0 44 7 6 71 2 l 0 4 31 4 6o 1 01 0 33 0 6 表1 1 2 是北京市不同垃圾产生源的垃圾构成【8 1 。 表卜1 2北京市不同垃圾产生源垃圾构成( ) 产生源可回收物可堆肥物可燃烧物含水率容重( t ，m 3 ) 住宅区 2 9 6 87 7 2 78 9 1 l5 3 9 4 0 3 7 5 高级住宅区 6 6 6 26 5 0 78 2 4 03 3 5 40 2 9 商业区 7 8 6 96 2 4 48 5 5 23 4 9 8 o 2 4 学院区4 7 0 36 6 0 17 1 6 33 7 2 3o 2 6 医院6 7 5 86 7 8 58 2 2 l3 8 5 00 2 6 大饭店8 9 6 05 6 0 87 5 5 91 9 3 20 3 2 动态统计结果表明，中国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾的 构成也发生了很大的变化。尽管各地区的经济发展不平衡，使得垃圾的 1 3 湖南大学硕士学位论文 构成和特性有很大的不均匀性，但无论南方、北方，大、小城市，其城 市垃圾的成分都呈现出一致的变化趋势，即无机成分随着时间的推移明 显减少，易腐物和可回收物品却普遍增加，可燃物的比例也在增大，这 将会对今后城市垃圾处理处置技术的发展产生较大影响。其特点可概括为： ( i ) 大城市与中小城市的垃圾构成有很明显的差别。大城市生活垃圾 构成中有机物成分占总量的3 1 3 6 ，无机物成分约占6 0 ，废品约 占4 6 ；中小城市生活垃圾中有机物成分约占其总量的2 0 ，无机 物成分约占7 5 ，废品比重更低p j 。 ( 2 ) 在地理环境影响方面，南方城市垃圾中有有机物与可燃物比例 高于北方城市。主要原因有：气候差异导致北方城市生活能源中燃煤比 例及使用期均高于或长于南方城市，因而垃圾中煤灰渣增加，有机物比 例相对减少 饮食结构差异导致南方城市居民的瓜果、蔬菜的食用量及 食用期大于或长于北方城市，因而其垃圾中有机物成分比例相对较大； 就整体经济水平而言，南方城市高于北方城市，因此，其垃圾中的纸张、 塑料、橡胶等可燃物。可回收物的比例相对较大。 有关分析表明，中小城市的垃圾构成与地理环境的关系较为密切， 北方城市垃圾中有机物成分约占1 6 4 2 ，南方城市垃圾中有机物成分明 显高于北方城市，为2 8 5 4 【趴。但对于大城市而言，虽然其地理环境等 基础条件有所不同，但由于城市居民的消费水平都比较高，所以城市垃 圾中有机物的含量差距相对较小。因此，随着经济的发展，城市这一人 工环境的发展将愈加完善，城市居民生活受自然环境的影响也将越来越 小，城市垃圾的构成受自然环境的影响也将随之减弱。 ( 3 ) 无论南方还是北方，经济发达地区或城市的垃圾中有机物及可 1 4 湖南大学硕士学位论文 燃物的比例比较大。如经济发达的大城市垃圾中的厨余、纸张、塑料、 橡胶的含量均较高。以厨余为例：上海7 0 ，广州6 3 ，深圳5 8 ，南 京5 2 ，天津5 0 。而居民消费水平及能源气化率都较低的中小城市， 其生活垃圾中有机物成分仅占垃圾总量的2 2 4 8 ，无机物成分约占 6 5 【7 1 ，可回收物占的比例甚小。 ( 4 ) 燃料结构对垃圾的产生量和成分构成明显的影响。随着城市集 中供热和煤气化的普及，民用燃料结构发生了重大变化，同时带来了城 市垃圾组成的变化。主要表现在对垃圾中无机物成分，即煤狄渣含量的 影响。对于燃煤区，其垃圾中煤灰渣比例可高达7 0 8 0 ；对于燃气 区，煤灰渣比例理论匕趋于零，但由于灰渣土的存在，其无机物成分在3 0 左右。 有关资料表明，燃料结构在一定程度上影响有机物人均日产生量， 这样也会影响垃圾的构成。如沈阳市双气户人均有机物同产生量为 0 1 9 5 k g ，单气户为o 1 3 2 k g ，燃煤户为0 0 5 0 k g 【s l 。 ( 5 ) 季节的变化对易腐垃圾的比例有一定影响，如图1 1 。这是由于蔬菜、 水果季节性上市导致垃圾中易腐垃圾的比例增加。( 图中a 为果皮，b 为厨余) 1 5 湖南大学硕士学位论文 1 3 3 城市生活垃圾的物理特性 由于城市生活垃圾是一种非均质的多样物质的混合物，不象单一物 质那样具有自己特定的内部结构和外部特征，故其就不存在特定的物理 性质。它的物理性质常随其构成物的性质和比例的改变而变化。在城