城市生活垃圾产生及处理技术概述.doc

2城市生活垃圾产生及处理技术概述随着我国经济的高速发展和城市规模的不断扩大，城市垃圾的组成、特性也来越复杂；污染也越来越严重，相对于水污染、大气污染而言，其处理难度更大处理技术更加复杂。城市生活垃圾处理已经成为环境保护的难点之一。2.1城市生活垃圾的产生城市生活垃圾主要成分包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、砖瓦灰土、粪便，以及废家用什具、废旧电器、庭院废物等。城市生垃圾主要产生自城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业、政环卫业、交通运输业、文教卫生业和行政事业单位、工业企业单位以及水处理泥等。它的特点是成分复杂，有机物含量高。影响城市生活垃圾成分的主要影响素包括居民生活水平、生活习惯、气候、季节等。按其产生源的不同可分为7类生活居住废物，商业废物，公共机构废物，建设和爆破废物，农业和畜牧业废物工业废物及特殊废物。居民生活垃圾是城市垃圾中最重要的组成部分，约占其总的70%，成分包括动、植物等厨余垃圾，灰土、砖瓦陶瓷等无机物和纸类、塑料胶、金属、玻璃等可回收物。表2.1为我国部分城市生活垃圾主要成分（重量百分比），从表中可以看出，同的地区，垃圾的组成区别很大。据中国环境报告测算，城市生活垃圾污染占城市总污染的一半25。我国近十几年来，城市生活垃圾的年增长率在8%10%26,27,28，北京等大城市垃圾年增长率达15%17%。目前我国有1/3的城市被垃圾所包围，垃圾累积堆存量达60多亿吨，侵占土地75万亩，严重污染了地下水27。2006年，我国661个城市生活垃圾清运量达1.48亿吨，官方统计的无害化处理率为52.229。2.2城市生活垃圾处理技术我国城市生活垃圾收集系统与国外不完全相同，我国生活垃圾的主要特性与国外也有区别。尽管近年来大力推行生活垃圾分类收集，但效果不高。全国绝大部分城市处理的都是混合原生垃圾。另外，我国城市生活垃圾的性质与西方国家有很大不同。一是含水率高，一般为5565，而西方国家一般为3035；二是生活垃圾中厨余和餐饮等有机废物比例高达4555，大城市的一些小区生活垃圾中有机物干基比例甚至能达到90%，而西方发达国家一般在20左右30。目前我国城市生活垃圾用于填埋、堆肥、焚烧的比例分别是79.2%、18.8%、2%26,27。利用高效厌氧消化、蚯蚓消化以及其它新技术处理城市生活垃圾的比例很小。大部分填埋场存在渗沥液污染，填埋气体污染大气和存在安全隐患等问题，目前能够对填埋气进行资源化利用的填埋场不足3。调查还表明，无害化填埋场每吨垃圾处理成本（含投资成本）达6080元，如果没有能源的回收利用，成本很高；焚烧法处理垃圾体积减少可达90%，周期短、占地少、有效消除病原菌，但由于目前中国城市垃圾中含水量大，往往需要添加其它辅助燃料，而且燃烧法一次性投资大，运行费用高且产生SO2、NOx、二噁英、呋喃等有害气体造成二次污染；好氧堆肥法处理城市生活垃圾体积可减少50%70%，可产生大量肥料，但其存在能耗大、占地大、肥效低、卫生条件差等缺点，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。而且好氧堆肥的适宜固体含量在55%60%之间31，像含水率大的蔬菜、水果、食堂和小区厨余等城市生活垃圾未经预处理就不适合好氧堆肥。总的来说，城市垃圾问题已受到全球各国的普遍重视，观念上已正由单纯处理垃圾向利用垃圾转变，垃圾资源化日益成为垃圾处理的主流。2.2.1土地填埋处置法土地填埋处置法是从传统的堆放和土地处置发展起来的一种方法，不是单纯的堆、填、埋，而是按照一定的工程标准和土工标准，对固体废物进行有控管理的综合性科学工程方法。首先要科学的选取场址，在设计规划的基础上对场地进行防渗处理，然后按严格的操作程序进行填埋和封场，要制定全面的管理制度，定期对场地进行维护和监测。土地填埋处理垃圾可分为简易填埋和卫生填埋。其发展历程大致为：简易填埋场受控填埋场卫生填埋场可持续发展填埋场32,33,34。卫生填埋是垃圾处置必不可少的最终处理手段，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。但是，在经济发达地区，由于土地越来越紧张，卫生填埋有逐渐被焚烧法代替的趋势。城市生活垃圾的卫生填埋一般是在填埋场内分区分层进行填埋，每天运到填埋场的生活垃圾，在限定的范围内铺成适当薄层，压实，在微生物作用下，进行有机成分的生物降解过程，并释放出填埋气体和大量含有机物的液体。卫生填埋的一般工艺如下图。填埋处理作为一种最终处理技术在我国应用很广，时间较长。虽然它有着投资少、处理量大、技术成熟等一些优点，但其缺点亦很明显：填埋场选址越来越困难；垃圾中可回收利用部分被埋掉，造成资源浪费；渗沥液和废气污染地下水和大气，其治理困难，费用较高。填埋处理作为最终处理技术有着某种程度的不可替代性，但随着能源和资源回收工作的加强，它在垃圾处理中所占的比例将会越来越小。2.2.2堆肥法堆肥法（Composting）是在人工控制的条件下，使来源于生物的有机固体废物进行生物稳定作用的过程。这个定义有三层含义，首先，强调作为堆肥化的原料是来自生物的固体废物；第二，强调这一过程是在人工控制条件下进行，即是采取有效措施促进生物分解，说明它不同于卫生填埋、废物的自然腐烂与腐化等形式的分解；第三，强调这一过程发生“生物稳定”作用，既讲明了堆肥化的实质是生物化学过程，又讲明了实现无害化的条件，所谓稳定是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。固体废物经过堆肥化处理，制得的产品叫做堆肥（Compost）。堆肥工艺流程图如下。堆肥法系统有三种分类方法。按需氧程度区分，有好氧堆肥和厌氧堆肥；按温度区分，有中温堆肥和高温堆肥；接技术区分，有露天堆肥和机械密封堆肥；习惯上都按好氧堆肥与厌氧堆肥区分。现代化堆肥工艺，基本上都是好氧堆肥。这是因为好气堆肥温度高，基质分解比较彻底，堆制周期短，异味小，可以大规模采用机械处理等。厌气堆肥是利用厌氧微生物完成分解反应，空气与堆肥相隔绝，温度低，工艺比较简单，产品中氮保存量比较多。但堆制周期太长，异味浓烈、产品中杂有分解不充分的物质。有机固体废物堆肥化处理无论是方法本身，还是产品都存在一些问题。（1）产品肥效不高堆肥中N、P、K混合含量通常都很低，很少有达到3%的。我国垃圾堆肥中的N、P、K含量低于发展中国家的平均含量，比发达国家的肥效更低。虽然采用城市垃圾和下水道污泥为原料生产堆肥时，产品的N、P、K含量可能会高些，但并不理想。（2）破坏表土性能造成土壤污染产品中含有废塑料、玻璃、陶瓷等不易腐化物质，它们的存在降低了产品的应用价值和产品的减容率，施用于农田，会造成地表粗糙。根据我国京津地区土壤调查表明，施用经过初步分选的城市垃圾1420年的土地，土壤中瓦砾含量可达2550%，耕作过急会损坏农业机械、堆肥中如有未被杀死的病源微生物，会有致病作用。某些重金属会在土壤中积累，含量明显提高。（3）设备投资大，处理量小，环境卫生差据估算，建设一座机械化堆肥厂，投资额与处理能力比较为1万元（投资）/吨（垃圾）日。堆肥的生产设施一般都按照就近的原则建在市内，操作过程会产生恶臭，对环境卫生不利，必须投入较多资金装配脱臭设施，生产过程中原料的运入和产品的输出，都要花费大量资金。（4）产品销路不好在国外，一些堆肥厂的产品不受农民欢迎，销路不好。其中有多方面原因：堆肥肥效和成本都无法和化肥竞争；堆肥产品膨松，会造成地表粗糙；体积大，施肥量和运输量都比化肥大得多；近些年来，城市垃圾和污泥的处理向着焚烧法发展，焚烧法处理费用比堆肥法低，比如在美国用堆肥法处理1吨垃圾要花3050美元，而焚烧1吨垃圾只要2030美元。基于这些原因，以致有部分堆肥厂关闭。2.2.3焚烧法焚烧是国外采用较多的一种可回收热能的垃圾处理方法，它的突出优点是处理量大，减容性好，无害化彻底，而且能回收热能35,36,37。焚烧处理是一种对城市生活垃圾进行高温热化学处理的技术。将生活垃圾送入过量空气稀疏度大于1和温度为8001000的炉膛内燃烧，城市生活垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量并转化为高温的燃烧气体和少量的性质稳定的固体残渣，当生活垃圾有足够的热值时，生活垃圾能靠自身的能量维持自燃，而不用提供辅助燃料38。垃圾燃烧产生的高温燃烧气体可作为热能回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋处理，各种恶臭气体得到高温分解，因此采用焚烧工艺处理垃圾能以最快的速度实现无害化、稳定化、资源化和减量化的目标。在工业发达的国家被广泛采用39。垃圾焚烧处理由于具有明显的减量化和无害化而得到迅速发展。国外垃圾焚烧处理技术起步较早，已发展了大约100年，处理技术工艺和设备较为成熟。日本的垃圾焚烧率在1981年就达到了85%，法国共有垃圾焚烧处理厂50多座，意大利罗马市41.7%的生活垃圾实行焚烧处理，产生的蒸汽作能源利用。而在我国，垃圾焚烧技术的使用还不是很广泛，深圳市垃圾焚烧厂是我国引进国外关键技术及主要设备建成的第一座现代化焚烧厂，为我国发展自己的垃圾焚烧技术提供了经验。焚烧工艺流程图如下。焚烧技术对垃圾的低位发热值有一定的要求，不是任何垃圾都可以焚烧，通常要求低位热值大于4127kJ/kg，水分不高于54%，可燃物含量大于22%。我国城市中的可燃物主要是厨余类垃圾，而塑料、废纸等高热值垃圾含量较小，与国外相比垃圾热值仍然较低。另外，垃圾焚烧处理成本较高，由于我国焚烧技术发展较晚，需要从国外引进焚烧炉或焚烧技术，使得焚烧设备一次性投资大、运转成本高。另外，焚烧过程产生的有害气体会对大气环境造成污染，尤其是产生的急性剧毒物质二噁英最受关注40。2.2.4综合处理技术所谓综合处理技术就是卫生填埋、堆肥、焚烧等多种垃圾处理系统的有机结合，因地制宜，充分发挥各种垃圾处理系统的优势，扬长避短，从而真正实现生活垃圾的无害化、减量化和资源化。在综合处理系统中，必须要先进行垃圾分选，垃圾分选不仅可回收有用物质，而且也是后续各种处理的基础，综合处理是建立在垃圾有效分选之上的。源头分类收集是最理想的，有利于回收物质的再利用，但由于现阶段我国社会条件的制约，还不可能真正做到源头分类收集，在这种情况下，可建设垃圾分选中转站41，在此进行垃圾分选，玻璃、纸板、金属等利用价值较高的物品被回收利用；而有机残余物进行堆肥处理，其它易燃物质被焚烧回收能量，焚烧和堆肥的残余物进行填埋处理。由于生活垃圾综合处理是由单一