生活垃圾分类处理处理与可持续发展及污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究

PAGE18薛向东等：污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究PAGE17生活垃圾分类处理处理与可持续发展摘要随着我国经济发展和人民生活水平的不断提高，城市垃圾产生量也不断增加，垃圾处理越来越受到人们的重视。由于工业发达程度和生活水平的不同，不同国家和地区的垃圾组成存在差异，相应的垃圾处理也采取不同的方法。目前随着哈尔滨市的经济发展和城市化进程的加快，城市垃圾问题日益显现出来，城市垃圾处理也越来越受到重视。哈尔滨市的生活垃圾处理现状具有一定的典型性，本课题针对哈尔滨市的城市生活垃圾的种类、构成和数量及生活垃圾的处理现状进行调查，同时对哈尔滨市生活垃圾污染情况进行了解。在此基础上分析了哈尔滨市生活垃圾收集、处理现状的问题实质，并提出解决的设想，为创建适合本市的垃圾收集方式，使垃圾处理向减量化、无害化和资源化转变，有效的将生活垃圾治理纳入可持续发展轨道，实现城市人与社会、人与环境和谐发展的相关研究提供重要参考。关键词：生活垃圾；垃圾处理；垃圾污染；综合利用；逆向物流；可持续发展AbstractAlongwithourcountrycontinuouslyraisingoftheeconomicdevelopmentandpeople'slivingstandard,garbageinthecityproducesquantitytoalsocontinuouslyincrease,garbagetheprocessingbemoreandmorevaluedbypeople.Becauseindustrialflourishingdegreeandlivingstandardofdifferent,differentnationandthegarbageofregionconstitutetoexistdifferenceandcorrespondofgarbagetheprocessingalsoadoptadifferentmethod.CurrentlyalongwiththespeedingofeconomicdevelopmentandurbanizationprogressofHarbinCity,garbageprobleminthecitypresentsdaybyday,garbageinthecity'shandlingismoreandmorevalued.ThelivinggarbageprocessingpresentconditionofHarbinCityhascertaintypicalmodel,thistopiccarriesonsurveyintotheprocessingpresentconditionofthecategory,composingandamountandlifegarbageoflifegarbageinthecityofHarbinCity,andthepollutioncircumstancethatlivesgarbagetoKeyword:Livinggarbage;Thegarbagehandles;Thegarbagepollutes;Comprehensivemakeuseof;Contrarylogistics;Cankeeponadevelopment

前言城市垃圾已经成为众多城市当前面临的严峻问题。到处堆放的垃圾不仅侵占土地，而且破坏环境，影响人体健康及城市的可持续发展。传统的填埋法已不能满足当前的需要，还会产生连带的负面影响；垃圾焚烧也不够理想，成本高、热效率低，会产生二恶英等污染物。纵观国内外城市生活垃圾资源化进程，世界发达国家目前大体上经历了四个阶段：(1)为维护环境卫生而进行的无害化处理阶段。（2）在确保垃圾无害化基础上，避免产生二次污染的处理阶段。（3）提高资源化，减少垃圾处理环境负荷的处理阶段。（4）源头避免为主、资源化高度发展的全过程处理阶段。以上述四个阶段衡量，发达国家垃圾处理大多在第三个阶段，并开始进入第四个阶段；而我国大部分城市和地区垃圾处理仍处于第一个阶段，仅有少数大中城市进入第二阶段。因此研究开发先进可靠的垃圾处理技术和设备，把城市生活垃圾从分类收集、回收利用、最终处置等各环节衔接配套，形成完整的综合治理或综合利用体系，实现垃圾的减量化、无公害化和资源化，这已成为世界各类城市当前社会发展的战略任务之一。由于生活垃圾成分复杂，又受到经济水平、自然条件及传统习惯等因素的制约，因而不同国家和地区、甚至同一个国家的不同地区垃圾处理的方法也有所不同，难有统一的模式。我国正处于一个快速的城市化和工业化的发展阶段，城市居民生活水平逐步提高，由此带来的城市生活垃圾产生量逐年增大，我国许多城市人均生活垃圾产生量已经超过1kg／(人·d)这个标志性的水平线；而且城市生活垃圾成分的组成也呈现出多样化的发展趋势。生活垃圾的处理是城市环境保护和建设的重要工作，直接关系到城市环境的好坏和市民生活质量的优劣，并影响社会经济的可持续健康发展。如何处理日益增长的生活垃圾是城市发展的难题。我国许多城市的生活垃圾管理还处于强调垃圾的无害化处理以及提高清运率的阶段。城市生活垃圾产生量的迅猛增加以及为无害化处理需投入的高额基础设施建设费用和垃圾处理、处置费用，为城市环境管理带来了巨大的经济、社会和环境压力。我国已将垃圾处理列为环境保护八大重点工作之一。我省城市生活垃圾处理起步于80年代中后期，近年来我省城市生活垃圾处理技术和处理场建设有了很大的提高和发展，并提出到2010年大城市垃圾无害化处理率达到85％，小城市达到70％。目前哈尔滨市日产生活垃圾达3500t，哈尔滨市生活垃圾处理技术总体水平与先进省市相比还有较大差距，垃圾无害化处理率低，资源化利用率不高，分类收集和回收利用技术落后。因此，加强哈尔滨市生活垃圾处理技术及设备的研究开发，对于构建资源节约和环境友好型社会、实现可持续发展具有重要的现实意义和长远的发展意义。对于发展中的哈尔滨来说，探索出一条适合自己城市垃圾利用处理的道路迫在眉睫。第一章哈尔滨市生活垃圾的状况1.1哈市生活垃圾的来源、构成及产量1.1.1生活垃圾的来源与数量哈尔滨城市生活垃圾主要来自各行政区居民生活与消费、市政建设与维护、商业活动等。哈尔滨市区现有人口394.54万人，居民98.89万户，据市环卫部门统计，哈尔滨市城区年产垃圾127.7万吨，平均日产总量为3500吨，其主要来源为南岗区、道外区、道里区、香坊区、动力区、平房区等。具体见表1-1表1-1哈尔滨市主要生活垃圾来源及产量行政区南岗区道里区道外区香坊区动力区平房区平均日产量(t)800750600350350300平均日产总量(t)3500注：此表不包括松北区、呼兰区等新扩增的行政区。1.1.2生活垃圾的种类、构成与数量城市生活垃圾成分比较复杂，哈尔滨市区城市垃圾成分根据自然界物质的分类归属可分为：植物类，动物类，灰土类，纸张类，金属类，塑料类，玻璃类；根据适宜垃圾处理的方式可分为：适宜焚烧类，适宜堆肥类，适宜填埋类。据2002年统计，最近四年哈市垃圾的种类及构成见表1-2。表1-2哈尔滨市生活垃圾种类及构成种类年占份%动物植物纸类五金塑料玻璃布类木材橡胶19994.909%71.553%9.002%1.156%7.404%4.086%1.306%0.570%20001.749%72.303%10.142%2.332%5.831%4.665%0.292%1.166%1.520%20013.868%72.954%6.812%1.759%9.224%2.852%1.810%0.572%0.155%20025.5353%71.604%7.074%7.552%1.453%3.121%1.305%0.972%1.384%由表可看出，在哈尔滨市生活垃圾成分中植物类占主要部分，且近几年波动不大；动物类除2000年偏低，其他几年则略有变化；纸类、玻璃类、布类、木材及橡胶类在近四年的生活垃圾成分中变化不大；而五金类呈逐年增加趋势，由1999年的1.156%增加到2002的7.552%；塑料类则呈逐年降低趋势，由1999年的7.404%降至2002年的1.453%。据调查显示，垃圾组分随年份的不同有所变化。可见垃圾构成主要受居民的生活水平、能源结构、城市建设及绿化面积的影响。随着哈尔滨城市化进程的加大、城区面积的扩增、居民区的建设、城区采暖结构的改善、地铁的建设、绿化面积的增大及人们生活水平的提高，垃圾成份中灰土减少、密度变小、包装物比例增大。1.1.3生活垃圾的产量目前哈尔滨市日产垃圾3500吨，随着城区人口的增多，垃圾产量呈逐年增加的状态。据统计（见表1-3），1995-1998年间，生活垃圾年增长率为4％-6％，1998-2002年间，生活垃圾年增长率为0.6％-1.8％。生活垃圾的产量受诸多因素的影响，包括人口增长率、人民的消费水平、城市燃气和集中供热的普及率等，综合各种影响因素，从以上两个增长率的比较可看出哈尔滨生活垃圾的状态。表1-3哈尔滨市生活垃圾的产量年份19951996199719981999200020012002平均生活垃圾日产量(t/d)28602980315033203380342034803500年生活垃圾总产量(104t/d)104.4108.8115.0121.2123.4124.8127.0127.8哈尔滨市生活垃圾的现状哈尔滨市是黑龙江省省会，是中国东北部政治、经济、贸易、科技、文化事业的中心城市，是中国地理纬度最高的大城市，幅员面积5.31万平方公里，其中市区面积1660平方公里，建城区220平方公里。2004年末，人口970.23万，其中市区人口394．54万，人口自然增长率控制在3.73％[1]。哈尔滨市日产垃圾3500吨，随着城区的建设、人口的增多，垃圾产量呈逐年增加趋势，但增长率有所降低。由于垃圾产生量与日俱增，且产生量远大于清运量和无害化处理量，致使垃圾污染严重，极大破坏了哈尔滨市生态系统的平衡。垃圾已成为制约哈市经济与环境发展的主要因素之一。为此，研究垃圾产生、收集、运输、处理情况，找到适合哈市特点的垃圾治理模式，促使垃圾的环境影响，经济代价和社会效益均达到最优化。哈尔滨市生活垃圾处理及利用2.1哈尔滨市生活垃圾的处理2.1.1生活垃圾处理方式目前，我国城市生活垃圾的处理技术主要以填埋、堆肥和焚烧为主。其中，填埋约占全部处置总量的70%以上，堆肥约占20％以上，焚烧量甚微[2]。哈尔滨市生活垃圾的处理方式，见表2-1。表2-1哈尔滨市生活垃圾处理方式垃圾处理场（厂）名称东部地区垃圾填埋场王岗垃圾填埋场程家岗垃圾填埋场香坊区垃圾卫生填埋场平房区韩家店垃圾填埋处理场岁宝垃圾焚烧发电厂韩家洼子垃圾卫生堆肥处理场地址太平青年农场南岗区王刚镇道里区程家岗香坊成高子镇平房区韩家店道外区化工路太平区东风镇占地(m2)2.8×1063.1×1059.0×1041.5×1051.5×1051×104日处理量（t）2000600560440450200100处理方式填埋填埋填埋填埋填埋焚烧堆肥运行状况中等差中等中等差良好中等截止2004年哈尔滨市对生活垃圾的处理主要是填埋，而且这几座填埋场对垃圾产生的渗滤液未做任何处理，对垃圾产生的沼气未做导出、收集等配套设施的建设，如此处理垃圾不仅对空气、地下水及周围土壤等方面会产生污染，同时存在着不安全隐患，危害人民群众身体健康并妨害现代化文明城市建设。而岁宝垃圾焚烧发电厂日处理生活垃圾200t，每天能发电2000kw，每年实际处理量为6.0Xl04t，这是我国单机焚烧垃圾能力最大的一座垃圾焚烧余热有效利用示范工程，运行良好。2.1.2哈尔滨市生活垃圾的处理及不足1.填埋处理垃圾的卫生填埋即将垃圾运往郊外场址进行填埋。卫生填埋一直是我国绝大多数省市处理生活垃圾的首选方法和主要途径，在处理消纳量方面占绝对优势[3]。它尤其适合于以下情况：(1)垃圾中无机物含量高(>60％)；(2)填埋场征地较便利(如丘陵、山区)；(3)地区(特别是场区)水文地质条件好；(4)地区气候干旱，年蒸发量大于年降雨量。垃圾在填埋过程中，由于腐熟发酵会产生一定量的渗滤液和填埋气体。渗滤液是一种成分复杂的污染物质，它会对周围土壤和地下水造成严重污染，因此填埋场底部要用防渗材料作衬层，要具备渗滤液收集系统，对渗滤液进行生化方法处理，达标后外排。填埋气体的主要成份是甲烷，如不能对填埋气体进行有序控制和排放，一旦迁移聚积，可引发火灾和大气污染，因此填埋场要有完整的排气系统。哈尔滨市现有垃圾填埋处理场主要采用简易填埋方式，生活垃圾厂的建设比较早，资金投入不足，均没有按国家规定的标准建设，缺少垃圾渗滤液和沼气收集处理系统，对城市的生态环境和周边农田造成一定程度的污染。为提高垃圾无害化处理率，进一步改善城市环境质量，哈尔滨市初步规划了三个无害化处理厂。即向阳生活垃圾处理厂，西南部生活垃圾处理厂，松北垃圾处理厂，这些项目建成使用后，无害化处理率将由原来的5.7%上升到40%直至85%左右，将解决哈尔滨市未来十五到二十年的垃圾无害化处理问题。2.焚烧处理焚烧其工艺过程是将城市生活垃圾作为固体燃料，投入专用垃圾焚烧炉内，在高温条件下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧发生剧烈化学反应，放出热量，转化为高温燃烧气体和性质稳定的固态炉渣[4]。此方法的优点：一是减容效果好，垃圾焚烧可减量80—90％，有效地解决垃圾围城现象，有效地延长现有掩埋场使用年限；二是减少了土地使用面积，有效地解决城市垃圾填埋场选址的困难；三是焚烧温度高，垃圾在专用锅炉内，经过800℃以上高温焚烧，能彻底消灭致病原体，避免了发酵与填埋法易产生对环境的二次污染；四是设计了包括垃圾渗滤液处理系统、灰渣黑色金属分选系统、发酵气体作为助燃空气利用系统、烟气氯化氢中和系统、静电除尘等高效能环保设施，可保证环境保护达到国家规定控制标准。垃圾焚烧技术是目前开发应用进展最快的处理技术，从技术角度看，保证垃圾连续燃烧的基本条件是其低位热值达800—哈尔滨市现有一座岁宝垃圾焚烧发电厂。该厂垃圾焚烧过程中采用了世界最先进的循环流化床焚烧技术和布袋除尘技术，但哈市在垃圾分类执行上不严格，而且缺乏分类设施，使垃圾中混有很多不可燃物；夏秋季蔬菜和果皮较多，为了保持锅炉的额定参数，使垃圾中过多的水分蒸发，在焚烧过程中需添加辅助燃料煤，加大了发电成本。因此垃圾焚烧发电厂虽已正式运营一段时间，但其焚烧处理垃圾仍有一定的困难。3.堆肥处理高温堆肥是将垃圾进行适当分选，将混杂在其中的建筑垃圾如砖、石等无机杂物进行填埋；将生活垃圾中有机物通过堆放，进行自然发酵，并根据需要加入相应元素使其成为供农作物利用的有机肥料，使废物得以利用[5]。在垃圾中易腐物含量高(>40％),且堆肥产品有较大市场(邻近地区有大范围粘土地带，有大面积果园、林场、苗圃等其它旱地作物)的条件下，可优先选用堆肥法。但是由于堆肥产品销路及成本等因素的制约，它不能象填埋法那样得到普遍、广泛地应用。位于哈尔滨市太平区东风镇的韩家洼子垃圾卫生堆肥处理场，于1991年投产，距哈尔滨市区9km，北靠哈同路，南临阿什河，占地l0万平方米，日处理垃圾100吨，产生的废水经格栅过滤，经一次沉淀池、二次沉淀池处理后排放。目前，堆肥农用问题主要是产品肥效不高，堆肥中的N、P、Kt昆合含量通常都较低；产品疏松，会造成地表粗糙；体积大，施肥量和运输量都比化肥大等。垃圾堆肥厂由于设备投资大、处理量小、环境卫生差、产品不太受农民欢迎、销路不畅等原因无法发展壮大。2.2哈尔滨市生活垃圾的综合利用技术2.2.1垃圾堆肥用堆肥技术处理垃圾，能够达到无害化、减量化、资源化的目的，用堆肥作有机肥料能增加土壤有机机质含量，增加地力，使作物增产。首先将有机垃圾分类收集、破碎，然后按比例与粪便混合进行发酵，将腐熟的垃圾进行筛分，破碎即可制成垃圾肥料。2.2.2垃圾填埋气体处理填埋气体产生于填埋场的垃圾填埋过程，其主要成份是甲烷，因而具有可燃性。具资料分析，垃圾填埋场的一吨垃圾全部发酵后，产生填埋气体的量(理论值)可达200～400m3，其中甲烷约占30～60％[6]2.2.3废旧塑料回收利用废旧塑料的回收利用有三种途径。一是将塑料再熔化或进行改造。这样会生成再生粒或新的预制构件。用这种方法可以生产货板、防噪音墙体材料或栅栏。二是将旧塑料重新分解成其化学成分，然后可以从中获得原料，例如合成油或甲醇。三是将矿泉水瓶等塑料制品切成碎片，然后用高压技术将其转变为固体燃料。它的燃烧效率高，价格又远远低于重油和煤(仅为其1／4)，因而是火力发电的理想燃料。此外，还有垃圾制砖、种植草皮、养殖蚯蚓等多种垃圾综合利用技术。第三章生活垃圾对环境影响及垃圾处理存在的问题3.1生活垃圾对环境的影响3.1.1生活垃圾占用和污染土地据环卫部门资料，哈尔滨市区现有垃圾堆放场l5个，占地3.592×l06m23.1.2生活垃圾污染水体生活垃圾对水体的影响主要是渗滤液对水体的影响。哈尔滨市环卫研究所曾对韩家洼子垃圾场附近的水泡子和阿什河流经垃圾场的上、下游断面取样化验，分析结果表明，垃圾中污染物对地表水污染较严重；水泡子中的氨氮、化学耗氧量、生物需氧量及氯离子的含量均较高。其中化学耗氧量、生物需氧量分别超地面水环境质量五级标准的3倍和3.6倍；氨氮超过地面水三级标准的28倍。对比阿什河上、下游断面的水质分析结果，下游河水中的各项化学组分明显高于上游，表明垃圾对阿什河水存在一定程度的污染。例如向阳垃圾处理场项目总投资16947.913元，设计使用年限17年，但由于该垃圾场的污水处理区距离居民区不足500米影响居民生活，至今已停产两年多。3.1.3垃圾对大气产生影响垃圾在堆放过程中受到微生物作用，产生各种混和气体，其中甲烷和二氧化碳约占98％，还有硫化物和氨等有毒恶臭气体，以及多种有机挥发性气体(其中含有许多致癌、致畸物)[8]。另外，垃圾焚烧发电厂的焚烧炉也可能会排放众多有害物质。主要有粉尘、HCl、SO2、NOx、重金属(Hg、Pb等)、多环芳烃和二恶英等。污染控制措施不符合标准、排放不达标的垃圾焚烧发电厂也可能成为大气的重要污染源。3.2哈尔滨市生活垃圾处理存在的问题3.2.1法律、法规不健全，执行力度不够目前，我国关于垃圾处理的立法相对滞后，虽然出台了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《生活垃圾填理污染控制标准》等，但政策中鼓励性、引导性较少[9]。个别地区虽然出台了地方性法规和政策，但执行力度差，多偏重于收费。垃圾处理技术标准不够完备。3.2.2垃圾处理多为政府行为目前，哈尔滨市垃圾处理仍是以政府行为为主，我国大部分城市的垃圾处理活动也都由政府作为一个公众服务机构包办。由于政府处理垃圾缺乏市场经营机制，部门内部缺乏动力[10]。工程及管理技术等常处于停滞不前状态，并且，垃圾处理存在分工及责任不明确等问题，影响垃圾处理效率。3.2.3资金问题垃圾处理设施的正常运营需要巨额资金支持。一个适用于大中城市日处理1000吨垃圾的处理厂每年的运营费用至少接近4000万元。对于中国年产12亿吨垃圾的处理而言，就是过百亿的天文数字目前，哈尔滨市每年的垃圾处理资金仍采用政府固定拨款方式，由环卫部门自由支配，多少都不退不补。国家对垃圾处理产业也有扶持资金，但运营费用补贴主要来源于对企业及小区收取的垃圾处置费，而费用收取较为困难。哈尔滨市每年实际收费仅为应收缴费用的1／3左右，资金问题已成为垃圾处理产业化的一大瓶颈。3.2.4环境意识淡薄随着经济的快速发展，人们的生活水平迅速提高，环境意识和生活方式也在改变。但生活方式和环境意识的提高仍滞后于生活水平的提高。环保意识直接影响垃圾的分类和收集，21世纪初哈尔滨市曾一度设立了分类投放垃圾箱，但形同虚设，分类投放垃圾的人数少之又少，加之毁坏严重，不到三年就没有踪影了。环保意识弱，各种垃圾混装，不利于运输、处置，即使投巨资建立了垃圾处理产业，运营起来也会有很大困难。3.2.5垃圾处理技术落后，管理水平低下目前，哈尔滨市垃圾处理的技术水平只相当于发达国家上世纪70年代末或80年代初的水平。垃圾分类收集还处于试点阶段，卫生填埋、焚烧及堆肥技术不成熟，已建的垃圾处理设施很多达不到环保要求，垃圾处理的管理方式粗放，致使垃圾处理产业缺乏竞争力。第四章城市垃圾处理的发展4.1建立可持续发展的理念可持续发展是“满足当代人的需求，又不危及下一代人的生存和发展”的理念。它主张人与自然的和谐相处[11]。可持续发展是一个涉及经济、社会、文化、科技、自然环境等多方面的一个综合概念，它以自然资源的可持续利用和良好的生态环境为基础，以经济可持续发展为前提，以谋求社会的全面进步为目标。4.1.1可持续发展与城市垃圾处理的关系可持续发展强调环境与经济的协调发展，具体到城市生活垃圾处理，应该强调城市生活垃圾处理工艺技术和应用与经济的协调发展。城市垃圾是城市发展的必然产物，随着经济的迅速发展和生活水平的提高，城市垃圾的产量也与日俱增。这些垃圾污染环境，破坏城市景观，威胁人类健康和生命安全，如果不进行妥善处理，将会造成环境恶化，进而制约城市的经济发展。4.1.2城市垃圾处理的全面控制理论城市垃圾的污染控制与其它环境问题一样，经历了从简单处理到全面控制的发展过程在早期，世界各国都注重末端处理，提出了减量化、资源化、和无害化的原则。之后人们提出了更先进的3C原则，即清洁生产(clean)、循环再生(cycle)和污染控制(cont-ro1)[12]。清洁生产是一种低消耗、低污染、高产出的生产模式。与传统工业不同，清洁生产强调经济效益、社会效益、环境效益的统一。选用清洁的原材料，采用清洁高效的生产工艺，向社会提供清洁的产品。循环再生可分为系统内部循环再生和系统外部循环再生。系统内部循环再生是指生产企业自身对生产过程中产生的废弃物的再利用。系统外部循环再生包括两方面，一是企业生产过程中产生的废弃物由专门的回收企业回收利用；二是生产的产品在使用寿命终止成为废弃物后的回收利用。污染控制重视固体废弃物的最终处置与监控，这一环节关键在于污染控制，减少固体废弃物对自然环境的不良影响。4.1.3大力发展城市垃圾资源化技术面对垃圾的挑战，许多科学家提出应全面应用高科技，变废为宝，向垃圾要效益。科学技术是第一生产力，城市垃圾的资源化在很大程度上与资源化技术有关。科技的进步可增加可利用废物的种类及其利用深度，提高综合利用率，从而推动垃圾资源化产业的快速发展。因此，加强垃圾资源化技术的研究，为城市垃圾资源化提供硬件支持是非常必要的。4.1.4加强废旧回收，推动旧货市场的发展中国历来重视废旧物质的回收和综合利用，且收入不扉。如国内贸易系统从1950—1994年，回收总值达1340．25亿元[13]。由此可以看出，废旧物资回收潜力很大，中国应继续鼓励有关部门加强废旧物质的回收工作。4.1.5加强城市垃圾资源化管理城市垃圾资源化管理，首先必须建立和完善哈市垃圾资源化的法规体系，如资源回收法、废弃物处理法等，用法律的手段规范和约束人们的资源综合利用行为，并把它变为自觉行动。其次，要改变目前政企合一的垃圾管理体制，建立起与市场经济相适宜的城市生活垃圾管理体系，将垃圾清运单位和处置单位从政府部门独立出来转变为企业，自负盈亏，实行有偿的社会化服务，环卫部门进行管理、监督。4.1.6加强环境保护的宣传教育和提高广大人民的环境保护意识环境保护意识对人的环境行为有指导作用，能够使环境行为具有目的性、方向性和预见性，从而对环境保护的进程起到巨大的促进作用。长期以来，人们都注重各自家庭的小环境而忽视了公共的大环境，如果能够将市民们的小环境意识延伸到社会公共环境上来，城市垃圾的资源化必将得到市民的广泛关注和大力支持。我们要通过各种媒介不断地利用环境观、垃圾资源观、资源危机观等来教育市民，让市民了解保护环境的重大意义。逆向物流处理生活垃圾生活垃圾处理的逆向物流是指对垃圾进行分选、分类，将塑料、废纸、金属等回收利用，有机物经过好氧、厌氧发酵制肥还田，产生的沼气回收利用，无机物填埋，无用的有机物焚烧，进而达到无害化和资源化目的[14]。逆向物流在中国是一个新兴的课题，它以可持续发展为指导原则，以降低对环境的污染、减少资源消耗为目标，利用先进物流技术降低成本，提高企业效益的一种方式。4.2.1可直接回收利用的垃圾玻璃、纸张、金属、塑料、橡胶等进行分类后，送往各专业生产厂或再生处理厂回收利用。4.2.2有机、厨房垃圾有机、厨房垃圾可混合城市污泥进行堆肥，返回农田改良土壤或用于园林绿化，也可制成复合肥，增加肥效。它们都对其所在地区的垃圾资源化处理起了很大的作用。4.2.3可燃垃圾可燃垃圾送入焚烧厂焚烧，哈市垃圾焚烧的发展促进了焚烧技术的提高，新型垃圾焚烧炉具有焚烧稳定、物料燃烧彻底和良好的热回收性能，采用垃圾焚烧制能在一定程度上节省了许多资源。垃圾综合处理厂不仅减轻了垃圾对社会的压力，减少环境污染的程度，也对资源进行了二次利用，增加了能源的高效利用。4.2.4不可燃无机垃圾不可燃无机垃圾可进行填海造田、堆山(坡)造景、筑路填坑或卫生填埋处理。在这过程中只要处理的好，填埋产生的化学物质就当能源使用[15]。近年来，为提高填埋场的防渗程度与成果，一些大型的填埋场采用高密度聚乙烯膜作防渗材料及填埋压实机。哈尔滨市的填埋厂也开始对填埋气体进行了处理.4.2.5有毒、有害垃圾对废弃的涂料、溶剂、药物、染料、化装品等化学物质及废电池等其他有毒有害废物，送往特种垃圾处置场专门处理。哈市生活垃圾的处理对哈市人群的生活、工作、学习有重要影响，处理好哈市生活垃圾具有非常重大的意义。采用逆向物流对生活垃圾进行处理，并对其中有用的生活垃圾进行二次利用，可减轻对城市生活环境的不利影响。这也是现阶段我国逆向物流在城市发展中起重要作用的原因所在[16]。制定和完善必要的法律、法规体系，加强监督，推行垃圾收费制度，多渠道筹措资金，融入市场化机制，是目前需继续改进的地方。将城市生活垃圾置于整个社会经济、资源、环境的大系统中，通过对生活垃圾从“摇篮到坟墓”的全程监控，实施垃圾的分类放置。提高大众的响应力，加强对国民特别是青少年进行这方面的教育，使垃圾分类收集有一个较大的发展。运用分类收集、回收利用、生化处理、焚烧、卫生填埋等来推动垃圾处理的无害化、减量化、资源化，进而达到可持续发展的必然要求。没有真正的垃圾，只有放错位置的资源，这是大势所趋势。第五章结论通过对哈尔滨市生活垃圾的实际情况调查，哈尔滨市生活垃圾及处理现状大体是：1.哈尔滨市生活垃圾的产量哈尔滨市区现有人口394.54万人，居民98.89万户，年产垃圾127．7万吨，平均日产生活垃圾3500余吨(不包括呼兰、松北)，均没有进行分类收集和处理。2.哈尔滨市生活垃圾的处理哈尔滨市生活垃圾的处理方式（技术）主要以填埋、堆肥和焚烧为主。其中，填埋约占全部处置总量的70%以上，堆肥约占20％以上，焚烧量甚微。综合利用率极低，主要有垃圾堆肥、垃圾填埋气体处理、废旧塑料回收利用。3.哈尔滨市生活垃圾的污染生活垃圾填埋产生的渗滤液、沼气未做进一步处理或利用，对空气、地下水、土壤等产生一定程度的污染。生活垃圾堆放对土地、大气、水体也产生不同程度的污染。哈尔滨市的生活垃圾问题与其它城市相比，即有共性又有个性，因此在治理上应该根据自身特点和城市的具体情况，积极寻求适合哈尔滨市发展的垃圾收集和处理方式，充分体现可持续发展的理念，真正实现人类社会、经济、自然的和谐发展。

注释[1]任伊滨华德尊李春艳等：“哈尔滨市生活垃圾处理现状及未来处理途径的浅析”,《环境科学与管理》第22页，2007年第11期[2]吴克明曹建保等：“生活垃圾处理与资源化利用分析”，《工业安全与环保》第20页，2005年第3期[3]朱兰保盛蒂等:“我国城市生活垃圾处理现状及其对策”,《环境卫生工程》第35页2006年第6期[4]孙向阳宋树林等：“国内外城市生活垃圾处理概况”，《海岸工程》第94页，1999年第1期[5]宋硕等：“城市生活垃圾的处理方法及综合利用技术”，《山东环境》第30页，2000年第2期[6]李阳华路王学江等：“国内外城市生活垃圾处理的分析比较”，《首都师范大学学报》第74页，2004年第3期[7]郑海清郑力孙广联等：“城市垃圾污染控制技术综述”，《黑龙江环境通报》第6页，1997年第1期[8]王勇董宏志尹喜林等：“哈尔滨市生活垃圾堆放现状及治理建议”，《北方环境》第9页，2003年第3期[9]聂国秋等：“大力发展循环经济实现城市垃圾处理产业化”，《产业观察》第26页，2004年第3期[10]黑龙江省环境卫生工程专家委员会：“黑龙江省生活垃圾处理现状及发展趋势”，《市容环境卫生管理网》第21页，2005年3月[11]郭广寨陆正明石峰等：“城市生活垃圾综合处置系统的选择”，《上海环境科学》第37页，2001年第1期[12]李玉文宋丽珠等：“哈尔滨市生活垃圾处理产业化探讨”，《环境科学与管理》第73页，2006年第5期[13]肉孜·吾守尔登：“关于中小城市生活垃圾的处理与回收利用的探讨”，《干旱环境监测》第111页，2003年第3期[14]孙素玲等:“城市生活垃圾处理研究”，《科技论坛》第19页，2009年第1期[15]USEPA.EnvironmentalFactSheet:MunicipalSolidWasteGeneration,RecyclingandDisposalintheUnitedStates:FactsandFiguresfor1998(EPA530-F00-024)[16]Janzen，E．G．，Kotake，Y．，Hinton，R．D．，1992．Stabili—tiesofhydroxylradicalspinadductsofPBNtypespintraps．FreeRadicalBio1．Med．12

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采用厌氧消化实现剩余污泥的减容稳定化，具有能耗低、污泥稳定性好、产生沼气及杀灭病菌等优点[1－2]，该技术现广泛应用于城市污水厂的污泥处置。由于污泥固体的生物降解性能低[3]，完全的厌氧消化需相当长的时间，即使20~30d的停留时间（SRT）仅可去除部分挥发性污泥固体（VS）[4－5]。有效改善污泥固体的生物降解性、提高污泥的厌氧消化速率及程度是当前该技术面临的主要问题。已有研究表明[6－7]，污泥厌氧消化经历水解发酵、产氢产乙酸及产甲烷3个阶段，由于污泥絮体及细胞屏蔽作用的存在，胞内活性有机物难以在胞外水解酶的作用下有效释放并生成小分子，从而限制了污泥厌氧消化的速率及程度。因此，实现污泥细胞的分解及胞内有机物的释放是改善污泥厌氧消化性能、提高处理效率的关键。近年来，国内外学者针对有效的污泥破解方法展开了广泛深入地研究，涉及热水解[4]、臭氧氧化[8－9]、氯氧化[10]、碱水解[11]等多种途径。本文采用超声破解技术研究了污泥固体的分解性能，探讨了超声破解对污泥厌氧消化性能的影响，并在实验基础上进行了相关分析。1实验方法1.1实验装置破解装置：KQ-100A系列超声波发生器，频率25/40/80kHz，有效容积3L，功率100W（昆山超声波仪器厂）。厌氧消化装置：由500mL锥形瓶（厌氧消化瓶）和导气管组成，采用排水量气法测定产气量，见图1。BCA.厌氧消化瓶；B.恒温水浴装置；C.量气装置图1厌氧消化装置示意图Fig.1Schematicdiagramforanaerobicdigestion1.2实验步骤剩余污泥及种污泥分别取自杭州某城市污水处理厂浓缩池及消化池。表1原污泥主要特征指标Table1Analysesofcomponentsofsewagesludgeρ(TS)/(gL-1)ρ(VS)/(gL-1)ρ(TCODCr)/(gL-1)ρ(SCODCr)/(gL-1)ρ(NH3-N)/(gL-1)ρ(VFA)/(gL-1)pH28.3119.3830.181.4640.2970.4836.7厌氧消化实验：取100mL种污泥加入厌氧消化瓶，另加入100mL超声破解污泥，连接导气管路并用N2排除空气，之后置于35±2℃1.3测试指标及方法CODCr测定采用重铬酸钾氧化法；TS、VS测定采用重量法；挥发性有机酸（VFA）测定采用气相色谱法，具体见参考文献[16]。2结果与讨论2.1超声破解效应对污泥组分的影响A.25kHz；B.40kHz；C.80kHzA.25kHz；B.40kHz；C.80kHz图2超声频率对污泥破解效应的影响Fig.2EffectofultrasonicfrequencyonsludgedisintegrationA.0.2W.mL-1;B.0.5W.mL-1;C.1.0W.mL-1;D.2.0W.mL-1图3超声比能耗对污泥破解效应的影响Fig.3Effectofultrasonicpoweronsludgedisintegration污泥固体在超声作用下发生破解，生物絮体首先离散和解体，细胞内活性有机物质被释放，进而形成溶解性有机物；之后溶解性有机物进一步分解成小分子物质，由此使得污泥的生物降解性能得到改善。由图2看出，溶解性CODCr(SCODCr)在总CODCr(TCODCr)中所占比值随超声作用时间延长不断增加，这表明超声作用的确增强了污泥的溶解性能。图中亦可看出，频率效应显著，25kHz、90min条件下，污泥SCODCr/TCODCrA.0.2W.mL-1;B.0.5W.mL-1;C.1.0W.mL-1;D.2.0W.mL-1图3超声比能耗对污泥破解效应的影响Fig.3Effectofultrasonicpoweronsludgedisintegration图3为超声频率25kHz、不同比能耗条件下SCODCr/TCODCr随时间的变化曲线，由图可知，比能耗越高，对应SCODCr/TCODCr越大。超声作用60min、0.2W/mL条件下的SCODCr/TCODCr值为16.7%，相同时间、2.0W/mL条件下的对应值为43.7%。比能耗指标反映了施加于相同体积污泥的换能器功率大小，其值越高，污泥接受的有效超声功率越大，与之对应的水力剪切作用越强，污泥分解则因此越彻底。此外，污泥分解还与超声作用时间正相关，延长作用时间有助于增大污泥的分解程度，类似结论从图1中亦可得出。结合两图实验结果可确定适宜的作用时间为30min。A.0.2W.mL-1;B.0.5W.mL-1;C.1.0W.mL-1;D.2.0W.mL-1图3超声比能耗对污泥破解效应的影响Fig.3Effectofultrasonicpoweronsludgedisintegration实验中还针对超声破解前后污泥液中挥发性有机酸(VFA)的变化进行了测定，结果见图4。一般认为[13]，小分子有机酸易于被产氢产乙酸菌利用并转化为CO2、乙酸等，污泥消化液中VFA的非生物性积累有利于消化反应的进行。对于破解而言，VFA数值大小间接反映了污泥的分解程度。由图4可知，相同比能耗条件下，施加80kHz的超声作用可获取相对高的VFA增加值，其峰值为7.1%，相应比能耗为1.0W/mL；而相同比能耗下施加25kHz的超声作用，VFA仅增加1.6%。这一结果说明VFA的变化不同于SCODCr(见图2)，亦可推断相对高的SCODCr并不意味污泥液中含有更多的VFA，这取决于具体的超声条件。实验中还发现超声前后污泥液中的NH3-N指标变化与VFA类似。A.25kHz(未消化)；B.80kHz(未消化)；C.25kHz(消化12h)；D.80kHz(消化12h)图4不同条件下污泥中VFA的变化Fig.4VariationofVFAinsludgeunderdifferentcondition根据相关解释，超声热解及自由基反应是生成低分子量有机物的主要途径[14－15]，提高超声辐射频率有利于上述作用的发生，因此污泥在高频条件下破解可生成更多的VFA。由图4还可看出，厌氧消化初始阶段(12h)，破解污泥消化液中的VFA较原污泥明显增多，而25kHz系列值则高于对应的80kHz系列值，峰值2.31×103mg/L出现在25kHz、2.0W/mL条件。实验结果说明污泥破解所释放出的溶解性有机物可迅速转化为VFA，尽管在80kHz条件下破解可直接产生的VFA相对较多，但由于其所释放出的溶解性有机物总量较少，使得厌氧消化初期生成的VFA较少。由此可以推断，污泥在低频条件下破解对于后续厌氧消化更为有利。A.25kHz(未消化)；B.80kHz(未消化)；A.25kHz(未消化)；B.80kHz(未消化)；C.25kHz(消化后)；D.80kHz(消化后)图5厌氧消化前后的SCOD质量浓度变化Fig.5ComparisonofSCODcontentindisintegrationsludgebeforeandafterdigestion2.2破解污泥的厌氧消化性能A.0.2W.mL-1;B.0.5W.mL-1;C.1.0W.mL-1;D.2.0W.mL-1图6逐日累计产气量变化曲线Fig.6Cumulativebiogasproductionsvs.time表2破解污泥厌氧消化实验结果(超声破解时间30min)Table2Anaerobicdigestionexperimentalresultsofdisintegrationsludge.Theappliedultrasonictimewas30minutes频率/kHz比能耗/(WmL-1)累计产气量/mL气量增加率/%VS去除率/%TCODCr去除率/%VS均产气量/(mLg-1)25kHz0.230614.238.643.51570.535733.243.147.31841.042157.156.352.82172.047376.461.754.324480kHz0.22877.132.835.31480.52908.235.838.21501.031116.036.539.71612.035231.344.649.518200268033.539.1138破解污泥的SCODCr在消化前后的变化情况见图5，由图可知，25kHz系列对应的消化后SCODCr值始终小于80kHz系列（差值在424~656mg/L范围波动），而消化前情况则相反，这说明经低频破解的污泥具有更好的厌氧消化性能。由图5还可看出，两系列对应的消化后曲线变化平缓，SCODCr无积累性增加，表明污泥破解后未产生明显的难降解有机物质，SCODCr易于生物降解。图6为25kHz系列破解污泥的累计产气量曲线，由图6可知，厌氧消化前10d产气效率较高，各曲线变化幅度较大，表明污泥中易于消化的有机物可快速转化为生物气；之后曲线变化趋缓，产气效率降低，表明污泥中残余物质不易被厌氧消化；消化实验至25d后，污泥中仍含有相当数量的VS（见表2），说明污泥中有机物分解并不彻底，采取适当措施进一步改善消化后污泥的生物降解性有助于提高VS去除率及污泥的稳定性，对此仍需深入研究。3结论（1）污泥经超声破解后，胞内活性有机物可有效被释放至水相并形成溶解性有机物，表现为SCODCr的显著增加；影响污泥破解效应的主要因素为超声频率、比能耗及作用时间，采用低频、高比能耗及延长作用时间均有利于污泥的破解。（2）超声破解产生的溶解性有机物易于被生物降解，这改善了污泥的厌氧消化性能；污泥经超声频率25kHz、比能耗2.0W/mL、作用时间30min条件下破解，其厌氧消化累计产气量为473mL，此时TCODCr去除率、VS去除率分别为54.3%、61.7%，而未破解污泥消化后各相应指标则分别为268mL、39.1%、33.5%，实验结果表明，利用超声破解污泥以提高其厌氧消化性能是可行的。（3）破解污泥经厌氧消化后仍含有相当数量的VS，说明污泥中有机物分解并不彻底，采取适当措施改善消化后污泥的生物降解性则有助于进一步增强污泥的稳定性，对此需深入研究。参考文献：[1]马娜,陈玲,熊飞.我国城市污泥的处置与利用[J].生态环境,2003,12(1):92－95.MANa,CHENLing,XIONGFei.DisposalandreuseofcitysludgeinChina[J].EcologyandEnvironment,2003,12(1):92－95.[2]唐小辉,赵力.污泥处置国内外进展[J].环境科学与管理,2005,30(3):68－70.TANGXH,ZHAOL.TheDevelopmentOfSludgeDisposalstrategy[J].EnvironmentalScienceandMangent,2005,30(3):68－70.[3]乔玮,曾光明,袁兴中,等.易腐有机废物与剩余污泥混和厌氧消化处理[J].农业环境科学学报,2004,23(3):607－610.QIAOW,ZENGGR,YUANXZ,etal.Anaerobicco-digestionofputrescibleorganicwasteandsewagesludge[J].JournalofAgricultureEnvironmentScience,2004,23(3):607－610.[4]王治军,王伟,夏州,等.热水解污泥的厌氧消化实验研究[J].中国给水排水,2003,19(9):1－4.WANGZJ,WANGW,XIAZ,etal.Experimentalstudyonthermalhydrolysisandanaerobicdigestionofsewagesludge,ChinaWater&Wastewater[J].2003,9(9):1－4.[5]王世和,远藤郁夫.常温厌氧污泥消化的停留时间分析[J].中国环境科学,1998,18(3):218－222.WANGSihe,IKUOE.Theanalysisoftheretentiontimeintheprocess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