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中国城市垃圾处理方法

中国城市生活垃圾处理方法摘要:近年来,随着我国城镇化建设的快速发展,城市人口剧增,城市垃圾产量增加和成分的迅速变化也使得垃圾处理难度增加,给城市发展和管理带来了困难,并严重威胁着城市居民的健康和生存。

本文就我国城市生活垃圾卫生填埋、焚烧、堆肥化处理、厌氧消化、填海造地等处理技术,以及在处理过程中出现的问题等进行了研究综述。

关键词:城市生活垃圾;处理方式;利弊;一、我国城市生活垃圾特点(一)城市生活垃圾的产生量城市生活垃圾是指城市居民日常生活中或城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物,主要包括居民生活垃圾、清扫垃圾和社会团体垃圾。

城市生活垃圾产生量是指在一定区域范围内居民在生活和社会活动过程中产生的垃圾量。

城市生活垃圾产生量主要与城市人口数量、城市规模、城市数量、居民收入、居民消费水平和城市居民燃气化率有关。

1979年以来, 我国城市生活垃圾的产生量以每年平均9%的速度增加, 2001年城市生活垃圾的清运量已经达到7835万吨。

大、中城市, 尤其是特大城市的人均垃圾产生量相对较高, 其城市垃圾的增长速度有的已经高达20%。

目前,我国每年产生的城市生活垃圾量占全世界垃圾总量的 27 %,而年增长率为 8 %~11 .5%,超过欧美 6%~10%的增长速度。

由我国历年的城市生活垃圾处理行业报告可知:虽然我国城市生活垃圾处理发展取得了显著的进步,但与现代城市建设发展的需要相比还处于落后状态,垃圾处理水平仍然较低。

总体上讲,城市生活垃圾处理还处于由堆放到处理的发展阶段,这说明我国城市生活垃圾的处理还有很大的发展空间和必要性。

(二)城市生活垃圾成分影响城市生活垃圾组分的主要因素有三个:城市经济发展水平;城市居民生活习惯;城市燃料结构。

经济发达生活水平较高的城市,厨余纸张塑料橡胶等有机物含量较高;以燃煤为主的城市,垃圾中煤渣沙石占较多份额。

许多国家城市居民日常食品改为冷冻干缩预制的成品或半成品,垃圾组分中瓜皮果核等有机物大为减少;而各类纸张或塑料包装物金属玻璃器皿旧家用电器等品种大大增加。

我国垃圾成分与工业发达国家的显著差别是:无机物多,有机物少,可回收物少。

在对中国城市生活垃圾成分调查、统计以及结合往年资料的基础上,可得:居民生活垃圾约占垃圾总量的60%,这类垃圾成分最复杂,受时间和季节的影响也较大,有较大的波动性;清扫垃圾约占垃圾总量的10%,其平均含水量低,热值比居民生活垃圾略高;社会团体垃圾约占垃圾总量的30%,因产源单位不同其成分差异较大,但总体组分比较稳定,平均含水率低,含高热值的易燃物较多。

二、我国城市生活垃圾处理方式为大力发展循环经济, 推动经济、社会的可持续发展, 中国城市生活垃圾以资源化、无害化、减量化为基本处理原则。

纵观全球城市生活垃圾处理处置技术发展的情况,处理处置技术发展比较成熟的主要是卫生填埋、焚烧、堆肥化处理等。

结合我国具体实际,也可采用沼气化和填海等方式对垃圾进行处理和利用。

(一)卫生填埋垃圾填埋处理技术是我国城市垃圾处理的主要方法。

20 世纪50年代以前,土地处理大多是堆放、堆填或简易填埋,没有多少工程措施,处置后的垃圾对环境污染较重。

20世纪 50年代后,人们研究发现垃圾堆放地周围地下水、土壤污染、恶臭气体、甚至爆炸。

此后发达国家开始修建卫生填埋场sanitary landfill。

我国从 20 世纪80年代开始建设卫生填埋场。

1.卫生填埋处理技术原理卫生填埋是利用工程手段将垃圾填埋在地下,同时采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染,并将垃圾压实减容至最小。

具体来讲就是将城市垃圾填入大坑或洼地中,垃圾和地面接触部位敷设防渗材料,阻止垃圾渗滤液渗入地下污染地下水体;场地底部敷设排水管道,将渗滤液排出场外处理;垃圾体内部有导气系统,将填埋气导出燃烧或利用;场地周围设截洪沟阻止洪水进入场内。

填埋场封场后可以恢复地貌和维护生态平衡。

该技术总的原则是不使掩埋的垃圾对地下水地表水土地空气及周围环境造成污染。

在传统的卫生填埋场中,垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程。

由于垃圾组成成分复杂,物理、化学和生物特性差异很大,以及垃圾填埋场结构设计的局限性,无法为微生物提供适宜的生长环境,垃圾的降解过程受到限制。

2.卫生填埋处理技术利弊卫生填埋的优点:(1)如有适当的土地资源可利用,一般以卫生填埋最为简单、经济;(2)与其他的处理法比较,其一次性投资额低;(3)与需要对残渣等进行附加处理的焚烧法和堆肥法相比较,卫生填埋是一种完全的最终的处理方法;(4)卫生填埋可接受各种类型的城市生活垃圾而不需要对其进行分类收集;(5)充分的适应性,能处理因人口和卫生设施增多而加大产量的生活垃圾;(6)边缘土地可重新用作停车处、游乐场、高尔夫球场、航空站等。

卫生填埋法的缺点:(1)相对焚烧处理,投资和运行费用较低;(2)填埋场占地相当大;(3)填埋法无害化程度低,如大量有机物和电池等物质的填埋,使卫生填埋场渗滤液防渗透、收集处理系统负荷和技术难度大、投资高、填埋操作复杂、管理困难、处理后污水也难以达标排放;(4)填埋场的甲烷、硫化氢等废气也必须处理好,以确保防爆和环保要求;(5)卫生填埋资源回收率低。

现行的卫生填埋场垃圾降解过程缓慢、稳定化周期长、降解不完全、产气率低、渗滤液成分复杂。

为了解决这些问题,20世纪70年代,美国率先开展了生物反应器填埋技术的研究,生物反应器填埋场通过有目的的控制手段强化微生物过程,从而加速垃圾中可降解有机组分的稳定化进程。

这些控制手段包括渗滤液回灌、营养添加、pH值调节、温度调节、供氧等。

生物反应器填埋场与传统填埋场的本质不同在于生物降解过程是可控制的。

目前,我国卫生填埋技术已较为成熟,但仍可以在资源回收率、利用率等方面有较大发展。

(二)焚烧采取焚烧的方法处理城市垃圾,是当前世界工业发达国家最广泛采用的手段之一,如日本、德国、法国、瑞士等国。

据统计,欧洲国家25%的城市垃圾都是采用焚烧的方法处理的。

1.焚烧处理技术原理、流程焚烧是一种高温热处理技术,即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中的有害有毒物质在 800℃~1 200℃的高温下氧化、热解而被破坏。

垃圾焚烧产生的高温燃料气可作为热能回收利用,性质稳定的残渣可直接填埋处理。

经过焚烧处理后,垃圾中的细菌、病毒能被彻底消灭,各种恶臭气体得到高温分解,烟气中的有害气体经过处理达标后排放,而且固体废物经过焚烧,一般体积会减少 80 %~90 %。

可见,焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效途径之一。

垃圾焚烧过程分为干燥、燃烧和烧透三个阶段:第一阶段,通过将烟气送经物料层而形成的热辐射和与热空气的热交换,使垃圾得以干燥;第二阶段,在燃烧中绝大部分垃圾要燃尽,因此要保持物料充分翻动,使垃圾与空气充分地接触,以保证垃圾的充分燃烧;第三阶段,要用小风量对物料层进行深度扩大,并保证足够的燃烧时间及炉壁的热量保持,使难燃烧物料和焦化残渣烧透。

目前比较流行的大都采用流化床焚化炉,这种炉的内壁为水墙式结构,具有焚烧稳定,物料焚烧彻底和良好的热回收特点。

2.焚烧处理技术利弊焚烧的优点:(1)减量效果明显,焚烧处理后一般可减容80%—90%;(2)占地面积小,选址灵活,可在市区建设,大大节省垃圾运输费用;(3)回收热能,资源化程度高;(4)城市垃圾经高温焚烧后恶臭氨气和有机质被高温分解,处理后的残渣可直接填埋处置,处理效率高等。

焚烧的缺点:(1)我国城市生活垃圾水分和灰分含量高,热值低,需要较多的辅助燃料;(2)我国城市生活垃圾中厨余垃圾较多,含盐量高,对尾气氯化物贡献大,HCl会腐蚀焚烧炉,也增加了尾气处理的难度和污染控制成本;(3)垃圾焚烧尾气含大量颗粒物、SO2、SO3、NxOy、重金属、二噁英等多种污染物,存在二次污染问题等。

(三)堆肥化处理1.堆肥化处理技术原理、分类垃圾堆肥处理是在有控制的条件下,依靠自然界广泛分布的微生物,使垃圾中有机成分分解,转化为腐植土状的有机肥或土壤改良剂。

垃圾堆肥处置按需氧程度分为厌氧堆肥与好氧堆肥;按温度范围分为中温堆肥与高温堆肥;按技术条件又分为露天堆肥(长堆)与封闭机械装置堆肥。

厌氧堆肥的特点:(1)处理工艺简单,成品中能较多地保存氮;(2 )堆肥周期过长,占地面积大,有臭味,卫生条件差,有些物质不易腐烂,一些病菌不宜被杀死。

好氧堆肥的特点:(1)好氧条件下,物料分解比较彻底,卫生条件好,大部分病菌可杀死;(2)堆肥周期短,效率高,处理过程一般为中温-高温-中温。

2.堆肥化处理技术利弊堆肥化处理的优点:(1)显著改良土壤性质,使土壤富空隙率,可保持水分;(2)堆肥可减少化肥的需要量;(3)增进微生物的活动,微生物可促进植物的成长,尤其是根部的作用;(4)堆肥法是唯一可回收天然有机物回归自然的方法;(5)堆肥法可同时处理多种工业废弃物,如畜粪、污泥等;(7)占地面积比填埋场小;(8)一般堆肥处理厂室内操作,不受气候影响。

堆肥化处理的缺点:(1)建设及操作成本维护费用虽比焚烧法低,但比卫生填埋法高;(2)堆肥法属于中度处理,堆肥后仍有残渣需要卫生填埋处置,堆肥需要再处置(销售、使用);(3)堆肥市场不稳定,受季节影响,厂内需设置巨大仓库;(4)堆肥前需要预处理;(5)堆肥产品因为堆肥原料来源不稳定而经常重金属超标,使得产品应用受到限制;(6)国内堆肥产品销路问题一直没有很好解决,影响堆肥厂运转。

尽管堆肥工艺技术在我国有了一定发展,但由于工艺简单、技术要求低、适宜于高有机质含量垃圾的处理。

目前我国的垃圾堆肥技术与发达国家的工业化堆肥技术尚有一定差距,主要在于我国的垃圾堆肥生产机械化水平低,堆肥质量差,肥效低,从而限制了堆肥产品的销路。

因此,如何提高堆肥机械化水平和堆肥产品质量,是摆在我们面前的重要任务。

(四)厌氧消化技术(沼气化)目前立法对环境的要求越来越严格,加上城市垃圾实行了分类收集,这些都为垃圾的处理提供了条件。

在各种处理方法中,生物方法是处理分类收集有机部分的一种较好方式,它能最大程度地循环再用和富集废物中的有用成分。

采用厌氧消化技术处理城市生活垃圾,不仅可以解决环境问题,减少温室效应气体的排放,还可以产生洁净能源有机肥料和土壤改良剂,能真正实现垃圾处理的无害化减量化和资源化。

1.厌氧消化技术原理、流程厌氧消化是无氧环境下有机质的自然降解过程,在自然界内广泛存在。

在此过程中微生物分解有机物,最后产生甲烷和二氧化碳。

影响反应的环境因素主要有温度、pH值、厌氧条件、C/N、微量元素(如Ni、Co、Mo等)以及有毒物质的允许浓度等。

厌氧消化是在厌氧微生物作用下的一个复杂的生物学过程,厌氧微生物是一个统称,包括厌氧有机物分解菌(或称不产甲烷厌氧微生物)和产甲烷菌。

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