城市垃圾處理方法的研究

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簡介： 論述了現(xiàn)有城市垃圾減容、減量、資源化、能源化及無害化處理的3種方法，即填埋、堆肥和焚燒。討論了這3種方法各自的局限性，提出了綜合利用的垃圾處理方法，真正合理地、經(jīng)濟地利用垃圾資源，實現(xiàn)垃圾的變廢為寶，為社會提供可利用資源。
關(guān)鍵字：填埋 堆肥 焚燒 城市垃圾

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，垃圾的排放量迅速增加。每年新增垃圾100億t。對垃圾泛濫成災(zāi)的現(xiàn)實，世界各國的視線已不再僅僅停留在如何控制和消毀垃圾這一老問題上，而是采取積極的態(tài)度和有力的措施，著手科學(xué)地處理、利用垃圾，將垃圾列為維持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的“第二資源”，向垃圾要資源、要能源、要效益。

　　目前，我國歷年垃圾堆存量已達(dá)60億t，占用耕地5億m²。全國為660個，城市中有200個城市陷入垃圾包圍之中。以城市人口2.6億為例，如每人每年產(chǎn)生440 kg垃圾計算，年產(chǎn)生垃圾量為1.14億t。

　　20世紀(jì)50年代到60年代中期，是垃圾污染矛盾激化的年代。60年代中期以后，大體形成了填埋、焚化、堆肥等一系列處置方法。如在美國，垃圾用填埋法處理的占85%，焚化法處理的僅占10%。日本國土不大，填埋法處理的只占26.9%，而焚化法處理占的61%。瑞士也是以焚化法為主，占53%。西歐幾個國家以填埋法為主，并多為有控制的填埋法。20世紀(jì)70年代以來，日、美、英、法等國，由于受資源和能源危機的影響，對廢物采取了“資源化”的方針，垃圾、糞便的處理不斷向“資源化”的方向發(fā)展。尤其對于廢物，日本已有25.3%的城市開展了從垃圾中分選回收物品的活動，1976年回收廢物達(dá)3900萬t，占當(dāng)年廢物排量的49.5%。近年來，有些國家還發(fā)展了無機垃圾堆山法，并在垃圾山的表面上種植樹木、花草，發(fā)展街心公園，起到美化城市的作用。

　　1  現(xiàn)有城市垃圾處理方法

　　解決垃圾問題的目標(biāo)是將垃圾減容、減量、資源化、能源化及無害化處理。目前主要有填埋、堆肥及焚燒處理三種方法。

　　1.1 填埋處理

　　垃圾填埋歷史久遠(yuǎn)，是普遍采用的處理方法。因為該方法簡單、省投資，可以處理所有種類的垃圾，所以世界各國廣泛沿用這一方法。從無控制的填埋，發(fā)展到衛(wèi)生填埋，包括濾瀝循環(huán)填埋、壓縮垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。

　　采用填埋處理法，首先要防止從廢物中擠壓出的液體濾瀝及雨水徑流對地下水的污染。一般規(guī)范要求回填地最低處的標(biāo)高要高出地下水位3.3 m以上，并且回填地的下部應(yīng)有不透水的巖石或粘土層。否則需另設(shè)粘土、瀝青、塑料薄膜等不透水層。其次，填埋場應(yīng)設(shè)置排氣口，使厭氧微生物分解過程中釋放出的甲烷等氣體能及時逸出，避免發(fā)生爆炸?；靥詈蟮膱龅?，一般在20年內(nèi)不宜在其上修建房屋，避免由于回填場不均勻下沉造成的結(jié)構(gòu)破壞，但可作綠地、農(nóng)田、牧場等使用。

　　填埋處理用地，盡量選用天然的或人工挖出的洼地，開發(fā)資源后的廢粘土坑、廢采石場、廢礦坑等。將垃圾填埋于坑中，有利于恢復(fù)地貌，維持生態(tài)平衡，但如果在大面積的洼地、港灣、山谷等回填，則需考慮是否會破壞生態(tài)平衡。

　　1.2 堆肥處理

　　堆肥是我國、印度等國家處理垃圾、糞便、制取農(nóng)肥的最古老技術(shù)，也是當(dāng)今世界各國均有研究利用的一種方法。堆肥是使垃圾、糞便中的有機物，在微生物作用下，進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，最后形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，用作肥料或改良土壤。

　　堆肥處理是利用微生物分解垃圾有機成分的生物化學(xué)過程。在生物化學(xué)反應(yīng)過程中，有機物、氧氣和細(xì)菌相互作用，析出二氧化碳、水和熱，同時生成腐殖質(zhì)。

　　堆肥的關(guān)鍵，在于提供一種使微生物活躍生長的環(huán)境，以加速其致菌分解過程，使之達(dá)到穩(wěn)定。堆肥主要受廢物中的養(yǎng)分、溫度、濕度、pH等因素的控制。

　　根據(jù)堆肥原理，可分為厭氧分解與好氧分解兩種。厭氧分解需在嚴(yán)格缺氧條件下進(jìn)行，厭氧微生物分解生長較慢，故不多用。好氧分解過程可同時產(chǎn)生高溫，可以殺滅病蟲卵、細(xì)菌等，我國主要采用好氧分解法。

　　堆肥技術(shù)的工藝比較簡單，適合于易腐有機質(zhì)含量較高的垃圾處理，可對垃圾中的部分組分進(jìn)行資源利用，且處理相同質(zhì)量垃圾的投資比單純的焚燒處理大大降低。堆肥技術(shù)在歐美國家起步較早，目前已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平。

　　1.3 焚燒處理

　　焚燒是指垃圾中的可燃物在焚燒爐中與氧進(jìn)行燃燒過程。實質(zhì)是碳、氫、硫等元素與氧的化學(xué)反應(yīng)。垃圾焚燒后，釋放出熱能，同時產(chǎn)生煙氣和固體殘渣。熱能要回收，煙氣要凈化，殘渣要消化，這是焚燒處理必不可少的工藝過程。

　　焚燒處理技術(shù)的特點是處理量大，減容性好，無害化徹底，焚燒過程產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電可以實現(xiàn)垃圾的能源化，因此是世界各發(fā)達(dá)國家普遍采用的一種垃圾處理技術(shù)。

　　通過焚燒可以使可燃性固體廢物氧化分解，達(dá)到去除毒性、回收能量及獲得副產(chǎn)品的目的。幾乎所有的有機性廢物都可以用焚燒法處理。對于無機-有機混合性固體廢物，如果有機物是有毒有害物質(zhì)，一般也最好采用焚燒法處理。焚燒法適用于處理可燃物較多的垃圾。采用焚燒法，必須注意不造成空氣的二次污染。日本以及歐洲的瑞士、瑞典等國在一般焚燒法基礎(chǔ)上，還發(fā)展了高溫與中溫分解，使垃圾在1650 ℃以上的高溫下基本或完全燃燒，并回收釋放的能量作為能源。

　　焚燒是銷毀垃圾利用熱能的一種垃圾處理技術(shù)。但是，只有對那些不能回收有價物，只能回收熱能的垃圾，垃圾焚燒處理才是科學(xué)、合理的。

　　2  現(xiàn)有城市垃圾處理方法的局限性

　　2.1 填埋處理的局限性

　　填埋處理埋掉了可利用物，填埋場地的選擇越來越困難，運輸、填埋、管理等費用也不斷提高。填埋場占地面積大，同時存在嚴(yán)重的二次污染，例如垃圾滲出液會污染地下水及土壤，垃圾堆放產(chǎn)生的臭氣嚴(yán)重影響場地周邊的空氣質(zhì)量，另外，垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體既是火災(zāi)及爆炸隱患，排放到大氣中又會產(chǎn)生溫室效應(yīng)。而且填埋場處理能力有限，服務(wù)期滿后仍需投資建設(shè)新的填埋場，進(jìn)一步占用土地資源。以北京為例，如果采用現(xiàn)在的技術(shù)，將北京市12000 t/d的垃圾進(jìn)行衛(wèi)生填埋處理，單是建設(shè)投資就高達(dá)7.2億元人民幣（不含征地費用），而且填埋場的壽命也只有12 a。基于以上原因，國外從80年代以來，衛(wèi)生填埋設(shè)施有逐漸減少的趨勢，成為其他處理工藝的輔助方法，用來處理不能再利用的物質(zhì)。

　　2.2 堆肥處理的局限性

　　堆肥處理不能處理不可腐爛的有機物和無機物，垃圾中的石塊、金屬、玻璃、塑料等廢棄物不能被微生物分解，這些廢棄物必須分撿出來，另行處理，因此減容、減量及無害化程度低；堆肥周期長，占地面積大，衛(wèi)生條件差；堆肥處理后產(chǎn)生的肥料肥效低、成本高，與化肥比銷售困難，經(jīng)濟效益差。引進(jìn)國外技術(shù)投資巨大，不適合我國國情。發(fā)達(dá)國家由于生活垃圾中的易腐有機物含量大大低于我國的一般水平，因此靠堆肥只能處理15%左右的垃圾組分，這在一定程度上阻礙了堆肥技術(shù)的推廣。堆肥技術(shù)必須是將新鮮的垃圾首先進(jìn)行分類后再將易腐有機組分進(jìn)行發(fā)酵，才能有效地防止重金屬的滲入，從而保證有機肥產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，真正實現(xiàn)無害化和資源化。

　　2.3 焚燒處理的局限性

　　焚燒處理對垃圾低位熱值有一定要求，不是任何垃圾都可以焚燒的。垃圾中可利用資源被銷毀，是一種浪費資源的處理方法，即使回收熱能也只能做到廢物一次性再生的目的，無法實現(xiàn)資源的多次循環(huán)利用。焚燒產(chǎn)生的大量煙氣，帶走的熱能又是一種很大的損失。產(chǎn)生的煙氣必須凈化，凈化技術(shù)難度大、運行成本高。焚燒產(chǎn)生的殘渣還必須消化。還有，焚燒設(shè)備一次性投資大，運行成本高。

　　3  城市垃圾處理方法的綜合利用

　　表1為美國垃圾處理方式及各年所占比重。綜合利用應(yīng)包括以下幾個方面的內(nèi)容：

　?。?）可用物資（廢紙、金屬、玻璃等）的回收再生利用；

　?。?）易腐有機物的堆肥處理；

　?。?）高熱值不易腐有機物的能量利用；

　?。?）灰渣的固化處理，實現(xiàn)灰渣的材料化。

　　許多國家垃圾處理實踐表明，其中的 70% 可以回收，成為再生原料供重復(fù)利用。城市垃圾被譽為“城市礦藏”，是唯一在增長的資源。世界上已有幾十座回收有用成分的垃圾處理工廠在運轉(zhuǎn)。這些處理廠是近 10 年來在工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼建成的。實踐證明了他們?yōu)楹侠淼亟?jīng)濟地利用垃圾資源開辟了新途徑，開創(chuàng)了垃圾處理領(lǐng)域的新天地。從消極地局限地銷毀垃圾階段，走向積極、合理地利用垃圾的嶄新階段。

　　表1  美國垃圾處理方式及各年所占比重

　　 美國垃圾處理　　 1980年　　 1990年　　 1997年　　 2010年　　 回收/%　　 10　　 16　　 27　　 50　　 焚燒/%　　 9　　 16　　 17　　 10　　 填埋/%　　 81　　 68　　 56　　 40

　　4  結(jié)  語

　　我國采用的垃圾處理技術(shù)，沒有一種方法能夠獨立地實現(xiàn)垃圾資源化、無害化、減量化的總目標(biāo)。隨著社會的進(jìn)步，人們生活水平的提高，垃圾成分愈發(fā)復(fù)雜，有機物、人工合成材料增多。這種現(xiàn)狀要求垃圾處理技術(shù)，應(yīng)由單一銷毀方法向多種方法、互助配合、

　　共同處理的綜合處理轉(zhuǎn)變。只有這樣，才能實現(xiàn)垃圾的變廢為寶，為社會提供可利用資源。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[1]第一作者：王  超，男，1980年生，碩士研究生，主要從事機械設(shè)計及理論、環(huán)保機械方面的研究。