生活垃圾機械生物處理發展
1機械生物處理的來源
生活垃圾機械生物處理顧名思義就是生活垃圾機械處理＋生活垃圾生物處理，所謂機械處理就是通過機械設備對生活垃圾進行分選、破碎等，常見的機械處理有篩分、磁選、分選、渦流分選、破碎、烘干等，對應不同的機械處理工藝有不同的機械設備。生活垃圾的生物處理主要包括好氧堆肥處理和厭氧消化處理。對于含水量較低的可生物降解的有機垃圾適宜堆肥處理，如秸桿和庭院垃圾等；對于含水量較高的廚余食品類垃圾，更適宜于厭氧消化處理，如果要進行堆肥處理，需要添加木屑等骨料來保證物料的透氣性，從而完成好氧堆肥過程（見圖1）。
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為逐步減少可生物降解有機垃圾的填埋量，歐洲垃圾填埋指南(CD 1999/31 /EU/ 1999 )提出了幾個階段性目標，第一階段目標是在2006年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎上削減25%；第二階段目標是在2009年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎上削減50%：第三階段目標是在2016年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎上削減65%。而德國、奧地利、瑞士等國提出了更高的要求；瑞士要求在2000年實現進入填埋場的垃圾總有機碳(TOC)控制在5%以下，奧地利提出在2004年實現該目標，德國提出在2005年實現該目標。進入填埋場的填埋物總有機碳(TOC )要小于5%，就意味著填埋的垃圾基本上就是灰渣；也就意味著剩余垃圾（或其余垃圾，即除去單獨收集的剩余垃圾）都要進行焚燒處理才能實現這一目標。事實上，包括德國在內的這些國家還不具有將其余垃圾全部進行焚燒處理的能力，因此德國、奧地利提出補充條款，對于通過機械分選處理和生物處理后，其干態熱值小于6000KJ/KG[相當于總有機碳(TOC）18%]的剩余垃圾可以進行填埋處理。因此，在這樣的背景下，垃圾機械生物處理在德國、奧地利等國得到了有效發展。
2機械生物處理的對象
現代生活垃圾的構成是復雜而多樣的，分類收集的目的是將其中清潔的可回收的部分進行單獨收集，以便生活垃圾進行回收和處理。由于分類收集涉及每一個居民，而且當物品變成垃圾時所處的狀態千差萬別，因此，分類收集特別是用于直接回收的分類收集只能是相對的和有限的，不管采用什么樣的分類，“剩余垃圾”這一類都是不可缺少的。德國是世界上實行分類收集比較好的國家之一，家庭生活垃圾大多實行分類收集，分類收集方式各地略有不同，主要分類收集類別見表1。每一類垃圾不僅要告訴人們包括什么，同時還要說明不包括什么，當你放置垃圾時，你不能確定它屬于哪一類，你就可以放置在其余垃圾桶中。其它發達國家也是如此，例如，在美國紐約，將垃圾分為三類，廢紙（綠色袋），金屬一玻璃一塑料（蘭色袋），其它垃圾或剩余垃圾（黑色袋）。
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垃圾的回收利用在我國有別于發達國家，有中國特定的發展狀況。到目前為止，大部分居民在家庭中對舊報紙、易拉罐等還是基本做到單獨收集，然后賣給“ 回收工”（俗稱“揀破爛”，他們大多來自農村，在城市居民區流動的或半固定的收集廢舊物，然后再賣給廢舊物資回收站）。這個過程實際上就是城市垃圾的分類收集。因此，我國城市環衛部門所面對的生活垃圾實際就相當于發達國家的“剩余垃圾”。這類混合的生活垃圾具有水分高、可生物降解的有機物含量高和熱值低的特性。從可生物降解的有機物含量分析，理論上適宜堆肥處理，但由于這些廚余類有機物大多用塑料袋包裝，這些包裝物重量一般不足1/4，但其所占的體積要超過50%。因此，雖然生活垃圾中的廚余類有機物含量在60％以上，但生活垃圾的堆積密度只有0.3-0.4千克／立方分米。被各類包裝物分隔的生活垃圾即使總體上碳氮比適合堆肥要求，但各部分不能混合均勻，所以難以滿足堆肥發酵過程的要求的參數條件。
3機械生物處理分類
我國混合生活垃圾中廚余類垃圾多且水分含量高，這類垃圾與其包裝物粘聯性強，因此，對原生的混合生活垃圾直接進行機械分選，效果都不太理想。為了改善混合生活垃圾的分選效果，國內進行很多探索，主要有以下兒類：
（1)高溫濕解處理或高溫消解處理。這種方式將原生生活垃圾放在壓力容器中，直接通入壓力蒸汽（一般在6-7個大氣壓，160℃）約2個小時，這一過程的直接效果是消除了異味，同時也改變了生活垃圾的物理特性，降低了垃圾中的含水量，也改善了后續的機械分選效果，國內對于這一過程真正機理研究不多，往往將其作為高溫濕解過程來看，實際上在這么短的時間內，是不可能將很不均勻的垃圾進行濕解的。
(2)高溫干燥處理。為了改善堆肥的銷路，同時也提高堆肥的收益，國內有些單位正在研制開發垃圾復混肥。由于沒有經濟、有效的手段，將垃圾中的硬物雜質去除，只能采用球磨機將垃圾堆肥物直接進行粉碎，然后根據配方拌制復混肥。在垃圾復混肥的拌制過程中，垃圾堆肥需要烘干，烘干后的垃圾容易進行分選處理，但為了節省費用，國內往往采用煙氣直接烘干，這樣做的烘干效率確實高，但高溫煙氣與垃圾直接反應，其污染物會沉積在烘干物料中。
(3)水選處理。將垃圾破碎后放入水池中，由于塑料類包裝物易浮在水面上，從而實現塑料類輕質物料的分離。重物料將沉入池底，部分有機物會溶解在水中。這種方式的局限性就是產生大量污水。
（4）堆肥處理+ 機械分選
首先將垃圾進行靜態堆肥處理，垃圾經過長時間堆放，其中有機物會腐爛發酵，水分也會降低，然后進行機械分選處理。這種方式處理成本低，但由于靜態發酵時間長，占地大，特別是垃圾堆體散發氣體對周圍環境影響較大。這種方式的發展方向將是好氧型“生物反應器”填埋場。
（5)機械分選＋堆肥處理
首先將垃圾進行機械分選處理，并將分選出的含有機物較高部分垃圾進行堆肥處理。篩上物及熱值比較高的輕質組分制成一定尺寸規格垃圾衍生燃料（Refuse derived fuel），簡稱RDF是比較常見的方式。RDF最終加工形態根據不同要求可制成不同尺寸規格的顆粒或壓縮成塊狀，由于RDF可部分代替煤直接用于工業鍋爐、也可和煤或木屑混合燃燒，因而RDF廠址選擇具有較大的靈活性。主要設備有輸送皮帶、滾筒篩、磁選機及空氣分選機等。目前RDF焚燒量占美國城市垃圾焚燒量約1/4，美國和加拿大對RDF焚燒爐的焚燒標準給予一定放寬，德國垃圾法規定，當垃圾熱值超過13000KJ/kg以上，其處理納入回收利用范疇。分析國內城市生活垃圾成分，可燃物含量低，垃圾熱值低，如果將垃圾分選處理的高熱值垃圾與流化床等其他工業焚燒爐結合起來才是相對理想的組合。這種方式的缺點是當混合垃圾水分較高時，分選效率較低。
（6）熱風干燥十機械分選
原生垃圾進行破碎預處理，通過強制熱風（熱風溫度為70-80℃）干燥處理，垃圾很容易被分離，這樣既簡化了前處理工序，也便于后處理，并可降低運行費用和建設投資。該工藝在德國又稱機械干燥生物處理，并在德國、意大利、比利時等國有10多個處理廠投入使用。該工藝技術，解決了原生垃圾分選處理問題，也為生產高質量RDF燃料，提高垃圾回收利用率創造了有利條件。
4結束語
源頭分類收集，這是許多發達國家倡導并實踐的方式。需要說明的是，且不說在我國城市居住區推行廚余類有機垃圾單獨收集的難度和時間，設想在對廚余類有機垃圾單獨收集后，由于廚余類有機水分含量高，還是無法進行直接堆肥處理，如果一定要對這樣的廚余類有機垃圾進行堆肥處理，需要添加大量草、樹葉、樹枝、木屑等垃圾改善其結構性，才能適應堆肥發酵處理的工藝要求。高水分的有機垃圾更適宜進行厭氧消化處理，厭氧消化處理的殘渣通常再進行堆肥處理，成為優質堆肥。分析我國目前生活垃圾的成分，其中最大的組成部分往往是水。這一方面是由于廚余類垃圾含水量高，另外就是收集系統密閉程度低，使得雨水進入城市生活垃圾。一噸水通過下水道進入污水處理廠的處理成本約1元左右，而通過垃圾收運處理要100元左右，因此，要做好垃圾收集的密閉工作，減少雨水進入生活垃圾，同時也應該控制家庭垃圾中的湯水進入城市生活垃圾。因此，控制生活垃圾中水分含量，包括源頭控制水分和干燥控制水分，都有利于機械生物處理的發展。
當前，生活垃圾綜合處理是一個熱門話題。廣義上說，垃圾綜合處理普遍存在，但程度不同；狹義上說，垃圾綜合處理的核心就是機械生物處理。
“剩余垃圾”機械生物處理，雖然可以去除一些不可堆肥物，但不能從根本上保證堆肥質量，而且，機械處理自動化水平越高，分選處理工序越細，處理成本就越高，也就限制其應用范圍。
“剩余垃圾”進行機械生物處理的目的主要立足分選出的可燃物焚燒，或者減少填埋量，而不應是為了堆肥處理。
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