城市固體廢物處理模式研究進(jìn)展
摘要：由于每種城市固體廢物處理技術(shù)均具有各自的優(yōu)勢和局限性，從技術(shù)本身、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響角度分析，均只適宜處理城市固體廢物中的某些組分，因此，為了解決這種單一處理方式的不足，城市固體廢物需要采取綜合處理方式。在此基礎(chǔ)上，論述了固體廢物綜合處理的研究現(xiàn)狀和存在的問題，本文認(rèn)為固體廢物綜合處理系統(tǒng)代表了固體廢物處理方式的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：城市固體廢物；綜合處理；工藝流程；發(fā)展趨勢
隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)儲備的增強(qiáng)，城市固體廢物處理處置技術(shù)在我國得到了不同程度、不同范圍的研究和應(yīng)用，很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)建立了現(xiàn)代化填埋場、機(jī)械化堆肥廠和焚燒廠等多種處理設(shè)施。但對于某一地區(qū)來說，不同處理設(shè)施往往處理同樣的城市固體廢物[1]。由于每種城市固體廢物處理技術(shù)均具有各自的優(yōu)勢和局限性，從技術(shù)本身、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響角度分析，均只適宜處理城市固體廢物中的某些組分，因此，這種單一處理模式[2]不僅難以滿足數(shù)量日益增長、成分日益復(fù)雜的城市固體廢物無害化、減量化、資源化的處理要求，而且使得城市固體廢物處理設(shè)施運(yùn)行效果差，前處理和二次污染控制技術(shù)復(fù)雜，處理費(fèi)用高。
為了解決這種單一處理方式的不足，城市固體廢物需要采取綜合處理方式。所謂綜合處理[3]，就是將多種城市固體廢物處理處置技術(shù)以適當(dāng)?shù)姆绞接袡C(jī)地結(jié)合在一起，形成完整的處理系統(tǒng)，每種處理技術(shù)或設(shè)施僅處理適宜的城市固體廢物組分，從而改善城市固體廢物處理的效果，降低城市固體廢物處理的費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)城市固體廢物的減量化、無害化、資源化。
1單一處理方式
目前，世界上普遍使用且已形成工業(yè)化生產(chǎn)的城市固體廢物處理法，主要有：衛(wèi)生填埋法、堆肥法和焚燒法，其它處理方法，如氣化處理、熱解處理等還處于研究和試驗(yàn)階段，沒有形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，所以，在研究不同城市固體廢物處理法處理垃圾占總處理量的比例時，城市固體廢物處理法主要依據(jù)衛(wèi)生填埋法、堆肥法和焚燒法3種[4]。
1.1填埋處理
填埋歷史久遠(yuǎn)，是普遍采用的處理方法。因?yàn)樵摲椒ê唵巍⑹⊥顿Y，可以處理所有種類的固體廢物，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。
填埋是目前我國應(yīng)用最為廣泛的城市固體廢物處置技術(shù)[5]。近年來，由于國家加大了城市固體廢物處理投入，尤其是一些國外跨國垃圾管理公司的進(jìn)入，帶來的先進(jìn)設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營理念，極大地提高了生活垃圾處理廠的建設(shè)和運(yùn)營水平，推進(jìn)了我國城市固體廢物衛(wèi)生填埋處理技術(shù)與世界的接軌[6]。但是，大多數(shù)填埋場的設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營仍存在設(shè)計理念比較落后、科技水平低、土地填埋利用率不高、缺乏有效的基礎(chǔ)和邊坡防滲措施等問題，且絕大部分填埋場的填埋氣仍處于無組織排放狀態(tài)，不僅引起了溫室效應(yīng)，導(dǎo)致消防上不安全，也會產(chǎn)生惡臭。
應(yīng)當(dāng)指出的是，我國固體廢物填埋場的處置對象是有機(jī)物含量極高的原生混合固體廢物，這決定了生活垃圾填埋場是反應(yīng)型填埋場，填埋場產(chǎn)生的滲濾液和填埋氣體對環(huán)境的影響一直要延續(xù)到填埋垃圾達(dá)到穩(wěn)定化才基本結(jié)束。填埋場的建設(shè)只是城市固體廢物無害化填埋過程的開始，更重要的是要實(shí)現(xiàn)城市固體廢物填埋作業(yè)過程的無害化，同時通過維護(hù)和監(jiān)管，確保填埋場封場后在達(dá)到穩(wěn)定化前的數(shù)十年時間內(nèi)不要對環(huán)境和人類健康產(chǎn)生進(jìn)一步危害。
1.2堆肥處理
堆肥是我國、印度等國家處理固體廢物，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。堆肥是使固體廢物中的有機(jī)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。
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(jī)質(zhì)含量較高的固體廢物處理，可對固體廢物中的部分組分進(jìn)行資源利用，且處理相同質(zhì)量固體廢物的投資比單純的焚燒處理大大降低[1]。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。
堆肥處理不能處理不可腐爛的有機(jī)物和無機(jī)物，固體廢物中的石塊、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(jì)效益差。引進(jìn)國外技術(shù)投資巨大，不適合我國國情[7]。
發(fā)達(dá)國家由于固體廢物中的易腐有機(jī)物含量大大低于我國的一般水平，因此，靠堆肥只能處理15%左右的固體廢物組分，這在一定程度上阻礙了堆肥技術(shù)的推廣。堆肥技術(shù)必須是將固體廢物首先進(jìn)行分類后再將易腐有機(jī)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(jī)肥產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)無害化和資源化[8-10]。
1.3焚燒處理
焚燒是指固體廢物中的可燃物在焚燒爐中與氧進(jìn)行燃燒過程。實(shí)質(zhì)是C、H、S等元素與O2的化學(xué)反應(yīng)。固體廢物焚燒后，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)固體廢物的能源化，因此，是世界各發(fā)達(dá)國家普遍采用的一種固體廢物處理技術(shù)。
由于城市固體廢物焚燒減容效果顯著、無害化程度徹底，在垃圾熱值較高、處理達(dá)到一定規(guī)模時，可以回收廢熱發(fā)電，而且占地面積小，對周圍環(huán)境的影響較小，近10年來城市固體廢物焚燒處理在我國發(fā)展很快，特別是在城市化進(jìn)程快、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、人口密集、人均可利用土地資源少的大城市以及南方和沿海地區(qū)更是如此。
2綜合處理
2.1工藝流程
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圖1我國固體廢物綜合處理工藝流程圖
所謂城市固體廢物綜合處理就是將堆肥、焚燒和填埋三者有機(jī)結(jié)合，綜合為一體的處理方法。這種方法可以使垃圾得到合理處理與有效利用[11]。
資源得到充分回收利用，處理效率高。同時還可避免或減少單一處理的缺點(diǎn)和難度。其工藝流程為圖1所示。從圖1可以看出，綜合處理集中了填埋、焚燒和堆肥的優(yōu)點(diǎn)，同時，也解決了單一處理的缺點(diǎn)。從建廠投資來看，建一座標(biāo)準(zhǔn)的日處理200噸生活垃圾的綜合處理廠約需1000萬元~1200萬元；建一座同樣規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)垃圾焚燒發(fā)電廠（尚只能靠引進(jìn)國外的技術(shù)與設(shè)備）約需8千萬~1億元（國際市場價格）；而建一座同樣規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)的垃圾衛(wèi)生填埋場至少需2千萬元，且填埋用的壓實(shí)機(jī)需要進(jìn)口。
綜合處理和單一處理在效益上是顯然不同的。綜合處理的社會效益、環(huán)境效益顯然大大高于單一處理，污水與煙氣的排放量小，占用土地少，資源回收利用率高[12]。從經(jīng)濟(jì)效益比較分析來看，綜合處理的建廠投資少；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，生產(chǎn)肥料的盈利可維持整個處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，在肥料銷售好的情況下還略有盈利；焚燒爐壽命增長；設(shè)備不需進(jìn)口等。
2.2綜合處理的優(yōu)點(diǎn)
（1）城市固體廢物通過有效的預(yù)處理后，堆肥、焚燒原料質(zhì)量大為提高，處理量大為減少，簡化了工藝，降低了設(shè)備投資運(yùn)行成本；
（2）有機(jī)肥質(zhì)量大為提高，具有一定的市場前景；
（3）減少了焚燒尾氣的處理難度；
（4）延長了填埋廠的壽命，減少了填埋滲瀝液和有機(jī)氣體的排放等問題；
（5）塑料、金屬、玻璃、紙、熱能等的回收利用提高了社會和經(jīng)濟(jì)效益。
2.3綜合處理的研究現(xiàn)狀
總的說來，十多年來大多數(shù)這類綜合處理研究還停留于簡單的構(gòu)想階段，缺乏系統(tǒng)化的深入研究，對綜合處理工藝的組織特性、環(huán)境特性、經(jīng)濟(jì)特性等內(nèi)容基本沒有涉及，對于分選垃圾區(qū)別于混合垃圾進(jìn)行焚燒、填埋的特性也沒有研究。工程實(shí)踐中，我國目前運(yùn)行的綜合處理廠很少，規(guī)模也不大，而且限于分選工藝與填埋、焚燒和堆肥的結(jié)合，噸投資一般在20萬元?t-1以下。由于這種綜合處理廠整體規(guī)模不大，其中的焚燒量、填埋量都很少，焚燒工藝效果較難控制，二次污染控制較差。其次，這些綜合處理廠大多以堆肥或其它制肥工藝為核心，但由于我國堆肥質(zhì)量和市場的原因，堆肥處理在很多地區(qū)面臨困境，這也影響到綜合處理廠的運(yùn)行效益。另外不同區(qū)域在自然條件、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、社會發(fā)展水平、生活垃圾特性等方面存在差異，適用的生活垃圾處理處置技術(shù)也有所不同，而目前有些地區(qū)盲目照搬發(fā)達(dá)國家和其它地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，使得部分固體廢物處理處置設(shè)施不能正常運(yùn)行[13]。由于這些原因，這類綜合處理技術(shù)沒有得到廣泛的應(yīng)用。
3綜合處理的發(fā)展趨勢
對于綜合處理工藝，雖然現(xiàn)有項(xiàng)目的投資成本較低，但其處理規(guī)模小，運(yùn)行費(fèi)用高，二次污染不能得到有效控制。另一方面，雖然垃圾處理的能量回用是資源化的一個重要方面，但是系統(tǒng)的能量自給從目前的技術(shù)水平看來難以實(shí)現(xiàn)[14]。從固體廢物處理的經(jīng)濟(jì)性分析，這種“小而全”的綜合處理工藝難以獲得持久的生命力和廣泛的推廣。
發(fā)達(dá)國家固體廢物處理的歷史和經(jīng)驗(yàn)說明，源頭分類（產(chǎn)生者分類）是最經(jīng)濟(jì)有效的固體廢物分類手段，在此基礎(chǔ)上建立固體廢物綜合處理系統(tǒng)，并通過數(shù)學(xué)模型[15]優(yōu)化設(shè)置各種收運(yùn)處理設(shè)施、分配車輛和垃圾物流，可以實(shí)現(xiàn)城市固體廢物的低成本、高效率管理，并最大限度的實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化。雖然我國目前普遍采用固體廢物混合收集模式，但分類收集對于固體廢物處理、資源回收等的重要意義已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)知，全國很多大中城市開展了分類收集的試點(diǎn)工作，并制定了城市固體廢物分類收集規(guī)劃。隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，固體廢物收運(yùn)處理設(shè)施的完善，分類收集和綜合處理系統(tǒng)將互相促進(jìn)，得到更為廣泛的推廣[16]。“分類收集、集中清運(yùn)”系統(tǒng)較混合收集的垃圾收運(yùn)方式具有一定的優(yōu)勢。
在這一前提下，深入分析城市固體廢物綜合處理系統(tǒng)的系統(tǒng)特性、運(yùn)行規(guī)律，提煉總結(jié)適應(yīng)我國現(xiàn)階段及發(fā)展需要的系統(tǒng)模型和優(yōu)化方法，將大大提高我國城市固體廢物的管理水平。我國目前采用混合收集方式[17]，基于這一前提，利用數(shù)學(xué)方法優(yōu)化不同處理設(shè)施的數(shù)量和選址，優(yōu)化固體廢物物流在不同處理設(shè)施之間的分配都具有重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊（固體廢物卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.
[2]何品晶，馮肅偉，邵立明.城市固體廢物管理[M].北京：科學(xué)出版社，2003.
[3]朱永安.城市生活垃圾處理方法評述及綜合處理方法的設(shè)想[J].環(huán)境工程，1997，（2）：52-54.
[4]王豐春.城市垃圾處理方法綜述[J].電力環(huán)境保護(hù)，2003（1）.
[5]趙由才，柴曉利.生活垃圾資源化原理與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[6]趙坤.淺析城市生活垃圾處理方案選擇[J].城市管理與科技，200，l3（1）：8-12.
[7]陳朱蕾，黎小保，周磊，等.堆肥化技術(shù)對生活垃圾預(yù)處理效果的研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2004，12（1）：11-13.
[8]鄧小龍.城市垃圾綜合治理及資源化技術(shù)探討[J].環(huán)境，1998，（5）：38-39.
[9]趙四才.生活垃圾資源化原理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.120-238.
[10]李艷霞，王敏健，王菊思.固體廢棄物的堆肥化處理技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2000，（4）：39-45.
[11]陳海濱，周永鋒，韓沁沁.城鎮(zhèn)垃圾處理系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃研究[J].環(huán)境污染與防治，2005，27（5）：375-378.
[12]郭廣寨，陸正明，石峰.城市生活垃圾綜合處置系統(tǒng)的選擇[J].上海環(huán)境科學(xué)，2001，20（1）.
[13]聶永豐.我國生活垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討[J].環(huán)境經(jīng)濟(jì)，2005，10（22）.
[14]陳海濱，鄧成，毛毅.城鎮(zhèn)生活垃圾資源化處理[J].環(huán)境工程學(xué)報，2007，1（1）.
[15] Chen Z . L . , Li X. B . , Zhou L. , et al . Composting of MSW pretreatment effect on the study[ J] . Sanitation project , 2004 , 12( 1) : 11- 13.
[16]周仲凡,王吉.城市固體廢物管理與處理處置技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2001.12.
[17]屈志云,王敬民,劉濤,等.我國城市生活垃圾處理技術(shù)方式的選擇[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,14(7).
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