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关键词:垃圾;消解;湿解;蒸煮;湿热;热水解
中图分类号:R124.3文献标识码: A
一、前言
目前,国内生活垃圾的主流处理技术是填埋和焚烧发电。垃圾填埋占用大量土地、不
能利用资源,还会产生渗沥液及臭气,长期污染环境。垃圾焚烧发电可以利用垃圾的热值产生电力,减量化、无害化效果也很明显,但是对于我国垃圾分类效果还不明显、垃圾热值较低的现状来说,其投资和运行成本都很高,其产生的烟气和飞灰也存在环境风险,如果不严格按照国家规定运行,就可能造成环境污染。要解决这一问题,一是要注重源头分类,二是要改变生活垃圾的焚烧方式,即进行某种方式的预处理,分出垃圾中热值较高的部分进行焚烧,这样,垃圾焚烧炉的造价就会大幅降低、焚烧温度会高而稳定、炉渣的无机化程度会更高、发电效率会更高、环境风险也会降低。生活垃圾消解(湿解)处理就是这样一种方式。
二、我国的生活垃圾成分分析
我国的生活垃圾属于混合垃圾,含水率约50-60%,其中厨余垃圾约占60%(含水率约70%),可燃物(塑料、竹木、纺织品等)约占20%,还有少量无机物(砖石、玻璃、金属等),成分极其复杂,但依比重不同可大致分为三类:
1、轻垃圾(可浮于水面):主要包含塑料、竹木、纺织品、皮革、油脂等;
2、重垃圾(会沉于水底):主要包含砖石、玻璃、陶瓷、金属等;
3、易腐有机垃圾(消解处理后会变成泥土/浆):主要包含厨余垃圾、废纸等。
可见,影响垃圾焚烧效果的主要因素就是厨余垃圾,将其剔除是预处理的主要目的。
三、生活垃圾消解(湿解)处理技术介绍
生活垃圾消解处理技术也称为湿解、蒸煮、湿热、热水解、steam autoclaving处理技术,即在压力容器内利用高温高压水蒸汽与生活垃圾直接接触并保持一定温度和压力(一般≤8kgf/cm2、174℃)一段时间进行处理的技术,可以起到消毒、减量化、使易腐有机垃圾粉碎、脱水、分解的作用,而其它成分变化不大,从而使分选变得非常容易。
目前国内外都有使用消解技术处理生活垃圾的工程案例,各自的工艺有很大不同:
1、国外:采用卧式旋转消解罐(从蒸压釜改造而来),其直径可以很大,罐内壁设螺旋抄板,垃圾经水平输送机装罐,罐朝一个方向不停旋转,即可装满;消解处理完毕,泄为常压,打开罐盖,罐朝相反方向旋转,即可排净垃圾,再进行干式分选。此工艺垃圾在装罐前无需分选,装、排料不存在堵塞的问题,处理过程中罐可旋转,使反应均匀,所以处理时间较短;但装、排料耗时较长、装料密度不大,效率不高,占地面积也较大。
2、国内分为先消解后分选和先分选后消解两种类型:
2.1、先消解后分选工艺:采用立式固定消解罐,生活垃圾只需剔除少量粗大垃圾即经若干输送机装罐,消解处理完毕,泄至一定压力,迅速打开罐底的排料阀,垃圾在很短时间内即可喷爆排净,再进行干式分选。此工艺摒弃了繁杂的预分选工序,简单、实用、处理量较大;但装罐过程耗时长、效率低,喷爆过程容易堵塞、震动大、浪费蒸汽、产生大量臭气、厂房和设备布置较困难。
2.2、先分选后消解工艺:与先消解后分选工艺的区别在于先经过繁杂的机械甚至人工分选,将生活垃圾大致分成三类:轻垃圾、重垃圾和厨余垃圾,然后将厨余垃圾进行消解处理,其优点是所需的消解罐总体积变小了、排料也不易堵塞了,但现有分选技术分选效果较差,所以此工艺难以大规模推广应用。
四、生活垃圾消解(湿解)处理技术的改进设想
从上述介绍可见,各种生活垃圾消解处理工艺都各有优缺点,还有很多值得改进的地方,需要取长补短并有所创新,经过长期的研究,我们提出了如下改进设想:
1、采用造纸行业通用蒸煮设备蒸球作为消解罐,它实际上是一种立式旋转消解罐,其装料口可以加大,装料时旋转朝上,生活垃圾可以不经分选利用抓斗(垃圾焚烧发电通用装料设备)经漏斗直接装罐,速度很快、靠重力压缩装料密度也很大,消解处理完毕,泄为常压,打开罐盖,将罐装料口旋转朝下,垃圾靠重力即可排净;处理过程中罐可旋转,使反应均匀、时间缩短;这样就避免了立式固定消解罐的缺点。
2、将消解处理后的垃圾直接排入水池中进行水选,垃圾在水中依比重不同自然分成三类:浮于水面的轻垃圾、沉于水底的重垃圾和悬浮于中间的泥浆(由易腐有机垃圾形成);泥浆利用特制压滤机进行压滤脱水,可形成含水率低于40%的均质泥饼,即可用作营养土,也可作为燃料焚烧发电,这样就避免了干式分选形成的泥土杂质含量高(难以作为营养土)、含水率高(不稳定、热值低,需长时间堆酵干化)的缺点。
3、可将上述水池作为水解酸化池,使泥浆在其中最多停留三天,就可使大部分易腐有机垃圾由固相转变成液相并酸化(因为消解处理后的易腐有机垃圾分子小、温度高,所以生化反应速度很快),然后再压滤脱水,这样形成的泥饼量更少、更稳定(当然热值也变低),其压滤液的悬浮物(SS)含量很低、外观澄清透明(温度仍较高),可送入快速连续厌氧反应器中进行产乙酸、产甲烷反应生产沼气(可用于发电),停留时间最多只需一天就可完成反应,其沼液浓度很低并且无沼渣产生,大幅降低了污水处理费用。这样做的效果是现有“全混式”厌氧处理技术无法比拟的。
上述设想的效果未经实践验证。
五、生活垃圾消解(湿解)处理技术的经济性分析
1、消解处理技术最好与垃圾焚烧发电相配合:利用消解处理产生的轻垃圾和泥饼焚烧发电,可使焚烧炉较直接焚烧生活垃圾缩小至少五分之四,也无需昂贵的垃圾焚烧专用炉排及喷油助燃,使用普通的燃煤往复炉排或流化床炉就可焚烧,消解处理所需的水蒸汽可使用发电后的低压蒸汽,产生的臭气也可抽送至焚烧炉焚烧处理,大大降低了设备投资、运行成本和环境风险。
2、消解处理完毕后的泄压蒸汽可经管道输送至另一新装料的消解罐内用于垃圾预热,消解处理后的垃圾温度接近100℃,排入水池后可使泥浆保持较高温度,大大提高了生化反应速度,也降低了设备投资和运行成本。
3、易腐有机垃圾经消解处理后,在后续厌氧处理过程中短时间内产沼气量比未经消解处理大幅提升,用于发电,会产生显著效益。
4、易腐有机垃圾的分解属放热反应。
由上述分析可见,消解处理耗能并不高;从现有工程实例来看,蒸汽能耗并不是消解处理技术推广应用的障碍。
六、结语
综上所述可见,生活垃圾消解处理技术目前没有得到大规模推广应用的原因并不在消解处理本身,而在于消解处理所采用的工艺,如果能将其工艺调整好,此技术还是有发展空间的,尤其是生活垃圾经过消解处理,就可以更安全、更方便、更多地回收其中的有用资源,其余可燃物再去焚烧,这对于资源日益紧缺、环境压力逐渐增大、国家大力倡导发展循环经济的现实状况来说更具有深远的意义。
参考文献:
论文关键词:垃圾发电,垃圾焚烧,循环流化床,焚烧炉,炉排炉
1、炉排炉型焚烧炉
机械炉排炉技术作为世界主流的垃圾焚烧炉技术,技术成熟、可靠,其应用前景广阔,发展空间较大。这种焚烧炉因为具有对垃圾的 预处理要求不高,对垃圾热值适应范围广,运行及维护简便等优点,是目前在处理城市垃圾中使用最为广泛的焚烧炉。该类型焚烧炉型式很多,主要有固定炉排(主要是小型焚烧炉)、链条炉排、滚动炉排、倾斜顺推往复炉排、倾斜逆推往复炉排等。
为使垃圾燃烧过程稳定,炉排型焚烧关键是炉排。炉排的布置、尺寸、形状随着垃圾水分、热值的差异以及生产厂商的不同而不同,炉排有水平布置,也有呈倾斜 15°~26°布置,炉排设计分为预热段、燃烧段、燃烬段,段与段之间可以有垂直落差,也可没有落差。垃圾在炉排上着火,热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流,还来自垃圾层内部。在炉排上已着火的垃圾在炉排的特殊作用下,使垃圾层强烈地翻动和搅动,引起垃圾底部开始着火,连续的翻动和搅动使垃圾层松动,透气性加强,有助于垃圾的着火和燃烧。炉拱设计要考虑烟气流有利于热烟气对新入垃圾的热辐射预热干燥和燃烬区垃圾的燃烬。配风设计要确保空气在炉排上垃圾层分布均匀,并合理使用一、二次风。
对于成分复杂的垃圾,炉温太高时,物料熔融结块,炉排、炉壁 易烧坏,同时产生过多的氧化氮;炉温太低时,烟气滞留时间过短, 产生不完全燃烧,对人体有严重危害的二恶英难以完全分解。因此, 炉膛出口温度应保证不低于 850℃,烟气滞留时间不低于2s。
机械炉排炉的技术特点如下:
(1)由于鼓风压力小,风机装机容量小,动力消耗小。
(2)由于烟气粉尘量相对其他型式焚烧炉而言较小,除尘器的负 荷和运行成本相对降低。
(3)主要燃料为生活垃圾。点火及辅助燃料为油,不掺烧煤。
(4)进炉垃圾不需预处理。
(5)焚烧炉内垃圾为稳定燃烧,燃烧较为完全,炉渣热酌减率较低。
(6)设备年运行时间可达8000h以上;
(7)垃圾需要连续焚烧,不宜经常起炉和停炉。
由于垃圾焚烧技术较复杂、技术含量高,我国目前的大型机械炉排炉焚烧厂建设主要依靠引进国外先进焚烧炉,北京、上海、天津、重庆、广州、深圳等大中城市均主要采用引进国外先进炉排炉焚烧技术。部分中等城市开始应用国产机械炉排炉,如浙江温州、福建晋江等,但是处理规模一般在400t/d以下。
2、流化床焚烧炉
流化床焚烧炉不设运动炉体和炉排。流化床底设空气分布板,使 用石英砂作为热载体。垃圾均匀定量地加入到 700℃~750℃的砂子流 态化床中,进行热解气化和部分燃烧随后被燃烬,不燃物和焚烧残渣 随砂子一起通过炉底的排渣口进入筛分机分离出大颗粒不燃物排出炉 外。中等颗粒的渣和石英砂,通过提升机送入炉内循环使用。
流化床垃圾焚烧炉优点:
(1)流化床适用性广,生活垃圾、污水厂污泥、炼油厂的渣油与焦油、低品位煤、林产工业废物、农业废弃物等都可用流化床焚烧技 术处理。
(2)从燃烧理论上讲,流化床可使可燃垃圾与空气充分接触,所以不仅燃烧速度快,而且燃烧完全,即灼减率小(<2%)。
(3)过剩空气系数低,并采用分级送风,减少NOx的生成量。
(4)流化床内无转动的机械设备,故制造简单,造价较低。
流化床垃圾焚烧炉不足之处:
(1)为了保证入炉垃圾的充分流化,对入炉垃圾的尺寸要求较为严格,要求垃圾在入炉前进行一系列筛选及粉碎等处理,使其颗粒尺寸均匀化,一般破碎至15cm以下,易造成恶劣的工作环境。同时较多的辅机故障率高,动力消耗大。
(2)空气鼓入压力高,焚烧炉本体阻力大,动力消耗相对较高。
(3)流态化焚烧导致烟气粉尘含量高,烟气净化系统负荷增大,除尘的费用随之提高。
(4)需要掺加燃煤辅助燃烧。但根据国家有关政策,对掺煤部分的发电量不享受电价优惠。在目前煤价较高的情况下,掺煤影响企业的经济效益。同时,国家要求关停小火电的现行政策对流化床焚烧炉不支持。
(5)由于砂体不断翻动,对耐火内衬磨损大;同时,烟气流速高,对焚烧炉的冲刷和磨损严重。因此,焚烧炉运行可靠性相对较低,厂家保证年运行小时数7200小时,实际运行小时数一般低于7000h。
3、回转窑焚烧炉
回转窑焚烧炉技术的燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑,其内壁可采用耐火砖砌筑,也可采用管式水冷壁,用以保护滚筒。回转窑直径为4~6m,长度约10~20m,可根据垃圾的焚烧量确定。它是通过炉本体滚筒连续、缓慢转动,利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部,然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒内翻滚,可与空气得到充分接触,经过着火、燃烧和燃烬三个阶段进行较完全的燃烧。垃圾由滚筒的一端送入,热烟气对其进行干燥,在达到着火温度后燃烧,随着筒体滚动,垃圾得到翻滚并下滑,一直到筒体出口排出灰渣。当垃圾含水量过大时,可在筒体尾部增加一级炉排,用来满足燃烬,滚筒中排出的烟气,进入一个垂直的燃烬室(二燃室)。燃烬室内送入二次风,烟气中的可燃成分可在此得到充分燃烧。燃烬室温度一般为1000~1200℃。回转窑式垃圾燃烧装置设备费用低,厂用电耗与其他燃烧方式相比也较少,但焚烧低热值、高水分的垃圾时有一定的难度。
回转窑焚烧炉对垃圾成份适应性强,广泛应用于销毁工业废物和焚烧复杂的干、湿混合垃圾,如污泥等。物料由回转窑筒体一端送入,随着筒体的转动,物料在筒体内翻动前进、燃烧,直到燃烬成灰渣从筒体另一端落出,掉进灰斗。筒体轴线与水平面成一定倾角,以保证物料向前运动。
回转式焚烧炉既有炉排炉直接处理垃圾(不需预处理)和流化床焚烧炉物料与空气充分接触完全燃烧的优点,又避免了炉排炉的炉排需经常更换造成维护费用较高的缺点,但回转炉处理量小。
4、垃圾热解气化焚烧炉(CAO)
垃圾热解气化焚烧炉(Controlled Air Oxidation 可控空气氧化技术,简称CAO技术),是一种控制空气燃烧技术。CAO系统可分为加热干燥、热解气化、残碳燃烧、可燃气燃烧等4个区域。CAO第1燃烧室中,通入少量空气,在一定温度下,垃圾长时间停留,部分气化,部分分解,部分燃烧。灰渣和不能热分解的物体(如金属、玻璃等)经过自动清灰系统排出炉外。产生的可燃烟气进入上部的第2燃烧室,再配以空气,在超过1000℃的高温下经过2s的充分燃烧后排出。这些高温气体可以引入余热锅炉回收热量,之后采用NaOH 碱液净化,达标排放。
该炉型主要优点:
设备结构简单,维护较容易,动力消耗低;厂房高度低;热解法烟气中NOx含量相对较低。
该法不足之处主要为:
CAO燃烧系统在一定程度上解决了城市垃圾的处理问题,垃圾不用分选就可以充分地分解和燃烧,但对于水分超过40%的垃圾,在不投油助燃时则不能稳定燃烧。设备处理能力较小,单台处理能力一般为150t/d以下;厂房占地面积大;热量回收率低,焚烧后炉渣灼减率较高。热解炉不能适应高水份、低热值垃圾的处置,因此在我国广泛应用垃圾热解气化焚烧炉技术还有一定困难。
5、结论
【关键词】 生活垃圾;处理技术;方案优选;对策研究
近年来,生活垃圾已经成为污染环境的主要因素,对经济的发展和人们的生活都产生了很大的影响。怎样在保护环境的前提下妥善处理生活垃圾成为摆在我们面前的主要问题。优选生活垃圾处理技术方案是生活垃圾处理系统工作的重中之重,也是妥善处理生活垃圾的必然选择。生活垃圾处理技术方案有很多种选择,比如单一的填埋、焚烧和堆肥技术方案,也有综合运用这几种技术进行综合处理的技术方案,科学合理的选择生活垃圾处理技术方案对生活垃圾处理非常重要 [1]。
一、生活垃圾处理技术发展现状
生活垃圾处理成为全球性问题,困扰着很多国家,各国也在积极的进行科学研究,努力为生活垃圾处理提供一些可行的技术方案。在生活垃圾处理技术方案选择的时候,必须要结合本地的特点,充分考虑本地在经济上的实际承受能力和社会、自然等因素,尽量实现资源效益最大化。国内外比较成熟和常用的垃圾处理技术主要包括焚烧、卫生填埋、高温堆肥这几种方式,各种方法优缺点并存,下面我们简单的了解一下。
1.生活垃圾焚烧技术
我国对生活垃圾焚烧技术的研究开始于上世纪八十年代,起步较晚,垃圾焚烧技术曾经被国家列为科技攻关项目。由于,垃圾焚烧技术要求和设备价格都比较高,没有得到广泛的推广和应用,只在少数城市使用,还属于开始阶段。垃圾焚烧,主要是将垃圾放入焚烧炉中,直接或掺入少量的燃料进行焚烧,将焚烧释放出的热能进行利用,再将其余的固体残渣进行填埋,垃圾焚烧有利于实现快速减量化和无害化[2]。
2.生活垃圾卫生填埋技术
目前,卫生填埋技术是国内外在处理生活垃圾时最常使用的垃圾处理技术,也是生活垃圾的最终处理方式。卫生填埋技术方案处理垃圾的能力较大,初期投资和运行费用都比较低,因此,卫生填埋是我国大多数城市处理生活垃圾最主要的处理方式,同时也是其他处理方式必不可少的最终处理途径。但是,卫生填埋也存在一定的缺点,比如占地面积较大、运行不规范产生的污染比较严重等等。
3.生活垃圾高温堆肥技术
高温堆肥技术在我国处理垃圾时也比较常用,主要是利用各种微生物,使垃圾向腐殖质进行转化,可分为简易高温堆肥和机械高温堆肥。简易的高温堆肥工程规模较小、投入较少、环保措施不齐全。机械高温堆肥正好相反,工程规模较大,投资和运行的费用较高,环保措施比较齐全。近年来,由于高温堆肥技术垃圾处理效率低、工艺条件难以控制、堆肥质量难以保障等原因,受到一定程度的限制。
二、生活垃圾处理技术方案优选的必要性
确定生活垃圾处理技术方案是对生活垃圾进行处理的关键,直接决定了生活垃圾处理质量。进行生活垃圾处理技术优选研究具有重要意义,简单总结为以下几点:1.可以节约垃圾处理的成本。2.可以兼顾对环境的影响。3.提高资源利用率,节约资源。进行生活垃圾处理技术方案优选,是生活垃圾处理系统的必然要求。
三、生活垃圾处理技术方案优选的方法
1.最低成本法
垃圾处理方案的选择一定要充分考虑本地的经济发展情况,将垃圾处理的总成本控制在当地经济承受能力之内。在环卫资金有限的情况下,兼顾无害化处理,就要求在方案选择的时候使用最低成本法进行比较选择,控制总成本。
2.资源化效果法
在选择生活垃圾处理技术方案时,必须要注重垃圾的回收和利用,使垃圾潜在的资源和能源获得最大程度的利用。资源化效果法可以为生活垃圾处理技术方案的确定提供资源化效果的参照,明确垃圾焚烧和堆肥所占的比例,最终确定垃圾填埋量。
3.效益分析法
效益分析法主要是在确定垃圾综合处理方案之后,对处理厂的经济效益进行预测的一种方法。焚烧厂产生的热能价值、堆肥厂产生的堆肥产品的价值、填埋场沼气产生的价值三者的价值总和就是整个垃圾处理方案所产生的经济效益,经济效益最大的垃圾处理方案就是最合适的方案。
四、优选生活垃圾处理技术方案
1.生活垃圾卫生填埋技术
卫生填埋虽然说发展比较早,但是针对我国生活垃圾处理现状而言并没有过时。卫生填埋处理法处理生活垃圾的总成本相对来说比较低,在我国是处理生活垃圾时最常用的垃圾处理技术。我国丘陵地区比较多,可以进行卫生填埋,并且在我国的中西部地区,坡地、荒地比较多,垃圾组份无机物含量较高,在规范化管理的条件下进行卫生填埋是最为合适的生活垃圾处理技术。另外,有些地区由于垃圾的产量较小、垃圾中无机物含量较高、垃圾产生源较为分散,没有条件进行焚烧或堆肥,就必须采用卫生填埋的方式,卫生填埋也是其他处理方式必不可少的最终处理途径。
2.生活垃圾高温堆肥技术
高温堆肥技术在我国处理垃圾时也比较常用,主要是利用各种微生物,使垃圾向腐殖质进行转化。生活垃圾堆肥应该特别慎重,防止重金属污染。在进行高温堆肥时应该坚持以下原则:(1)注意粗堆肥和精堆肥各自的用途,粗堆肥只用于绿化目的,精堆肥可以用于农作物,但要进行重金属检查,以防危害人体健康。(2)高温堆肥的气候条件要适宜,特别注意在比较干旱的地区,不能采用高温堆肥技术。(3)不要盲目提倡垃圾堆肥,必须要有稳定的市场需求。高温堆肥技术是生活垃圾处理的一种处理方式,但使用不当将会产生很多危害。
3.生活垃圾焚烧技术
目前我国生活垃圾的热值普遍较低,因此,要想推广垃圾焚烧技术,就必须加强垃圾的预处理。加强垃圾预处理是实行垃圾焚烧的前提条件,在进行垃圾焚烧前要除去垃圾中的粉尘、煤灰和一些含重金属的物质,减少垃圾的焚烧量和尾气处理压力。我国要积极开发新技术,降低焚烧垃圾的成本,以便垃圾焚烧处理技术得到广泛的推广和应用。
4.综合处理技术
综合处理技术就是将填埋、焚烧和堆肥等方法组合运用起来的一种处理技术。综合处理技术首先对垃圾进行分类筛选,对于热值较高的筛上物垃圾进行焚烧,筛下物进行填埋,中间有机质较高的用于堆肥。综合处理技术方案可以提高垃圾处理的效率,产生更高的经济效益。最终实现生活垃圾处理无害化、减量化、资源化的最终目标。
结语:
伴随着经济的发展和人们生活水平的提高,生活垃圾日益增多,垃圾处理成为严峻的问题。生活垃圾处理技术方案的选择,要充分结合当地特点,因地制宜,有区别和侧重。生活垃圾处理技术方案选择能够促进垃圾处理系统的建立和完善,并且可以提高垃圾处理效率,获得较高的投资效益,对促进我国经济可持续发展具有重要意义[4]。
参考文献:
[1]王新军,苏海龙,许博涵等.城市社区生活垃圾的处理及实施规划[J].中国环保产业,2014,(2):36-41.
[2]何品晶,张春燕,杨娜等.我国村镇生活垃圾处理现状与技术路线探讨[J].农业环境科学学报,2010,29(11):2049-2054.
[3]陈钦,周小龙,鲍晓英等.浅析生活垃圾处理的碳排放问题和减排策略[J].环境卫生工程,2011,19(6):48-49.
【关键词】餐厨垃圾;无害化处理
1.项目建设背景及必要性
1.1项目建设背景
2012年4月19日,国务院办公厅印发了《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划的通知》([2012]23号),明确了“到2015年,直辖市、省会城市生活垃圾全部实现无害化处理,城市生活垃圾无害化处理率达到90%以上,全国城镇新增生活垃圾无害化处理设施能力58万吨/日”的主要目标,并进一步提出了“在已启动餐厨垃圾处理工作的基础上,继续推动餐厨垃圾单独收集和运输,以适度规模、相对集中为原则,建设餐厨垃圾资源化利用和无害化处理设施”的建设任务。
1.2项目建设必要性
在相当长的一段时期内,国内餐厨垃圾主要作为城市近郊养猪的饲料。由于其来源复杂,极有可能引起疾病的传播,现已被政府明令禁止。城市垃圾处理处置方法通常有焚烧和填埋,如果将城市生活垃圾进行焚烧,由于餐厨垃圾的水份含量常常高达90%左右,发热量为2100~3100kJ/kg,和其它垃圾一起焚烧,不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求(即5000kJ/kg以上),反而会导致燃烧炉燃烧不充分而产生二英;如果将生活垃圾进行填埋,同样因为混入的餐厨垃圾水分含量高而不宜处理。因此餐厨垃圾有必要进行单独无害化处理。
2.处理工艺确定
2.1XX市餐厨垃圾物理、化学性质分别见表。
以上数据分析表明,XX市餐厨垃圾具有以下特性:
a)含水率高,混合测试样含水率高达87.07%。
b)易腐性,富含有机物,混合测试样有机干物质高达92.8%。
c)油脂及盐分含量高。
2.2餐厨垃圾处理工艺选择
目前,餐厨垃圾处理工艺主要有填埋、焚烧、厌氧消化、好氧堆肥等,各处理方式的优缺点对比分析见表3。
根据表中各种餐厨垃圾处理方式优缺点的比较,结合XX市餐厨垃圾的特性,对XX市餐厨垃圾处理方式的选择做出如下分析:
(1)高含水率的餐厨垃圾,往往成为填埋场垃圾渗滤液的主要来源;餐厨垃圾黏度大,分散性差,也不利于在填埋场摊铺和压实;此外餐厨垃圾有机物含量较高,填埋方式未对其进行有效的资源化利用,因此餐厨垃圾不适宜采取填埋工艺。
(2)高含水率的餐厨垃圾不宜采用焚烧工艺,因为含水率高会增加焚烧燃料的消耗;餐厨垃圾中含有的大量脂类物质在重金属催化条件下生成二英,若处理不当易对环境造成严重的二次污染。
(3)堆肥适合于处理易腐有机质含量较高的垃圾,高含水率的餐厨垃圾在堆肥的过程中易将整个堆垛全部空间填死,空气无法进入内部,致使微生物处于厌氧状态,使降解速度减慢并产生硫化氢等臭气。
(4)结合我国国情及XX市具体情况,相对其它餐厨垃圾处理方式,厌氧消化方式具有突出的优势,主要体现在以下几个方面:
① 厌氧消化后产生的沼气是清洁燃料。
② 固体物质被消化以后,可以得到高质量的有机肥料或土壤改良剂。
③ 在有机物质转变成甲烷的过程中实现了垃圾的减量化。
④ 厌氧消化产生的沼气可以利用进行发电,减少了温室气体的排放量。
⑤可实现分离油脂资源化,厌氧微生物耐盐毒性较强,且节省能耗。
以上分析表明:应用厌氧消化技术处理餐厨垃圾在生态环境方面具有突出的优势,从能量需求、排放产物和运行过程对周围环境卫生影响的角度看,厌氧消化技术能够实现环境、社会和经济效益的协调统一,对环境和经济的可持续发展都具有重要的意义。
基于上述技术分析,推荐XX市餐厨垃圾无害化处理处置工程采用厌氧消化处理技术。
2.3厌氧消化工艺的选择
按照厌氧发酵反应罐的操作条件,餐厨垃圾厌氧消化处理技术可分为以下几类:
(1)按照固体含量可分为:湿式、干式。
(2)按照温度可分为:中温、高温。
湿式厌氧消化和干式厌氧消化的对比分析见表4。
根据以上湿式和干式厌氧消化的对比分析,结合XX市餐厨垃圾含水率较高的特点,本项目适宜采用湿式消化工艺。
中温厌氧消化和高温厌氧消化的对比分析见表5。
关键词:循环经济 城市 生活垃圾 应用
中图分类号: R124.3 文献标识码: A
正文:
1 城市垃圾处理的原则
按照垃圾的组成物料性质分类,城市垃圾可分为有机垃圾(如厨余、果皮)、无机垃圾(砖瓦、炉灰、灰土)、废品(如废纸、塑料、金属、玻璃)。城市垃圾的管理的原则是:减量化、资源化、无害化。减量化是贯穿于城市垃圾处理的整个过程,不仅要求在城市垃圾产生的源头减少产量,而且在处理的末端也要求对垃圾的最终排放物减低到最少,以达到对环境造成最低的污染;资源化是要求垃圾的再利用,这样不仅能达到物质能量的极限利用,而也达到了减量化的要求;无害化是垃圾处理的基本要求,无论用那种方法处理,都必须要达到无害排放。垃圾围城现象的出现,从某种程度上,促使人们重视城市垃圾的“三化”处理,其中,资源化是对城市垃圾处理发达的欧美国家所提倡的,例如瑞典,近年来,人们逐步认识到城市垃圾资源化利用的重要性。
2 城市垃圾处理方法
2.1 卫生填埋
卫生填埋是将垃圾与环境的物流交换渠道加以隔离同时实施填埋的方法,其主要原理是通过填埋场内的厌氧消化、微生物降解等作用将垃圾降解。卫生填埋始于 20 世纪 60 年代,现今,污泥的卫生填埋已是一项相对成熟的污泥处置方法。卫生填埋具有运行简单、投资及运行成本低、适用性强等优点,国内城市垃圾中如有一半的垃圾填埋产沼后得到回收,则可日回收热值为 21MJ/m3的沼气 120 亿 m3,相当于新建 33 个 100 吨规模焦化厂的产气量,可节约标准煤 861.244 t/d。但是同时卫生填埋的占地面积大、选址困难,存在渗滤液渗漏造成二次污染风险等缺点。主要应用卫生填埋的方式处理城市垃圾的国家有美国、德国等,当前我国 90 %的城市是采用填埋的方法进行处理,卫生填埋技术的应用虽然具有一定的局限性,但是在目前没有其他更优的方法情况下,它是不二之选。
2.2 垃圾焚烧
焚烧是以燃烧反应彻底转化垃圾中可燃组分的一种方法,这种方法可使垃圾减量 90 %,大大减少占地,并可利用余热发电实现资源化。垃圾焚烧的缺点在于投资费用大、运行成本高、并且产生二噁英等微量剧毒物需采取措施控制。主要使用焚烧的方法处理垃圾的国家有日本、瑞士和丹麦,所占比例分别为 65 %、70 %和 66 %。焚烧处理垃圾的方法在我国刚刚兴起,但是对于焚烧方法是否安全却倍受争议,这场争议促使了政府和市民意识到垃圾分类的重要性。其实,利用焚烧处理方法在其他国家和地区受到青睐,关键是人家严格运行、严格管理,在我国由于种种的原因,环保行业总是硬件设施建设好了,但在实际运行中却出现着偷排,甚至直接排放的情况,相信人们所担心的不是技术本身的问题,而是管理者的职业操守。
2.3 垃圾堆肥
堆肥是处理与利用垃圾的一种方法,是利用垃圾或土壤中存在的细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物,使垃圾中的有机物发生生物化学反应而降解(消化),形成一种类似腐蚀质土壤的物质,用作肥料并用来改良土壤。现在,采用堆肥化处理城市生活垃圾最多的国家是荷兰和法国。堆肥法的主要优点是:部分实现资源化,有利于生态的良性循环。其缺点是:处理周期较长,占地面积大,卫生条件差;在使用过程中容易造成二次污染,特别是对土壤、水体和大气的污染;此外,堆肥产品中所含重金属还会通过食物链对人畜造成危害。堆肥的垃圾处理方法在我国未得到认同,这可能是由于我国还没有形成垃圾分类的体制,还没有具备对垃圾进行堆肥处理的基础条件。
通过对三种应用广泛的垃圾处理的阐述,我们可以看出,无论用哪种方法都有它的缺点,而有些缺点会影响整个方法的应用,例如卫生填埋的渗漏液渗漏风险。因此,在垃圾处理方法选择上,必须因地制宜,根据实际情况选用方法。例如:土地资源丰富的,可以用卫生填埋的方法;而人们环保意识高的地区,可以尝试进行垃圾分类,然后进行堆肥。在目前能源紧缺的情况下,如何利用垃圾,将垃圾处理方法有机地结合起来使用实现垃圾资源化才是当今社会垃圾处理的主流。
3 发展循环经济 推广城市垃圾资源化
城市垃圾资源化主要是从能源节约和垃圾减量化的角度考虑。特别是在我国城市垃圾产量大、处理率低的情况下,实行城市垃圾的资源化,是可以实现城市垃圾无害化处理的最好方法。根据 2010 年远景规划目标要求,今年城市垃圾量为 2.4 亿吨,无害化处理将达到 85 %~90 %,但是目前遇到的困境是城市卫生填埋的负荷已近乎极限,焚烧的方法未得到普及,堆肥的方法更未得到认同。现今,我国城市垃圾资源化还没有形成规模,主要存在着垃圾分类、减量化、资源化未引起重视,资金投入不足、未形成产业链等问题,实现城市垃圾资源化,应从以下四方面入手:
(1)通过政府有效引导,提高市民的垃圾分类意识无论最终以什么方式来实现城市垃圾的资源化,垃圾分类是第一步,提高市民垃圾分类意识是第一步。我国国民的环保意识相当于发达国家,还比较低下,更勿用谈垃圾分类意识,但是城市经济的发展,人们生活水平和文化水平的提高,给生活在城市的市民提高垃圾分类意识提供了硬性基础。而市民对生活质量的要求越来越高则是提高市民的垃圾分类意识的催化剂,这必然带动市民自觉地对垃圾进行分类后才废弃。然而,市民的意识通常是当自身受到损害时,才会付诸于行动,从这个角度说,市民的垃圾分类意识是脆弱的,要市民的垃圾分类意识稳固,政府部门需要加强垃圾分类的宣传,积极参与垃圾分类的工作,使市民感觉到他们的行动得到了社会的认同,他们才可以坚持自己的意念和行动。
(2)加大资金的投入,形成城市垃圾的产业链在城市垃圾中,有机垃圾占 60 %~70 %,塑料占 8 %~9 %,玻璃占 3 %~5 %,纸张占 2 %~3 %,其他(包括废金属制品等)占13 %~21 %。可回收的有玻璃、纸张、金属制品等,可回收率约10 %~15 %。另外有机垃圾中以厨余与果皮居多,如果通过垃圾分类,就可以将厨余与果皮进行堆肥,这样最终垃圾处理量将大大地降低。目前,垃圾中可回收主要是靠城市垃圾的拾荒者完成,回收只是一小部分,而由于没有得到分类,厨余与果皮根本无法进行堆肥,且存在着市民分类好的垃圾,无处投放的尴尬局面。政府应该加大这方面的资金投入,一方面通过政策鼓励企业对产品利用完后可回收部分进行回收,循环利用;另一方面则建立废品回收产业,回收可回收的但企业未能回收的废品;再者,建立垃圾分类细则,并严格执行,以小区为单位,推广垃圾堆肥处理方法,形成垃圾堆肥后化肥的产业链,建立市场运行机制。还要打破目前垃圾处理中政企不分、垄断经营、非市场化运作的现状,要由原来的政府环卫部门运作转变为市场机制企业化运作,让企业成为市场的主体。
(3)因地制宜,加强对垃圾处理设施运营者的监督经过垃圾分类后,不能用于回收或堆肥的垃圾,还是要采用卫生填埋或焚烧的方式对其进行最终的处理,各个地方应根据当地的实际情况选用最终的处理方法。政府部门应建立完善的监督机制,对垃圾处理设施运营者加强监督,促使垃圾处理设施运行符合技术要求,并且鼓励市民参与到监督过程,让市民更加了解垃圾处理的过程,以取得市民的信任。
(4)完善环境保护法律法规体系,实行城市垃圾处理规范化
我国在环境保护法律法规的制定方面起步较晚,且其发展未能与现时环境问题的真实情况相一致,这就导致了环境问题的处理得不到正常化和规范化,而在城市垃圾处理的法律法规更加如此,到目前为止,还没有关于城市垃圾处理的法律法规,这就造成了我国城市垃圾处理得不到明确的法律保护。完善我国环境保护法律法规,根据环境问题的实际情况及时更新,是实行包括城市垃圾问题在内的环境问题规范化处理的基础。城市化进程加快了大量废弃物进入环境,以城市为中心的环境污染在扩大,并向农村蔓延。城市垃圾资源化,不仅可以减少垃圾对城市的污染,而且还促进循环经济建设,维护区域生态平衡。实现城市垃圾资源化和不能资源化的垃圾进行处理的有机结合,是应对垃圾围城的最佳方法。实现城市垃圾资源化,需要长时间去建立有效的机制,在这个过程中必须要坚持不懈,勇于改革创新。
4 结语
随着城市的发展,城市垃圾量也会不断地增加,这种趋势不可逆转。解决城市垃圾围城问题,关系到城市的可持续发展,关系到城市生态环境,关系到广大市民的切身利益。因此,无论是政府还是个人,都应该在这个问题上做好属于自己的工作:按照垃圾分类的方法将垃圾分好类,进行资源化;加大资金投入,形成垃圾资源化产业链;垃圾循环利用,最终实现垃圾的减量化、资源化及无害化。
参考文献