发布时间:2024-01-06 16:32:38
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇焚烧垃圾优缺点,期待它们能激发您的灵感。
(中材地质工程勘查研究院有限公司,北京100102)
摘要:简要介绍了我国垃圾焚烧的发展现状和垃圾焚烧处理技术的现状,对垃圾焚烧炉的炉型进行了技术比较与分析,对常用的机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉的优缺点进行了比较,最后提出了各种炉型的适用条件。
关键词 :垃圾焚烧;机械炉排焚烧炉;流化床焚烧炉;回转窑焚烧炉
中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1008-9500(2015)01-0033-03
垃圾焚烧是指采用热力技术使垃圾分解并无害化、减量化的过程,这是一种回收废物中能量、矿物质及化学成分的方法。垃圾焚烧的过程也是减少废物体积和危害的过程,并可减少或去除可能有害的物质。随着垃圾焚烧技术、装备与污染防治设施的不断发展与完善,焚烧已成为发达国家和地区处理生活垃圾的主要方式。
1我国垃圾焚烧发展现状
1988年我国在深圳建立第一座垃圾焚烧发电厂,采用日本三菱马丁进口设备和技术。近年来我国垃圾焚烧发电厂建设逐年增加,到2012年全国已运营的垃圾焚烧厂达到138座。除内蒙古、江西、贵州、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆9省区外,其余22个省市均有分布,其中浙江(26座)、江苏(21座)、广东(18座)、福建(12座)4省占到近60%。整体上呈现东部>中部>西部的趋势。
“十二五”期间,我国垃圾焚烧设施建设处于高速发展期,预计到2015年底,投产和在建的生活垃圾焚烧发电厂将超过300座。《关于印发“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》(国发办[2012]23号)中要求,到2015年,全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上,其中东部地区达到48%以上。
2垃圾焚烧处理技术现状
目前,城市生活垃圾焚烧的主流设施主要为机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉。欧洲90%以上的焚烧厂采用机械炉排路;日本大型城市垃圾焚烧厂基本采用机械炉排路,市、町、村的垃圾焚烧炉以流化床焚烧炉居多。我国目前(截至2014年5月)建成并投运的178座生活垃圾焚烧发电厂中,采用机械炉排炉技术的电厂达到106座,设计处理规模10.5万吨/日;采用流化床技术的电厂为67家,设计处理规模5.8万吨/日。采用机械炉排炉技术的垃圾焚烧厂多分布在东部沿海地区,尤其是省会级和副省级城市居多;采用循环流化床技术的垃圾焚烧厂主要分布在东部地区地级市和中西部地区。
此外,热解气化焚烧技术近年来得以应用。该技术包括热解和气化两个过程,热解是在无氧或缺氧的条件下,利用高温使生活垃圾有机成分裂解,从而脱出挥发性物质并形成固体焦炭的过程;气化是指反应物在还原性气氛下与气化剂反应,生成以可燃气为主的热转化过程。按照热备运行方式可分为固定床、流化床、回转窑及其他类型的反应器等多种。该技术具有投资小、运行成本低、使用寿命长等特点,适用于产生量相对较小的中、小城市(包括县、乡镇)的生活垃圾处理。
3垃圾焚烧炉型比较与分析
常用的垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉等3种,3种炉型的主要特点分析如下。
3.1机械炉排焚烧炉
机械炉排焚烧炉是国际上比较成熟的技术,运行可靠度较高,燃烬度好,适用于大处理量、高热值的垃圾焚烧,是大部分发达国家采用的炉型,在国际上约占有80%的市场份额。机械炉排焚烧炉根据炉排型式主要分为顺推或逆推式往复炉排炉及滚动炉排炉两大类。往复炉排炉可使垃圾有效地翻转、搅拌,具有较理想的燃烧条件,可实现垃圾完全燃烧。滚动炉排炉由于排汽孔容易堵塞,维修工作量相对较大,因此使用率较往复炉排炉低。
机械炉排焚烧炉的优缺点比较见表1。
3.2循环流化床焚烧炉
循环流化床燃烧技术是20世纪60年展起来的一种新型清洁燃烧技术。该技术的基本特征在于在炉膛下部布置有耐高温的布风板,板上装有载热的惰性颗粒,通过床下布风,使惰性颗粒呈沸腾状,形成流化床段,在流化床段上方设有足够高的燃烬段(即悬浮段)。一般物料投入流化床后,颗粒与气体之间传热和传质速率很高,物料在床层内几乎呈完全混合状态,投向床层的垃圾能迅速分散均匀。由于载热体存有大量的热量,投料时炉温不会产生急剧变化,使床温的温度易保持稳定,避免了局部过热,因此,床层温度易于控制。同时它具有燃烧效率高、负荷调节范围宽、炉内燃烧强度大、适合燃烧低热值垃圾的优点。主要的流化床焚烧工艺形式有鼓泡流化床、转动流化床和循环流化床等几种,其中国内较多采用循环流化床形式。
循环流化床焚烧炉的优缺点比较见表2。
3.3回转窑焚烧炉
回转式焚烧窑炉体为采用耐火砖或水冷壁炉墙的圆柱形滚筒。它是通过炉体整体转动,使垃圾均匀混合并沿倾角度向倾斜端翻腾状态移动。为达到垃圾完全焚烧,一般设有两个燃烧室。其独特的结构使几种传热形式中完成垃圾干燥、挥发分析出、垃圾着火直至燃尽的过程,并在二燃室内实现完全焚烧。
回转窑式焚烧炉对焚烧物变化适应性强,特别对于含较高水分的特种垃圾均能实行燃烧。
回转窑焚烧有3种焚烧方法,即灰渣式焚烧、熔渣式焚烧、热解式焚烧。
3.3.1灰渣式焚烧
灰渣式焚烧炉的回转窑温度控制在800~900℃之间,垃圾通过氧化熔烧达到销毁,回转窑窑尾排出的主要是灰渣,冷却后灰渣松散性较好。
3.3.2熔渣式焚烧
熔渣式回转窑焚烧炉主要是处理一些单一的、毒性较强危险废物,温度一般在1500℃以上,目的是提高销毁率。由于熔渣式回转窑焚烧炉炉膛温度较高,辅助燃料耗量增大,致使回转窑耐火材料、保温材料消耗量高。
3.3.3热解式焚烧
热解式回转窑焚烧窑内温度控制在700~800℃之间,垃圾在回转窑内热解气化,产生可燃气体进入二燃室燃烧,可以大大降低耗油量。另外由于温度低,热损失少,烟气量在3种处理工艺中最低,随之装机容量降低,运行成本大大降低,但是其缺点是灰渣残留量高,灰渣焚烧不彻底。
回转窑焚烧炉的优缺点比较见表3。
4结语
综上所述,比较几种炉型特点,机械炉排焚烧炉受热面磨损小、无需混煤燃烧,灰渣产量低,一般适用于各种规模的垃圾焚烧厂,尤其是大中型的垃圾焚烧厂;流化床焚烧炉由于投资较少,一般处理规模较小,适用于中小型、垃圾质量较不稳定的焚烧厂;回转窑焚烧炉一般用于小规模特种垃圾如医疗垃圾、工业垃圾等,不适合大规模生活垃圾处理。
参考文献
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关键词:市政生活垃圾,垃圾处理,系统工程
1.市政生活垃圾的产生阶段
当我们走进琳琅满目的超市和百货商场,大家首先想到的是那些物品的使用价值,然后希望将它搬回家,让它为我们的生活服务,提高我们的生活质量,这个想法一点也没有错,更何况为了应对刚刚发生的经济危机,国家和政府还在鼓励消费。可是放在商场的这些家具、服装、器皿、饮料、……、等等一切物品,除了少部分属于食物的物品以外,大部分在我们搬回家之后,最终都将成为垃圾扔弃。商品包装在回家打开后就要扔掉,衣服破旧了也要扔掉,家具坏了或者陈旧了也要扔掉,看过的无用的书籍也要扔掉,塑料用品烂掉也会扔掉,电子产品坏了不能用也要扔掉,总之,大量的商品在失去其使用价值后都将成为垃圾,用一句说得有点夸张的话来讲:“一切都将成为垃圾。”
2.市政生活垃圾的收运阶段
政府的环卫部门在收运垃圾的时候,虽然目前不少大中型城市已经投用不少的密闭性能非常好的垃圾运输车(垃圾不会抛撒在道路上,垃圾中的水分渗出后不会洒落在运输道路上),但是,就像上海和成都这样的大城市,还有不少不能做到全密闭的大量垃圾运输车辆扔在仍在使用中,造成垃圾运输车辆对通行道路的污染,特别是进出填埋场和垃圾焚烧发电厂的附近道路(大约在5~10公里范围内)严重污染,其中,尤以垃圾中的渗滤液渗漏掉在路面上的污染为重。在垃圾从居民点收运到垃圾填埋场和垃圾焚烧发电厂的过程中,还有垃圾中转站,垃圾中转站应为能够很好防雨的建筑,雨水不再进入垃圾,目前新建的垃圾中转站都能够按照防雨和密封的要求建设,但仍在使用的大量过去建成的垃圾中转站没有防雨设施,雨水不可避免地进入堆放在垃圾中转站的垃圾中,特别是南方地区降雨量大,这个问题更加明显。所以政府环卫部门应加大资金投入,尽快完成旧式垃圾运输车辆的改造与换代。。
3.市政生活垃圾的处理阶段
3.1主要的垃圾处理方法
垃圾处理方法的种类是很多的,但目前市政生活垃圾的大规模处理方法主要有两种:填埋与焚烧。填埋处理的主要优缺点:①优点:初投资和封场之前的运营费都很低,封场后产生的沼气可以通过燃气轮机发电。。②缺点:填埋场底部防渗漏施工质量问题和填埋场底部在承重后不均匀沉降拉裂容易造成渗滤液深入地下污染周边地下水及土壤;填埋场工作期间及封场后有发酵臭气溢出污染空气环境;长期占用土地,且占地大;填埋场开始运营及封场后多年需要对填埋场析出的渗滤液进行收集处理,虽然能处理。。垃圾焚烧的主要优缺点:①优点:减量化效果明显;可以资源化利用来发电;燃烧后产生的废渣可以综合利用;占地省;②缺点:初投资及运营费用高;焚烧过程中需要控制二恶因的生成;燃烧产生的飞灰收集起来后属于危险废弃物,固化处理后仍需送填埋场;产生的垃圾渗滤液属于高浓度有机废水(CODcr高达20000~70000,BOD5高达10000~35000)虽然能处理,但非常困难,而且处理成本非常高。
3.2垃圾焚烧中二恶因的控制
垃圾焚烧过程中控制二恶因的排放主要有三个手段:第一,根据科学研究,构成二恶因的是多种是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物,全称分别是多氯二苯并二恶英 polychlorinated dibenzo-p-dioxin(简称PCDDs)和多氯二苯并呋喃 polychlorinated dibenzofuran(简称PCDFs)--由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环和为多氯二苯并呋喃(PCDFs)由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环,在燃烧温度达到较高的温度,都会分解成一些无害的低分子产物,所以必须控制垃圾焚烧的燃烧温度大于850℃,为了可靠,维持其在850℃以上2秒,这个规定也是进入了《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)。这个是容易做到的,即使垃圾热值达不到,可以通过添加辅助燃料(天然气或柴油等)来实现。第二,烟气在放热降温过程中,已经燃烧分解的无害化学物质在温度600℃左右存在再次合成二恶因的可能,为了降低其再次合成量,垃圾焚烧所配套使用的余热回收锅炉在烟气处于该温度区间,布置了使烟气快速降温的蒸发器。烟气在很短的时间(小于0.5秒)就通过了该温度区间。第三,在烟气处理过程中,喷入比表面积和吸附能力非常强的活性炭到烟气中,吸附烟气中的二恶因高分子物质。
3.3垃圾厂选址
垃圾焚烧处理,包括填埋和焚烧,不可避免地对周边环境有一些影响,就像厕所一样,这个东西大家都离不了,但谁也不愿意住在厕所旁边,所以垃圾填埋场和焚烧厂的选址非常关键,应在充分纳入民众意见的基础上进行民主决策,让民众也站在政府的角度,来确定垃圾处理的选址位置。目前很多地方,垃圾处理的位置选址都是由领导和少数的专家在决策,严重缺乏民主性。垃圾处理的选址应尽可能结合人口密度和运输距离进行综合考虑,离城市太近,影响周边居民,离城市太远,运输距离长,垃圾运输成本大幅度增加,要综合这两个因素,在民众的理解和支持下来合理进行垃圾处理的选址。随着我国运输条件的大幅度改善(很多城市都形成了由内向外绕城的多环高速道路),适当增加垃圾处理厂址离城市中心的距离是可取的。
3.4垃圾焚烧处理产业化不可取
当然,国家环保部门会对垃圾焚烧发电厂的排放进行监测,但是目前来看,由于环保监测人员的技术水平,监测是不到位的,该严格监测的无法实施,对并不需要高标准控制的指标却擅自提高排放标准。鉴于上述现状,建议政府尽快取消垃圾焚烧处理产业化,由政府来投资建设和运营管理垃圾焚烧发电厂(目前大多数垃圾填埋场都是由政府部门投资建设并管理)。政府本不应该去做自己并不擅长的事情,但为了实现垃圾处理不危害环境,有必要把这件事情担负起来。广州市的李坑垃圾焚烧发电厂也许是个较好的案例,该厂由政府投资建设,聘请国际上知名的公司来进行运营管理,广州市固废中心(政府职能部门)对其实施严格的监督和考核,缺点是运营成本较高。在我看来来,北京市明确宣布取消垃圾处理产业化是北京人民的一大幸事。以前是因为缺少资金,大量采用BOT方式建设垃圾焚烧发电厂,目前,经济发展起来了,资金的困难远不如以前,政府也有能力考虑用财政资金来支持垃圾焚烧处理这项基础设施的建设和运营。
4.结论
在垃圾处理这个系统过程中,政府应担负起对社会民众的宣传教育工作,加强立法建设,严格监督管理垃圾处理行业的所有参与者,包括市民、市政府有关职能部门、参与垃圾处理的企业和组织。参与垃圾处理的企业应有高度的社会责任感,本着对社会负责的态度建设运营管理,积极运用和开发先进的处理技术,实现垃圾处理低成本化,如确因成本过高经营困难,不因为过去签订的特许经营协议的束缚,主动加强与政府的沟通,获得政府的理解与支持。
参考文献:
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[2]李定龙.城市生活垃圾处理处置工程及应用.北京:中国石化出版社,2010,02.
【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】 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]。
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【关键词】城市固体废物 减量化 资源化 无害化
随着科技的进步,城市化进程不断扩大,工矿企业的日益增多,人们生活水平的不断提高,固体废弃物的数量逐年递增。据统计,我国每年的固废排放量约为5亿吨,我国现有668个城市,其中86个城市超过50万人口,每年的城市垃圾的排放量为1.4亿吨。中国城市生活垃圾人均产生量为0.44吨,年增长率为8%~10%,目前无害化处理率仅为6%,有300多个城市陷入垃圾包围之中,严重损害城市环境卫生,妨碍城市建设可持续发展[1]。
1 固体废物及其危害
城市固体废弃物俗称垃圾,主要包括:食品垃圾、普通垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾、危险垃圾。但是不同地方的城市固体废物组成是不一样的,因为它的组成依赖于当地的工业、文化、废物管理和当地的气候等条件,由于组成不同,城市固体废物的处置和处理方法也不同[2]。其对环境的污染主要包括水体、大气、土壤等3个方面的污染。
1.1 对水体污染
固体废物可随降水或刮风进人地表水造成水体污染而影响水生生物、动植物和人类的生存人为地将固体废物倾人水域将降低水质,影响水的可利用性,也会使河床淤积甚至诱发洪水,造成更大损失。
1.2 对大气污染
堆积的固体废物和垃圾中的尘粒随风飞扬,臭气四逸, 污染大气,这些粉尘进入大气会降低能见度。此外主要气体污染物主要包括甲烷、氨气、二氧化碳、渗滤液中挥发性有机化合物产生的恶臭或有毒性气体[3]。固体废物的堆积不仅有碍观睹,而且会滋生大量的蚊蝇和病菌,随时有导致传染病爆发的可能。
1.3 对土壤污染
固体废物无处堆放需要占用大量的土地,目前我国堆积的固体废物占地超过5亿平方米,固体废物经雨雪浸湿后渗出的有毒物质进入土壤会杀死土壤中微生物而破坏其生态平衡,改变土壤结构和土质,影响土壤中微生物的活动,妨碍植物生长;有毒物质也能够通过农作物的富集最终经食物链进入人体而危害人类健康。
2 城市固体废物处理的方法及其优缺点
由于城市固体废物的严重污染,世界各国都在积极探讨处理技术和方法。城市固体垃圾的处理方法很多,目前城市生活垃圾处理处置技术主要有填埋、焚烧、堆肥与垃圾综合处理技术[4]。其中有关资料显示,由于我国城市固体废物中无机类物质占60%~70%,有机类物质比例低,所以我国城市固体废物中卫生填埋占处理量的79.2%,堆肥占18.8%,焚烧约占2%[5]。
2.1 填埋法
填埋法是选择合理的堆放场地,经过防水渗漏、复土等措施而进行垃圾处理的一种方式,这种方法是北京的传统方法也是世界上较为广泛的方法。其优点是投资少、处理费用低、处理量大、操作简便[ 6]。其缺点是占地面积大,而且随着人类生活垃圾的不断增多,其占地面积也会随之而不断增多,地处偏僻,运距较远,选址困难,固废中的有害物质渗漏可能会对地下水造成污染,会造成二次污染。
填埋是我国目前大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法,2003年底全国共有457座生活垃圾填埋场,近85%的城市生活垃圾采用填埋处理。根据工程措施是否齐全、环保标准能否满足来判断,可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。
2.2 垃圾焚烧
利用高温将垃圾中的有机物彻底氧化分解,在燃烧过程中将碳及氢元素转化为二氧化碳及水,高温下杀死病毒和细菌,有效地减量和减重的一种方式,燃烧后的残渣量只有原垃圾量的5%~20%,适合于可燃物含量较高的生活垃圾。焚烧法是世界各个发达国家普遍采用的垃圾处理技术[7]。目前等离子焚烧法和两段式气化焚烧法在国内也渐渐地普及。垃圾焚烧法占地少、污染小,热能可以利用,但投资和运营成本高,焚烧产生的气体(如二英)和灰烬可能会造成二次污染。目前在我国城市垃圾处理中焚化法占比仅为5%。
我国生活垃圾焚烧技术的研究和应用起步于八十年代中期,2003年底全国共有各类生活垃圾焚烧厂47座,在我国经济较发达的东部沿海地区, 由于人口密度高,土地资源宝贵,越来越多地使用焚烧法处理生活垃圾,但由于我国垃圾焚烧处理技术不成熟,真正建一座好的垃圾焚烧处理场,关键部分的焚烧设备还需从国外引进,单位投资成本高,资金问题没处解决,只有少数有条件的大城市可采用。垃圾焚烧设施可分为简易焚烧炉、国产化焚烧设施和综合型焚烧设施三类。
2.3 高温分解
高温分解是在无氧或缺氧条件下,使可燃性固体废物在高温下分解,最终成为可燃气体、油、固形碳的化学分解过程[8]。热解方法适用于城市固体废弃物、污泥、工业废物如塑料、橡胶等。热解产生的可燃气、油等可以回收利用, 其能源回收性好,环境污染小,减少焚毁造成的二次污染和需要填埋处置的废物量。
2.4 微生物处理法
随着科技进步,城市固体废物处理的方法越来越多,但是其主要原理包括物理、化学和微生物等3个方面的作用。目前出现的微生物处理法,其发展前景广。微生物处理法就是利用微生物的自身的新陈代谢对固体废弃物进行分解作用使其无害化。养殖蚯蚓是微生物处理垃圾的一种方法。一条蚯蚓每天吞食的垃圾量相当于其体重的 2~3 倍,经蚯蚓吞食处理后的排泄物是优质无味、无害、高效的多功能生物肥料,可用于花卉栽培及果蔬生产。此外经过蟑螂分解后的有机物垃圾不仅仅没有腐败发臭的污染物生成,而且还是优质的有机肥料[9]。微生物发酵技术,利用微生物的持续快速繁殖,生产高蛋白食品及饲料。微生物处理方法投资少,简便易行,处理彻底,不形成二次污染,事实上重建一个物质的再循环过程,既可消除环境污染,又可变废为宝。
3 结束语
通过对城市固体废弃物的处理及利用方法现状的探讨,可以看出每种方法各有特点。城市固体废弃物中生活固体废物占有比例大,也是处理的重中之重,针对它的处理方式也是多种多样,在方法的选取中,我们应秉着无害化,减量化,资源化的原则。尽量合理利用,垃圾放到正确的位置后就会成为资源。随着处理方法的不断增多,不断深化,城市固体垃圾的处理正朝着减量化,资源化,无害化的方向发展。现今我国已制定了一系列环保法规、标准、规范和配套的技术政策;国家还需给予优惠的产业政策,大力扶持我国的新兴垃圾处理产业。垃圾处理产业应积极开拓多种融资渠道,解决资金短缺问题;运用现代先进的、多元化的经营方式与经营手段,提高自身生存能力和盈利能力,在创造社会效益、环境效益的同时产生巨大的经济效益,缩短投资回报周期、提高投资回报率。使垃圾处理产业向健康的可持续的方向发展。
参考文献:
关键字: 垃圾渗滤液 生化处理 膜法处理 蒸发浓缩
中图分类号:R124文献标识码: A
1.概述
目前,随着人类文明的发展,各类污染越来越严重,环保形势日益严峻。由于中国厨余类垃圾量高,而且很多垃圾收集系统密封程度低,导致中国城市生活垃圾中含量最大的成分是水,根据业内的统计,高达50~60%。因此垃圾渗漏液的合理处理与处置就对环保有了重要的意义。
2.部分垃圾渗滤液的分析数据
垃圾渗滤液的分析数据是污水处理的根本原始依据。部分已投入运行的垃圾电厂的垃圾渗滤液取样分析数据如表1所示:
表1 部分垃圾电厂垃圾渗滤液的分析数据
各厂垃圾渗滤液的成分事实上是在不断变化的。它与地区、季节、气候有关,也与垃圾渗滤液回收系统及管理情况有关。值得指出的是有的厂往往将其它工业和生活污水并入垃圾渗滤液一起处理,造成了主次不分,污水量增大,原有的污水处理装置超负荷运行。由于水质变化幅度大,处理效果不稳定,对正常运行带来一定的困难。
3.当前垃圾渗滤液处理和处置的几种方法及应用情况
3.1厌氧―好氧生化法
生物处理能耗低,且不易产生二次污染。一般说来,由于垃圾渗滤液的有机物含量较高,废水可生化性的指标B/C均在0.5以上,水质比较适用于生物法处理。生物法处理可分为两大类:厌氧处理和好氧处理。它们可通过厌氧和好氧微生物来分解有机物,除去有毒物质。
目前UASB已经设备化,活性污泥的工艺也有多种形式,将它们组合在一起,可以相互弥补不足,但出水水质还是可能不达标。这是由于实际CODCr和BOD5浓度的波动很大,同时还存在着C/N/P之比不协调问题、不可生物降解化学污染物较高的问题。如何使不可生物降解COD变成可生物降解COD以及如何调整生物处理的营养比例关系便成了废水能否达标的关键。因此还应根据原始水质情况,相应补充预处理和深化处理(如气浮装置、硝化反应、生物膜和臭氧氧化等),最终水质达标后再进行排放。
3.2反渗透膜法处理
反渗透膜法处理技术对于净水或化学水处理工程已经非常成熟。但是对于高有机物含量、高悬浮物的垃圾渗滤液处理在国内应用还不是很多。反渗透膜法用于渗滤液的处理一次投资较高,而且反渗透膜易损坏,需经常更换,这样就提高了日常运行费用。因此,要求进入反渗透膜的污水的化学需氧量CODCr必须小于3000。(越小越好,预处理得越小,对反渗透膜的运行越有利)。例如,2004年威曼公司在原有方案中标以后,又增补了生化预处理装置。2006年上海浦东垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液处理装置中也是采用了生化预处理加上膜技术。目前这种应用实例日趋增多。
3.3蒸发浓缩法(见图1)
图1垃圾渗滤液浓缩蒸发系统工艺流程图
蒸发浓缩法是一种物化处理方法。通过将垃圾渗滤液中的水份蒸发,使渗滤液浓缩,达到减量的目的。浓缩后的渗滤液可以回喷到炉膛,也可以回到垃圾坑再过滤。由于蒸发浓缩法是通过物理方法减量,因此避免了垃圾渗滤液对外界环境的污染。浓缩一般采取真空干燥。真空干燥是为了使水分在低于常态大气压的情况下,在不到100℃的温度下也能沸腾蒸发,以便利用低温低压的蒸汽,从而节约了能源的消耗。垃圾渗滤液的浓缩倍率是可以调节的,在确保渗滤液流动和输送的情况下,越浓其减量就越多。
垃圾渗滤液内含有水份和可燃固形物两种成分,前者在炉膛蒸发时要吸收汽化潜热,后者在炉膛可以燃烧放出热量。两者的正反作用随着渗滤液的含水率不同而变化。不同含水率下其综合热值如表2所示:
表2 不同含水率的垃圾渗滤液综合热值
注:①放热量按纯污泥所含的低位热值为3000大卡/公斤*(1-W)计算;
②为只考虑水分蒸发需吸收的汽化潜热540W的吸热量及(放热-吸热)后的综合热值;
③为考虑了水分不但蒸发且加热到炉膛温度为850℃时需吸收的热量(900W)及(放热-吸热)后的综合热值。
由上表可见,当垃圾渗滤液的含水率为77%时,其综合热值约为0。这说明在炉膛内吸热与放热作用刚刚互相抵消。当含水率大于77%时,对炉膛的吸热作用大于放热,这只有在炉膛温度太高,需要进行喷水降温时才采用;当含水率在40~50%时,喷入的渗滤液相当于投入一般城市生活垃圾;当含水率小于40%时,则有很高的利用价值。
日本北海道垃圾电厂很早就采用了蒸发浓缩法。我国深能源环保公司自2006年起在深圳盐田和南山垃圾焚烧厂相继应用了自行研究开发的CEAB工艺技术(即混凝+低温多效蒸发+氨吹脱+生化处理),使处理后的垃圾渗滤液达到了国家一级排放标准。这是一种综合性的工艺技术,其中低温多效蒸发这一级工艺是利用汽机抽汽(127℃饱和蒸汽,其耗汽率为0.25-0.3吨汽/吨渗滤液)对渗滤液蒸发浓缩,可使CODCr的去除率达到98%,浓缩后残液的CODCr可达30万mg/L,并以固液混合物的形态送回垃圾坑并可直接进炉焚烧,避免了二次污染。该装置虽然多耗了蒸汽,但因此而多烧的垃圾量仅占垃圾焚烧总量的2-3%。这种“以废治废”的方法符合循环经济的原则,它对于垃圾焚烧炉和余热锅炉能力有富裕的垃圾电厂尤其适合。
国内一些垃圾渗滤液处理装置配置情况如表3所示:
表3 国内一些垃圾渗滤液处理装置配置情况
3.4各类型处理方案的优缺点对比
垃圾渗滤液的处理方法主要有生化处理、物化处理和膜法处理三种。它们各自的优缺点如表4所示:
表4各类型垃圾渗滤液的处理方法优缺点对比
4.分析及建议
4.1尽量优先考虑城市统一集中处理,多种方法互相结合优化组合
总的说来,采用单一的处理方法是不能满足要求的,应该通过各种不同方法的优化组合,取长补短,因地制宜的灵活运用。
在条件允许的情况下,建议先在厂内进行初步的预处理,然后再汇入城市污水处理厂合并统一处理。这样可以合理利用城市污水处理厂有较大的处理规模和能力来节省渗滤液处理的运行费用。所有有条件的垃圾焚烧发电厂都应该优先考虑此种方案。
4.2膜法处理是深化处理的重要环节,必须与其它方法密切配合
采用膜法处理垃圾渗滤液。出水质量有保证,但为了保护膜的正常工作,要求进水的CODCr≤3000。因此必须与其它方法密切配合。
4.3 蒸发浓缩法
蒸发浓缩法从其原理上来说可以是一个零排放的垃圾渗滤液处理方法。是值得首先推荐的技术方案。但是有几个问题需要我们去作进一步的试验和研究:
①真空度的掌握:从理论上来说,在比较高的真空条件下,常温就足以使垃圾渗滤液的水分沸腾蒸发。这样,热能大大节省了,但为了维持较高的真空度,除了系统密封性要求加强以外,还需要消耗一定的电能来维持。这就存在一个真空度如何掌握的问题。既要在技术上容易做到,又要求在经济和能耗上合理。
②浓缩到什么程度:浓缩液的含水率应该达到多少才合适?这个问题与浓缩液的去向和输送有关。浓缩液的去处一是进炉膛回喷,一是返回垃圾坑再过滤。为了助燃或返回垃圾坑都希望含水率越低越好。但不同输送机械对浓缩液含水率有不同的要求,所以实际含水率取决于输送工具和方式。根据通常的经验,不同的输送机械对浓缩液含水率的要求见表5,具体工程可根据工程实际情况相应选择浓缩液的含水率。
关键词:餐厨垃圾;资源化;处理技术
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)06-0062-02
1 引言
餐厨垃圾作为城市生活垃圾的重要部分,约占生活垃圾总量的50%。通常将家庭、学校、机关、公共食堂以及餐饮行业的食物废料、餐饮剩余物、食品加工废料及不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物定义为餐厨垃圾。随着我国城市化和经济的快速发展,以往将城市生活垃圾统一以填埋和焚烧为主的处理方式已不能满足现阶段的处理需求,据统计按我国城市平均每万人每天1t餐厨垃圾的产生量,我国660个以上规模的城市,各类餐馆有350多万家,餐饮企业每年产生的餐厨垃圾已超过3000万t。餐厨垃圾因含有大量有机质和油脂可利用成分,若能有效利用将会节约资源并产生较大的经济价值,同时可以实现垃圾的资源化、无害化和减量化,有利于城市现代化建设。因此对餐厨垃圾处理工艺的选取和研究具有重要的现实意义,笔者主要介绍了餐厨垃圾现行的处理技术,并对各项技术进行了必要分析,为我国餐厨垃圾处理提供参考。
2 餐厨垃圾特点
餐厨垃圾的组分是由产生群体的饮食、生活习惯以及后续的存放、收运体系所决定的。与国外的餐厨垃圾相比,我国餐厨垃圾的最大的特点是可回收资源如生物质能、油脂等含量丰富,其主要特点如下。
(1)含水率较高,达到75%~85%。
(2)富含淀粉、脂肪、蛋白、纤维素等有机物,有机质含量占干重的75%~90%,蕴含大量的生物质能。
(3)油脂含量丰富,达到1.5%~3%,容易被回收加工成食用油,危害民众健康安全,但如果统一回收处理后用于工业用途如生物柴油附加值较高。
(4)腐烂变质速度快,易滋生病菌,容易造成病原菌的传播和感染。
(5)组分复杂而多变,随地域、饮食习惯、季节等因素的变化而变化。
(6)受存放、收运体系影响较大。
3 餐厨垃圾的主要处理方式
餐厨垃圾的处置技术有很多,不同的处理技术对环境、安全和社会成本有较大差异。按照目前的主要处理技术可分为传统的非生物技术如焚烧和填埋,生物处理技术厌氧消化和好氧堆肥,以及新型的饲料化、机械破碎和综合处理技术。
3.1 焚烧
焚烧是将垃圾放在焚烧炉中高温加热燃烧,将垃圾中的可燃烧成分如有机质等彻底氧化分解,此方法可将垃圾中固体减量50%~80%左右,焚烧产生的能量可以用来供附近居民区和工厂发电、供暖等,但剩下的固渣往往含有大量重金属及有毒物质,一般作为生产水泥、瓷砖等建筑材料。针对餐厨垃圾而言,由于餐厨垃圾含有大量水分会增加大量能耗,焚烧炉的燃烧状态受到显著影响,导致烟气处理的难度增加,甚至使垃圾焚烧炉无法正常运行。
3.2 卫生填埋
卫生填埋利用坑洼地填埋城市垃圾,是一种既可处置废物,又可覆土造地的保护环境措施。现在主要进行厌氧填埋,同时可回收甲烷气体。它是一种既经济又成熟的办法,但是此处理法仍然有许多缺点,如代价高昂,需要巨大的前期投入,大量餐厨垃圾混入一般生活垃圾处理,由于含水率太高将会给填埋场的作业运行造成较大的不利影响,并会给我国日益紧张的土地资源带来压力。
3.3 厌氧消化
厌氧消化是指在无氧条件下,利用微生物代谢作用将复杂有机物分解为小分子有机物及无机物,并在此过程中产生沼气。此方法对餐厨垃圾的减容、减量及资源化利用有很大帮助。但是餐厨垃圾的高含水率、高含盐率以及杂物过多(塑料、贝类及金属等)会对厌氧发酵产生不利影响,运用此想处理技术需要对餐厨垃圾进行前期的预处理工程,以满足厌氧消化要求。
3.4 好氧堆肥
好氧堆肥是指在有氧条件下,利用好氧微生物对垃圾中的有机质进行生物降解,最终形成稳定的高肥力腐殖质。好氧堆肥技术简单,便于推广,但需要较大面积的处理场地,堆肥过程会产生难闻气味,经济效益不高,并且生产的肥料可能有病原体和重金属危害。
3.5 饲料化
饲料化工艺主要采用物理手段将餐厨垃圾经过高温加热,烘干处理,杀毒灭菌,除去盐分等,可以最终生成蛋白饲料添加剂、再生水、沼气等可利用物质。餐厨垃圾饲料化具有潜在的食物链风险,目前国内并不提倡,因此选用此项技术需谨慎进行。
3.6 机械破碎
机械破碎是指利用餐厨垃圾处理器的机械破碎力将家庭垃圾打碎后排入下水道,最终流向城市污水处理系统降解有机质,但会加重污水处理系统的负荷,同时堵塞下水管道。事实上,为了保护本就高负荷污水处理系统,国外如日本、美国很多地方已经明令禁止。
3.7 综合处理技术
综合处理技术指根据垃圾的特性将城市生活垃圾进行前期RDF综合处理加工,制成成品或半成品,结合好氧堆肥和厌氧发酵等方法,利用热分解旋涡汽化炉产生热气,进行发电,所产生的尾气经过分解使二嗯英达到环保要求的一种全新的综合处理技术。此方法比较灵活,附近有利益链工厂,可很大程度降低成本,节约资源。但技术和投资要求较高。
综上,通过各项餐厨垃圾处理技术对比发现,厌氧消化技术可靠性较高,同时符合国家产业政策和发展方向,不存在饲料化技术存在的安全隐患;产品为沼气或电力,能平稳销售,可保证餐厨垃圾的长期持续性处理。
4 结语
关键词:生活垃圾 综合处理 工艺流程 存在问题
我国国民经济发每年7―8%的速度增长,而不到1/3生活垃圾真正达到无害化处理,能源利用的比例则更低。随着经济高速发展,城镇化水平的提高,在城镇周边区域很难找到适宜的垃圾填埋的场地,造成我国城镇生活垃圾处理问题相当滞后。
一、常用生活垃圾处理方式比较
1、卫生填埋法:将垃圾填入已预备好的坑中覆盖压实,使其发生生物、物理、化学变化,分解有机物,达到减量化和无害化的目的。
卫生填埋法相对而言,投资和运行费用较低,但随着社会的发展和环境保护要求的提高,其局限性也越来越大,这是由于:填埋需要占用大量土地。需要的技术条件过于严格。填埋的垃圾经过一定年限后,在厌氧条件下,由于微生物降解作用,会产生气体,既引起严重的二次污染,甲烷、硫化氢等废气也必须处理好,以确保防爆和环保要求。垃圾长期堆积将导致重金属积蓄,污染地下水,也不利于土地利用。
2、焚烧处理法:焚烧处理法是将垃圾置于高炉中,是使其中可燃成分充分氧化的一种方法,产生的热量用于发电和供暖,其渣可压块用于回填。虽然具有处理量大,减容性好、无害化彻底、占地少,还可回收热能等优点,但投资大、运转成本高,同时垃圾中的有用资源被烧毁,尾气处理不彻底,现有国内焚烧厂运行均比较困难。
3、高温堆肥法:将垃圾堆积成堆,温度从常温到85度,进行储存、发酵,借助垃圾中微生物分解能力,将垃圾中有机物通过高温发酵将生活垃圾变成腐殖土状有机肥。但仅是对垃圾中有机成分的处理技术,而不是全部垃圾的最终处理技术;对有害有机物、无机物及重金属的污染无法很好解决,无害化不彻底。
通过三种常用生活垃圾处理方式比较,各有优缺点。根据我国国情,从可持续发展战略角度来看,垃圾处理的目标应该是实现无害化、资源化、减量化。目前比较普遍的观点认为:综合处理垃圾是实现垃圾无害化、资源化、减量化最快捷、最有效的技术方法,即同时采用卫生填埋法、焚烧处理法、高温堆肥法“一体化”处理。
二、漳州市九龙岭垃圾综合处理实例
1、先将垃圾进行分类:有机物,无机物,可燃物。
2、垃圾焚烧处理工艺流程如下:
将收集的生活垃圾经分选后,进入密封的垃圾储存仓,仓内垃圾由专用垃圾吊车进行掺混,并抓取投送进焚烧炉给料斗。垃圾储料坑可储净化存500吨垃圾,底部设有排污沟,垃圾的渗滤液经污水沟排入污水井,再用污水泵抽送到污水车间进行处理。垃圾经给料机喂入炉内,在炉膛进行燃烧,燃烧所需要的空气由鼓风机从储料坑抽吸,经空气预热器预热后送入焚烧炉内,燃烧产生的高温烟气进入尾部烟道经余热锅炉和空气预热器冷却至200摄氏度左右,余热锅炉产生的蒸汽供给制肥车间使用或直接排空,焚烧炉设有辅助焚烧系统,用于点火启动和垃圾热值过低时助燃。
3、垃圾制肥处理工艺流程如下:
应用国家科技委科技成果鉴定的微生物生态有机肥制造工艺技术,把垃圾中的有机物,利用焚烧炉的热植,通过高温湿解,使垃圾在高压罐内发酵,缩短高温厌氧时间,达到高温发酵的效果,在按各种农作物的特性加上不同的微生物菌种,生产出生态有机肥。不仅满足农作物的生长需要,更重要的是克服土壤板结,提高肥力,实现垃圾资源回收利用,同时也避免了对周边环境的二次污染。
4、垃圾卫生填埋工艺流程如下:
填埋低部采用自然独立水系,修建一条主盲沟,周围铺设石砾、导水管,若干条支盲沟相连,盲沟上架设导气石笼,间距25米,石笼随填埋作业进程不断加高,让垃圾填埋降低产生的甲烷等气体及时导排出来,确保填埋区的作业安全;让盲沟导渗出来的渗滤液经垃圾坝导渗进入调节池,对于每个作业区表面,除按规范填埋、覆土、消毒外,在每个作业单元的外延都地形、地势修建沟渠,及时将作业表面的污水引排入调节池,降低盲沟的导渗压力。高于填埋作业区的这部分山体流水导水工作则纳入雨水收集系统,尽可能降低渗滤液产生量,减轻调节池的库容压力。沿着山体的上下部各修建引水沟和排洪渠进行导水,做好雨污分流工作,同时又可避免雨水直接冲刷山体,造成山体滑坡隐患。
垃圾采用单元分区分层进行填埋,每日一单元,单元大小由单日垃圾确定。垃圾实行分层压实,并及时用粘土覆盖日覆盖粘土压实后,厚度为30厘米,中间覆盖层可其到阻断雨水渗入和气体无序外溢的作用。在填埋过程中,每隔2.5米进行一次中间覆盖,每隔5米填埋体向里收缩2米。随着填埋高度的升高,填埋体外坡做永久性覆盖。当填埋达到最终标高时,填埋体顶面亦同外坡一样覆土压实,并进行最终覆土和做表层绿化,以防水土流失。本填埋区垃圾堆体的气体导排采用石笼加导气管的方法导排。考虑到南方城镇生活垃圾特性和气候等因素,适当缩小间距,导气石笼间距25米。待垃圾堆体上升到190米高度时,计划将气体集中利用或排空燃烧。
三、生活垃圾综合处理存在问题
漳州市九龙岭垃圾综合处理场,采用垃圾综合处理工艺还是比较科学合理的,其先将垃圾进行分类,其中可燃部分直接给焚烧炉焚烧,堆肥中剩余付产品也用来焚烧;将焚烧炉中产生的高温和热气用作提高垃圾堆肥的温度,缩短垃圾堆肥的发酵时间,达到充分利用焚烧炉中的热量和热气;而垃圾堆肥又将垃圾中的有机物进行降解,产生有机肥供作农用肥;最后将焚烧炉中产生的残渣及垃圾堆肥中不可燃烧部分填埋。其循环利用和可操作性在我国生活垃圾处理中值得借鉴。
但在实际应用中还存在一些不足,值得重视完善。
(1)垃圾处理能力滞后。原设计能力垃圾处理量是:每天填埋100吨、堆肥200吨、焚烧100吨。但到了2009年后,由于龙海市垃圾处理场改建和龙文区垃圾归并管理,导致新增的一市一区垃圾都到九龙岭垃圾综合处理场处理,使得垃圾量远大于原设计处理量,结果由于处理能力跟不上实际垃圾产生量,导致部分垃圾只能直接填埋。
(2)设备技术不够成熟。九龙岭垃圾综合处理场焚烧设备,采用的是国内第一代也是第一台国产技术的焚烧炉,在实际运行中,经常遇到故障,维修频繁,导致垃圾处理不及时,直接影响到整个工艺处理量。
(3)污水处理急需完善。由于以上二点原因,使得垃圾处理不能按工艺设计要求进行,垃圾综合处理有时变成了单纯垃圾填埋,导致垃圾渗滤液增多,渗滤液浓度值增高,特别是COD值高,影响污水处理,在加上2009年国家出台垃圾渗滤液排放标准COD值达到100毫克/升,污水处理系统需技改完善。
结束语
P键词:餐厨垃圾;处理工艺;好氧堆肥
中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)09-0095-03
1 餐厨垃圾概述
作为城市有机生活垃圾的主要组成部分,餐厨垃圾是指居民家庭、餐饮行业以及企事业单位食堂在食品加工和用餐过程中产生的废料和残余,具有含水率高(高达60%~80%)、有机质占比高(占到干重的95%~98%)、含盐量高、有害物质成分较少等特点[1]。近年来,餐厨垃圾排放量逐年升高,由其引发的污染在城市环境污染问题中日趋显著,对城市卫生环境及居民的日常生活产生了一定的影响,如何合理安全地处置餐厨垃圾,已成为整个社会所关心的问题。
餐厨垃圾在处理上一般遵循无害化、减量化及资源化三大原则,目前在处理技术上,国内外主要采用焚烧法、卫生填埋法以及生物处理方法来对餐厨垃圾进行处理。焚烧法、卫生填埋法等传统餐厨垃圾处理方法通常处理不够彻底,容易引起二次污染,进一步增加环境负担。相比于其他垃圾,餐厨垃圾含有大量的淀粉、蛋白质等有机物,营养物质较为丰富,有害物质含量少,其中有机组分的生物降解率可高达80%,具有很大的回收利用价值。利用生物处理方法来对餐厨垃圾进行降解,不仅处理较为彻底,不会引发二次污染问题,而且在一定程度上对资源实现了回收利用,被公认为是目前比较具有发展前景的处理方法之一。
2 餐厨垃圾处理工艺与方法
2.1 焚烧法 焚烧法是将餐厨垃圾放在特殊设计的焚烧炉中,在1000℃以上高温条件下将垃圾有机成分彻底氧化分解,从而达到减量化目的的方法。焚烧法处理能力强,垃圾减量化程度可达50%~80%,焚烧产生的能量可以用于发电、供暖等,焚烧余下的残渣在高温下加入SiO2等辅料可用于生产水泥、瓷砖等建筑材料。我国通常将餐厨垃圾混入生活垃圾一同进行焚烧处理,资源化利用程度不高,餐厨垃圾含水率高达60%~80%,高含水量导致热值非常低,而焚烧发电对餐厨垃圾的热值具有较高要求,使用焚烧技术处理将大大增加餐厨垃圾的前处理成本。同时,不完全燃烧会产生二f英、氮氧化物、二氧化硫等有害气体及粉尘,破坏生态环境,危害人类健康。此外,焚烧场建设投资额较大,资金占用周期长,管理要求较高。垃圾焚烧技术简便快捷实现了无害化、减量化、资源化的要求,在很多发达国家被广泛采用已有百余年历史,是目前发达国家进行垃圾处理的主要手段。近年来,我国焚烧技术的可接受度并不是很高,废弃物焚烧项目争议引起民众的信任缺失,无论是从技术还是社会影响角度,焚烧技术用于餐厨垃圾处理项目的可行性很低。
2.2 卫生填埋法 卫生填埋法是目前发展中国家普遍采用的处理餐厨垃圾的主要方法之一,是指将垃圾埋入地下,通过各类微生物自身代谢将生物大分子充分降解为小分子的生化过程。卫生填埋技术简单,运行成本低,适合各种垃圾,国内大多数地区将餐厨垃圾直接倒入垃圾填埋场与其他家庭垃圾进行混合填埋。但垃圾填埋场会产生大量的渗滤液、有害气体,容易污染地下水,形成二次污染,危害人体健康,为了防止填埋过程中产生的渗滤液污染土壤和地下水,填埋场需要建设相应的收集和处理系统。此外,填埋场占用了大量土地资源,使用寿命有限,且资源回收利用率基本为零,大量可利用资源被浪费。
2.3 生物方法处理餐厨垃圾
2.3.1 好氧堆肥 好氧堆肥是在好氧情况下,利用自然界中广泛分布微生物的作用使餐厨垃圾中可生物降解有机质转化为有利于土壤性状改良并对作物生长有益且容易吸收利用的高肥力腐殖质的微生物学过程。餐厨废弃物有机质占比高,C/N比较低,N、P、K等元素含量较高,营养成分丰富,适合作为堆肥原料进行处理[2]。好氧堆肥过程大致可分为升温、高温及降温腐熟三大过程,堆肥初期淀粉、糖类等易分解有机物被利用,微生物大量生长繁殖,释放大量热量导致短期内堆体温度快速上升至55℃以上,进入高温阶段;随后易降解物质逐渐减少,加之氧化过程消耗了大量氧气,造成局部厌氧环境,复杂的有机物如纤维素等开始被降解,同时虫卵及病原菌在高温环境下失活,堆体开始逐渐形成腐殖质;持续一段时间后,较易分解的有机物大部分被分解,微生物活动逐渐减弱,温度也随之降低,腐殖质不断积累,堆肥进入腐熟阶段。好氧堆肥法主要工艺流程如图1所示。好氧堆肥工艺技术的优点是简单成熟,运行成本低,便于推广[3],资源利用程度高,堆肥产物可作为有机肥料用于家庭蔬果及花卉种植。缺点是堆肥过程中持续的高温阶段虽然可以杀死病原菌和虫卵,但整个堆肥过程无害化不够彻底,不能很好地解决有害物质及重金属的污染问题,堆肥过程周期较长且占地面积较大;此外,堆肥处理过程无封闭设置,卫生条件相对较差,容易产生恶臭从而引发二次污染。
2.3.2 厌氧消化 厌氧消化是指无氧或缺氧条件下,利用兼性微生物或厌氧微生物的自身代谢将餐厨垃圾中的复杂有机物降解为小分子无机物,以实现餐厨废弃物减量化及无害化的过程。厌氧消化通常不设通风系统,通过接种下水管道污泥、牲畜粪便或者利用餐厨垃圾自身孳生的微生物进行发酵过程,发酵过程一般分为水解发酵、产酸脱氢和产甲烷三大步骤[4],主要工艺流程如图2所示。通过控制消化条件及程度可衍生出各种产物,目前研究方向多集中于沼气、氢气等新型能源物质的生产。厌氧消化自动化程度较高,密封条件易于控制恶臭气体的散发,此外,处理产物能回收得到大量甲烷气体,固体成分经厌氧消化可得到土壤有机肥或肥力改良剂,产品多样化且经济价值较高;但厌氧消化工艺技术相对较为复杂,消化过程反应器内生物量启动时间较长,且微生物对环境较为敏感,餐厨垃圾的高油脂高盐分这一特点使得该工艺无法持续稳定地降解餐厨垃圾。
2.3.3 好氧消化 好氧消化法主要是利用自然界中降解能力较强的复合微生物菌种或微生物制剂对餐厨垃圾进行分解,其原理与好氧堆肥基本相似,主要借助生化处理设备对餐厨废弃物中的有机物进行降解,其中90%以上的有机质转化为水蒸气及无害气体如CO2等,从而达到源头减量目的,主要工艺流程如图3所示。好氧条件下,餐厨废弃物中的可溶性有机小分子物质通过微生物的细胞壁和细胞膜被吸收利用,不溶性的大分子有机物则先附着在微生物体外,首先被微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质,再渗入细胞被利用。微生物通过氧化、还原和生物合成等一系列自身生命活动,一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物质,并释放出大量能量用于自身生长繁殖,另一部分有机物转化为生物体所必须的营养成分,合成新的细胞物质,微生物不断生长繁殖,产生更多的生物体,继续进行一系列的生化作用。相比其他处理方法,使用生化理设备降解餐厨垃圾的优点是时间短,自动化程度更高,同时餐厨垃圾及时得到处置,在源头上得到了有效的控制,避免了餐厨垃圾清运时可能产生的二次污染问题,节约了大量的运输费用[5]。缺点是机器投入资金较大,且单台设备处理量十分有限。
2.3.4 固态发酵制备蛋白饲料 固态发酵制备蛋白饲料是指通过物理方法将餐厨废弃物破碎、筛分、脱水、烘干后,在一定条件下,利用微生物代谢活动对餐厨废弃物进行固态发酵,将大分子有机物转化为易吸收的小分子物质,与此同时,单细胞高蛋白微生物得以繁殖,提高成品饲料中氨基酸及蛋白质含量的过程,主要工艺流程如图4所示。该工艺简单,机械化程度高,生产出的成品蛋白饲料可替代传统的大豆、鱼粉等蛋白饲料,产品附加值高,对餐厨垃圾资源化利用高;但从食品安全性角度来讲,餐厨废弃物制备蛋白饲料技术上存在蛋白同源性问题,可能会引发安全隐患[6],对动物及人类的生命安全造成威胁。
2 结语
近年来,餐厨垃圾的有效处置问题得到了社会及民众的广泛关注,我国多数城市深刻认识到餐厨垃圾对城市环境和居民日常生活带来的危害,开始逐步探寻对餐厨垃圾进行资源化利用的方法。北京、上海、杭州等城市设置餐厨垃圾分类收集点,并出台《餐厨垃圾管理办法》等相关政策法规[7],但大多数城市监管方法仍未制定,有关餐厨垃圾资源回收处置的技术也缺少相应标准。
餐厨垃圾的处理可以简单概括为源头减量、分类收集、资源化利用三步走,政府为餐厨垃圾的处理提供政策保障,完善各项法律法规,积极推动餐厨垃圾的循环再利用,同时不断开发餐厨废弃物新处理工艺,因地制宜寻找适合自己的处理模式和方法。目前我国餐厨垃圾处置仍处于初始阶段,政府应在出台相应政策规范的同时积极扶持餐厨垃圾处理产业,还要加强后续监管,构建健全的餐厨垃圾处理模式,同时综合已有技术逐步尝试新的模式方法,开发新技术,最终达到餐厨垃圾减量化、资源化和无害化的目的。
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我国城市生活垃圾处理以填埋、焚烧.和堆肥处理方式为主,据2007年末,城市生活垃圾无害化处理率约62%,其中50.6%为填埋、9.4%为焚烧、1.6%为堆肥[4]。三种垃圾处理方法的资源化利用方式比较如表1,通过对比分析,不难发现三种技术的资源化利用效果以及各自的优缺点和适用条件。
1填埋。填埋目前是我国现阶段城市生活垃圾处理的主要方式,并且在今后相当长时间内仍将占据主导地位。卫生填埋是在传统的堆放、填埋的基础上,采用底层防渗,垃圾分层填埋、压实,顶层覆盖土层等技术,使垃圾厌氧发酵,产生的沼气回收利用[6]。以鞍山市卫生填埋场运行实际效果来看,垃圾通过填埋,场地占用面积大,渗滤液处理费用大,易造成二次污染,处理后的废水难以达到排放标准。产生的沼气被利用,但经济效益较低,资源化效果不明显。
2焚烧。我国生活垃圾焚烧技术的研究和应用起步较晚,但其巨大的市场潜力已经成为我国城市垃圾处理技术的新热点。焚烧技术在欧洲、日本、新加坡等发达国家和地区被广泛应用。焚烧处理可以使垃圾实现减量化、无害化、资源化,而且其资源化效果明显。联邦德国全年能源供给量的4%-5%来源于垃圾焚烧,可节约该国2.5%的石油和煤,荷兰阿姆斯特丹市的垃圾焚烧发电为该市用电的6%。国家“十二五”规划也明确提出了大力推广生活垃圾焚烧处理的发展目标。因此,垃圾焚烧对于资源节约、缓解能源紧张具有重大现实意义。
3堆肥。堆肥方法是我国处理城市生活垃圾最早使用的方式。但由于混合收集的城市生活垃圾组分复杂、不易降解的物质含量多,造成堆肥产品的质量难以保证,严重污染土地、危害健康,堆肥产品面临尴尬的局面,我国城市垃圾堆肥处理技术处于相对萎缩的状态。由于垃圾堆肥法处理量小,适用性较低,垃圾资源化程度低等局限性也成为影响其推广的重要原因之一。堆肥作为传统的垃圾处理方式,以每亩土地施加堆肥肥料5吨改良土壤计算,改良前后的农作物经济收入平均每亩年净增280元[8]。小范围局部地区采用堆肥处理,仍具有不可比拟的优越性。
二、资源化处理存在的问题
1资源化观念弱。我国由于传统的大量生产、大量消费、大量排弃的发展模式的影响,政府及公众对垃圾所产生的环境污染未引起足够的重视,对垃圾资源化的认识不足,观念落后,仅局限于对产生的垃圾进行末端处理,尚未将垃圾视为资源,未形成自下而上、全民性、联动的垃圾资源化氛围。
2资源化难度大。城市生活垃圾采用混合收集,定点收集,收集后运至中转站,再转运至处理场。在垃圾收集处理过程中,未对垃圾实施有效的分类,只有少数居民和拾荒者在垃圾产生源头,会对部分有价值的垃圾进行筛选,形成了以个人利益驱动的畸形回收链条,其余垃圾都以混合收集、混合收运、混合处理方式处理,大部分有价值的“资源”没有被合理再利用。模糊的垃圾分类回收处理现状,增大了资源化难度。
3资源化水平低。对垃圾的资源化处理主要有填埋、堆肥、焚烧三种主要方式。由于各种方式都有其适应条件和局限性,严重的影响了垃圾资源化水平。与此同时,由于管理体制不健全,监管缺位,资金缺乏等原因,垃圾处理产业化进程缓慢,技术发展遭遇瓶颈,技术上的局限,降低了垃圾资源化水平,其处理效果也不理想,甚至妨碍了垃圾减量化、无害化的发展。
三、对策建议
1树立垃圾是资源的观念。政府应制定相应的法律、政策,将垃圾资源化放在垃圾处理工作的重点,引导和推进垃圾资源化发展,加快垃圾处理行业的产业化、市场化,提高环境保护意识,提高公众参与度;应树立垃圾是资源的观念,积极参与垃圾资源化进程之中,让“变废为宝”成为公众的自觉意识。只有全民的认可和参与,才能推动垃圾的资源化,从而提高垃圾的可再生利用率,实现资源的良性循环利用。
2建立垃圾分类回收体系。垃圾分类收集是实现垃圾资源化的有效途经,也是实现垃圾资源化的必要前提,每项垃圾处理技术只有在垃圾分类的前提下,才会实现资源化最大效果。实施有效的垃圾分类,构筑高效实用的垃圾分类回收体系是解决垃圾围城问题的具体举措,是城市化发展噬待解决的问题,也是实现垃圾减量化、资源的可再生利用的关键。
3发展垃圾综合处理技术。在采用卫生填埋、焚烧、堆肥等处理技术的同时,应坚持因地制宜、技术可行、适度规模、资源利用和综合治理的原则,采用填埋、堆肥、焚烧、分选回收等两种或多种方法相结合的方式去处理城市生活垃圾,从而避免和降低因处理不当对环境造成的二次污染和资源的浪费,达到资源充分利用和无害化处理城市生活垃圾的目的,取得最大的环境效益和经济效益。
四、结论
关键词:垃圾焚烧厂;渗沥液;处理技术
当前,焚烧法是处理生产生活垃圾的重要方法,通常在焚烧前需要将垃圾倒入储坑停留3-5d以便全面发酵熟化,以沥出垃圾水分、提升燃值,以确保后续焚烧处理正常运行,所以会产生渗沥液。而渗沥液很有大量有机物、氨氮类污染物,且含一定毒性物质,如不得到及时有效处理,则会对焚烧厂周边的地下水、地表水及土壤造成污染。为此,需要对此种渗沥液进行处理,达到排放标准,以免出现“二次污染”。所以,必须重视渗沥液处理技术的研究和应用。
一、回喷处理技术
回喷法处理技术适用于渗沥液少、垃圾热值大的焚烧厂,对热值偏低、渗沥液多的低垃圾不适用,要不然会导致焚烧炉炉温过低,影响到焚烧效率。从研究报道看,回喷处理技术在发达国家较为常用,原因在于这些国家的生产生活垃圾很少有厨余物,整体热值较高,渗沥液少,通常将渗沥液直接回喷至焚烧炉经高温氧化处理。比如:美国纽约某垃圾焚烧厂,其设计规格为1500t/d,渗沥液最大量为4t/d,日常很少,一般先把渗沥液集于储存池内,在垃圾热值高时,通过高压泵把渗沥液加压再经过滤器、回喷装置喷进焚烧炉处理,在热值低时停止回喷。据统计,对热值大致为5115kJ、含水率48%的生产生活垃圾,渗沥液理论最大回喷量是焚烧垃圾总量的3.20%。该处理技术不太适用于我国,原因在于大多数城市的生活垃圾含水率较高,会能产生较多的渗沥液,垃圾整体热值不高。
二、生化处理技术
(一)UASB厌氧处理法
对于再生垃圾而言,其渗沥液中含有大量的有机污染物,且大多数是可生物降解的挥发性脂肪酸,UASB厌氧处理技术对此种渗沥液有良好的处理效果,据报道,对于COD的去除率达到70%以上『3l。该处理技术的COD负荷能够达到10kg/m3・d,且处理中不需耗能,所以在较大程度上能节约反应装置的占地面积和运行消耗。
(二)SBR好氧处理法
SBR处理技术是基于时间控制,在独立储存池内完成进水、搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等操作的序批式反应技术,具备较好的抗冲击能力,能够依照渗沥液复杂、易变的特征灵活调节处理参数,通常和厌氧处理技术结合应用,可有效提高脱氮除磷的效率和质量。
(三)氨吹脱处理法
城市生活垃圾最为突出的特征就是高浓度氨氮,通常每升渗沥液含有几十乃至数千mg的氨氮。因高浓度氨氮对于生物处理有较大的抑制性,同时会导致渗沥液内的ρ(C)/ρ(N)失衡,很难实现生物技术脱氮,进而造成处理后的渗沥液无法得到排放排放。所以,对于氨氮含量较高的渗沥液,通常是先进行氨吹脱,再实施生物处理。
现阶段,氨吹脱处理方法主要有曝气池、吹脱塔等方式,在我国较为常用。其中,曝气池方式因气液接触面小,整体吹脱效率不高,不太适用于含氨氮高的渗沥液处理,吹脱塔的氨氮去除率虽然较高,但成本较高,且对于脱氨产生的尾气很难治理。比如:深圳某垃圾焚烧厂项目,氨吹脱相关设施和技术建设投资占项目总投资近30%,日常运行成本占到渗沥液总处理成本的近70%。原因就是在实际运行中,吹脱需要将渗沥液pH值调到10-12,在完成吹脱处理后为保证生化处理需要,又要把pH调回到中性,所以在实际应用中需加入较大量的酸碱来调节pH,此外为增大气液接触面,通常需配置较大功率风机持续提供必要风量,这都使得处理成本增加。
三、光催化处理技术
光催化处理技术是近年来出现的新型污水处理技术。其原理就是在紫外光照射之下有些半导体的阶带电子能够被激发至导带,进而产生有着很强反应活性电子一空穴对,在其移至半导体的表层后,再在氧化剂参与下完成氧化还原反应,达到降解污染物的目的。国内有学者,在深度处理焚烧厂垃圾渗沥液中应用应用ZnO/TiO2半导体催化剂,处理后的水质能够达到规定的排放标准。近年来,多相光催化技术在污水治理中应用开来,处理效果显著,用其深度处理垃圾焚烧厂渗沥液可有效提升水质。
四、MBR处理技术
关键词:城市生活垃圾;卫生填埋;高温焚烧;堆肥;处理
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:16723198(2014)05018902
近年来,随着社会经济快速发展和城市化进程不断推进,城市生活垃圾产量也不断上升。生活垃圾处理的不当,不但浪费了潜在的资源,更重要的是会污染大气、水和土壤,直接危害我们的环境和人们的健康。在对城市生活垃圾的处理过程中,许多国家和城市不断实施和探索各种处理技术,为不同的地区和城市垃圾的处理和环境的改善发挥了很大的积极作用。本文以辽宁省城市生活垃圾为研究对象,在调研分析该省城市生活垃圾的现状和对不同垃圾处理技术的比较分析基础上,提出辽宁省城市生活垃圾处理技术的选择与实施的建议。
1辽宁省城市生活垃圾的特征分析
1.1辽宁省城市生活垃圾产量
辽宁省下辖14个地级市、其中副省级城市2个(沈阳、大连),17个县级市、19个县城、8个自治县。2012年辽宁经济增长9.5%,GDP总量达到2.48万亿元,经济总量位列全国第七位。城镇的人口为2716多万,占62.10%;生活垃圾产生量已超过1000万吨/年,人均垃圾日产量1.1公斤,每天需要的垃圾运输车辆就高达6576台次。其中沈阳市生活垃圾平均日产生量为7013吨,大连市主城区(含旅顺口区)现日产生活垃圾2000吨,正以5%的速度在逐年增加。目前城镇生活垃圾无害化处理率初步达到85%;辽宁省范围内,普遍采取混合收集的形式收集城市生活垃圾,最终处理中以填埋为主,占总处理量的95%以上,焚烧占0.5%,堆肥占3.62%。
1.2城市生活垃圾组分特征
由于城市生活垃圾的成分复杂,性质很不稳定。影响垃圾产生量、成分变化的因素很多,比如经济的发展和居民生活水平的提高,使居民消费品数量与类别增加,相应垃圾产生量和成分都会增加;夏季瓜果梨桃大量上市,产生大量的易腐烂有机垃圾;公众成员对生活垃圾的认识与处理方式、道德观念等。总体来看,辽宁省居于北方,人均垃圾产量高于南方城市,城市生活垃圾中有机成分低于南方城市,无机成分尤其是煤灰、残土、建筑垃圾含量比例大大高于南方各城市;垃圾中的纸张、塑料等可燃物、可回收物的比例相对大;从垃圾组分来看,由于采取集中供暖、拆掉很多烟囱等原因,城市生活垃圾中的煤灰等含量比例逐年下降。生活水平的提高,使有机垃圾的产量和比例明显上升。
2城市生活垃圾处理技术的比较分析
从国内外对城市生活垃圾的处理实践与探索中,可以总结出垃圾的处理技术主要有三种:卫生填埋、高温焚烧、堆肥。不同的城市与垃圾处理单位又在这三种主要处理方式中进行了深入的探索和研究,采用了更深入细致的处理技术。
2.1填埋与卫生填埋
填埋与卫生填埋是辽宁省各城市乃至国内外普遍采取的最主要的城市垃圾处理方式。我国80%以上的城市生活垃圾都是通过填埋处理掉。早期的垃圾填埋处理仅是单纯的填埋,选择废弃矿坑、沼泽、沟壑等地带,将生活垃简单堆放于此。这种单纯的填埋方式没有考虑到填埋气、渗滤液的处理等问题,造成了比较严重的环境污染。
美国在此传统的做法上,首先提出并实施了卫生填埋法。卫生填埋法是采取防渗、铺平、压实、覆盖和导气对城市生活垃圾进行填理,以及对填理气体、渗滤液等进行治理并达标排放的处理方法,它是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法。在卫生填理过程中,利用大自然的力量和时间,使垃圾发生生物、物理、化学变化,达到最终彻底分解的无害化目的。关于填埋气的处理问题,部分大型垃圾填埋场能够对填埋气体进行收集并用作发电等用途。
卫生填埋法的优点突出,主要有:技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、投资和运行费用较低、适用于所有类型垃圾。但此法的缺点也较为突出:占用大量土地资源,以致选择新的垃圾填埋场困难,尤其对于土地紧张的大城市更显突出;该法产生的垃圾渗滤液如未妥善处理,会对土壤及地下水等周边环境造成污染,威胁到周围居民的身体健康;填埋垃圾发酵产生的甲烷等气体,既是火灾及爆炸隐患,又加剧了温室效应。
2.2焚烧
焚烧发电是将城市生活垃圾进行高温热处理,在800~1000℃的焚烧炉膛内,垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应,放出热量,转化为高温的燃烧气和少量而性质稳定的固体残渣,燃烧气可以作为热能用于发电并网运行或供暖,残渣可直接填埋。残渣体积为垃圾体积的5%~10%,残渣质量为原生垃圾质量的10%~25%。
焚烧法的突出优点是处理量大,减容量大,占地面积小,无害化彻底,而且能回收热能。但该项技术要求初期巨大的投资,并且要求炉内温度要控制在800℃~1000℃之内,进入垃圾焚烧炉的垃圾平均低位热值应不低于5000kJ/kg,如果温度或者焚烧时间不能保证,就会释放有害物质(如二噁英等),严重影响环境和居民的健康。另外如果缺少政府财政补贴和有机垃圾源的保证,都会导致焚烧项目中断或停用。
2.3堆肥
堆肥是通过生化处理达到垃圾无害化目的的较为有效的方法,在我国有悠久的历史。堆肥法是利用自然界广泛存在的微生物的新陈代谢作用,在适宜的条件下,进行微生物的自我繁殖,从而将可生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质。堆肥处理适合于处理易腐烂、可降解有机物质含量较高的垃圾,可以使其中的有机成分转化为可供施用的肥效物质,同时消除其环境污染,杀灭垃圾中的病菌,具有无害化和资源化特征,是处理有机垃圾最有效,最适宜的技术手段之一。从生活垃圾的种类中,堆肥法适合于厨余类有机物垃圾,通过常温或高温堆肥使其转化为稳定的有机肥料,实现碳物质的自然循环。
但堆肥法也有其弱点致使这种技术在部分地区被废置。其一是城市垃圾大都采用混合收集的方式,这种方式难以实现堆肥(特别是无预处理的静态堆肥)处理。理论上可以通过预分选处理将厨余类有机物分选出来,但一方面增加运行成本,另一方面难以保证堆肥产品的质量,此外单纯的厨余类有机物由于水分高,需要添加骨料才适宜进行堆肥,这也是目前我国城市垃圾堆肥处理发展面临困境的主要原因之一。对于广大中小城市,低成本堆肥技术有广阔的市场,如静态仓式好氧堆肥技术。其二是产品肥效和成本与收益均不理想。堆肥中N、P、K混合含量通常都很低,很少有达到3%的,尤其在我国垃圾堆肥中的N、P、K含量均低于发展中国家和发达国家;如果采取厌氧发酵或高温堆肥,在加速堆肥的结果也需要大的设备投资大,但处理量小,环境卫生差,堆肥肥效和成本都无法和化肥竞争,导致产品销路不好。
2.4三种垃圾处理技术的优缺点总结
关于上述三种垃圾处理技术可以总结如表1所示。
3辽宁省城市生活垃圾处理技术的选用分析
辽宁省14个地级市由于经济发展水平、生活水平、常住人口数量、产生的生活垃圾的种类和数量具有很大的差异,在选择垃圾处理技术中,要因地制宜、因时制宜、因技术制宜、因财力状况制宜。在近几年的垃圾处理中,仍以卫生填埋为主,同时不同城市研究使用其他垃圾处理技术,满足本城市可持续发展的要求。
3.1沈阳、大连副省级城市的处理技术选择
沈阳和大连两个城市从经济发展速度和城市扩展、人口数量所带来的土地紧张、垃圾量产生逐年快速增长,这两个城市财力较为宽裕,要加大高温焚烧和有机垃圾堆肥技术的研发、投资和使用。沈阳市和大连市生活垃圾的产生量很大,并且随着集中供暖和生活水平的提高,该城市的不可回收垃圾(主要是煤灰等)比例下降,而有机垃圾比例快速提高,并且垃圾分类试点工作已在多个社区开展,在市民心中有了一定的认识,为后续的垃圾分类处理打下一定的基础。面对这样有利的形势,在提高老虎冲、大辛、毛茔子、金州区、普兰店、瓦房店、庄河垃圾填埋场的垃圾处理能力,还要提升垃圾填埋场沼气发电的效率。此外,两个城市为了满足城市的快速发展需要,还要尽快调整和新建生活垃圾综合处理场,两市都要规划和建设专门的餐厨废弃物处理场、高温焚烧处理场、可回收资源分拣中心等项目,积极吸引国内外社会企业参与生活垃圾项目的投资。
从政策和法规层面尽快出台和完善生活垃圾源头分类制度和文件,通过各种途径、媒体、讲座、宣传栏,组织社区干部、志愿者广为人心的宣传垃圾分类的知识,提高市民垃圾分类的积极性,鼓励市民投入到垃圾分类中,为各种垃圾处理技术的使用提供垃圾源头上的保证。如果仍延续现在的垃圾混收混放行为,那高温焚烧需要的垃圾低热值、堆肥需要的有机垃圾仍然达不到要求,结果仍是以各种垃圾处理技术失败而告终。
3.2其他中小城市的处理技术选择
鞍山、锦州、营口、抚顺等城市经济发展、人口数量较多,这几个城市在做好卫生填埋的基础上,不断总结现有的高温焚烧、堆肥技术的经验,努力扩大这两种技术的优点,加大这两种技术的覆盖面,扩充两种技术的垃圾处理量。其他中小城市还应致力于建设好和管理好卫生填埋场,从财力状况而言填埋是省钱又有效的处理方式,而不应过多考虑堆肥和焚烧。在高温焚烧或堆肥技术选择上,各个城市间还应考虑共建共享性,如盘锦和营口市的两个垃圾处理场完全可以合二为一,共建一个大型综合处理场,这样能够实现经济、环境、社会的多方共赢局面。另外为了保证新技术在实现环保目标外要保证成本与收益的平衡,还需要各级政府在垃圾处理的财政资金方面给与保证,争取国家和省市相关的财政扶持,并进一步完善城市垃圾处理收费制度,并力争在短期内实现收缴。
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随着世界各国城市化进程的推进,城市生活垃圾处置问题成为摆在各国城市管理者和环境研究人员面前的一个难题。从各国相关城市垃圾处置的实际管理经验和相关理论研究来看,西方发达国家在此方面积累了比较丰富的成功经验。这些国家在垃圾处置方面之所以有较好的实施,一方面得益于当地政府的调配能力,另一方面得益于对居民广泛的教育,使得大众普遍具有一定的环境保护的知识和意识。
从我国现阶段来看,我国尚处在强调命令控制、政策导向和环境经济政策等手段的初级阶段。这一模式造成垃圾处置的利益主体间靠行政命令和道德形态相连。主体间的经济联系薄弱,无法适应市场经济运营规律。使得许多垃圾处置企业权责不明晰、处置资金不足、资金渠道单一。加之,我国处置设施落后,群众环保意识不强等原因,造成我国现阶段垃圾处置尚处在比较低层次的水平,运营也不够良好。
城市生活垃圾处理设施(焚烧、填埋、堆肥等)是城市重要的市政设施,承担着一座城市服务区内的生活垃圾的无害化、减量化、资源化的处置。但是由于行业特点,其建设、运营乃至生活垃圾的运输都将会对周边区域产生重大的敏感性影响,如何合理选择技术路线、正确选址及科学的运营管理模式,是确保垃圾安全可靠处置,保证周边环境质量的关键。因此,本文拟在总结和归纳我国现阶段垃圾处置设施存在的问题的基础上,深入和系统的分析垃圾处置设施的选址和运营的现状和管理模式,并提出有针对性的建议和策略。一、我国现行的城市生活垃圾处理技术
我国现行的城市垃圾处理方法主要包括填埋、堆肥、焚烧和资源化综合处理等方法。上述处理方式和技术很大程度上受到垃圾成分、当地经济发展水平、自然条件和居民习惯的影响。因此,不同城市间的垃圾处理方式可能存在很大的区别。在全国范围内尚没有统一的处置标准和模式,各种方式也都有其适用的范围和优缺点。
1、填埋。填埋主要指按照环境卫生工程技术的要求修建填埋处理厂,对生活垃圾进行地下掩埋的同时不对周围地下水、土壤、空气等周围环境造成污染的方法。目前,此种方法是我国最普遍应用的方法之一。采用填埋法处理的垃圾约占总体城市垃圾的80%。虽然填埋的方法具有简单、经济等特点,但是这种方法不仅占用大量土地,而且会对环境造成巨大的潜在危害。
2、堆肥。堆肥是在人工控制环境条件的情况下利用微生物技术将垃圾中的有机成分进行降解的过程。城市垃圾中的食品垃圾、纸制品、草木等有机物均可以通过堆肥的方式进行降解。虽然此种方法对环境污染小,具有经济效益等优点。但是,我国现阶段垃圾分类回收还处在初级阶段。因此将有机物从生活垃圾中分离出来是一项复杂工作。正因为如此,现在堆肥设施普遍存在运转率低、运行和维修费用高、销路不佳、使用寿命短和实用性差等问题,许多堆肥厂陆续停产和倒闭。
3、焚烧。焚烧就是通过燃烧的方式将垃圾中的碳水化合物变成二氧化碳和水。焚烧技术在西方发达国家应用比较普遍,通过无害化处理的烟尘,不仅能够减少城市垃圾存量,而且对环境的污染也较小。同时,焚烧产生的热能还能够应用于其他行业。但是,我国整体城市生活垃圾中可燃物成分低,一定程度上制约了该技术的应用和发展。随着近年人们生活水平的提高,垃圾中的可燃成分增多,焚烧技术将有一个不错的前景。
4、回收和综合利用。回收和综合利用是在对生活垃圾进行分拣的基础上,选择仍有使用价值者,进行再利用的方法。随着人们生活水平的提高,很多生活垃圾并非完全没有利用价值。这些垃圾中的某些部件、成分极有可能是另一个过程的原料。正是“垃圾只是放错了地方的资源”。近年发达国家大力推行垃圾的回收和综合利用,不仅减少了资源的浪费,而且实现了城市垃圾的减量化。城市生活垃圾的分类收集的推广,是垃圾回收及综合利用的最直接和最有效的推动手段,并最终将促进城市环境资源的可持续发展。二、垃圾处理设施的选址与布局
有关垃圾处置设施的选址问题历来是十分敏感和备受老百姓关注的话题,因为垃圾处置场选址而造成的矛盾也不时地见诸报端。实际上有关垃圾选址的矛盾在西方国家也时有发生。最典型的就是德国上世纪80年代的垃圾处理危机,这一冲突历经了整整10年时间。因此,如何合理的建设垃圾处置设施就显得十分重要。应主要考虑以下内容:
(一)布局与选址。
选择首先要符合相关规划要求。城市总体规划对城市用地性质进行了明确划分,市政环卫专业规划也对生活垃圾处理设施进行了研究布局。因此,垃圾处置设施的选址要在城市规划时就做好安排和布局。主要涉及:
选址要考虑运距、周边的环境影响及环境承受容量,尽可能选择城市规划建成区夏季主导风向下方,远离人口密集、公共场所、文化遗址、风景区域等敏感目标区域。
要合理分布,相对集中,尽可能几种处理技术(如焚烧、填埋等)相对集中分布,便于形成综合处理体,集中控制,优势互补,减少污染源,减少相互间物流组织。如焚烧与填埋集中布置所形成的组团式垃圾综合处理设施,可最大程度的实现资源综合利用、减少排放,并可公共资源共享。
具备公用配套设施的条件,交通便利、满足生产、生活水源、电力输送、污水排放等自然及配套条件。
(二)工艺技术路线的选择。
工艺技术路线的选择,要从工艺技术的先进性、适用性、经济性、可靠性(安全性)等方面综合考虑。
根据我国国家标准中所采用的大气稳定度帕斯奎尔分类方法[11],可将大气稳定度分为A、B、C、D、E、F6类,分别表示强不稳定,不稳定,弱不稳定,中性,较稳定和稳定。以深圳市垃圾焚烧厂为例,确定各季节大气稳定度步骤为:首先由焚烧厂经纬度、风向风速数据的观测时间及日期,根据文献[11]中的公式计算单日太阳高度角,统计平均得到各个季节太阳高度角;然后参考文献[12],确定深圳市的总云量约为7.26;最后根据文献[11],由云量与太阳高度角查出太阳辐射等级数,进一步由太阳辐射等级数与地面风速查出大气稳定度。以上各步骤结果表示在表2中。其他气象条件除了上文所讨论的风向风速及大气稳定度,某些情况下污染源所处区域还可能存在特殊的气象条件,如静风和逆温。静风是指风速平均值≤0.5m/s,逆温是指大气内某些层次出现气温不随高度变化或气温随高度的升高反而增高的现象。静风条件限制了污染物在水平方向的扩散稀释,逆温现象则限制了污染物在垂直方向的扩散稀释。当静风或逆温状况明显时需要对其进行详细分析,以深圳市宝安区为例,依据常年气象统计资料得到该区域静风频率偏低(见表1),且无逆温现象出现,因此需要不定量分析这两种气象条件。
2地形特征
地形会显著影响空气污染物的扩散过程。由环境影响评价技术导则,距污染源中心点5km内的地形高度(不含建筑物)低于烟囱高度时,定义为简单地形,在此范围内地形高度不超过排气筒基底高度时,可认为地形高度为0m;距污染源中心点5km内的地形高度(不含建筑物)等于或超过烟囱高度时,定义为复杂地形。我国地势西高东低,呈阶梯状下降,山地、丘陵和高原约占总国土面积的23。因此在分析我国垃圾焚烧厂污染物环境影响时,往往需要考虑周边地形特征。利用基于Google地图的二维地图软件,可以快速获得垃圾焚烧厂周边地形图像。对于深圳宝安区垃圾焚烧厂,在焚烧厂西南方向上是高度大于100m的山区,东南方向是平湖生态园,东北及西北方向是的居民区。西南方向的山区高度大于烟囱高度,属于复杂地形区域,而东南、东北、西北方的生态园、居民区比较开阔,属于简单地形区域。
3功能区分布
功能区本义为城市内部各功能活动的分布空间及其相应产生的小区分异,如中心商业区、行政区、工业区、居住区和郊区等。本文所定义的功能区是指受到污染物影响具有不同特点的区域,包括山区、居民区和生态区3类。山区是指前文所定义的具有复杂地形的区域,该区域起伏地形对污染物扩散有显著影响;居民区是居民生活工作的区域,人口密度大,污染物造成重大危害可能性大;生态区通常为自然保护区、风景名胜区等,在特定时间人口密度大,空气质量要求高。由以上定义,深圳宝安区焚烧厂附近区域可划分为山区、居民区、生态区3个区域。环观南路、樟坑径村及焚烧厂所围区域为山区;平湖生态园为生态区;环观南路、平龙路、平新路及焚烧厂所围区域为居民区。在居民区内有辅城坳小学、平南学校、龙湖学校、启英学校4所学校为环境敏感点,其空气状况应重点监测。
4监测点的设置