國(guó)外垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀
每一個(gè)國(guó)家因?yàn)槊癖姷纳盍?xí)慣不同,同時(shí)受到政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因數(shù)的制約,所以各國(guó)對(duì)垃圾處理的方式也是隨國(guó)情而異的,而一個(gè)國(guó)家往往也會(huì)由于地域的不同采用不同的處理方式,所以垃圾處理的模式很難統(tǒng)一。
1、填埋技術(shù)現(xiàn)狀
英國(guó)最早于1930年,美國(guó)在1940年開始采用生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)--即有控制的生活垃圾填埋技術(shù)。
國(guó)外從20世紀(jì)80年代開始在垃圾填埋場(chǎng)防滲處理中使用人工合成材料作為襯底,逐步成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。通常采用2mm左右厚的高密度聚乙烯(HDPE)作為襯底材料,其滲透系數(shù)可達(dá)10-12~10-13cm/s。目前,人工合成襯底材料已形成了系列產(chǎn)品,并制定了相應(yīng)設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)。
垃圾滲瀝液處理技術(shù)在近幾年也得到了較大的發(fā)展,目前常用的處理方法有:(1)回灌垃圾填埋場(chǎng)以減質(zhì)減量;(2)經(jīng)預(yù)處理后輸送到污水處理廠集中處理;(3)現(xiàn)場(chǎng)深化處理后達(dá)標(biāo)排放。其中現(xiàn)場(chǎng)處理方法主要有生物處理法和物理化學(xué)處理法等。
垃圾填埋場(chǎng)作業(yè)一般由垃圾推土機(jī)和垃圾壓實(shí)機(jī)操作,既可提高場(chǎng)地利用率,又可以減少雨水對(duì)垃圾的沖刷,F(xiàn)代化大型生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)大多采用單元填埋法,并對(duì)垃圾進(jìn)行分層壓實(shí)和每日覆蓋。
填埋沼氣的主要成分是甲烷CH4和二氧化碳CO2。CH4是一種可燃?xì)怏w,其低位熱值約為8570kcal/Nm3,在空氣中的濃度達(dá)到5%~15%時(shí),可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故;CO2的主要影響是在水中溶解形成碳酸,從而溶解礦物質(zhì)使地下水礦化;另外,由于植物對(duì)CO2和CH4具有一定的敏感性,如果根部聚集較多的填埋沼氣,會(huì)導(dǎo)致植物根部缺氧,從而危害其生長(zhǎng)。因此,必須控制填埋沼氣的自由轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散,通常采取的方法有:(1)通過石籠等形式將填埋沼氣導(dǎo)排;(2)通過石籠和收集管將填埋沼氣導(dǎo)排并使其安全直燃;(3)通過管網(wǎng)系統(tǒng)收集后經(jīng)過凈化處理作為能源回收利用。
2、堆肥技術(shù)現(xiàn)狀
對(duì)堆肥技術(shù)進(jìn)行科學(xué)研究始于20世紀(jì)20年代,而高溫好氧堆肥技術(shù)是從20世紀(jì)30年代開始采用的。根據(jù)工藝流程和運(yùn)行狀況,高溫好氧堆肥處理技術(shù)可分為靜態(tài)好氧堆肥處理技術(shù)、動(dòng)態(tài)好氧堆肥處理技術(shù)和間歇式動(dòng)態(tài)好氧堆肥處理技術(shù)三種。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,動(dòng)態(tài)厭氧堆肥處理技術(shù)在一部分國(guó)家率先得到了應(yīng)用。
早在20世紀(jì)的70~80年代,許多發(fā)達(dá)國(guó)家曾建設(shè)了大批機(jī)械化程度較高的垃圾堆肥廠,不少國(guó)家還制定了垃圾堆肥產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)了多種用途的堆肥系列產(chǎn)品,以適應(yīng)不同作物、不同土壤和不同用肥途徑(如家庭養(yǎng)花、庭院苗圃、園林綠化、農(nóng)業(yè)種植等)的需求。同時(shí)也在提高垃圾堆肥產(chǎn)品質(zhì)量,擴(kuò)大垃圾堆肥產(chǎn)品銷售和拓展垃圾堆肥產(chǎn)品使用范圍等方面做了大量工作,有效地推動(dòng)了垃圾堆肥技術(shù)的推廣應(yīng)用。80年代后期,發(fā)達(dá)國(guó)家的生活垃圾堆肥技術(shù)應(yīng)用陷入低潮,有不少國(guó)家的許多規(guī)模較大且機(jī)械化程度較高的生活垃圾堆肥廠相繼倒閉。但即使在這種形勢(shì)下,許多國(guó)家或城市仍在堅(jiān)持不斷改進(jìn)垃圾堆肥技術(shù),提高垃圾堆肥產(chǎn)品質(zhì)量,穩(wěn)步發(fā)展著生活垃圾堆肥技術(shù)。
目前國(guó)外生活垃圾堆肥廠總體呈下降趨勢(shì),但垃圾堆肥技術(shù)的發(fā)展并沒有停頓。發(fā)展較快的有二種堆肥方式:一是庭院垃圾堆肥;二是制造有機(jī)復(fù)合肥技術(shù)。
3、焚燒技術(shù)現(xiàn)狀
生活垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展歷史相對(duì)較短,大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。
萌芽階段是從19世紀(jì)80年代開始到20世紀(jì)初期。英國(guó)諾丁漢和美國(guó)紐約先后采用焚燒方法處理生活垃圾。德國(guó)漢堡和法國(guó)巴黎先后建立了世界上最早的生活垃圾焚燒廠。但是此時(shí)因技術(shù)原始和垃圾中可燃物的比例較低,在焚燒過程中產(chǎn)生的濃煙和臭味,對(duì)環(huán)境的二次污染相當(dāng)嚴(yán)重,因此這種方法曾一度為人們所拋棄。
在一次世界大戰(zhàn)后到二次世界大戰(zhàn)期間的二十年里,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,城市居民的生活水平大幅度提高,垃圾的成分也隨之變化,給垃圾焚燒創(chuàng)造了條件,因此焚燒技術(shù)又逐漸發(fā)展起來。
二次世界大戰(zhàn)以后,經(jīng)濟(jì)發(fā)展非?欤鞘芯用竦纳钏竭M(jìn)一步提高,垃圾中的可燃物和易燃物迅速上升,促進(jìn)了垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用。特別是在20世紀(jì)60年代的電子工業(yè)變革后,各種先進(jìn)技術(shù)在垃圾焚燒爐上得到了應(yīng)用,使垃圾焚燒爐得到了進(jìn)一步的完善。
從70年代到90年代中期的20多年間,是垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期,幾乎所有的發(fā)達(dá)國(guó)家、中等發(fā)達(dá)國(guó)家都建有不同規(guī)模、不同數(shù)量的垃圾焚燒廠,發(fā)展中國(guó)家已建有或正在籌建垃圾焚燒廠的也不在少數(shù),垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方興未艾。
垃圾焚燒法是一種比較有效的垃圾處理方法,它的減量化、資源化和無害化效果都比較理想。垃圾焚燒技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟,機(jī)械爐排焚燒爐的類型已經(jīng)基本定型。制約垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的主要因素是二次污染防治技術(shù)特別是廢氣處理技術(shù)的成敗。
初期的大氣污染防治對(duì)策只是以煙塵為主要對(duì)象,與其相適應(yīng)的污染防治技術(shù),先是采用旋風(fēng)除塵器,接著是采用多管旋風(fēng)除塵器,60年代后期靜電除塵器逐步取代了多管旋風(fēng)除塵器;70年代開始,增加了對(duì)其它有害物質(zhì)如Hcl、SOx、NOx等的治理,從而出現(xiàn)了干式洗滌法、半干式洗滌法等廢氣治理方式;進(jìn)入80年代,各國(guó)都嚴(yán)格了垃圾焚燒廢氣排放標(biāo)準(zhǔn),從而出現(xiàn)了濕式有害氣體洗滌設(shè)備及脫硝設(shè)備;90年代以來,各國(guó)都進(jìn)一步嚴(yán)格了廢氣排放標(biāo)準(zhǔn),增加了對(duì)二惡英、呋喃類等污染物的控制,袋式除塵器以其除塵效果好,特別是能有效去除二惡英類物質(zhì)而開始取代靜電除塵器。
綜合分析發(fā)達(dá)國(guó)家生活垃圾焚燒技術(shù)迅速發(fā)展的原因,除了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、觀念等因素外,還有一些其他方面的影響,比如:隨著城市建設(shè)的發(fā)展和城市規(guī)模的擴(kuò)大,城市人口數(shù)量驟增,生活垃圾產(chǎn)量也快速遞增,使原有的垃圾填埋場(chǎng)日益飽和或已經(jīng)飽和,而新的垃圾填埋場(chǎng)地又難于尋找,采取焚燒方法,可使生活垃圾減容85%以上,最大限度地延長(zhǎng)現(xiàn)有垃圾填埋場(chǎng)的使用壽命。此外,隨著人們生活水平的提高,生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增長(zhǎng),提高了生活垃圾的熱值,為這些國(guó)家應(yīng)用和發(fā)展生活垃圾焚燒技術(shù)提供了先決條件。例如:日本城市生活垃圾的低位熱值就已經(jīng)由60年代的3344~4196KJ/kg,提高到目前的6270~7160KJ/kg,使采用焚燒方法處理垃圾可以制取更多的蒸汽和電能,以獲得比較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
4、回收及循環(huán)利用技術(shù)現(xiàn)狀
近年來,發(fā)達(dá)國(guó)家把實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化提高到了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度,垃圾資源化已經(jīng)成為各國(guó)謀求的垃圾治理目標(biāo)。
發(fā)達(dá)國(guó)家在推進(jìn)生活垃圾資源化進(jìn)程中,都制定了符合本國(guó)國(guó)情的相關(guān)法律、規(guī)章和各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如德國(guó)制定了《關(guān)于容器包裝廢棄物的政府令》;法國(guó)制定了《容器包裝政府令》;丹麥制定了《再循環(huán)法》;日本制定了《再生資源利用促進(jìn)法》和《容器包裝再循法》;奧地利制定了《包裝條例》等等。這些法律都規(guī)定了生產(chǎn)廠家對(duì)廢棄物治理和回收的責(zé)任,并要求最大限度的回收及循環(huán)利用生活垃圾中的可回收利用成分。
除法規(guī)保障外,發(fā)達(dá)國(guó)家還對(duì)廢棄物循環(huán)利用和再生利用予以政策上的支持,同時(shí)遵循"誰污染誰負(fù)擔(dān)"的原則,借助經(jīng)濟(jì)手段來保證有關(guān)舉措的實(shí)施,如采取課稅制度等。在產(chǎn)品的制造階段即對(duì)所含的有害物質(zhì)課以稅金,作為其處理費(fèi)用,并制定了廢物循環(huán)的優(yōu)惠政策。如比利時(shí)對(duì)生產(chǎn)壓力噴霧器、電池及一次性容器的廠家課以稅金,對(duì)從事再循環(huán)事業(yè)的廠家不課稅。美國(guó)紐約州對(duì)使用50%以上再生原料的企業(yè)實(shí)行減稅制度。加拿大的部分州實(shí)行在銷售過程中對(duì)易于再循環(huán)的產(chǎn)品課以小額度稅金,對(duì)不易再循環(huán)的產(chǎn)品課以大額度稅金。
許多國(guó)家對(duì)城市居民均實(shí)行生活垃圾收費(fèi)制,不少國(guó)家還在商品流通領(lǐng)域?qū)嵭械盅航鹬贫。如德?guó)規(guī)定產(chǎn)品的銷售者有義務(wù)在一次性容器及包裝上加貼標(biāo)簽,并向消費(fèi)者收取抵押金。挪威規(guī)定消費(fèi)者在購買汽車時(shí)要繳數(shù)萬元的抵押金,在汽車被返還時(shí)再連同利息一起返還。另外還有一些國(guó)家實(shí)行政府補(bǔ)貼和建立基金會(huì)等方式來鼓勵(lì)生活垃圾的資源化。如瑞士1996年起向建設(shè)和管理生活垃圾焚燒廠的企業(yè)增加補(bǔ)助金;英國(guó)政府給配電公司發(fā)放補(bǔ)貼用以購買生活垃圾焚燒廠生產(chǎn)的電力;法國(guó)為推進(jìn)生活垃圾焚燒發(fā)電事業(yè)的發(fā)展,政府采取資金補(bǔ)貼的方式給予支持。
國(guó)外治理生活垃圾的實(shí)踐證明,生活垃圾不僅是影響居民生活和勞動(dòng)環(huán)境的"污染源",更是可以回收及循環(huán)利用的寶貴資源。同時(shí)它的回收及循環(huán)利用又是多途徑的。
國(guó)外垃圾處理技術(shù)發(fā)展
發(fā)達(dá)國(guó)家選擇生活垃圾處理方式的一般原則是:首先是通過分類收集盡可能對(duì)生活垃圾中的有用物質(zhì)進(jìn)行回收和循環(huán)利用;其次是盡可能對(duì)生活垃圾中的可生物降解物進(jìn)行堆肥處理;再次是盡可能對(duì)生活垃圾中的可燃物進(jìn)行焚燒處理;最后是對(duì)不能進(jìn)行其他處理的垃圾進(jìn)行填埋處置。
1、提倡分類收集和回收利用
對(duì)生活垃圾盡可能進(jìn)行回收和循環(huán)利用,最有效的途徑是盡可能對(duì)生活垃圾實(shí)施分類收集。這是發(fā)達(dá)國(guó)家在實(shí)踐中形成的共識(shí)。
德國(guó)在1989年前還沒有形成誰污染誰負(fù)責(zé)的制度,當(dāng)時(shí)的狀況是生活垃圾的產(chǎn)生量越來越多,生活垃圾填埋場(chǎng)的處理能力基本接近飽和,而居民反對(duì)修建更多的垃圾處理廠。后來經(jīng)過對(duì)生活垃圾的調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)生活垃圾中包裝材料的體積占50%以上,重量占30%以上,可通過回收及循環(huán)利用包裝材料來減少生活垃圾的產(chǎn)生量。到了1991年實(shí)施了《包裝條例法》,商品的生產(chǎn)者和銷售者承擔(dān)了運(yùn)輸包裝、轉(zhuǎn)換包裝和銷售包裝的回收利用義務(wù)。
歐共體在1994年制定了統(tǒng)一的包裝條例規(guī)定,要求其成員國(guó)必須在一定期限內(nèi)對(duì)商品包裝達(dá)到一定的回收利用率。為此,德國(guó)又在1998年8月對(duì)《包裝條例法》進(jìn)行了修改,采用了統(tǒng)一的、和歐洲指標(biāo)相適應(yīng)的回收率指標(biāo)。
2、鼓勵(lì)有機(jī)垃圾堆肥處理
生活垃圾堆肥(包括厭氧消化)處理在發(fā)達(dá)國(guó)家也屬于資源回收利用的范疇,生活垃圾分類收集方式為其提供了良好的發(fā)展條件。在各種堆肥方法中,目前應(yīng)用最多的仍是條形堆肥和家庭倉式堆肥等低成本堆肥系統(tǒng)。
美國(guó)有關(guān)條例禁止庭院垃圾直接進(jìn)行填埋處理,庭院垃圾堆肥處理場(chǎng)得以較快發(fā)展。歐洲大陸則實(shí)行"填埋稅"及限制進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的有機(jī)物含量等措施,城市生活垃圾堆肥處理場(chǎng)也有明顯增長(zhǎng)。
有機(jī)垃圾厭氧消化處理是一種在厭氧狀態(tài)下利用微生物使垃圾中的有機(jī)物快速轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過程。它與傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋相比,將厭氧消化過程由幾年縮短到30天以內(nèi);與好氧堆肥相比,改變了占地面積大、處理時(shí)間長(zhǎng),管理復(fù)雜和有氣味等問題,對(duì)于廚余垃圾具有較好的適應(yīng)性。目前這項(xiàng)技術(shù)在歐洲已得到較多應(yīng)用。
可以預(yù)計(jì),垃圾堆肥技術(shù)將在世界范圍內(nèi)經(jīng)歷一次從量變到質(zhì)變的變化過程,但無論如何生活垃圾堆肥技術(shù)今后仍將在國(guó)外生活垃圾綜合處理體系中占有重要位置。
3、穩(wěn)步發(fā)展垃圾焚燒技術(shù)
垃圾焚燒處理已有一百多年歷史,但出現(xiàn)有控制的焚燒(煙氣處理、余熱利用等)只是近幾十年的事。它與垃圾填埋處理相比,具有占地面積小、選址較容易,處理快速、減量化顯著,無害化較徹底以及可回收焚燒余熱等優(yōu)點(diǎn),在發(fā)達(dá)國(guó)家得到越來越廣泛的應(yīng)用。預(yù)計(jì)在將來垃圾焚燒技術(shù)仍會(huì)繼續(xù)得到發(fā)展。
縱觀近年來生活垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展過程,可以發(fā)現(xiàn)有以下四個(gè)比較明顯的特點(diǎn):
(1)垃圾焚燒技術(shù)正向著自我完善方向發(fā)展。焚燒設(shè)備構(gòu)造的不斷改進(jìn),廢氣處理新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,特別是許多高新技術(shù)在垃圾焚燒廠的應(yīng)用,促使垃圾焚燒廠向高新技術(shù)方向發(fā)展。另外,先進(jìn)的自控技術(shù)和新穎的外觀設(shè)計(jì),都使垃圾焚燒廠更加趨于完善。
(2)垃圾焚燒技術(shù)正向著多功能方向發(fā)展,F(xiàn)代垃圾焚燒廠不僅具有焚燒垃圾的功能,還具有發(fā)電、供電、供熱、供氣、制冷以及區(qū)域性污水處理、附帶娛樂設(shè)施等多種功能。
(3)垃圾焚燒技術(shù)正向著資源化方向發(fā)展。如垃圾焚燒余熱發(fā)電、焚燒殘?jiān)拼u等,使垃圾焚燒與能源回收有機(jī)地結(jié)合起來。利用焚燒垃圾產(chǎn)生的余熱進(jìn)行發(fā)電不僅可以解決垃圾焚燒廠內(nèi)的用電需要,還可以向外售電盈利,促使了垃圾焚燒技術(shù)的迅速發(fā)展。另外,節(jié)能化也被國(guó)外垃圾焚燒廠所普遍重視。如提高焚燒爐燃燒效率及余熱鍋爐的熱回收率,減小排煙等其它散熱損失,均是提高節(jié)能化的有效措施。
(4)垃圾焚燒廠正在向智能化方向發(fā)展。垃圾焚燒廠運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后,為了保證較佳的運(yùn)行狀態(tài),目前仍然必須依賴人的判斷。將來會(huì)開發(fā)出更先進(jìn)的軟件,可以進(jìn)行圖象解析、模糊控制等,使其與熟練操作員的判斷非常接近,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)化控制。另外,人工智能的發(fā)展,高效傳感器的開發(fā),機(jī)器人的研制,使垃圾焚燒廠設(shè)備及系統(tǒng)故障的自我診斷功能成為可能,從而得以實(shí)現(xiàn)低故障率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率。
4、填埋是垃圾處理的基本方式
(1)垃圾填埋處理率有下降的趨勢(shì)。生活垃圾填埋處理作為垃圾最終處理手段一直占有重要地位,目前仍然是大多數(shù)國(guó)家主要的垃圾處理方式。垃圾填埋處理具有操作設(shè)備簡(jiǎn)單、建設(shè)和運(yùn)行成本低、適應(yīng)性和靈活性強(qiáng)等特點(diǎn),但現(xiàn)在理想的垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)址越來越少,所以發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾填埋處理所占比例在80年代后期有下降的趨勢(shì)。
據(jù)美國(guó)環(huán)保署(EPA)預(yù)測(cè),美國(guó)垃圾填埋場(chǎng)的數(shù)量將由1993年的3300多座下降到2000年的2300座,2010年將降到為1200座。
導(dǎo)致垃圾填埋場(chǎng)數(shù)量下降的原因主要有三條:一是舊的垃圾填埋場(chǎng)逐漸達(dá)到飽和狀態(tài);二是新的垃圾填埋場(chǎng)選址困難;三是由于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,一些不符合環(huán)保要求的垃圾填埋場(chǎng)被迫關(guān)閉。
(2)垃圾填埋場(chǎng)的污染控制措施不斷完善。垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)污染控制得到逐步加強(qiáng)。例如,采用人工防滲措施或復(fù)合型防滲系統(tǒng),以提高垃圾填埋場(chǎng)的防滲水平;加強(qiáng)垃圾滲瀝水收集和處理,以防止污染周圍的地下水和地表水;對(duì)填埋沼氣進(jìn)行導(dǎo)排或回收利用,以保障垃圾填埋場(chǎng)安全、減輕大氣污染并實(shí)現(xiàn)資源化利用等。
(3)垃圾填埋場(chǎng)向大型化發(fā)展。由于垃圾填埋的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,垃圾填埋場(chǎng)的投資費(fèi)用和運(yùn)行成本也不斷提高,因而新建垃圾填埋場(chǎng)有向大型化方向發(fā)展的趨勢(shì)。
(4)限制進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的有機(jī)物含量。目前歐盟、日本和美國(guó)等國(guó)家的有關(guān)政策,都提出了進(jìn)一步限制進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的垃圾有機(jī)物含量的規(guī)定。例如,德國(guó)規(guī)定在2005年以后,有機(jī)物含量大于3%或5%的生活垃圾不能進(jìn)入一級(jí)或二級(jí)垃圾填埋場(chǎng);直接填埋處理城市生活垃圾在瑞士和奧地利也將被取消,期限分別為2000年和2004年。這些措施將有利于垃圾資源再生利用率的提高,同時(shí)也會(huì)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的污染控制和治理產(chǎn)
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