成都市城市生活垃圾綜合處理初探
一、前言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的不斷增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的產(chǎn)生量也日漸增多，城市生活垃圾已成為當(dāng)今世界一大公害，也是目前我國(guó)環(huán)境污染比較嚴(yán)重的問(wèn)題之一。近幾年來(lái)，隨著全國(guó)推行新農(nóng)村建設(shè)，人口集中居住，城鎮(zhèn)化程度的加快，也使我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量與日俱增。隨著和諧社會(huì)的提出、城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，旅游事業(yè)日的益繁榮，對(duì)整個(gè)城市的全面提升提出了更高的要求，而急增的城市生活垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，阻礙著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，已成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。為了達(dá)到垃圾的無(wú)害化、減量化、資源化，目前我國(guó)主要采用的垃圾處理方式有衛(wèi)生填埋、焚燒以及堆肥。
二、成都市垃圾處理現(xiàn)狀及問(wèn)題
成都市城市生活垃圾處理方式主要是衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電。衛(wèi)生填埋是成都市主要的垃圾處理方式，下面是以往收集成都市生活垃圾產(chǎn)量表（2001年至2009年）。
表1成都市生活垃圾產(chǎn)量表
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從表中可以看出成都市每年生活垃圾年產(chǎn)量呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，年增長(zhǎng)率約為8%左右，如此之快的增長(zhǎng)速度，相對(duì)于成都市固體廢物處理場(chǎng)總的填埋時(shí)間而言就有可能提前達(dá)到原設(shè)計(jì)庫(kù)容容量。故如何妥善解決成都區(qū)生活垃圾出路、延長(zhǎng)現(xiàn)有填埋場(chǎng)使用壽命，便成為一個(gè)新的問(wèn)題。為了能減緩成都市生活垃圾衛(wèi)生填埋日處理負(fù)荷量，成都市于2005年采用政府特許經(jīng)營(yíng)模式開(kāi)始動(dòng)工修建了第一座成都市洛帶生活垃圾焚燒發(fā)電廠，日處理能力1200t/d，目前已運(yùn)行兩年。
但這兩種方法都有自身局限性。衛(wèi)生填埋不僅填埋掉了廢物，也填埋掉了可回收利用的有效資源，沒(méi)有完全做到垃圾處理資源化，衛(wèi)生填埋不僅占用大量土地面積，而且對(duì)環(huán)境造成二次污染，比如地下水環(huán)境污染、土壤污染、填埋堆體所產(chǎn)生的惡臭污染等；由于城市生活垃圾含水率較高，導(dǎo)致垃圾滲瀝液量大、濃度高，滲濾液處理達(dá)標(biāo)排放或能夠送城市污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放的填埋場(chǎng)較少，地下水污染地表水的污染事故不斷出現(xiàn)；填埋氣體處理也是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，目前大多為敞開(kāi)式排放或通過(guò)豎井排放，容易造成安全隱患，也是產(chǎn)生惡臭的主要原因，即使在封場(chǎng)后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，這些污染仍將繼續(xù)存在。
對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電而言，一是工程投資大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)利用國(guó)外先進(jìn)焚燒技術(shù)建造的焚燒廠普遍建設(shè)工程投資大，折合噸工程投資約50～75萬(wàn)元；而引進(jìn)技術(shù)，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的噸工程投資約35～45萬(wàn)元，技術(shù)和設(shè)備全國(guó)產(chǎn)化的噸工程投資只要25～30萬(wàn)元。
二是由于生產(chǎn)成本高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前運(yùn)轉(zhuǎn)基本正常的國(guó)外技術(shù)建造的焚燒廠的運(yùn)行費(fèi)用為180～300元/噸，國(guó)內(nèi)技術(shù)建造的焚燒廠的運(yùn)行費(fèi)用也在100元/噸左右；
三是由于我國(guó)的城市生活垃圾的基本特點(diǎn)是含水率高、低熱值、垃圾成份比較復(fù)雜。引進(jìn)的爐排爐一般適應(yīng)處理國(guó)外成份相對(duì)簡(jiǎn)單、低位熱值高（一般都在6000KJ/kg以上），水分含量低的生活垃圾；針對(duì)國(guó)內(nèi)的生活垃圾特性，在進(jìn)行垃圾焚燒時(shí)，必須添加輔助燃料助燒，這又無(wú)形中增加了垃圾焚燒運(yùn)行成本。
四是垃圾焚燒中產(chǎn)生的飛灰處理問(wèn)題。垃圾焚燒時(shí)所采用的焚燒爐設(shè)備不同，產(chǎn)生的飛灰量也有很大的差別，機(jī)械爐排爐焚燒所產(chǎn)生的飛灰量約為垃圾處理量的3%～5%，而流化床焚燒爐焚燒所產(chǎn)生的飛灰量就高得多，約為垃圾處理量的15%～25%。如按焚燒處理垃圾1200噸/天計(jì)算，最少產(chǎn)生飛灰量約為36噸～60噸之間。目前除個(gè)別高水平建設(shè)和管理的焚燒廠外，其余焚燒廠飛灰處置沒(méi)得到足夠重視，，其次垃圾焚燒中產(chǎn)生的爐渣量約為垃圾處理量的20%左右，而產(chǎn)生的這些飛灰與爐渣就變成有危險(xiǎn)性的固體廢棄物例如含極高的重金屬等，在發(fā)達(dá)國(guó)家，這些是要把它當(dāng)成一個(gè)危險(xiǎn)性固體廢棄物來(lái)處理的，處理費(fèi)也是非常高的，在我國(guó)大多填埋處理或作為建筑材料利用，安全隱患大。
五是垃圾焚燒中產(chǎn)生的二次污染的問(wèn)題也是相當(dāng)嚴(yán)重的，例如空氣污染問(wèn)題，像我們講的一些有毒的氣體，不光是二惡英，會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，還有其它的氮氧化物、硫的氧化物會(huì)造成酸雨，粉塵亦造成空氣污染，二氧化碳造成溫室效應(yīng)等等。
此外，由于國(guó)內(nèi)混合收集生活垃圾中廚余垃圾含量較高，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒易結(jié)焦成塊，再加上玻璃碎片等硬物料易嚴(yán)重破壞布風(fēng)系統(tǒng)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)爐內(nèi)燃燒不均勻、爐溫偏低、熱灼減量高、爐排磨損大等問(wèn)題。
三、生活垃圾堆肥處理
1、生活垃圾堆肥處理技術(shù)
生活垃圾堆肥主要是利用多種微生物的作用，將垃圾成份中有機(jī)殘?bào)w，進(jìn)行礦質(zhì)化、腐殖化和無(wú)害化，使各種復(fù)雜的有機(jī)態(tài)的養(yǎng)分，轉(zhuǎn)化為可溶性養(yǎng)分和腐殖質(zhì)，同時(shí)利用堆積時(shí)所產(chǎn)生的高溫（60～70℃）來(lái)殺死原材料中所帶來(lái)的病菌、蟲(chóng)卵和雜草種子，達(dá)到無(wú)害化的目的。
在我國(guó)常用的生活垃圾堆肥技術(shù)大致可分為簡(jiǎn)易堆肥、好氧堆肥和厭氧堆肥三類。
一是簡(jiǎn)易堆肥，工程規(guī)模較小、機(jī)械化程度低、主要采用靜態(tài)發(fā)酵工藝、環(huán)保措施不齊全、投資及運(yùn)行費(fèi)用均較低。簡(jiǎn)易高溫堆肥技術(shù)一般在中小型城市應(yīng)用較多。
二是好氧堆肥，工程規(guī)模相對(duì)較大、機(jī)械化程度較高、一般采用動(dòng)態(tài)或半動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵工藝、有較齊全的環(huán)保措施、投資及運(yùn)行費(fèi)用均高于簡(jiǎn)易高溫堆肥技術(shù)。
三是厭氧堆肥，工程規(guī)模普遍較大，機(jī)械化程度相當(dāng)高，一般采用濕式或干式厭氧發(fā)酵工藝，發(fā)酵周期可縮短至15～20天后，沼氣收集后可用于發(fā)電等，生活垃圾資源化利用率較高，投資及運(yùn)行費(fèi)用高于好氧堆肥，占地面積少于好氧堆肥。厭氧堆肥技術(shù)在歐洲有較多的應(yīng)用實(shí)例，國(guó)內(nèi)上海等地則還能夠在實(shí)施項(xiàng)目。
生活垃圾堆肥產(chǎn)物的功效主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，第一個(gè)就是吸水性和持水性，就是它能把水分吸住，而且保持在那里。因?yàn)槎逊实奈猿炙愿叩脑挘斓酵晾锩婵梢詭屯寥佬笏诶锩。目前傳統(tǒng)堆肥根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)，它的吸水量差不多可有0.8倍，即一公斤可以吸水0.8公斤。第二功效是吸肥和持肥。所謂肥份就是講的氮磷鉀。纖維素和腐殖質(zhì)正好有很強(qiáng)的這第二功效。國(guó)內(nèi)自從用化肥以后，農(nóng)田的土地很易板結(jié)，也變得貧脊了。板結(jié)以后土壤對(duì)吸肥及持肥的能力降低，如果加肥料到農(nóng)田以后在灌溉澆水時(shí)，大部分肥分就沖掉了。根據(jù)一些資料記載，肥分流失率可達(dá)50%甚至70%，因此對(duì)農(nóng)民造成很大的損失。如果能夠在土中加進(jìn)堆肥，它對(duì)吸氮磷鉀的能力便很強(qiáng)。有足夠的有機(jī)肥在土壤裹，農(nóng)民再加肥料的話，肥料就沖不走了，就不會(huì)損失掉肥分。這樣做對(duì)環(huán)境保護(hù)來(lái)講也是非常重要的，舉個(gè)例子，約兩年前，太湖有極嚴(yán)重的藍(lán)藻事件。國(guó)內(nèi)專家都知道，這個(gè)藍(lán)藻事件，一般來(lái)講是水太優(yōu)化造成的，也就是水中肥分太高，氮磷鉀都跑到水里面了。天然水體中肥分的來(lái)源，一個(gè)是我們都市污水，另外一個(gè)就是這個(gè)灌溉的水。因?yàn)樘闹車且粋(gè)大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，土壤吸肥能力甚為不足。第三個(gè)特性就是土壤粿粒保持及耐沙化。堆肥像纖維素、腐殖質(zhì)，加到土壤里面是可以固土壤的顆粒。這種特性，其實(shí)已經(jīng)有很多人做過(guò)研究，它可以固沙，不止是沙，所有土壤顆粒，大大小小均可。在我國(guó)國(guó)內(nèi)荒漠化相當(dāng)嚴(yán)重，中國(guó)是世界上最嚴(yán)重荒漠化的一個(gè)國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年荒漠化土地在約3500平方公里的土地。這個(gè)荒漠化就是經(jīng)過(guò)數(shù)萬(wàn)年不停的風(fēng)吹外加植被的破壞，荒漠化的地方一般都有很強(qiáng)的風(fēng)，它吹的時(shí)候把比較小的顆粒，像矽質(zhì)和黏質(zhì)的土壤顆粒吹走了，剩下的就是沙。這一吹的話就造成沙塵暴，所以沙塵暴其實(shí)是荒漠化的一個(gè)結(jié)果。如果我們可以把堆肥混在土里面的話，它就可以固定它而很難被吹走。這是第三個(gè)效應(yīng)，它可以固沙，這也是非常重要的，這個(gè)方法可以協(xié)助解決我們荒漠化的問(wèn)題。第四個(gè)功效是，有機(jī)肥加到土壤里面可以把土壤變得疏松透氣。很多植物的根部是需要透氣的。加了有機(jī)肥就可以增加這一點(diǎn)。第五功效點(diǎn)是隔熱和保溫，這一點(diǎn)對(duì)于植物的種子發(fā)芽的時(shí)候特別重要，因?yàn)闇囟茸兓艽蠛芏嗑蜎](méi)有辦法發(fā)芽，就死掉了，保溫情況很好，發(fā)芽的百分比就非常高。第六個(gè)功效就是透水性。堆肥不止是可以增加吸水和持水，還可以讓水分在里面流動(dòng)。土壤加入有機(jī)肥會(huì)使得土壤比較蓬松，水分比較容易流動(dòng)，這個(gè)透水性可以防澇，對(duì)植物生長(zhǎng)很有利。
針對(duì)堆肥的這些功效，堆肥產(chǎn)品不僅可以制作肥料或農(nóng)田土壤改良，還可作為礦山開(kāi)采場(chǎng)、垃圾填埋場(chǎng)的綠化以及垃圾填埋場(chǎng)的覆土。
在費(fèi)用上，生活垃圾堆肥建設(shè)費(fèi)用基本為噸工程投資為23～32萬(wàn)元，運(yùn)行處理成本為50元/噸左右。
在環(huán)境污染方面，在對(duì)地表水、地下水污染方面較少，主要就是存在一定的惡臭氣體、粉塵污染，但通過(guò)控制技術(shù)都能很好的解決污染問(wèn)題。
但堆肥處理也存在一定的問(wèn)題，其問(wèn)題主要不是技術(shù)因素，而主要表現(xiàn)在非技術(shù)因素方面，歸納如下：
一是混合收集的生活垃圾雜質(zhì)含量高，為保證產(chǎn)品質(zhì)量而采用復(fù)雜的分離過(guò)程導(dǎo)致產(chǎn)品成本高，沒(méi)有政府的補(bǔ)貼，是很難運(yùn)行下去的；
二是一般堆肥廠的粗堆肥產(chǎn)品只能作為土壤改良劑，其銷路取決于堆肥廠所在地區(qū)封條件的適宜性，在粘性土壤地區(qū)，特別是南方的紅黃粘土、磚紅粘土、紫色土地區(qū)有較好的銷路；
三是堆肥廠產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)服務(wù)半徑一般較小。質(zhì)量較差的粗堆肥產(chǎn)品一般只能就近銷售，利用粗堆肥產(chǎn)品制造的復(fù)合肥，其銷售也面臨一般化肥和復(fù)合肥的競(jìng)爭(zhēng)；
四是生活垃圾處理的連續(xù)性和堆肥產(chǎn)品銷售季節(jié)性之間存在的固有盾，也會(huì)增加生活垃圾的處理成本和堆肥產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
目前在成都市大力倡導(dǎo)田園城市的生態(tài)城市下，綠地建設(shè)是其重要組成部分之一。如果政府倡導(dǎo)、政策上給與更多的支持，在城市范圍內(nèi)開(kāi)辟垃圾堆肥產(chǎn)品系列的草坪、花卉、樹(shù)木的種植、試驗(yàn)等等，不僅宣傳綠色，更是以行動(dòng)倡導(dǎo)綠色，根據(jù)一些文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，在美國(guó)僅公路兩側(cè)綠化項(xiàng)目每年就可以消納數(shù)萬(wàn)噸的垃圾堆肥，因?yàn)槊绹?guó)規(guī)定公路兩側(cè)綠化地土壤有機(jī)質(zhì)含量必須超過(guò)5%-8%，所以建設(shè)單位多選用成本較低的垃圾堆肥產(chǎn)品。在這種情況下，堆肥的銷售問(wèn)題基本上得到了解決。
2、成都市生活垃圾成份分析
成都市環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)中心每年都進(jìn)行了對(duì)成都市中心城區(qū)生活垃圾常規(guī)監(jiān)測(cè)分析，以下是成都市中心城區(qū)生活垃圾物理成份、含水率往年百分比分析結(jié)果，見(jiàn)表2
表2 2001年-2009年成都市中心城區(qū)生活垃圾物理成份、含水率分析
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從上表分析結(jié)果來(lái)看成都市生活垃圾有機(jī)物含量基本上在50%～60%之間，可回收物占30%左右，無(wú)機(jī)物占8%左右，含水率平均約為56%。
2010年成都市環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)中心對(duì)成都市區(qū)生活垃圾進(jìn)行了元素分析，結(jié)果見(jiàn)下表3
表3成都市中心城區(qū)生活垃圾元素分析
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根據(jù)表中分析，成都市中心城區(qū)生活垃圾碳氮比約為21：1。
依據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市生活垃圾好氧靜態(tài)堆肥處理技術(shù)規(guī)程》CJJ/T52-93中規(guī)定生活垃圾作為堆肥原料時(shí)進(jìn)倉(cāng)條件要求：含水率宜為40%～60%；有機(jī)物含量為20%～60%；碳氮比為20：1～30：1；重金屬含量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，成都市生活垃圾可以用堆肥處理。
四、城市生活垃圾綜合處理技術(shù)
城市生活垃圾綜合處理技術(shù)是在克服單一處理方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，必須采取多種技術(shù)對(duì)其進(jìn)行綜合處理才能達(dá)到垃圾處理的減量化、資源化、無(wú)害化。但是，這需要在一個(gè)新的基礎(chǔ)上去考慮綜合處理模式中各種技術(shù)的地位和作用。
針對(duì)我國(guó)混合收集垃圾的特點(diǎn)，將生物處理技術(shù)作為填埋或焚燒的預(yù)處理技術(shù)，是解決我國(guó)垃圾處理難題的一種有前途的技術(shù)組合。近10年來(lái)，機(jī)械生活處理技術(shù)在歐洲作為填埋處理或焚燒處理的預(yù)處理技術(shù)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了機(jī)械生物處理——衛(wèi)生填埋、機(jī)械生物處理——焚燒發(fā)電等一些綜合處理的趨勢(shì)。
機(jī)械生物處理技術(shù)，是采用機(jī)械或其他物理方法與生物工藝相結(jié)合，對(duì)垃圾中可生物降解組分進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)化，并使之達(dá)到穩(wěn)定化的技術(shù)。這種技術(shù)實(shí)際上是在混合垃圾堆肥處理的基礎(chǔ)上衍生發(fā)展而來(lái)的，但更多地采用了高效的機(jī)械或物理分選技術(shù)，強(qiáng)化了材料的分選回收或發(fā)酵過(guò)程的控制；旌侠(jīng)機(jī)械生物處理后，95%的可降解TOC（總有機(jī)碳）和86%的非纖維素碳水化合物得到轉(zhuǎn)換，垃圾重量、體積和含水率都會(huì)減小，熱值增大，有利于后續(xù)處理并能減輕對(duì)環(huán)境的影響。如減少了填埋過(guò)程中的填埋氣體、滲濾液，減少占地空間等。經(jīng)過(guò)機(jī)械生物處理穩(wěn)定化的垃圾，填埋后滲濾液和填埋氣體產(chǎn)生的污染可以減少95%。假設(shè)原始生活垃圾含水率為60%，經(jīng)垃圾堆肥處理后，含水率一般可降為20%～30%，假定下降到25%，而這含水率的減少，對(duì)垃圾的熱值貢獻(xiàn)很大。我們可以通過(guò)一些數(shù)據(jù)來(lái)初步估算在生活垃圾焚燒過(guò)程中其含水率對(duì)垃圾熱的影響變化，在通常情況下，原始垃圾含水率為40%～70%時(shí)，焚燒場(chǎng)垃圾收集池中析出的滲瀝液量約為6%～20%，那么在上面我們的假設(shè)中，原始垃圾產(chǎn)生的滲瀝液約為17%，經(jīng)堆肥處理后，垃圾滲瀝液將下降到7%左右，從而使垃圾滲瀝液減少10%左右。由于析出滲瀝液后的垃圾熱值在邊界條件具有不確定的因素，但一般可按垃圾滲瀝液減少1%，垃圾熱值增加104kJ/kg進(jìn)行計(jì)算，因此經(jīng)過(guò)垃圾堆肥后，垃圾熱值無(wú)形中就增加了1040kJ/kg左右。而這增加的熱值對(duì)于垃圾焚燒來(lái)說(shuō)，可是不容忽視的，一來(lái)熱值的增高，在垃圾焚燒時(shí)所投入的助燃劑就降低，垃圾的粒徑比較均勻，對(duì)焚燒爐型的選擇及設(shè)備損壞程度都得到了改善，從而降低了垃圾焚燒時(shí)運(yùn)行成本。二來(lái)垃圾所產(chǎn)生的滲瀝液也減少，對(duì)焚燒廠建立污水處理系統(tǒng)減少了處理負(fù)荷，其次還減少空氣環(huán)境污染。
近年來(lái)在意大利、西班牙實(shí)施的幾個(gè)綜合處理項(xiàng)目表明，在對(duì)垃圾進(jìn)行破碎，并經(jīng)過(guò)通風(fēng)發(fā)酵預(yù)處理的前提下，熱值能從2000kcal/kg提高到3000kcal/kg，經(jīng)過(guò)適當(dāng)分選后再采用流化床進(jìn)行焚燒處理，熱能利用率可以達(dá)到30%以上。
五、結(jié)論
從系統(tǒng)管理的角度出發(fā)，抓好垃圾源頭減量工作，盡量少產(chǎn)生垃圾，將已產(chǎn)生垃圾最大程度回收利用，再通過(guò)衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒制能等工程技術(shù)措施減容及進(jìn)一步資源化，是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展要求的做法。綜合分析垃圾處理技術(shù)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和所能達(dá)到的無(wú)害化、減量化、資源化效果等方面，衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，如果成都市生活垃圾處理在堅(jiān)持因地制宜、技術(shù)可行、設(shè)備可靠、適度規(guī)模、資源利用和綜合治理的原則下，采用三種主要方法適當(dāng)組合，能取得更大的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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