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与发达国家相比,我国的垃圾处理技术依然落后。目前世界上垃圾处理技术很多,最常用的是填埋、焚烧和堆肥。此外还有厌氧消化、热解气化、高温高压液化、蚯蚓处理等。这些技术从单纯的垃圾处理发展到处理与资源回收利用相结合,使垃圾处理技术逐渐得到完善。城市垃圾采用工业方法处理是一次重大变革,它使垃圾向深度处理,向无害化、资源化处理迈进了一大步。经过多年的实践、试验和比较之后,国外形成的垃圾处理方法基本上是填埋、焚烧和堆肥3种,其中前两种应用更为广泛。
一、垃圾焚烧处理与垃圾制能
工业发达国家的城市垃圾采用焚烧技术处理呈上升趋势。世界上垃圾焚烧制能居领先地位的是日本和西欧一些国家,北欧几个国家也在迅速发展。
垃圾焚烧制能所以发展如此迅速,主要是垃圾中的可燃物,尤其是纸和塑料大量增加,使垃圾发热量明显提高。如日本的垃圾发热量塑料为8000kcal/kg,纸类为4100~4200kcal/kg。而我国的垃圾发热量平均只有1200~1500kcal/kg。
据估计,美国将城市垃圾变成能,可满足全国需能量的3%~5%;农业废弃物变成能,可满足全国需能量的6%;污泥变成能,可满足全国需能量的0.5%。这三者可使美国减少石油进口10%。联邦德国全年需能量的4%~5%靠焚烧垃圾获得,可节约该国2.5%的石油和煤。荷兰阿姆斯特丹市垃圾焚烧发出的电为该市耗电的6%。
在当今地球资源日益减少的情况下,如果垃圾仍然采用填埋法处理,无疑是对资源的极大浪费,而垃圾焚烧制能则是社会发展的需要。目前垃圾焚烧制能除了发达国家积极扶植和发展外,有些发展中国家也建立了或正在筹建垃圾焚烧工厂。城市垃圾焚烧的发展促进了焚烧技术提高,现在大都采用流化床焚化炉,内壁用水墙式结构。新型垃圾焚烧炉具有焚烧稳定、物料燃烧彻底和良好的热回收性能。
垃圾焚烧和其他处理方法一样,并非是十全十美的,也有它的缺点,如建设费用昂贵,垃圾焚烧过程中要排放大量烟气,特别是二恶英,对大气有污染;另外,垃圾焚烧厂的设备锈蚀较严重,维修困难。为了克服这些缺点,各国都在研制新型垃圾焚烧炉。1998年,日本研制的垃圾气化熔融炉投入使用,其燃烧温度可高达1500摄氏度,不仅提高了发电效率,而且使余热利用率显著增加。
1998年,中科院广州能源研究所开发出了日焚烧生活垃圾15吨的气化焚烧炉,现又开发出日焚烧生活垃圾300吨的气化焚烧炉,采用低温热解气化,高温燃烧,燃烧温度在900摄氏度以上,高温区可达1300摄氏度,烟气在炉内滞留时间可达3秒。低温气化可大大减少对炉排的腐蚀,高温燃烧可防止二恶英的生成,这样气化焚烧炉将使我国垃圾焚烧技术达到国际先进水平。
二、垃圾的卫生填埋技术
垃圾的填埋量逐年下降,势头在减弱,填埋有可能发展成为其它处理工艺的辅助方法,成为一切不能再利用物质的最终消纳场。当今采用的垃圾卫生填埋法是从垃圾露天堆弃和垃圾填坑发展而来的。它采用了先进的填埋工程技术,是卫生处理垃圾的一大进步。垃圾填埋处理分填坑、填海和造山3种。最初,由于城市的垃圾数量不大,人们习惯地将垃圾堆弃或填埋在城市四周的空旷地或低洼地。日复一日,年复一年,城市向周围扩大,原来的垃圾场也都盖起了工厂或住宅。要想在城郊找到垃圾填埋场地是很困难的。而且,原来那种无人管理的垃圾场污水四溢并渗入地下,散发大量臭气,使环境受到极大污染,这种情况迫使各城市不得不对垃圾做妥善处理。垃圾卫生填埋是人们长期研究实践的结果。所谓卫生填埋,就是对垃圾处理场按照环境卫生工程技术进行施工,不使掩埋的垃圾对地下水、地表水、土地、空气及周围环境造成污染。
发达国家对于垃圾填埋场填完后的使用问题十分重视。一般在计划之初就作出了安排,填埋完的垃圾场有的用于植树,有的辟为绿地,有的建成公园、运动场及游乐场等。日本还利用垃圾填海建造飞机场,如东京和大阪的国际机场。垃圾处理场可以分成安定型、管理型和遮断型三类。具体说来,安定型垃圾填埋场是对环境不产生危害的垃圾的填埋,此种填埋场不需要遮水层的处理工序和水处理设施;管理型垃圾填埋场是对会产生污水的废弃物的填埋;遮断型垃圾填埋场是含有有害物质的工业废弃物的填埋。从发达国家多年的实践经验看,垃圾填埋场可以大批地处理城市垃圾,是各种废弃物的最终处理场所,也是现今各种废弃物处理工艺不可放弃的基础。但是,从发达国家城市垃圾处理工艺的发展状况看,城市垃圾采用填埋处理的趋势在下降,数量在减少。
城市垃圾的卫生填埋在我国的推广面很大,从北方到南方,有10多个规范的卫生填埋场,对垃圾填埋场已有设计、建设和管理能力,但对填埋场渗漏液并未达标排放,照样污染水域和周围环境,填埋场的沼气利用还只有杭州天子岭填埋场已经用于发电,填埋场的臭气处理尚束手无策。
三、垃圾高温堆肥技术
堆肥是我国农村长期使用的一种沤肥方法,堆肥是固体废物中的有机物经过生物化学的降解作用,使之成为腐殖质状,用作土壤改良剂或肥料。堆肥一般分为好气堆肥与厌气堆肥两种。厌气堆肥是处理废弃物的一种传统方法,多采用人工堆制,其优点是处理工艺简单,成品中能较多地保存氨。缺点是堆肥周期太长,占地多,臭味大,有些物质不易腐烂,某些病菌不易杀死。好气堆肥又称高温堆肥,可以利用现代技术和机械处理垃圾。堆肥物质在好气条件下堆制后,物料分解较彻底,臭味小,病菌可全部杀死,堆肥周期也短,目前国外城市垃圾堆肥几乎都采用此种方法。堆肥在发展中国家比较受欢迎,其原因是:
第一,发展中国家的垃圾中少量可利用的物质如纸、金属、塑料等大都被人拣走,剩余的垃圾中有机成分和蔬菜等较多,这些东西既不能焚烧,政府又无力建造大型垃圾填埋场进行处理,而用以堆制肥料较为适宜;第二,发展中国家的土地较为贫瘠,施用堆肥可以增加土壤中的有机成分,有利于增加农业产量;第三,发展中国家的政府大力支持利用城市垃圾堆肥,对于收支逆差政府都有补贴。
我国在20世纪80年代建成了10多个高温堆肥场,但当时的堆肥肥料粗糙,用量大,一般每亩需施3~4吨,而且施用时间不宜超过3年,否则会引起土壤渣化,因而这种堆肥没有长久的生命力。近年来,在原有基础上取得了新的进展,制定了静态垃圾高温堆肥的技术标准和卫生标准,开展了机械化堆肥的示范工程研究,研制并生产了破袋机、破碎机、分选机和翻堆机等专用设备。静态堆肥技术有新发展,动态堆肥技术有创新,目前中国的堆肥技术有较大的发展,所生产的堆肥细度在40目以下,与化肥混合可提高化肥利用率20%~30%,每亩只需施用50~70kg,可做到增产增收,深受农民欢迎。
四、适合我国国情的垃圾处理
我国应该根据具体国情探索出一条综合处理与资源回收利用相结合的垃圾处理的路子。发达国家在综合处理方面已经有焚烧与填埋相结合,堆肥与填埋相结合,堆肥与焚烧、填埋相结合等的例子。在资源回收方面早已有各种各样的垃圾分选和回收技术、设备,将金属、玻璃、塑料、纸板等回收利用,将有机垃圾生产肥料、气体燃料、液体燃料和化学物质,利用填埋气进行发电,用焚烧热能发电和产生热能。目前我国采用的是堆肥、焚烧与填埋三结合处理。在我国垃圾成分中,有机垃圾占60%~70%,其中的含水量达到70%,因此造成了焚烧的困难;高水分的垃圾即使填埋也会造成大量的高浓度的垃圾渗出液。
根据我国垃圾成分的具体特点,焚烧和填埋处理十分困难,处理价格昂贵,还会造成严重的二次污染。而综合处理则将60%~70%的有机物用于生产堆肥,不仅可避免高水分含量给焚烧带来的麻烦,也可避免渗出液造成严重的二次污染;同时还可促进城乡生态循环,获得良好的经济效益。这部分垃圾进行焚烧所产生的能只需50%即可烘全部垃圾肥,还有50%的热能可做其他用途。若采用目前最先进的气化发电技术,则可解决整个垃圾综合处理厂所需的全部电能,至于无机垃圾可用做建材或进行卫生填埋。由于无机垃圾中有机质含量很低,填埋场可大大简化,投资可大幅降低、只要采取比较简单的措施便可避免二次污染。基于这些原因,我国采用城市垃圾综合处理与资源回收利用相结合的方法,是符合中国国情的。
综上所述,在垃圾处理方法上我国与发达国家还存在一定的差距,这一方面表现在科学技术水平上;另一方面也和国家的具体国情相关联。在认识到我国在这方面落后的原因、现状的同时,更要制定具体的措施,弥补差距,发展科技,用先进的、科学的方法进行垃圾的最终处理,从而实现既符合国情,又实现科学化、专业化的处理目标。