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近年来,随着经济的飞速发展,人民生活水平的提高,生活垃圾的产生量也急剧增加。根据中国统计局公布的数据,从2003年到2008年底,我国城市生活垃圾的产生量不断增加,垃圾清运量从1.49亿t/a增加到1.54亿t/a;垃圾处理能力从21.96万t/d增加到了31.52万t/d;而垃圾处理无害化水平由50.78%上升到了66.8%,详见图1所示。总的来说,目前我国生活垃圾产生量急剧增加,而处理能力和处理率仍然较低。
图1 2003-2008年生活垃圾清运量和无害化处理率变化
目前国内约有1/3的城市被生活垃圾包围,其堆存量已达到70亿t。在垃圾产生量迅速增加的同时,呈现出成分复杂、有机物含量高、含水率高、热值低等显著特点。这都增加了生活垃圾的处理难度。如何妥善处理城市生活垃圾,实现垃圾的减量化、资源化和无害化,己成为我国所面临的重大难题。
1生活垃圾处理技术现状及发展趋势
目前我国城市生活垃圾从收集、运输和处理等各个环节的管理与技术已逐步形成,并积累了一定的经验。在收集方面大多采用混合收集,分类收集推广缓慢,尚处于试点阶段;运输方面基本采用密闭压缩式运输;在处理方面广泛采用填埋、焚烧、堆肥三种处理方式,综合处理作为一种资源化水平较高的处理模式正在逐渐兴起。
根据中国统计局公布的数据,生活垃圾几种处理方式中,填埋所占的比例最大,并呈现出逐渐上升的趋势,在2008年底达到了54.57%。焚烧所占比例逐渐增加,在2005年超过了堆肥所占比例,在2008年底达到了10.17%。堆肥比例从2003年的4.82%逐渐降低到2008年的1.13%,如图2所示。
图2 2003-2008年三种生活垃圾处理方式所占比例变化
1.1填埋法
卫生填埋的优点在于技术成熟、处理量大、操作简单且总成本较低。但同时也存在占地面积大、选址困难、浪费大量可回收利用资源、资源化水平低、产生渗滤液(含COD和氨氮等)和沼气污染环境等不足。
卫生填埋技术的发展趋势为:(1)由垃圾不经分选直接填埋,向经回收利用、堆肥或焚烧等方法处理后的残渣进行填埋的方式转变。(2)更加注重填埋封场后的土地恢复利用、生态工程技术以及填埋气体利用项口的研究,使垃圾填埋技术的应用范围更宽。(3)针对不同地区特定需求,开展多元化的填埋场设计和建设模式,突破统一的标准模式。(4)更多的开展控制填埋中的臭气问题。(5)垃圾处理中,填埋的比例将缓慢降低,但填埋作为垃圾的最终处置手段将会一直占有较大比例。
1.2焚烧法
焚烧的优点是在短时间内垃圾减量幅度大,可达80%~90%,同时还可以回收能源,能彻底消灭各种病毒、细菌,且卫生状况好。焚烧的缺点在于初期投资巨大;对垃圾热值有要求,可燃成分不足时,需添加助燃剂,这都在一定程度上提高了运行成本;大量可回收利用资源被烧掉,造成资源浪费;国内大部分焚烧厂产生烟尘、CO和二恶英类物质超标;焚烧处理产生的烟气带走约30%的热能,产生的二恶英等有害物质必须净化后排放,这造成热能浪费以及运行成本提高。因此,垃圾焚烧厂难以维持运营。
垃圾焚烧技术发展的趋势:(1)在我国垃圾分类不普及的情况下,首先应该将可燃成分分类收集或将煤灰等无机物分离出来,为焚烧技术的应用提供保证。(2)大力推进垃圾焚烧尾气净化技术,特别是对二恶英等污染物的消除。(3)垃圾焚烧余热综合利用技术将进一步完善。(4)垃圾焚烧机械炉排炉技术将是发展的方向。(5)为满足日益严格的环保要求,焚烧技术将向着烟气净化、残渣与废水处理以及废热回收等设备整体化方向发展。(6)随着城镇化进程的加快,能源、土地等资源日益紧张,焚烧法处理生活垃圾的比例将逐渐增多。
1.3堆肥法
堆肥处理是利用微生物分解垃圾有机成分的生物化学过程。主要针对垃圾中有机成分有效,具有良好的减量化和资源化效果堆肥法按照原理的不同,可分为好氧法和厌氧法两种。
堆肥法的资源化程度较高,但由于垃圾成分复杂,其工艺条件难以控制,即使经过精细分选的肥料,也仍然含有一定的玻璃、金属、塑料等杂物,会造成田间操作的困难。此外,堆肥周期长,占地面积大,卫生条件差。在制作过程中容易产生恶臭,且对垃圾的减量化效果较差,同时垃圾堆肥产品肥效不高,客观上导致了产品销路不畅,容易造成再次堆积,由一次污染转变为二次污染。
垃圾堆肥技术的发展趋势:(1)混合收集的生活垃圾堆肥难以取得成功,采用分类收集或垃圾分选出的有机可降解垃圾堆肥,能够取得较好的堆肥效果。(2)针对特殊类型有机垃圾的生物处理技术逐渐升温,如餐厨垃圾、生活污水处理厂污泥、园林及秸秆等植物性垃圾的微生物处理技术和厌氧发酵技术等。(3)有机复合肥成套生产技术与设备将进一步完善,生活垃圾堆肥厂中生产有机复合肥和颗粒肥的比例将逐步提高。(4)采用机械化动态发酵工艺和利用有效菌种快速分解的新型堆肥技术逐步推广应用。(5)在垃圾综合处理体系中,分选出的有机垃圾堆肥技术将会长期存在,持续发展。
2垃圾资源化处理对策
2.1垃圾综合处理是近期方向
当前处理城市垃圾的方法有多种,都有一定的经济和环境效益,应根据各地垃圾组分、地理气候、经济状况及技术水平等条件的不同,选择适宜的处理方法。
纵观国内主要几种垃圾处理方法的优缺点和发展趋势,更好的发挥某一种方法的优点,采用多种方法联合处理,势在必行。综合处理不仅符合我国城市生活垃圾处理的实际情况,也是垃圾处理从单一处理走向资源化处理的必然发展方向。
在垃圾综合处理中,垃圾的资源化、处理的合理化、运转成本的降低、经济效益的提高等,实现这一切的关键技术是垃圾的分选,垃圾分选是后续各种处理的基础。分选技术主要依据垃圾中各组分物理化学性质的差异性,例如密度、颗粒大小、磁化率、光电性质等,采用适当的设备,将垃圾分成性质相近的若干类。有效的分选不仅可以减少垃圾处理量,而且还能回收部分资源性物质。
垃圾综合处理主要包含以下内容:
(1)可用物资(废纸、金属、玻璃和塑料等)的回收再生利用;
(2)易腐有机物(如餐厨垃圾)的生物发酵处理,发酵后的腐殖质制肥,产生的沼气可燃烧发电或供热;
(3)高热值不易腐烂有机物(织物、木竹等)的能量利用,制作RDF燃料等;
(4)灰渣(如砖头和瓦砾等)的材料化利用;
(5)剩余残渣填埋。
分选垃圾相对于混合垃圾而言,所选择的处理方法更有针对性,能够取得更好的处理效果。总的来说,回收了生活垃圾中的部分物质,提高了资源化水平;由于堆肥只是针对易腐物进行,将各种金属进行了回收、废旧电池及废灯管等物理性质相近、可能含有金属的物质进行了填埋,极大减少了堆肥中重金属的来源,一定程度上保证了制肥的质量;采用分选后的织物、木竹等制备RDF燃料,将塑料分离出去,减少了形成二恶英的前驱物氯化物的来源,在一定程度上降低了焚烧产生二恶英的可能性;分选出的无机物可制备混凝土建材;部分不叮利用物质及其他处理后的残渣填埋,分选处理后需填埋的垃圾仅占生活垃圾体积的15%-20%,极大的减少了填埋土地面积。
2.2垃圾分类收集是长远目标
垃圾分类不仅能减少垃圾产生量,还能降低处理费,提高垃圾处理资源化效率。国外多数发达国家和地区都已实行垃圾的分类收集,如德国、日本、瑞十等。
垃圾处理应该更多的集中在前端和中端处理环节,即垃圾的分类收集和垃圾中转站的分选。应加大垃圾分类的宣传力度,参照《城市生活垃圾分类及其评价标准》等相关标准对垃圾进行分类,并配套建设相应的收集设施,提高垃圾处理的有效性。
按照中国目前的现状,垃圾分类任重而道远,国民环保意识的提高、相关政策的出台、配套设施的完善甚至垃圾收费体制的建立等,都需要逐步完善,可能需要15年到20年或是更长的时间才能成熟。在完善的垃圾处理体系建立起来之前,垃圾仍然需要有一个妥善的处理方式,综合处理能在这个阶段能够有效的解决这一问题。垃圾处理既要有长远考虑,又要有就近安排。
2.3因地制宜的处理垃圾是根本原则
不同地区的垃圾产生量、经济发展水平和垃圾组分等都有所不同,应根据各地的实际情况,采用不同的处理方式。垃圾处理规模较大时,综合考虑处理成本、资源环境承载力和垃圾特点等因素,采用以垃圾分选为关键技术,对分选后的垃圾采用不同处理方式为原则的综合处理模式将是较好的选择,且能获得较好的经济和社会效益。
针对垃圾处理规模较小的地区,可根据当地经济技术水平、垃圾组分等,参照各种处理技术的发展趋势,采用各自适宜的处理模式。如我国小县城,垃圾处理量在100t/d左右,如果采用分选+焚烧+填埋的综合处理方法,其总的处理成本将高于单独采用焚烧或填埋的成本,在经济不发达的小县城,可能无力负担。因此,可否考虑根据当地的经济发展水平,采用经济可行、环境能承受的方案。如南方地区,气候温暖,如果垃圾中生物质较多,可采用堆肥法;在经济技术水平较高,土地资源紧张的地区,可采用焚烧法;在经济水平不发达,具有天然的或采矿后留下的大面积硅谷地区,可考虑采用填埋法等。国家在制定标准时,可考虑各地经济技术水平的差异性,制定差异化的标准,如经济欠发达地区,可以允许将产生的渗滤液经过常规污水处理工艺处理后排入同一区域的城市污水处理厂等。
3结论
我国的城市生活垃圾处理正面临着从单纯的末端治理向源头处理和综合处理转变的态势,在全球能源紧缺和科技高度发达的今天,城市生活垃圾是可以加以利用的宝贵资源。随着人民环保意识的增强、垃圾分选技术的研发和推广等,综合处理将成为近期垃圾处理技术的发展方向,长远来说,垃圾分类势在必行。
参考文献略