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城市生产垃圾是人们日常生活和工厂、商店、街道、学校每天必须排放出的一些废弃物,它是人类生存活动不可避免的一些排泄物。
据资料介绍,城市人口每天人均排放垃圾达0.5~1.5kg之多,加上工厂、建筑行业每天排出的一些废渣废料,对于一个百万人口的城市,以0.5kg/天•人计算,排出的垃圾达千吨以上。如此大量的垃圾占去城市不少宝贵土地。包括北京、上海这样的大城市在内的全国三分之二的城市已被垃圾“包围”。可喜的是,一些经济发达的城市,近些年来对环境保护已十分重视,引进了国外一些先进设备技术,采用行之有效的处理方法,使城市土地被垃圾所吞噬的状况得以控制。自1995年深圳建成第一个符合国际标准危险废物填埋场以后,国内有条件的城市如北京、广州、杭州等相继都建起了规模较大的垃圾处理场。但绝大多数城市还仍然采用标准不高、处理量不大的旧式土地填埋,且多数中小城市受各种条件所限,对城市垃圾的处理还处于原始状态—垃圾搬家,比如填宅基地、路基等。
因此,针对我国中小城市垃圾处理现状,通过小型实验提出了无害化处理工艺流程和可行性方案,同时对方案的实施给出了建议。
1试验
1.1垃圾来源和取样
垃圾来自衡阳市市郊垃圾场。取样是在垃圾场采用方格等距离布点(共九点),每个取样点用铁锹随机取样约50kg,拉到实验室平地风干。
1.2垃圾分类回收
将风干的垃圾用不同规格的筛子进行筛分,筛上物通过人工手选分门别类回收称重,其垃圾组成含量如表1所示。
本次垃圾取自地处市开发区垃圾场,由于开发区基本都是新建房,所以砖头瓦块和装饰材料废材较多,比如地板砖、装饰木条等,有用金属很少。因为到了垃圾场的垃圾可说经过了几次翻拣,类似易拉罐几乎没有,剩余那些金属物大多是生锈的铁钉、铁片之类。
表1垃圾构成组分含量
1.3试验流程
从垃圾分类回收情况看,76%是砖头瓦块和煤灰沙土之类,加上陶瓷类达80%之多,如何回收利用处理这部分垃圾是重点研究内容。根据这种现状,拟定方案将砖头瓦块筛选出来,开发作为建筑砌块骨料或制免烧砖,煤灰沙土和腐植物粉碎制堆肥,纸张和木质料及杂草等易燃物粉碎制点火煤。具体工艺流程见图1。
图1城市生活垃圾综合处理破碎筛分工艺流程图
1.3.1脱水
垃圾场一般设在郊外露天场,垃圾含水量较高,一遇雨季,其湿度更大。所以在筛分前,必须考虑脱水,脱水可以采用自然风(晒)干,但必须有较大场地。有条件可以采用干燥炉或大型电热板干燥,干燥程度以破碎筛分不起尘土为宜。
1.3.2破碎筛分
破碎筛分是综合处理城市生活垃圾工艺流程中一个重要环节,共分两段破碎四段筛分(四种筛孔尺寸)。第一段筛分(50mm孔径筛),主要是筛出纸张杂物,塑料袋和大块断砖碎石;第二段筛分(20mm孔径筛),起缓冲作用,将大量粗粒筛除。通过以上两段粗筛,将筛上物合并,人工回收有价物品和杂物。然后进入粗碎,粗碎时将破碎机排粒口调到20rrmm,破碎后进入20mm筛分段。筛下物与前面<20mm产物合并进入2mm筛分段。>2mm产物与前面>20mm产物合并进入细碎,细碎段排粒口径调至5mm,细碎后,用5mm孔径筛进行筛分,筛上物(>5mm)可送去制砌块,筛下物(<5mm)再用2mm孔径筛筛分,筛上物(2~5mm)送去制免烧砖,筛下物(<2mm)与前面<2mm筛下物合并送去制堆肥。
通过以上两碎四筛工艺流程处理,可以将垃圾分成三种不同产品原料并回收有用物品。这种破碎筛分工艺流程是城市生活垃圾综合处理前期重要工作(或叫粗加工)。
2垃圾深加工
2.1筛上产品回收
筛下产物一般是沙土及腐植物质、有回收价值的物品大多在粗筛上,因此筛分后,将有回收价值的产品分门别类回收送到有关厂回炉再生。如果实行了生产化,可将垃圾用皮带运输输送到筛上,皮带输送速度可设计缓慢点,由人工站在皮带两边将有用物分拣出来,另外,在皮带运输机上方悬挂一电磁铁将铁制品吸出。2.2制肥
通过前期加工出来<2mm的细土,由于大部分未经过破碎机,砂石、瓦块很少,绝大多数是腐植土,很松软,本身就是一种很好的有机肥,但属生料肥,这部分生料肥占垃圾总量的40%多。对于垃圾生产厂,可专门建立一个制肥车间,在生料肥中配上一定量的钾、钠、钙、铵等元素,通过发酵处理,就可生产系列农作物或花卉所需要的特效肥或复合肥,包装成袋以低价销售给郊区菜农、花农,会是一种非常受欢迎的卫生肥。在研究中用该肥做过养花试验,效果非常好。
2.3制砖
制砖原料从流程中可以看出,共分两种:一种粗料(>5mm),一种细粒(2~5mm)。
在本次试验研究中,将粗料配以30%的炉渣,以水泥为胶凝材料,制成190mm×115mm×190mm建筑非承重砌块。其表观密度约为1600kg/m3,比普通凝土砌块轻了五分之一,抗压强度单块最小值达3.8MPa,五块平均值达6.2MPa。由于加入了炉渣多孔材料,其保温隔热性能也优于普通混凝土砌块,用于非承重墙完全符合要求。细粒用来制免烧砖。以垃圾为主,配以石灰、粉煤灰、粘土,以水泥为胶凝材料,经过多种方案试验,最后制出的免烧砖,各项性能指标基本达到烧结普通红砖强度等级,Mu10~15的指标,单块砖可达10~15MPa,平均抗压强度达14MPa。由于粘结剂是水泥,该砖不怕水浸,而不足之处是不耐高温,其原因是垃圾中毕竟含有大量腐植物和易燃物。这种砖用来砌围墙、护坡、水沟等建筑物是非常适用的。
2.4可燃物的处理
垃圾中的可燃物主要是纸张、木质料及杂草。本次试验对这类物质未进行深入研究,但据资料介绍,日本对垃圾中的可燃物集中粉碎配以锯末制成可燃引火煤卖给居民引火用,据说一根火柴就可将引火煤点着。如果能制成这种引火煤,对烧蜂窝煤的用户确实带来方便。
3城市垃圾无害化处理经济分析
本研究从中国实际情况出发,本着垃圾为第二资源,综合回收处置,做到减量化、无害化,而且工艺技术都不很复杂,设备投资可大可小,特别适合中小城市办垃圾处理厂。
假如以10万人为一个基数办厂,一台鄂式破碎机约30万元,皮带运输及筛分设备20万元,制砖、制肥设备30万元,其他辅助设施20万元,总投资约100万元。可日处理100t垃圾,其中40%可制肥,40t垃圾加工成商品肥后,暂售30元/t,每天售肥收入1200元,每月3.6万元,每年理论收入可达40多万元;制砖原材料也可达30%~40%,再配以30%的炉渣,以30t为例,加30%炉渣,总量可达40t之多,可制砌块8000块,每块暂售0.3元,砖的总价每天可达2400元,每年获利86万元。可燃物如加工成供居民的引火煤,一年可收回10万元左右,还有其他可回收的有价值废品售给有关厂家回炉再生,可收回部分资金,按这种理论估算,如果以10万人为基数,建一个垃圾综合处理厂,一年可收回资金130~150万元,扣除管理费、人工费,一年可增收60~80万元,三年可收回建厂费,这仅仅是自办厂所收回资金。如果能收缴部分垃圾排放费,加上国家投资部分,那么环卫事业必定会是一个不愁资源、不愁资金的新兴朝阳企业。
4结语
(1)采用综合处理城市生活垃圾方案,可以做到垃圾最大减量化,无害化,既有经济效益,又有社会效益,建议推广应用。
(2)建议国家环保总局尽快制定居民排放垃圾缴费方案和相关法规,鼓励各市环卫单位办实体,解决资金不足境况。
(3)加强宣传,提高人们对垃圾是资源的认识。