城市生活垃圾處理技術(shù)和資源化應(yīng)用探討

趙 鵬，王木平

（合加資源發(fā)展股份有限公司，北京101102）

城市生活垃圾處理技術(shù)和資源化應(yīng)用探討

趙 鵬，王木平

（合加資源發(fā)展股份有限公司，北京101102）

介紹我國城市生活垃圾處理技術(shù)和城市垃圾資源化現(xiàn)狀，對(duì)北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾綜合處理進(jìn)行詳細(xì)分析，為城市生活垃圾的處理工藝選型和垃圾處理發(fā)展前景提供了參考依據(jù)。

生活垃圾；處理技術(shù)；資源化

1 城市垃圾處理技術(shù)與資源化

1.1 城市垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀

目前世界上工程應(yīng)用最廣泛并行之有效的垃圾處理方法主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥3種。

1.1.1 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是一種固態(tài)殘余物的最終處理方式，是一種必不可少的處置方式。但衛(wèi)生填埋最大的問題是場地選擇困難，填埋場封場后再尋找合適的填埋場地更是越來越難，遠(yuǎn)離城市的填埋場將增加更多的運(yùn)輸費(fèi)用。另外，隨著填埋處置標(biāo)準(zhǔn)的提高，衛(wèi)生填埋法的處理成本越來越高。垃圾填埋場也帶來了很多不利因素，填埋場的利用容積減少，沼氣產(chǎn)氣率降低，垃圾滲濾液成分復(fù)雜且難于處理。由于工程實(shí)施不可預(yù)見因素而導(dǎo)致填埋處置的效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而造成周圍環(huán)境的二次污染。

1.1.2 焚燒處理

焚燒處理可使垃圾減少容積，減量化較徹底，處理速度快，在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)化建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。但是由于我國垃圾的熱值較低，導(dǎo)致焚燒處理投資和運(yùn)行費(fèi)用大，我國在建和已建的垃圾焚燒廠很多都需要借助潑油燃燒和加碳燃燒才可燃燒。在焚燒技術(shù)和工藝中，仍有許多問題需要解決，比如：提高焚燒效果，使燃燒更加充分，減少生活垃圾焚燒過程中污染物的生成量；研究、開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的NOX、重金屬及有機(jī)類污染物的凈化技術(shù)和工藝，加強(qiáng)對(duì)二惡英的控制手段；灰渣處理后衛(wèi)生填埋。垃圾焚燒還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以將附近污水廠的污泥（干化后）一并加入焚燒爐進(jìn)行處理，這樣就為同一地區(qū)污水廠的污泥處理找到了新的出路。

1.1.3 堆肥

堆肥是依靠自然界廣泛存在的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的代謝活動(dòng)來降解垃圾中的有機(jī)物質(zhì)，使之穩(wěn)定化的過程。微生物的生長繁殖受到下列多種因素的影響：垃圾中有機(jī)物質(zhì)的含量、含水率、通風(fēng)供氧情況、翻拌要求、碳氮比（根據(jù)需要添加有機(jī)肥）、堆肥溫度、pH值以及自然氣候條件等。有效促進(jìn)和控制堆肥過程中微生物的正常繁衍是整個(gè)堆肥處理技術(shù)的核心。北京阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾綜合處理廠主要應(yīng)用此類處理方法。

1.1.4 其他方法

熱解、氣化、水解、發(fā)酵、熔煉、加工、飼養(yǎng)等技術(shù)均有一定的工程應(yīng)用實(shí)踐，但存在著投資昂貴或消納垃圾能力低的缺點(diǎn)，因此目前尚不宜大規(guī)模采用。此外，用蚯蚓處理城市垃圾是各國都較為感興趣的新課題，但目前在技術(shù)上還不成熟，需要進(jìn)行攻關(guān)[2]。

垃圾處理方法有的單獨(dú)使用，有的聯(lián)合使用，北京阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾綜合處理廠采用堆肥、回收和填埋的綜合處理方法，以便達(dá)到垃圾綜合處理和實(shí)現(xiàn)“三化”目的。

垃圾要實(shí)現(xiàn)綜合處理，首先是分選垃圾，分選是綜合處理工藝的關(guān)鍵，對(duì)成分日益復(fù)雜的垃圾實(shí)現(xiàn)機(jī)械分選是最關(guān)鍵的。從垃圾預(yù)處理的角度，把垃圾分選設(shè)備分為破碎、分選和傳送三部分，但目前，還沒有把這些部分納入一整套新型的不含人工分選的垃圾處理裝置的總體設(shè)計(jì)中。根據(jù)目前的技術(shù)水平，要造出一整套使垃圾處理成本大大降低的垃圾機(jī)械處理設(shè)備并投入使用，仍然有許多難以克服的技術(shù)難關(guān)，其中包括：垃圾機(jī)械分選設(shè)備與特殊處理設(shè)備（包括促進(jìn)分選的破碎設(shè)備）的研發(fā)；紙張、金屬、塑料和玻璃等廢品的回收利用設(shè)備（如金屬溶解、萃取，塑料造粒，玻璃破碎等）；易腐有機(jī)物的機(jī)械翻拌、晾曬、烘干以及進(jìn)一步磨碎及相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備；肥料或飼料的自動(dòng)轉(zhuǎn)化以及化學(xué)催化反應(yīng)等技術(shù)環(huán)節(jié)[3]；垃圾機(jī)械分選設(shè)備可達(dá)的經(jīng)濟(jì)效益與投資成本的矛盾。

1.2 城市垃圾資源化

垃圾綜合利用是實(shí)現(xiàn)垃圾資源化、減量化的重要手段。綜合利用的方法主要有以下4種形式：（1）再利用；（2）原料再利用；（3）化學(xué)再利用；（4）熱綜合利用。在垃圾處理過程中，可采取相應(yīng)措施進(jìn)行廢物的綜合利用，以達(dá)到垃圾的減量化、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源及能源的目的。

根據(jù)我國的垃圾組成特性的實(shí)際情況，比較理想的垃圾處理方法是將城市垃圾預(yù)處理和垃圾資源化方式有機(jī)地結(jié)合起來，利用各種垃圾分選技術(shù)和設(shè)備，以及垃圾組成的多變性，從而達(dá)到垃圾資源化的目的。根據(jù)垃圾物料的物理化學(xué)性質(zhì)，運(yùn)用各種分選設(shè)備進(jìn)行分選，再分別進(jìn)行堆肥、回收利用、焚燒發(fā)電、爐渣制磚等處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的徹底處置和對(duì)資源的充分利用。對(duì)垃圾處理前進(jìn)行有效的預(yù)處理，不僅可以減少垃圾處理量，而且可以回收部分資源性物質(zhì)。垃圾預(yù)處理是根據(jù)垃圾處理時(shí)的實(shí)際需要，將垃圾分為不同種類（如園林、廚余、辦公垃圾等），從而提高處理的效果。從處理或資源化利用的角度考慮，應(yīng)逐步推動(dòng)垃圾的分類收集，因物制宜，實(shí)現(xiàn)垃圾的分類處理和資源化利用，這是更加廣義的綜合利用方式，對(duì)提高資源利用效率，降低成本具有重大的意義[4]。根據(jù)不同的需要，可以利用破碎、篩選、重選、磁選、電選、浮選、光電分選等不同手段。如篩選是讓垃圾進(jìn)入滾筒篩（滾筒篩分為3段，細(xì)篩段≤13 mm，13 mm≤中篩段≤60 mm，篩上段≥60 mm），小尺寸的篩下物主要是灰渣，熱值極低，可堆肥的成分極少，可用于衛(wèi)生填埋或做堆肥的添加料（調(diào)節(jié)含水率）；中尺寸的篩出物可資源化的量最大，可根據(jù)資源化要求進(jìn)行后續(xù)分選；大尺寸的篩上物有用成分可以再破碎分選。磁選和電選可以分離出金屬和玻璃，近紅外與顏色分選垃圾中廢舊玻璃與廢舊塑料，靜電分選垃圾中的廢舊塑料，通過光電分選可以將不同的塑料分離出來，塑料瓶分選機(jī)利用紅外光，將飲料瓶、家用塑料瓶按其材料進(jìn)行分類，電磁感應(yīng)用于廢舊電池分類。隨著人們生活水平的提高，城市垃圾中有機(jī)物的含量顯著增加，風(fēng)選技術(shù)必然得到越來越廣泛的應(yīng)用[5]。

在垃圾預(yù)處理過程中，通過對(duì)垃圾的人工分揀、機(jī)械篩分，去除了垃圾中的大部分渣土成分，通過磁選、風(fēng)選、光電分選等手段，回收垃圾中的紙張、塑料、金屬等有用物質(zhì)。分選出的質(zhì)量好的塑料經(jīng)后續(xù)預(yù)處理可進(jìn)行再生造粒，質(zhì)量差的塑料可煉制汽油或制作新型建筑材料，回收的紙張、金屬和玻璃在工廠進(jìn)行再利用或者做復(fù)合材料填料；分離出的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行堆肥，堆肥過程產(chǎn)生的沼氣可直接用于發(fā)酵供熱，還可供城市燃料用。這種處理方法不僅使垃圾大大減量，節(jié)省大量土地，達(dá)到化害為利，變廢為寶，還會(huì)產(chǎn)生極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會(huì)進(jìn)步及富裕程度的提高，垃圾的處理將會(huì)更加受到重視，高新技術(shù)（如激光分選技術(shù)）將會(huì)更多地進(jìn)入此領(lǐng)域[6]。隨著分選技術(shù)的不斷提高，垃圾的利用程度也會(huì)不斷提高，最終將出現(xiàn)對(duì)城市垃圾徹底處置和對(duì)資源的充分利用，各種物質(zhì)將會(huì)按照其價(jià)值得到充分的利用，達(dá)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

2 北京阿蘇衛(wèi)生活垃圾綜合處理

2.1 綜合處理工藝流程

北京阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾綜合處理廠，采用動(dòng)態(tài)好氧發(fā)酵滾筒技術(shù)處理城市生活垃圾。處理廠工藝流程為：進(jìn)廠城市生活垃圾先經(jīng)過前分選，選出塑料、紙張、金屬類等可回收物料并去除灰土后，將剩余物料進(jìn)入發(fā)酵滾筒；物料在發(fā)酵滾筒內(nèi)停留1～1.5 d，經(jīng)初步降解后再進(jìn)入次級(jí)發(fā)酵；次級(jí)發(fā)酵采用機(jī)械翻堆的方式，發(fā)酵時(shí)間為21 d；腐熟堆肥經(jīng)25 mm滾筒篩篩分后篩下物送至后處理車間，通過13 mm滾筒篩分，以及重力和密度分選機(jī)處理后，部分粗堆肥直接出售，部分經(jīng)添加肥料深加工成有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥出售。處理廠詳細(xì)的工藝流程見圖1。處理規(guī)模為1 600 t/d，4條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線每班處理能力為200 t，大約72 m3/h。廠房內(nèi)布置的設(shè)備有板式給料機(jī)、人工粗分揀平臺(tái)、組合破袋篩分機(jī)、人工分揀平臺(tái)、排風(fēng)機(jī)、磁選、塑料打包機(jī)等。抓斗將垃圾送入料斗后，由板式給料機(jī)送至人工粗分揀平臺(tái)。在人工粗分揀平臺(tái)處將主要為竹木、布類及大的磚陶類等粗大物料分揀出來后，垃圾進(jìn)入滾筒破袋篩分機(jī)。人工分揀出來的粗大物料由自卸汽車送至填埋場。滾筒破袋篩分機(jī)長度為15.5 m，直徑3.0 m。前段主要為破袋作用，中段將垃圾中粒徑小于1.5 cm的物料分離出來，后段將粒徑大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料與粒徑大于8.0 cm的物料分離出來。小于1.5 cm的物料主要為灰渣及少量小粒徑的有機(jī)物，輸送至雙向可逆皮帶機(jī)，在雙向可逆皮帶機(jī)下部設(shè)置2個(gè)自卸汽車接料工位，該部分物料由加蓋8 t自卸汽車送至填埋場衛(wèi)生填埋處置。大于8.0 cm的物料通過機(jī)械吸袋、人工分揀后輸送至雙向可逆皮帶機(jī)。粒徑大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料經(jīng)機(jī)械吸袋、人工分揀和磁選后由皮帶機(jī)輸送至初級(jí)發(fā)酵車間?；厥瘴锪现械乃芰贤ㄟ^液壓打包機(jī)打包后出售。

圖1 處理廠工藝流程圖

2.2 臭氣的消除和重金屬含量的控制

預(yù)處理車間產(chǎn)生的臭氣采取控制措施有：加強(qiáng)通排風(fēng)，車間換氣，廢氣經(jīng)過生物法處理排空。預(yù)處理車間人工粗分揀平臺(tái)及人工分揀平臺(tái)處均用小房間，加強(qiáng)房間內(nèi)的通排風(fēng)、換氣。人工分揀平臺(tái)處采用局部送風(fēng)、機(jī)械送排風(fēng)并保持室內(nèi)微正壓的方式，使工作人員有較清潔的室內(nèi)空氣環(huán)境。此外，在房間內(nèi)安裝噴淋除臭系統(tǒng)，在人工分揀間頂棚內(nèi)安裝霧化系統(tǒng)裝置，通過噴嘴向該區(qū)域空間定時(shí)噴灑天然植物提取液，把垃圾散發(fā)出的臭氣予以分解消除。根據(jù)阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾綜合處理廠作業(yè)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，消除了對(duì)工作人員身心健康的影響，保障了正常的工作秩序，最大限度地減少了對(duì)廠房、廠區(qū)及周邊大氣環(huán)境的影響。

腐熟堆肥中重金屬的控制主要采取以下措施：加強(qiáng)垃圾收集與處理的管理，嚴(yán)禁工業(yè)垃圾混入；逐步實(shí)行生活垃圾的分類收集，使富含重金屬的物料（如鉛印物、廢舊電池）不進(jìn)入堆肥處理過程；混入生活垃圾中含金屬類物料在預(yù)處理階段采用磁選、人工分揀等方法分離出來。

2.3 生活垃圾組分分析

生活垃圾成分和組分統(tǒng)計(jì)，是生活垃圾處理技術(shù)、預(yù)處理（垃圾處理前的分選）方法和開發(fā)垃圾處理分選設(shè)備的依據(jù)，也是進(jìn)行城市生活垃圾資源化的前提，能夠更加完善阿蘇衛(wèi)城市垃圾綜合處理前分選，達(dá)到更好的分選和處理廠運(yùn)營效果，是必須掌握的資料。北京市城市生活垃圾物理組分含量見表1。

從表1可以看出，濕基中可回收的塑料、紙張、玻璃、木竹類和金屬總和占28.8%，干基中由于不含物理水分，可回收的塑料、紙張、玻璃、木竹類和金屬總和占41.0%，可見北京市生活垃圾可資源化成分含量較高，干燥后的垃圾可資源化成分含量更高。如果除去磚陶、灰塵、織物等現(xiàn)階段不能綜合利用的組織，濕基和干基中，食品（分別占52.0%和30.2%）進(jìn)行生物堆肥利用，資源化程度可達(dá)到80.8%和71.2%，由于垃圾中含有水分，比例有所增加，同時(shí)生物堆肥需要調(diào)整垃圾含水率，所以北京市阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾綜合處理資源化程度可超過71.2%。

表1 北京阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾物理組分含量表

3 結(jié)論與建議

（1）北京阿蘇衛(wèi)城市生活垃圾處理技術(shù)是垃圾處理填埋和堆肥綜合處理技術(shù)，比較符合我國現(xiàn)階段國情，達(dá)到了垃圾處理無害化、減量化和資源化的目標(biāo)。

（2）生活垃圾綜合處理及資源綜合利用與填埋處置方法互為補(bǔ)充，成品堆肥銷售和回收物料的市場消納是處理廠成功運(yùn)行的保障。

（3）國內(nèi)堆肥處理技術(shù)尚缺乏足夠的、豐富的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國垃圾特點(diǎn)，利用國外技術(shù)還有較長的磨合、探索過程。因此在處理廠的運(yùn)營過程中，尚需探索新的先進(jìn)處理工藝流程和分選設(shè)備，找到適合我國不同地區(qū)情況的垃圾處理處置方案，以期在垃圾處理工藝和自動(dòng)化分選設(shè)備上有所突破，做到工藝先進(jìn)、占地面積小、投資省，對(duì)二次污染控制更易，資源化程度高。

（4）城市垃圾一般未進(jìn)行分類收集，從垃圾產(chǎn)生源頭加以治理，減少垃圾量，加強(qiáng)垃圾分類管理，把有機(jī)垃圾、無機(jī)垃圾、可回收利用垃圾、不可回收利用垃圾進(jìn)行分類收集，從源頭上控制。實(shí)施垃圾分類收集，實(shí)行新的垃圾分類方法，大大減少垃圾量（北京垃圾量從20世紀(jì)80年代初每年遞增8%降至2002年1.5%左右），便于回收利用，降低垃圾處理成本。

（5）垃圾組分是處理廠設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的資料，對(duì)垃圾組分應(yīng)進(jìn)行長期檢測。建議對(duì)進(jìn)廠垃圾組分作進(jìn)一步的調(diào)查、分析，以完善處理廠的預(yù)處理。

（6）建議加強(qiáng)垃圾填埋場及其焚燒、堆肥的管理和環(huán)境保護(hù)，避免造成環(huán)境的二次污染。

[1] 曾 偉，鐘本和.我國城市生活垃圾堆肥的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].湖北植保，2004(2)：28-29.

[2] 周啟星，王 新.垃圾分選設(shè)備及垃圾處理技術(shù)展望[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3(11)：78-80.

[3] 張祿文.城市生活垃圾破碎篩分設(shè)備工藝研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2004.

[4] 張 榮，施 昱.城市生活垃圾自動(dòng)分選技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31(2)：104-107.

[5] 陳今朝，宋 強(qiáng).風(fēng)力分選垃圾技術(shù)的探討[J].中國資源綜合利用，2009，27(3)：26-27.

[6] 劉劍波，張利珍，蔣振山，等.垃圾分選設(shè)備中的新技術(shù)進(jìn)展[J].科技信息，2006(6)：16-18.

Discussion on application for municipal solid waste disposal technology and resource

ZHAO Peng，WANG Muping
（Eguard Resources Development Co.,Ltd.,Beijing 101102，China）

The present situation of urban municipal solid waste treatment technology and waste resource recovery were described.The integrated treatment for municipal solid waste in A Suwei of Beijing was analyzed.A frame of reference for the selection of urban Municipal Solid waste treatment processing and development prospects of Municipal Solid waste treatment was provided.

municipal solid waste;disposal technology;resource

X799.3

A

1674-0912（2010）04-0036-04

2010－01－19）

趙 鵬（1977－），男，北京豐臺(tái)人，工程師，專業(yè)方向：環(huán)境污染與控制。