城市有機廢物再利用的可行性分析

李 莉

(山西省環(huán)境監(jiān)測中心站，山西 太原 030027)

1 固體廢物的總量和組成

城市固體廢物包括:生活或家庭垃圾、社會公益部門所產(chǎn)生的垃圾(來源于學校、醫(yī)院、大學、辦公室等等)、商業(yè)垃圾(來源于飯店、賓館、市場和工業(yè)部門)。

城市固體廢物可分為兩部分:有機的或可生化降解的廢物、無機的或不可生化降解的廢物。

有機廢物包括廚房垃圾、剩余的食品、腐爛的水果和蔬菜、削剩的皮、麥秸、干草、樹葉、花園里的裝飾物、谷物的剩余、破布、紙、動物糞便、骨頭和皮革等等。典型的工業(yè)有機廢物包括咖啡殼、椰子殼和木屑。

無機固體廢物包括泥土(灰塵、石頭、磚塊等)、煤塊、煤渣、玻璃、塑料、橡膠、含鐵的和不含鐵的金屬等等。

大多數(shù)家庭垃圾、一部分商業(yè)垃圾和工業(yè)垃圾是有機物，而社會公益部門所產(chǎn)生的垃圾中有機廢物很少。大約有75%的城市固體廢物來源于生活垃圾，15%來源于商業(yè)和工業(yè)垃圾。這些廢物形成了有價值的再生資源，因為它們數(shù)量大、易收集。同樣的原因，一些類型的工業(yè)廢物，比如木屑，相對比較容易被再利用。不過，很大一部分有機廢物是和無機廢物一起被處置的。城市固體廢物的組成也和產(chǎn)生這些廢物的人們的經(jīng)濟水平緊密相關。

表1列出了低、中、高收入國家城市固體廢物中有機物所占比例。在工業(yè)化國家中，20%～50%的城市固體廢物是有機物，相比之下，低收入國家占到40%～85%。因此，在不發(fā)達國家，大量的有機廢物形成了重要的再生資源。

從表1可以看出，三種不同國家的市政廢物在物理成分上有所不同。低收入國家所產(chǎn)生的廢物(大部分為有機物)的濕度和密度較大，使得它們很重且不適合焚化和長途運輸，這些廢物中含有大量的灰塵和泥土，相應的粒度也較小。在選擇治理方法時，必須考慮到廢物的組成和性質(zhì)，以及諸如人口密度、季節(jié)、庭院道路、交通條件和土地利用率等方面的因素。

2 有機廢物再生方法

由于有機廢物在城市廢物中占很大比例，我們可以找到更有效地利用這一資源的方法。有機廢物可以通過三種途徑被再利用:

1)飼養(yǎng)動物(飼料)。2)改良土壤(堆肥)。3)產(chǎn)生能量(生物氣或煤球)。

在經(jīng)濟不發(fā)達國家前兩種方法已非常普遍。圖1列出了不同工藝和最終產(chǎn)品。

飼養(yǎng)動物是最容易的方法，大多數(shù)情況下，有機廢物可以直接喂給家畜而不需經(jīng)過預處理，但是有時候燒煮或者添加一些有營養(yǎng)物質(zhì)也是必要的。

表1 低、中、高收入國家市政廢物的總量和特征

圖1 有機廢物的處理工藝和最終產(chǎn)品

堆肥基本上是兩種工藝的最終產(chǎn)品:堆肥和厭氧消化。這兩種工藝都指有機物的生化降解，但是要經(jīng)過不同的途徑。堆肥很可能是最古老的廢物治理方法，它是在有氧的條件下進行的，而厭氧水貨則是在無氧的條件下進行。后一種方法既可產(chǎn)生肥料又可產(chǎn)生可燃的氣體，我們把它稱作“生物氣”。聯(lián)合堆肥是指把家庭有機廢物、動物和人的糞便混合進行降解。它的原理和堆肥相同，在有氧的條件下進行。這些工藝之間的界限并不是很嚴格的。

可燃的有機廢物也可被壓制成煤球用于做飯的爐灶中，從而變廢為寶。所有的這些工藝都可在不同的技術水平和規(guī)模下運行，它們也可以聯(lián)合運用。

3 有機廢物再生的經(jīng)濟效益

3.1 成本

3.1.1 原材料成本

家庭有機廢物經(jīng)?？梢悦赓M獲得，但是，市場、旅店和飯館的有機廢物有時需付費，運輸費隨著距離不同而改變，應該被加入原材料成本中。由于有機廢物體積較大，運輸費可能會高些，因此收集點和加工廠的方位需要仔細挑選。

3.1.2 生產(chǎn)成本

加工有機廢物的成本主要由所選用的技術來決定。用簡單的手工工具和地方自制的設備，生產(chǎn)能力有限(2 t/d～3 t/d)，投資和加工成本也低。較多的資本集中方式會大幅度提高生產(chǎn)能力(10 t/d～100 t/d)，但是需要更多的先進機器設備(例如粉碎機、裝貨設備、滾筒)和更多的能量，但是需要較少的人和空間。生產(chǎn)最初的成本將會很高，但是隨著生產(chǎn)能力的最適度利用，成本將會逐漸降低。

3.1.3 銷售成本

到市場的距離是選擇合適廠址的一個重要標準。最終產(chǎn)品需要從加工的地點運送至銷售點或直接送到顧客手中。通常，運輸費用被加入到生產(chǎn)成本中因而直接由顧客來承擔。

對許多堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)來說，運輸費用是一個相當關鍵的問題。由于城市對混合肥料的需求量非常有限，混合肥料不得不運出城外，常常需要很長一段距離。運輸費用會提高混合肥料的市場價格，而鄉(xiāng)村的農(nóng)民又支付不起。因此，大多數(shù)情況下，混合肥料的市場被限制在以生產(chǎn)點為圓心的一個有限的圓以內(nèi)。這個圓的半徑大約是25 km，走出這個范圍，它的價格就不再有競爭力。

3.1.4 隱含成本

隱含的環(huán)境成本很少被考慮到。它和廢物加工系統(tǒng)可能引起的污染有關，包括惡臭、污水、空氣污染和垃圾的合理處置。例如，居民區(qū)飼養(yǎng)的家畜產(chǎn)生大量的糞便，至今沒有找到合適的處置方法，這些糞便會嚴重影響環(huán)境和居民的健康。這些有機廢物加工的隱含成本很難計算，但是有必要將它們計入整體成本。

3.2 收益

3.2.1 市場價值

有機廢物再利用能夠帶來的最明顯的收益是出售產(chǎn)品所獲得的收入。除了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品的市場價格主要由產(chǎn)品的需求量和競爭產(chǎn)品的價格等因素決定。

如果無機物如塑料、橡膠、玻璃、金屬罐等在堆肥之前從收回的固體廢物中分離出來，這些可利用的資源將會提供額外的收入。如果廢物在發(fā)生源分類，塑料和紙等物質(zhì)可能會更干凈些，這樣會獲得更高點的價格。

3.2.2 隱含收益

資源再生同時也產(chǎn)生了其他一些很難量化的收益:

1)資源再生可以減少進口原材料和化石燃料的需求，這樣節(jié)約了外匯;

2)固廢的減少減輕了環(huán)境污染，從而對環(huán)境產(chǎn)生正面影響，對公眾健康和安全標準有所改善;

3)再生企業(yè)創(chuàng)造了創(chuàng)收和就業(yè)機會;

4)從廢物中得到的燃料(煤球或生物氣)，可以減少木材的需求，這樣有助于減少森林的砍伐。

4 對環(huán)境和健康的影響

有機廢物再生過程中也會對環(huán)境和健康造成危害，其中危害最嚴重的是病原體和重金屬。我們應該尋找盡可能減少這些危害的方法。

4.1 病原體

城市固體廢物可能包含有大量的病原體微生物。這一點在有機廢物被用作混合肥料或動物飼料時尤其需要注意。有時為了增加混合肥料的營養(yǎng)價值而加入的污泥或人類糞便通常比固體廢物含有更多的病原體(尤其是糞便中)。

可以引起疾病的微生物有兩種類群。一級病原體，通常存在于原始垃圾中，它可以使健康人受感染。一級病原體包括細菌、病毒、微生物和蟲卵。它們引起的大多數(shù)疾病(例如腹瀉和痢疾)通過糞便—口腔這一路徑傳播。引起這些疾病的微生物被病人排出，再通過口腔(飲用被糞便污染的水)或皮膚進入其他人的體內(nèi)。生物降解過程中產(chǎn)生的微生物(真菌和產(chǎn)酸菌)被稱作二級病原體，這些病原體可以引起嚴重的傳染病或呼吸系統(tǒng)疾病，通常是那些免疫能力較弱的人容易感染。垃圾還會使鼠類大量繁殖，通過它們傳播疾病，例如瘟疫、傷寒和鼠咬熱。蒼蠅和其他昆蟲也可以傳播疾病。

由病原體引起的疾病的傳播受多種因素影響，包括病原體的數(shù)量、免疫力、繁殖率。決定病原體生存的重要條件是溫度和時間，溫度越高，殺死病原體所需時間越短，反之，溫度越低，殺死病原體所需時間越長。高溫是殺死病原體的最有效方法，因為這些生物是由蛋白質(zhì)組成，在50℃ ～70℃時就失去活性。

人類和動物的糞便會被用于聯(lián)合堆肥或厭氧降解，堆肥中的病原體不能被完全殺死，主要由于以下幾點:

1)由于堆肥物質(zhì)的多相性，病原體會形成細菌凝塊，保護它們不被高溫完全破壞。2)堆肥中的溫度通常不均勻，靠近外表面的溫度總是比內(nèi)部低，除非堆肥不停地完全混合，這樣整個堆肥的病原體殺死率就被降低。3)在堆肥過程中，許多病原體(如產(chǎn)孢子菌、胞囊和蟲卵)只是部分失活。如果環(huán)境適宜，比如在潮濕的莊稼地里，它們會再次生長并且具有了傳染性。

4.2 重金屬

少量的金屬如鋅和鎂是生物體生長的必需元素。但是，如果吸收過量的這些元素，會引起急性或慢性的疾病。其他金屬，如汞和鎘，是不需要的有毒元素。這些重金屬的存在會影響到有機廢物再生最終產(chǎn)品的質(zhì)量和適用性，例如混合肥料和用被污染的物質(zhì)飼養(yǎng)的動物的肉。它們對環(huán)境產(chǎn)生很大的危害。當重金屬達到或超過一定濃度時，會對土壤和植物產(chǎn)生不良影響，如果它們進入了食物鏈，會對人類和動物的健康產(chǎn)生毒害作用。不同的金屬和各類濃度，會對健康產(chǎn)生不同的影響。

4.3 預防措施

在廢物處理系統(tǒng)中，用于改進衛(wèi)生和健康標準的預防措施有許多，這些方法在所有堆肥和聯(lián)合堆肥系統(tǒng)中被大力推薦:

1)鼓勵工人嚴格搞好個人衛(wèi)生，提供清洗設備。

2)在高溫、干燥的季節(jié)，堆肥地區(qū)應定期灑水以避免灰塵飛揚。

3)在篩分、攪動等過程中，孢子會飛揚起來，這時應戴手套、防護面具、穿靴子等防護用品。

4)在惡劣的天氣條件下，工人必須戴防護面具、口罩或其他東西遮住口鼻，避免吸入灰塵。

5)避免皮膚與正在進行生物降解的物質(zhì)接觸。

6)廢物處理廠應遠離醫(yī)院和居民區(qū)。廠間距離至少在1 km以上。

不需翻動的堆肥工藝，例如中國的堆肥系統(tǒng)和強行通風的堆肥系統(tǒng)，不會對工人的健康產(chǎn)生威脅。在堆肥施用于土壤之前，必須通過測定金屬和病原體的量來檢驗它的質(zhì)量。為了保證肉的質(zhì)量，用有機廢物飼養(yǎng)的動物也必須符合當?shù)氐陌踩徒】禈藴省?/p>

［1］譚曉寧.城市建筑廢棄物資源化利用探討［J］.山西建筑，2010，36(1):352-353.