城市生活垃圾生產(chǎn)現(xiàn)狀及處置方式的研究進(jìn)展

馬盛偉，朱 磊，李 彬，施沈杰

(1.蘇州市吳江區(qū)松陵街道建設(shè)管理辦公室，江蘇 蘇州 215200；2.蘇州大學(xué) 軌道交通學(xué)院，江蘇 蘇州 215131)

0 前 言

隨著改革和對(duì)外開放的深入，我國經(jīng)濟(jì)快速地發(fā)展，人民也從貧困走向了小康和富裕，但是不可避免地帶來了一些負(fù)面問題，例如MSW產(chǎn)量的逐年增加。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國城市平均每人每年產(chǎn)生400 kg以上的MSW,并且該數(shù)值每年正在以8%～10%的漲幅速度在提升，若保持該增長速度至2030年時(shí)，MSW產(chǎn)量可能會(huì)突破4億t[1]。

面對(duì)城市生活垃圾造成的一系列問題，黨的“十九大”報(bào)告中明確提出：需加強(qiáng)垃圾的處置同時(shí)要強(qiáng)化對(duì)土壤的管控防止其被污染，建設(shè)青山綠水美麗國家。1960年至今，美國、日本、德國、波蘭等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)結(jié)合理論和實(shí)踐，針對(duì)城市生活垃圾無害化和減量化處理問題進(jìn)行了深入和系統(tǒng)的研究，形成了衛(wèi)生填埋處理、堆肥處理、焚燒處理這三種比較有效對(duì)MSW進(jìn)行減量和低污染或者無害的處置方法[2]。

1 衛(wèi)生填埋

垃圾填埋運(yùn)行成本較低、垃圾處理量較大、技術(shù)相對(duì)簡易，被我國各地廣泛使用。圖1所示為國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)的十幾年內(nèi)我國生活垃圾的年清運(yùn)及填埋總量，以2004年和2016年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，MSW清運(yùn)量從2004年的1.55億t增加到2016年的2億t，相應(yīng)的填埋總量也在逐漸增加，所占比例從2004年的44.4%至2016年的58.3%，與發(fā)達(dá)國家之間的差距依然較大。

圖1 我MSW年清運(yùn)及填埋總量

通過全國污染源普查可以發(fā)現(xiàn)，大量天然垃圾堆場及早期建設(shè)的填埋場結(jié)構(gòu)過于簡易并且設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量較差，場底一般為天然土層而且沒有實(shí)施防滲防污的有效措施。北京市依然有3 000余處的垃圾天然堆場，這些天然堆場及早期填埋場已成為重大環(huán)境隱患，甚至已經(jīng)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成了惡劣影響。在2001-2008年的7年間，平均每年有55次的突發(fā)性環(huán)境污染事件是由垃圾填埋場引起的，人民的生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境不可避免地受到影響，社會(huì)經(jīng)濟(jì)也直接和間接地被大量損耗[3]。

為改善并解決這些問題，我國在衛(wèi)生填埋技術(shù)方面做了許多努力，近年來建設(shè)的填埋場中，高密度聚乙烯膜在垃圾填埋場里被廣泛用作防污和防滲材料，由此提高防滲垃圾填埋場地防滲性能，從而防止?jié)B濾液的泄漏。而為了對(duì)垃圾填埋場中的甲烷等氣體投入市場再次使用，一些垃圾衛(wèi)生填埋場通過氣體收集井和集氣柜等一系列的收集系統(tǒng)對(duì)這些氣體進(jìn)行了回收[4]。當(dāng)前，我國垃圾填埋處理的主要研究發(fā)展趨勢為生態(tài)填埋場即生物反應(yīng)器填埋場的技術(shù)。和傳統(tǒng)填埋場只起到基本的容納和低微的處理效果不同，為了提高場內(nèi)微生物的生物活性，生態(tài)填埋場通過調(diào)節(jié)場內(nèi)的相對(duì)濕度、養(yǎng)分條件，使垃圾填埋場演變成一個(gè)可控制并且穩(wěn)定的類似有機(jī)生物反應(yīng)器的場所，這項(xiàng)研究能夠縮減垃圾填埋場的穩(wěn)定時(shí)間以及減少垃圾填埋過程中滲濾液[5-6]。由此可見，生態(tài)填埋場在我國有著非常關(guān)鍵的社會(huì)意義并且具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 堆肥處理

生活垃圾中有機(jī)質(zhì)含量高、易腐熟的部分常被用堆肥來處理[7]。好氧堆肥就是通過改變廢棄物的碳氮比、含水率等條件來創(chuàng)造一個(gè)符合多數(shù)微生物生長的環(huán)境。在這種條件下，降解的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過生化反應(yīng)會(huì)逐漸成為腐殖質(zhì),且堆肥化是在良好的通風(fēng)狀況、適宜的溫度、濕度和pH值等條件下，雜草、污泥、垃圾和人畜糞尿等一些可以生物降解的有機(jī)廢物通過人為地加速轉(zhuǎn)變成性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)和小分子物質(zhì)等的微生物學(xué)過程[7-9]。圖2為好氧堆肥過程示意圖。

圖2 為好氧堆肥過程示意圖

堆肥的工藝過程簡單，并且和焚燒處理與填埋處理相比，其處置成本更低，目前主要應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)。根據(jù)我國居民的消費(fèi)和飲食習(xí)慣，生活垃圾中常帶有易腐有機(jī)物成分，堆肥對(duì)該類垃圾具有良好的處理效果。另一方面，堆肥無法處置不能生物降解的有機(jī)物以及無機(jī)物，對(duì)這部分的處置難以起到減量的作用并且不能夠消解垃圾的有害物質(zhì)[10]。同時(shí)，生活垃圾中可能混雜有重金屬等有害物質(zhì)，在制作成堆肥產(chǎn)品后通過生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)對(duì)人體健康會(huì)造成嚴(yán)峻的后果。

由此可知，在堆肥處理的應(yīng)用和推廣之前，首先需要做的是將垃圾進(jìn)行準(zhǔn)確的分類、收集及運(yùn)輸，進(jìn)而對(duì)易腐的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵。這樣，在生產(chǎn)和使用有機(jī)肥料的過程中盡可能地避免重金屬對(duì)農(nóng)作物和土壤的滲入，真正實(shí)現(xiàn)無害化處理。除此之外，由于生活垃圾堆肥產(chǎn)品的肥效和成本等問題，農(nóng)戶難以信任該類產(chǎn)品，現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)品市場難以真正打開，因此，政府需要對(duì)該產(chǎn)業(yè)進(jìn)行必要的質(zhì)量監(jiān)管和經(jīng)濟(jì)支持。

3 焚燒處理

焚燒是廢物的熱破壞過程。通過該過程，部分有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為氣體，另一部分通過高溫氧化的熱分解轉(zhuǎn)化為固體。表1所示為垃圾焚燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)[11]。

表1 焚燒處理的優(yōu)勢

現(xiàn)代焚燒技術(shù)首先起源于國外，1874年英國制造并使用了全球上第一座垃圾焚燒爐[12]。相對(duì)來看，我國MSW焚燒技術(shù)的研發(fā)開始時(shí)間比較遲，直到1980年以后，我國第一座垃圾焚燒廠才在廣東省深圳市被建立起來。和歐美等發(fā)達(dá)國家的自主制造不同，在我國焚燒技術(shù)發(fā)展的早期階段，焚燒處理設(shè)備都是通過進(jìn)口獲得，例如在1988年，深圳市為了興建垃圾焚燒廠，從日本進(jìn)口了一款焚燒爐，該焚燒爐屬于德國馬丁式爐排型[13]。通過數(shù)十載的發(fā)展，直到2015年為止，大約220座生活垃圾焚燒處理廠于全國建成并投入了運(yùn)營。并且，當(dāng)前我國MSW焚燒處理采用的主要爐型多樣：旋轉(zhuǎn)窯型焚燒爐和機(jī)械爐型排爐以及流化床型焚燒爐等[14]。其中，機(jī)械爐排爐有一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)焚燒的垃圾熱值過低時(shí)，垃圾不能與空氣完全充分接觸，因而部分垃圾難以充分燃燒，進(jìn)而容易產(chǎn)生二噁英等有毒有害物質(zhì)，從而可能破壞生態(tài)系統(tǒng)并影響人體健康。當(dāng)前，我國大部分MSW熱值已經(jīng)達(dá)到可以充分燃燒的標(biāo)準(zhǔn)，因此，垃圾焚燒處理可以在全國范圍內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣[15]。

4 總結(jié)與展望

對(duì)于MSW的處置方式較為多樣，然而并不完善。衛(wèi)生填埋方式中的滲濾液和有害氣體的泄露從而污染周邊生態(tài)環(huán)境，由于垃圾分類實(shí)施困難導(dǎo)致難以有效收集有機(jī)垃圾，從而使堆肥方式的推廣受到局限，焚燒處理會(huì)得到有毒物質(zhì)(飛灰)。為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)垃圾的無害化、減量化處理，仍需對(duì)垃圾的處置方法進(jìn)行進(jìn)一步研究。

[ID:009886]