城市生活垃圾處理、處置和利用技術(shù)分析

邰旭萍

（江蘇佳鼎生態(tài)環(huán)境科技有限公司，江蘇 常州 213000）

生活垃圾的分類(lèi)處理和重新利用不僅解決了“垃圾圍城”的社會(huì)問(wèn)題，還能夠深入挖掘生活垃圾的潛在利用價(jià)值，使其為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。目前來(lái)看，除了衛(wèi)生填埋外，焚燒發(fā)電、降解堆肥、制作飼料等都是技術(shù)較為成熟且應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)手段[1-2]。下一步，要繼續(xù)細(xì)化生活垃圾的分類(lèi)，切實(shí)提高處置效率和利用價(jià)值，最大限度地消減城市生活垃圾帶來(lái)的負(fù)面影響。

1 目前城市生活垃圾處理和處置的常用方式

1.1 壓實(shí)處理

為了使生活垃圾便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸和后期處理，要對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)處理，形成比較規(guī)整的形狀，搬運(yùn)起來(lái)比較方便。壓實(shí)設(shè)備通常以三/五向聯(lián)合式壓實(shí)機(jī)為主，對(duì)垃圾也有選擇性，通常優(yōu)先考慮易拉罐、紙箱等垃圾，而對(duì)于瓜果皮核等廚余垃圾，則不宜做壓實(shí)處理。生活垃圾經(jīng)過(guò)壓實(shí)處理后，如果是塑料瓶、易拉罐之類(lèi)，可以回收利用；如果是其他可降解的生活垃圾，壓實(shí)之后衛(wèi)生填埋能夠顯著降低占地面積。

1.2 破碎處理

使用破碎機(jī)對(duì)生活垃圾進(jìn)行破碎處理，也是一種常用的處理手段。對(duì)于不同類(lèi)型的垃圾，破碎處理的目的也不盡相同。例如，對(duì)于塑料或其他有機(jī)物，破碎之后增加比表面積，使得焚燒更加徹底，減少二噁英等危害物質(zhì)的產(chǎn)生；對(duì)于廢舊家電、櫥柜等垃圾，破碎之后方便運(yùn)輸，減少占用空間。需要注意的是，固體垃圾在破碎處理前，要先完成分類(lèi)，然后根據(jù)垃圾種類(lèi)的不同，選擇差異化的破碎方法。例如，骨頭、木頭等較為堅(jiān)硬的生活垃圾需要使用沖擊破碎，而塑料、橡膠等韌性較強(qiáng)的生活垃圾則需要使用剪切破碎，除此之外，還有球磨破碎、煮沸破碎等。

1.3 分類(lèi)處理

1.3.1 根據(jù)成分性能劃分

垃圾分類(lèi)是降低垃圾處理難度、提高垃圾利用率的關(guān)鍵，而根據(jù)其組分和性能不同進(jìn)行分類(lèi)，是目前城市生活垃圾分類(lèi)最為常見(jiàn)的方式之一。具體類(lèi)別和常見(jiàn)類(lèi)型如表1所示。

表1 基于組分和性能的城市生活垃圾分類(lèi)

1.3.2 根據(jù)降解性能劃分

按照生活垃圾能否降解，將其劃分成有機(jī)垃圾（可降解）和無(wú)機(jī)垃圾（不可降解）。其中，有機(jī)垃圾占比較高，隨著城鎮(zhèn)生活條件的改善和居民日常消費(fèi)能力的提升，有機(jī)垃圾的產(chǎn)生速度和總量不斷提升。這類(lèi)垃圾在自然條件下或者人工設(shè)置的特定環(huán)境下能夠以不同速度完成降解。一方面實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的有效處理，另一方面能夠在某些領(lǐng)域提供特定的價(jià)值。例如，瓜果皮核等廚余垃圾被微生物降解后可以轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，重新為作物生長(zhǎng)提供所需養(yǎng)分。而無(wú)機(jī)垃圾不可降解，因此需要先進(jìn)行分類(lèi)，如玻璃類(lèi)、塑料類(lèi)、金屬類(lèi)等，然后根據(jù)具體分類(lèi)選擇特定的處理方法。

1.3.3 根據(jù)處理工藝劃分

隨著城市化的發(fā)展，生活垃圾問(wèn)題逐漸引起各方關(guān)注，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索與實(shí)踐，目前已經(jīng)形成比較完善的處理工藝體系。處理工藝主要包括衛(wèi)生填埋、焚燒處理、堆肥處理等。每種工藝有各自的特點(diǎn)，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，也存在一些不足。例如，衛(wèi)生填埋是早期生活垃圾處理常用的方法，但是，隨著城市生活垃圾總量的大幅度增加，其弊端日益顯現(xiàn)。一方面，生活垃圾在未分選情況下進(jìn)行填埋，難以處理高氨氮滲瀝液，難以控制臭味；另一方面，用地成本上漲，城市化推進(jìn)，導(dǎo)致可以用于垃圾填埋的場(chǎng)地空間越來(lái)越有限，這一處理方式在未來(lái)將會(huì)被淘汰。垃圾焚燒處理的主要問(wèn)題是在焚燒含有氯離子成分的生活垃圾時(shí)，煙氣中會(huì)產(chǎn)生二噁英等對(duì)人體有害的物質(zhì)。

1.4 焚燒處理

從城市生活垃圾的處理效率和處理成本等角度考慮，集中焚燒相比其他幾種方法仍然具有明顯優(yōu)勢(shì)。以北京市為例，2020年全市每天產(chǎn)生約2.8萬(wàn)t生活垃圾。全市建成且投入運(yùn)行的生活垃圾處理設(shè)施有44座，其中焚燒設(shè)施有11座，每天焚燒處理生活垃圾1.6萬(wàn)t，基本上滿(mǎn)足了北京市生活垃圾處理需求。除了對(duì)生活垃圾進(jìn)行無(wú)害化處理外，在現(xiàn)代科技的支持下，這些垃圾焚燒廠(chǎng)還可以利用焚燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電或者供熱，實(shí)現(xiàn)了能量收集和資源利用。當(dāng)然，焚燒處理也有一定弊端，例如，焚燒不徹底會(huì)產(chǎn)生有毒有害的煙氣，其危害成分之一是二噁英。雖然它在爐溫800 ℃以上可分解，但是在設(shè)備檢修或間斷使用等情況下，垃圾焚燒爐的爐溫?zé)o法實(shí)時(shí)保持在800 ℃以上，所以不可避免地產(chǎn)生二噁英。因此，下一步生活垃圾焚燒廠(chǎng)的技術(shù)改進(jìn)和設(shè)備改良應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)化煙氣無(wú)害化處理。

2 城市生活垃圾的有效利用技術(shù)

2.1 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)

生活垃圾分類(lèi)后，將可燃燒且熱值較高的歸為一類(lèi)，用作燃料在特定條件下進(jìn)行高溫焚燒，再利用熱電轉(zhuǎn)化技術(shù)，將轉(zhuǎn)化成的電能收集起來(lái)，運(yùn)用穩(wěn)壓技術(shù)處理后，為垃圾焚燒廠(chǎng)自身運(yùn)行或者周邊其他配套設(shè)施的運(yùn)行提供電力能源。垃圾焚燒發(fā)電的實(shí)現(xiàn)方式主要分為2種：一是在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；二是對(duì)不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生甲烷，再經(jīng)燃燒，把熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽，推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。除了發(fā)電以外，余熱還可以用于供熱；徹底燃燒之后剩余的無(wú)毒無(wú)害爐渣既可以直接填埋，也能夠作為制作水泥、生產(chǎn)碴磚、制備混凝土（粉煤灰）的重要原材料。發(fā)電流程及產(chǎn)物利用如圖1所示。

圖1 垃圾焚燒發(fā)電流程及產(chǎn)物處理

北京市海淀區(qū)某循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園于2018年建成一座再生能源發(fā)電廠(chǎng)，每天可焚燒處理2 200 t生活垃圾，每日發(fā)電量71萬(wàn)kW·h，年發(fā)電量可達(dá)2.6億kW·h。同等條件下，相當(dāng)于燃燒14萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)電量。由此可見(jiàn)，利用城市生活垃圾焚燒發(fā)電，有助于緩解城市用電緊張的局面，節(jié)約能源，提高資源利用率。

2.2 高溫堆肥技術(shù)

生活垃圾中的有機(jī)物可以采用高溫堆肥方式，將垃圾轉(zhuǎn)化成可重復(fù)利用的肥料或飼料。首先，將有機(jī)垃圾收集起來(lái)，裝入特定的敞口容器中，向其中加入適量添加劑，加快微生物的降解進(jìn)程。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，有機(jī)垃圾的體積明顯減少，殘留物以上層清液和下層殘?jiān)鼮橹?。?jīng)過(guò)過(guò)濾、分離，下層殘?jiān)瓡窈罂梢允┤胪恋刂校牧纪寥?，提高地力；上層清液富含N、Mg、Ca、P等營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)過(guò)消毒處理后，可以作為營(yíng)養(yǎng)液，澆灌作物。

2.3 生物降解技術(shù)

生物降解是實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化轉(zhuǎn)換的一種有效手段。根據(jù)微生物種類(lèi)的不同，其垃圾降解原理各有差異。例如，細(xì)菌比表面積大，對(duì)于生活垃圾中的有機(jī)物具有很強(qiáng)的降解效率。在垃圾足夠多的情況下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，好養(yǎng)細(xì)菌不斷繁殖，總量呈指數(shù)形式增加，垃圾降解速率會(huì)越來(lái)越快。另外，溫度也是影響微生物降解速率的一個(gè)重要因素，常溫環(huán)境（25～30 ℃）下，細(xì)菌活性較好，是進(jìn)行垃圾降解的理想環(huán)境。除了細(xì)菌外，放線(xiàn)菌、真菌等也是垃圾降解和資源化利用的常用微生物。生活垃圾經(jīng)過(guò)好氧微生物的處理，可以形成有機(jī)酸、沼氣以及乙醇等具有回收利用價(jià)值的產(chǎn)物。當(dāng)然，自然狀態(tài)下，微生物降解生活垃圾，需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，且產(chǎn)物回收難度大，容易散發(fā)腐爛氣味。因此，要在工廠(chǎng)環(huán)境下利用特定設(shè)備實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化處理，在切實(shí)提高降解速度、處理能力的基礎(chǔ)上，將各類(lèi)有價(jià)值的降解產(chǎn)物回收起來(lái)，創(chuàng)造特定的價(jià)值。

2.4 綜合處理和循環(huán)利用的組合技術(shù)

實(shí)踐表明，單一的生活垃圾處理方法仍然存在資源利用率不高、產(chǎn)物具有環(huán)境危害性等缺陷?；诖?，探索一種生活垃圾綜合處理與循環(huán)使用的模式就顯得尤為必要。目前較為常見(jiàn)的循環(huán)利用方案是：對(duì)生活垃圾進(jìn)行初步篩分，將這些垃圾中的無(wú)機(jī)成分或沒(méi)有肥分的灰質(zhì)先篩選出來(lái)，當(dāng)作衛(wèi)生填埋的覆蓋層；對(duì)剩下的部分物質(zhì)進(jìn)行挑揀，將富含有機(jī)質(zhì)的垃圾批量輸運(yùn)到發(fā)酵倉(cāng)，安排專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行科學(xué)的高溫堆肥；對(duì)于那些可以燃燒且燃燒后對(duì)環(huán)境的污染在有效控制范圍內(nèi)的生活垃圾，可以進(jìn)行焚燒處理。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，諸多城市在生活垃圾無(wú)害化處理和資源利用等方面進(jìn)行了大量的探索，廣泛應(yīng)用衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電、高溫堆肥等技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)生活垃圾有效處理的基礎(chǔ)上，將其轉(zhuǎn)化為各種形式的資源，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有益的幫助?？傮w來(lái)看，當(dāng)前，生活垃圾的開(kāi)發(fā)和利用效率不高，下一步應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)引領(lǐng)作用，創(chuàng)新性地開(kāi)拓多元化的垃圾利用渠道。在城市生活垃圾日益增多的背景下，要將其變廢為寶，在維護(hù)城市生態(tài)文明的同時(shí)，助力城市經(jīng)濟(jì)、生活的更好發(fā)展。