城市固體廢物無害化資源化的處理研究及發(fā)展方向

程黎明

（福清市環(huán)境保護(hù)局，福建 福清350300）

目前截至2014年底，我國城市生活垃圾累計堆存量已達(dá)16148.81萬噸.近年來在以平均每年4.8%的速度持續(xù)增加，全國2／3的城市實際上已經(jīng)形成了垃圾包圍城市的局面。目前，國內(nèi)外城市固體廢物處理方法主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥等。國內(nèi)城市固體廢物處理采用的技術(shù)中衛(wèi)生填埋是目前的主要處理方法，占收運(yùn)量的81.8%：焚燒技術(shù)是沿海大中城市優(yōu)先采用的處理方法，占收運(yùn)量的14.5%；其它不同地區(qū)有選擇地使用堆肥方法，占收運(yùn)量的3.7%。

1 填埋

1.1 填埋技術(shù)分類

固體廢物填埋處理分為傳統(tǒng)填埋與衛(wèi)生填埋。傳統(tǒng)填埋法已基本不再采用。衛(wèi)生填埋法是對填埋地進(jìn)行選址并作防滲漏處理、掩盞壓實，以防止地下水和周圍大氣環(huán)境污染的填埋處理方式。衛(wèi)生填埋主要有厭氧、半好氧和好養(yǎng)3種，其中：厭氧填埋由于填埋場構(gòu)造簡單，建設(shè)成本低，還可回收填埋過程中產(chǎn)生的沼氣，在歐美國家被廣泛采用；好氧和半好氧填埋方式最早是日本提出的，該方式由于垃圾中有機(jī)物分解速度快.可以使垃圾穩(wěn)定化周期大大縮短，且有利于改善滲出液的水質(zhì)，因此也受到世界各國的重視。

1.2 填埋技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

目前，我國城市垃圾大多采用填埋處理方法，但由于其占地面積大，隨著我國城市規(guī)模的擴(kuò)大和可利用土地的減少，此法在我國東部沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市已受到限制。另外，大多數(shù)填埋場的設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營仍存在設(shè)計理念比較落后、科技水平低、土地填埋利用率不高、缺乏有效的基礎(chǔ)和邊坡防滲措施等問題。絕大部分填埋場的填埋氣仍處于無組織排放狀態(tài).不僅會引起溫室效應(yīng)。導(dǎo)致消防上不安全，也會產(chǎn)生惡臭。采用強(qiáng)制通風(fēng)的好氧填埋，由于工藝設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行成本較高，目前國內(nèi)外尚沒有進(jìn)入實際運(yùn)行階段。在實際運(yùn)行中，滲出液和填埋氣的處理也一直是防止二次污染的難題。[1]劉新菊等針對我國固體廢物填埋場的處置對象是有機(jī)物含量極高的原生混合固體廢物的現(xiàn)狀，研究了城市固體廢物的處理模式。認(rèn)為我國填埋場的處理對象決定了它應(yīng)是“反應(yīng)型”的。填埋場產(chǎn)生的滲濾液和填埋氣體對環(huán)境的影響一直要延續(xù)到填埋垃圾達(dá)到穩(wěn)定化才基本結(jié)束。[2]Staley等在研究中描述了城市固體廢物有機(jī)碳成分降解過程中痕量有機(jī)物的釋放情況，認(rèn)為應(yīng)重視填埋場氣作為芳烴、氟氯化合物、硅氧烷等痕量有機(jī)物釋放源的潛在危害性。[3]FeMi等對填埋場滲出液的危害進(jìn)行了生態(tài)毒理學(xué)評估，指出了對滲出液處理的必要性。

2 焚燒

焚燒是指固體廢物中的可燃物在焚燒爐中與氧進(jìn)行燃燒的過程。固體廢物焚燒后，釋放出熱能，同時產(chǎn)生煙氣和固體殘渣。熱能要回收，煙氣要凈化，殘渣要消化，這是焚燒處理必不可少的工藝過程。焚燒處理技術(shù)的特點是處理量大，減容性好，無害化徹底，焚燒過程產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電可以實現(xiàn)固體廢物的能源化.因此，是世界各發(fā)達(dá)國家普遍采用的一種固體廢物處理技術(shù)。由于城市固體廢物焚燒減容效果顯著、無害化程度徹底，在垃圾熱值較高、處理達(dá)到一定規(guī)模時，可以回收廢熱發(fā)電，而且占地面積小，對周圍環(huán)境的影響較小。近10年來.城市固體廢物焚燒處理在我國發(fā)展很快，特別是在城市化進(jìn)程快、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、人口密集、人均可利用土地資源少的大城市以及南方和沿海地區(qū)更是如此。

2.1 焚燒技術(shù)存在的問題及研究進(jìn)展

直接焚燒系高溫和深度氧化的綜合過程，但存在一些問題，如垃圾成分復(fù)雜、難保證充分燃燒，產(chǎn)生的酸性氣體、劇毒的含氯高分子化合物、飛灰、灰渣等對環(huán)境造成污染，爐內(nèi)金屬部件易腐蝕等。熱解焚燒法則存在對分選技術(shù)要求苛刻、操作條件難以控制、投資多、運(yùn)行費高等問題。因此，實現(xiàn)高效的焚燒處理需要深入研究焚燒機(jī)理和解決二次污染問題。

3 堆肥

堆肥是我國、印度等國家處理固體廢物，制取農(nóng)肥的最古老技術(shù)，也是當(dāng)今世界各國均有研究利用的一種方法。堆肥是使固體廢物中的有機(jī)物，在微生物作用下.進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，最后形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，用作肥料或改良土壤。根據(jù)堆肥原理?？煞譃閰捬醴纸馀c好氧分解兩種。厭氧分解需在嚴(yán)格缺氧條件下進(jìn)行，厭氧微生物分解生長較慢，故不多用。好氧分解過程可同時產(chǎn)生高溫。可以殺滅病蟲卵、細(xì)菌等，我國主要采用好氧分解法。堆肥技術(shù)的工藝比較簡單，適合于易腐有機(jī)質(zhì)含量較高的固體廢物處理，可對固體廢物中的部分組分進(jìn)行資源利用，且處理相同質(zhì)量固體廢物的投資比單純的焚燒處理大大降低。堆肥技術(shù)在歐美國家起步較早，目前已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平。堆肥處理不能處理不可腐爛的有機(jī)物和無機(jī)物。固體廢物中的石塊、金屬、玻璃、塑料等廢棄物不能被微生物分解，這些廢棄物必須分撿出來，另行處理。因此，減容、減量及無害化程度低；堆肥周期長。占地面積大，衛(wèi)生條件差；堆肥處理后產(chǎn)生的肥料肥效低、成本高，與化肥比銷售困難，經(jīng)濟(jì)效益差。引進(jìn)國外技術(shù)投資巨大，不適合我國國情。發(fā)達(dá)國家由于固體廢物中的易腐有機(jī)物含量大大低于我國的一般水平。因此，靠堆肥只能處理15%左右的固體廢物組分，這在一定程度上阻礙了堆肥技術(shù)的推廣。堆肥技術(shù)必須是將固體廢物首先進(jìn)行分類后再將易腐有機(jī)組分進(jìn)行發(fā)酵，才能有效地防止重金屬的滲人。從而保證有機(jī)肥產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。真正實現(xiàn)無害化和資源化。

4 綜合處理

所謂城市固體廢物綜合處理就是將堆肥、焚燒和填埋三者有機(jī)結(jié)合，綜合為一體的處理方法。這種方法可以使垃圾得到合理處理與有效利用。資源得到充分回收利用，處理效率高。同時還可避免或減少單一處理的缺點和難度。綜合處理和單一處理在效益上是顯然不同的。綜合處理的社會效益、環(huán)境效益顯然大大高于單一處理，污水與煙氣的排放量小，占用土地少，資源回收利用率高。從經(jīng)濟(jì)效益比較分析來看，綜合處理的建廠投資少；運(yùn)轉(zhuǎn)費用低，生產(chǎn)肥料的盈利可維持整個處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)費用，在肥料銷售好的情況下還略有盈利：此外，還具有焚燒爐壽命增長；設(shè)備不需進(jìn)口等。綜合處理具有以下優(yōu)點。

（1）城市固體廢物通過有效的預(yù)處理后，堆肥、焚燒原料質(zhì)量大為提高，處理量大為減少，簡化了工藝，降低了設(shè)備投資運(yùn)行成本；

（2）有機(jī)肥質(zhì)量大為提高，具有一定的市場前景；

（3）減少了焚燒尾氣的處理難度；

（4）延長了填埋廠的壽命，減少了填埋滲瀝液和有機(jī)氣體的排放：

（5）塑料、金屬、玻璃、紙、熱能等的回收利用提高了社會和經(jīng)濟(jì)效益。深入分析城市固體廢物綜合處理系統(tǒng)的系統(tǒng)特性、運(yùn)行規(guī)律，提煉總結(jié)適應(yīng)我國現(xiàn)階段及發(fā)展需要的系統(tǒng)模型和優(yōu)化方法，將大大提高我國城市固體廢物的管理水平。

［1］左漪,王圣,曹若巖.我國垃圾焚燒發(fā)電CDM項目開發(fā)難點與實踐分析[J].電力環(huán)境保護(hù),2009(03).

［2］向亮,高慶先.附件一國家溫室氣體排放趨勢及其履約進(jìn)展[J].氣候變化研究進(jìn)展,2008(06).

［3］袁克,蕭惠平,李曉東.中國城市生活垃圾焚燒處理現(xiàn)狀及發(fā)展分析[J].能源工程,2008(05).

［4］秦大河,羅勇,陳振林,任賈文,沈永平.氣候變化科學(xué)的最新進(jìn)展:IPCC第四次評估綜合報告解析[J].氣候變化研究進(jìn)展,2007(06).