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生活垃圾资源化系统研究
□文/魏密苏(河北省邯郸市环保局)
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摘 要:文章从我国城市垃圾处理的现状,介绍适合我国国情的生活垃圾资源化处理系统。
关键词:生活垃圾 处理 资源化处理
城市生活垃圾是人们生活中产生的固体废弃物。在收集、运输和处理处置过程中,垃圾中所含有的和产生的有害成份,会对大气、土壤、水体造成污染,不仅严重影响城市环境质量,而且威胁人民身体健康,成为社会公害之一。如何解决城市垃圾问题,还城乡居民一个健康洁净的生存环境,已引起全社会的高度重视。
1 我国生活垃圾的现状
1.1城市生活垃圾产生量
中国城市垃圾人均年产量达到440公斤。1996年,中国生活垃圾清运量就达到就已达到了1亿吨,且每年以8%-10%的速度增长。垃圾堆存侵占的土地面积多达5亿多平方米。2000年,中国城市生活垃圾年产量达到了1.5亿吨,相当于中等发达国家水平。
1.2 城市垃圾成分
生活垃圾按其化学组分可分为有机废物和无机废物。有机废物主要包括厨余、纸类塑料及橡胶制品等垃圾,无机废物主要包括灰渣、玻璃等垃圾。近年来,随着城市集中供热和煤气的普及,民用燃料的消费结构发生重大变化,同时也带来了城市垃圾组分的变化,燃气区垃圾中的有机组分和可回收废物的比例明显高于燃煤区,变化最大的组分就是垃圾中煤灰量的减少,厨余成为主要组分。生活垃圾组成的不断变化为城市生活垃圾资源化处理技术提供了广阔的发展空间。
2 我国生活垃圾的处理方式
目前,我国生活垃圾处理主要采用堆肥、焚烧、卫生填埋,其中堆肥,焚烧处理必须与卫生填埋相结合,以实现生活垃圾的最终无害化处理与处置。
2.1 堆肥处理
堆肥处理是利用微生物分解垃圾有机成分的生物化学过程。但在建设部、国家环保总局、科技部联合制订的《城市垃圾及污染防治技术政策》中指出:垃圾堆肥只适用于可生物降解的有机物含量大于40%的垃圾。而且堆肥处理存在以下不足:①堆肥垃圾必须预先进行分选,即将垃圾中不能被微生物分解的石块、金属、玻璃、塑料等分检出来;②堆肥周期长,占地面积大,堆肥成本高,卫生条件差;③堆肥产品属于有机肥料,与无机肥料相比肥效低,短期效益不佳,销售困难,经济效益差。
2.2 焚烧处理
焚烧是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧的过程。焚烧处理技术的特点是处理量大,减容性好,无害化彻底,并且有热能回收,因此是世界各发达国家普遍采用的一种垃圾处理技术。
《城市垃圾及污染防治技术政策》同样对焚烧处理指出了其使用范围,焚烧适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg,卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。
同时焚烧处理工艺还存在如下不足之处:
①无法实现资源的多次循环利用;
②烧产生的大量烟气,带走约30%的热能,是一种很大的热量损失;
③焚烧过程产生的烟气净化技术难度大,运行成本高;
④焚烧产生的残渣约占原始量的20%~30%;
⑤焚烧设备一次性投资达,运行成本高。
2.3 卫生填埋
垃圾卫生填埋是对城市垃圾的最终处理工艺,它利用自然界的代谢机能,按照工程理论和土工标准,对垃圾进行填埋,同时采用防渗,垃圾分层填埋,压实后顶层覆盖土层等工程措施,使垃圾达到无害化的过程。
卫生填埋处理垃圾同样埋掉了可利用物,而且,随着土地资源的紧缺以及环境要求越来越高,填埋场地的选择越来越困难;同时,渗滤液的处理,填埋废气污染防治等必须妥善解决。
3 城市生活垃圾资源化处理系统
上述三种是我国目前常用的垃圾处理技术,但是没有一种能够独立地实现垃圾资源化、无害化、减量化的总目标。这种现状要求垃圾处理技术由单一销毁方式向多种方法、互相配合、共同处理即资源化处理系统转变。
那么何为资源化处理系统呢?垃圾资源化处理系统是以变垃圾为有用资源为目标,通过生态的手段,彻底解决垃圾问题。
在资源化处理系统中首先要对垃圾进行分类。方法是将垃圾进行两次分类:第一次分类系统首先将食物性垃圾和非食物性垃圾分开,食物性垃圾送到垃圾堆肥厂进行堆肥处理,这部分垃圾被转换为农业矿物肥料,返回到生态中去;第二次分类是针对一般非食物性垃圾,送到专业的城市垃圾资源化工厂,用人工或机械进行再分类,将垃圾中的金属,纸张、玻璃、塑料、橡胶等一项项分出来,作为原料交给需要它们的工厂,又循环到工业经济中去,实现垃圾几乎完全资源化处理。最后无用的东西可以送到卫生填埋场进行填埋处理。
垃圾的处理需要各种技术的综合集成,包括高技术与常规技术的结合,需要用科学的方法进行处理。按照技术创新的原则,从垃圾的分类收集、发酵、填埋到资源化进行系统集成。
下面介绍三种垃圾资源化处理系统的工艺流程,并比较其优缺点。
3.1 将垃圾分三次发酵、以粒度为分选标准的工艺流程。
由于城市生活垃圾实行袋装化,所以必须将原始垃圾进行破袋处理。
本系统将垃圾分三次发酵,三次发酵起到了垃圾进行除臭、机械搅拌、供氧的作用,耗时9周;系统以垃圾粒度为分选依据,进行了塑料、建筑垃圾、玻璃、电池等的分选。
系统特点:(1)系统中未使用菌种,加长了好氧发酵时间,增加了垃圾处理周期;(2)采用三次发酵,占地面积大,浪费人力、物力、财力;(3)采取以粒度为分选标准的单一形式(磁选除外),分选效果不理想;(4)系统采取垃圾密封除臭,垃圾中臭气经风机引出进入除臭池。除臭池中放置深一米的木片,达到对臭气的吸附消纳作用。
3.2 多功能分选垃圾工艺流程。
系统采取了以粒度(建筑垃圾、电池)、物质特性(磁性)、比重(塑料)三种方式分选垃圾;多功能筛分机能将垃圾破袋、初粉碎,并很好地利用了塑料比重小的特点,将塑料从垃圾中分选出。之后,根据磁性把磁性物质选出。垃圾经发酵后,有机质基本成为粉末,而建筑垃圾、电池则保持其粒度不变,经筛分后,将建筑垃圾、电池分出。该系统还运用一系列后续处理方法,将有机质形成粒状袋装有机复合肥。
系统特点:(1)粒度、磁性、比重等特性在分选中的应用使垃圾分选更彻底,也为垃圾分选提供了更为广阔的思路;(2)菌种的介入,使发酵周期缩短至9天;于采用发酵仓,垃圾不便于翻拌,供氧性能差。(3)以上两种工艺流程都存在着同样的弊病:
①垃圾破袋和初粉碎时,由于纤维类和塑料的存在,很容易使设备堵转;
②纤维类和塑料都属于较轻且粒度较大的物料,在实际处理过程,二者纠缠不清,很难做到完全分离,致使分选程度不高;
③电池为纯人工分检,费时费力。
鉴于对以上工艺流程的总结,形成了新的处理工艺。
3.3垃圾经翻拌机预处理,并发酵、经磁选的工艺流程。见图3。
采用翻拌机对垃圾进行预处理,实现了以下四个功能:垃圾破袋;垃圾初粉碎;对垃圾的翻拌并提供足够的氧气用于垃圾好氧发酵;翻拌机上有液体菌种箱,翻拌过程中进行喷洒,能使垃圾与菌种充分混合。
磁选经全新设计,分选磁性物质纯度>99%,且能分选出60%以上的电池。滚筒筛后加风选,能有效地分选塑料,塑料分选率和纯度均>95%。发酵中产生的废气进入炉子助燃,一举两得。
系统特点:
翻拌机的运用十分方便地实现了对垃圾的翻堆处理,并使垃圾发酵周期降至5天,且发酵质量高于前两个流程;
由于采用先发酵,后分选,垃圾中的纤维状物料(如草类)被发酵,增加了后期塑料分选的纯度,减少了塑料分选的难度;
垃圾发酵后,有机质粒度更小,减少了磁选的难度,增加了纯度;
垃圾发酵后,有机质粒度更小,可缩短烘干时间;
磁选分选电池的功能属国内外首创。 |
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