我国城市生活垃圾处理技术及发展
一、我国城市生活垃圾特点
1、量大面广,逐年递增。据国家统计局2004年的数据,全国生活垃圾清运量为14857万吨,比上年增加8.8%。城市垃圾增长惊人,我国城市固体生活垃圾总量已位于世界高产国前列,增长率居世界首位。为了减少运输成本,各城市垃圾大多露天存放或简易填埋在城郊附近,历年累积堆存量超过70亿吨,占地约75万亩。现在,全国已有200多个大中城市被生活垃圾包围并逐渐向农村蔓延,1/4的城市垃圾找不到合适的地方堆放。专家预计,我国城市垃圾2010年将达到2.64亿吨,2030年达到4.09亿吨。
2城市生活垃圾无害化处理水平低、危害严重。据测算,我国政府每年需要拿出300多亿元人民币为城镇垃圾处理埋单,但状况并不理想。2004年,中国城市生活垃圾无害化处理率平均为57.76%,有160个城市的生活垃圾无害化处理率为零。垃圾中产生的有毒有害气体,对大气造成污染,其中CH4气体会对臭氧层造成破坏(比CO2大得多),而且易燃易爆。根据2001年环保总局抽样监测调查,现有垃圾填埋场中27%没有任何防渗措施;39%没有渗滤液收集、处理设施,已对周围水体、土壤等造成严重污染。垃圾中有害物质进入土壤会改变土壤的结构和性质,并会在植物有机体内积蓄,通过食物链危及人体健康。垃圾堆放场侵占大量土地,也是致病微生物、蚊蝇、老鼠的孳生地。垃圾堆肥虽在一定程度上可以改善土壤,但对土壤存在重金属污染。这些问题主要是因为现行垃圾处理设施落后,缺乏拥有自主知识产权的垃圾无害化处理关键技术和设备,资金投入不足。
3垃圾清运设备落后,成分多变,分类收集率低。生活垃圾成分复杂,受气候、季节、生活水平与习惯及能源结构的影响,造成了生活垃圾成分和产量的多样化,变化幅度大。垃圾清运分选设备体系落后,使我国垃圾分类收集率远远低于外国,造成我国生活垃圾处理难度大。
二、我国城市生活垃圾处置现状我国城市垃圾的污染防治起步较晚。目前,垃圾处理的最主要方式是填埋。截止2005年底,全国661个设市城市中建有各类生活垃圾场479座,新增生活垃圾无害化处理能力为12万吨/日。2005年底垃圾处理能力为25.7万吨/日,处理量为8180万吨,生活垃圾处理率为52.54%。其中生活垃圾填埋场365座,约占76%,城市生活垃圾堆肥厂46座,城市生活垃圾焚烧厂66座。但是真正达到环境无害化的部分还较低。近年来随着我国经济的发展,对城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理和利用取得了一定的成绩。
三、城市生活垃圾处理技术
1、生活垃圾填埋技术。国内外应用普遍的土地填埋方法,可以有效地隔离污染物,从而保护好环境,并能对填埋后的固体废弃物进行有效管理。其最大的优点是工艺简单、成本低,能处置多种类型的固体废弃物;其致命的弱点就是场地处理和防渗施工比较难于达到要求。其中简易和受控填埋场目前在我国也占较大比例,其特征是基本上没有考虑环保措施,或是有部分环保措施,但不能全部达标,不可避免地会对周围的环境造成污染。
2、防渗技术。为了防止垃圾渗滤液对地下水的污染,目前卫生土地填埋采用密封型结构。就是在填埋场的底部和四周设置防渗衬里,使垃圾同环境完全屏蔽隔离,防止地下水的浸入和渗滤液的释出。运用在填埋场底部衬垫、填埋场封场覆盖、渗滤液调节池衬垫等防渗工程中运用最广泛的材料是HDPE土工膜。
3、垃圾渗滤液处理技术。国内外垃圾渗滤液的处理技术应用较为广泛的有物化处理和生物处理两种。基于其水质的复杂多变性,因此必须采用组合工艺处理才能达到所要求的出水水质。一般以出水水质好,脱氮效果较好的生物好氧处理为主体工艺,厌氧生物处理虽能耗低、剩余污泥量少、所需营养物质少,能提高污水的可生化性;但因出水水质差、氨氮含量较高,所以通常和去除垃圾渗滤液中的氨氮、重金属离子和难降解的有机物质的物化处理一同作为预处理工艺。其他处理技术:垃圾渗滤液回灌技术、盘管式反渗透垃圾渗滤液处理技术、Fenton法、光催化氧化法、超声降解水中有机物技术等一系列新技术。
4、气体处理技术。对垃圾填埋气体处理常用的方法有:可渗透性排气和不可渗透阻挡层排气。不可渗透阻挡层排气,有组织释放的气体为填埋气的大规模回收提供了有利条件。甲烷经脱水、预热、去除二氧化碳后可以作为能源使用,即作为发电、民用燃气用途,又可以消除甲烷的温室效应。
5、封场技术。封场是指在填埋场之上建造一个与下部填埋场结构配套的顶部覆盖系统,以实现对处置废物的隔绝。封场的目的是:①使废物同环境隔离;②调节场地表面地表排水,减少降水的渗入;③减少场地表面的侵蚀。因此,封场要同场地基础结构、地表径流控制、浸出液的收集、气体的控制收集措施等结合起来考虑。
6、生态恢复技术。填埋场生态恢复是协调填埋工程与环境保护、城市与农村可持续发展的系统工程,它是有目的的按照景观生态学原理和系统工程方法,调控系统结构和功能,使农业生态系统实现开放式的良性循环,以求得高经济效益和高水平生产力。
7、好氧填埋新技术。好氧填埋新技术是一个全新的填埋场处理技术,对于处置生活垃圾填埋场具有适应性强,处置时间短,效果好等优点,而且类似的工艺还可以应用于新鲜垃圾的好氧预处理。这一技术在欧洲已经相对成熟;在国内,通过东南大学与南京联瑞环境能源科技有限公司对该工艺引进和研究,并开始于实际的工程应用,取得了不错的效果。
8、生活垃圾堆肥技术。利用微生物将城市生活垃圾中的有机物制成肥料的堆肥技术,可以使含有适量的水分和有机物的一定堆积状态的垃圾,则在一定的通风条件或厌氧条件下,使垃圾中的微生物会自然生长繁殖,有机物降解,其最终产物均为富含腐殖质的有机肥料。常用简易高温堆肥技术和机械化高温堆肥技术。目前堆肥处理存在三个主要问题:一是产品粗糙,堆肥中常夹杂有螺壳、玻璃、瓦砾、铁屑等碎块,影响农田应用。二是其中氮、磷、钾等营养元素低,肥效缺乏竞争能力。三是存在运输的制约。以上问题限制了堆肥工艺的使用和发展。
9、生活垃圾焚烧技术。以过量的空气与被处理的生活垃圾在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,在释放出能量的同时,垃圾中的有毒有害物质在高温下氧化、热解、燃烧而被破坏,并且可获得部分能量。垃圾焚烧是实现垃圾无害化和减量化的重要途径。目前全世界2000多座现代化垃圾焚烧工厂大多集中在发达国家。其优点:垃圾经焚烧处理后,垃圾中的病原体被彻底消灭,燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理后达到排放要求,无害化程度高;经过焚烧,垃圾中的可燃成分被高温分解,一般可减重80%和减容90%,减量效果好;垃圾焚烧所产生的高温烟气,其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽,用来供热或发电,过程中还可回收铁磁性金属等资源,充分实现了垃圾的资源化。焚烧法处理垃圾对垃圾的热值有一定的要求,一般不能低于3360KJ/Kg。垃圾焚烧方式主要分为悬浮燃烧、沸腾燃烧、层状燃烧和多室燃烧。
1999年国家出台《关于实行城市生活垃圾处理收费制度促进垃圾产业化的通知》。垃圾发电优惠政策有:①发电量全部收购;②免增值税,所得税减免;③享受垃圾处理费补贴。如上海垃圾发电上网费0.5元/度,广州0.55—0.83元/度;垃圾处理费广州252.1元/吨。因此垃圾发电前景喜人。
10、垃圾处理技术比较卫生填埋、堆肥、焚烧这三种主要处置技术的优缺点比较。
11、其他新技术。近来又出现了一些垃圾处理新技术,如生活垃圾热解技术,生活垃圾气化技术;城市固体废弃物的低温处理等。这类新技术很有潜力,目前在国外发达国家已开始应用于实际工程中,我国尚处实验室研究阶段。
四、垃圾处理投融资体制由于垃圾填埋场、垃圾焚烧厂投资大,经济效益回收期长,因此政府应加大对生活垃圾处理处置基础设施的建设和运行资金的投入,在财政预算,投资渠道和信贷市场等方面对环保事业给予扶持。政府可进行特许经营权转让,在政府进行监管下,由企业作为项目投资主体组织融资、开发建设、承担风险,并在规定的期限内经营项目以获取商业利润,期满后按照协议将项目无偿转交政府管理的运作方式。其具体实现方式有BOT模式和TOT模式。
五、小结
在技术方面:我国经济发展水平与发达国家有较大差距,因此,垃圾处理的技术方式应因地制宜,采用能适合我国国情的处理技术。南方沿海城市生活垃圾的热值已达4000~6000J/kg,这就为采用垃圾焚烧资源化利用技术奠定了原料基础。中部地区的中小城市周围大多是农田,堆肥化的肥料有可能就近消纳和利用,比较适合采用堆肥处理方式。卫生填埋则比较适合经济实力较弱,而不宜耕种的土地面积较多的西部地区,减少投资成本。
在经济政策方面:政府应加大对生活垃圾处理处置基础设施的建设和运行资金的投入,采用政策倾斜的方法,在财政预算,投资渠道和信贷市场等方面对环保事业给予扶持。开辟各种资金渠道,市场运作,在政府指导下由企业按市场规律办事,自主进行企业化运营,从而更好的引进资金和技术。
在社会宣传方面:电视、网路,广播等媒体应积极开展宣传教育,增强群众环保意识,形成良好的社会环保意识。
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