城市固体废物处理模式研究进展
摘要：由于每种城市固体废物处理技术均具有各自的优势和局限性，从技术本身、经济性和环境影响角度分析，均只适宜处理城市固体废物中的某些组分，因此，为了解决这种单一处理方式的不足，城市固体废物需要采取综合处理方式。在此基础上，论述了固体废物综合处理的研究现状和存在的问题，本文认为固体废物综合处理系统代表了固体废物处理方式的发展方向。
关键词：城市固体废物；综合处理；工艺流程；发展趋势
随着我国经济实力和技术储备的增强，城市固体废物处理处置技术在我国得到了不同程度、不同范围的研究和应用，很多经济发达地区已经建立了现代化填埋场、机械化堆肥厂和焚烧厂等多种处理设施。但对于某一地区来说，不同处理设施往往处理同样的城市固体废物[1]。由于每种城市固体废物处理技术均具有各自的优势和局限性，从技术本身、经济性和环境影响角度分析，均只适宜处理城市固体废物中的某些组分，因此，这种单一处理模式[2]不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的城市固体废物无害化、减量化、资源化的处理要求，而且使得城市固体废物处理设施运行效果差，前处理和二次污染控制技术复杂，处理费用高。
为了解决这种单一处理方式的不足，城市固体废物需要采取综合处理方式。所谓综合处理[3]，就是将多种城市固体废物处理处置技术以适当的方式有机地结合在一起，形成完整的处理系统，每种处理技术或设施仅处理适宜的城市固体废物组分，从而改善城市固体废物处理的效果，降低城市固体废物处理的费用，实现城市固体废物的减量化、无害化、资源化。
1单一处理方式
目前，世界上普遍使用且已形成工业化生产的城市固体废物处理法，主要有：卫生填埋法、堆肥法和焚烧法，其它处理方法，如气化处理、热解处理等还处于研究和试验阶段，没有形成大规模工业化生产，所以，在研究不同城市固体废物处理法处理垃圾占总处理量的比例时，城市固体废物处理法主要依据卫生填埋法、堆肥法和焚烧法3种[4]。
1.1填埋处理
填埋历史久远，是普遍采用的处理方法。因为该方法简单、省投资，可以处理所有种类的固体废物，所以世界各国广泛沿用这一方法。从无控制的填埋，发展到卫生填埋，包括滤沥循环填埋、压缩垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。
填埋是目前我国应用最为广泛的城市固体废物处置技术[5]。近年来，由于国家加大了城市固体废物处理投入，尤其是一些国外跨国垃圾管理公司的进入，带来的先进设计、建设和运营理念，极大地提高了生活垃圾处理厂的建设和运营水平，推进了我国城市固体废物卫生填埋处理技术与世界的接轨[6]。但是，大多数填埋场的设计、建设和运营仍存在设计理念比较落后、科技水平低、土地填埋利用率不高、缺乏有效的基础和边坡防渗措施等问题，且绝大部分填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态，不仅引起了温室效应，导致消防上不安全，也会产生恶臭。
应当指出的是，我国固体废物填埋场的处置对象是有机物含量极高的原生混合固体废物，这决定了生活垃圾填埋场是反应型填埋场，填埋场产生的渗滤液和填埋气体对环境的影响一直要延续到填埋垃圾达到稳定化才基本结束。填埋场的建设只是城市固体废物无害化填埋过程的开始，更重要的是要实现城市固体废物填埋作业过程的无害化，同时通过维护和监管，确保填埋场封场后在达到稳定化前的数十年时间内不要对环境和人类健康产生进一步危害。
1.2堆肥处理
堆肥是我国、印度等国家处理固体废物，制取农肥的最古老技术，也是当今世界各国均有研究利用的一种方法。堆肥是使固体废物中的有机物，在微生物作用下，进行生物化学反应，最后形成一种类似腐殖质土壤的物质，用作肥料或改良土壤。
根据堆肥原理，可分为厌氧分解与好氧分解两种。厌氧分解需在严格缺氧条件下进行，厌氧微生物分解生长较慢，故不多用。好氧分解过程可同时产生高温，可以杀灭病虫卵、细菌等，我国主要采用好氧分解法。
堆肥技术的工艺比较简单，适合于易腐有机质含量较高的固体废物处理，可对固体废物中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量固体废物的投资比单纯的焚烧处理大大降低[1]。堆肥技术在欧美国家起步较早，目前已经达到工业化应用的水平。
堆肥处理不能处理不可腐烂的有机物和无机物，固体废物中的石块、金属、玻璃、塑料等废弃物不能被微生物分解，这些废弃物必须分捡出来，另行处理，因此，减容、减量及无害化程度低；堆肥周期长，占地面积大，卫生条件差；堆肥处理后产生的肥料肥效低、成本高，与化肥比销售困难，经济效益差。引进国外技术投资巨大，不适合我国国情[7]。
发达国家由于固体废物中的易腐有机物含量大大低于我国的一般水平，因此，靠堆肥只能处理15%左右的固体废物组分，这在一定程度上阻碍了堆肥技术的推广。堆肥技术必须是将固体废物首先进行分类后再将易腐有机组分进行发酵，才能有效地防止重金属的渗入，从而保证有机肥产品达到国家标准，真正实现无害化和资源化[8-10]。
1.3焚烧处理
焚烧是指固体废物中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧过程。实质是C、H、S等元素与O2的化学反应。固体废物焚烧后，释放出热能，同时产生烟气和固体残渣。热能要回收，烟气要净化，残渣要消化，这是焚烧处理必不可少的工艺过程。
焚烧处理技术的特点是处理量大，减容性好，无害化彻底，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现固体废物的能源化，因此，是世界各发达国家普遍采用的一种固体废物处理技术。
由于城市固体废物焚烧减容效果显著、无害化程度彻底，在垃圾热值较高、处理达到一定规模时，可以回收废热发电，而且占地面积小，对周围环境的影响较小，近10年来城市固体废物焚烧处理在我国发展很快，特别是在城市化进程快、经济较为发达、人口密集、人均可利用土地资源少的大城市以及南方和沿海地区更是如此。
2综合处理
2.1工艺流程
.jpg) |
图1我国固体废物综合处理工艺流程图
所谓城市固体废物综合处理就是将堆肥、焚烧和填埋三者有机结合，综合为一体的处理方法。这种方法可以使垃圾得到合理处理与有效利用[11]。
资源得到充分回收利用，处理效率高。同时还可避免或减少单一处理的缺点和难度。其工艺流程为图1所示。从图1可以看出，综合处理集中了填埋、焚烧和堆肥的优点，同时，也解决了单一处理的缺点。从建厂投资来看，建一座标准的日处理200吨生活垃圾的综合处理厂约需1000万元~1200万元；建一座同样规模的标准垃圾焚烧发电厂（尚只能靠引进国外的技术与设备）约需8千万~1亿元（国际市场价格）；而建一座同样规模的标准的垃圾卫生填埋场至少需2千万元，且填埋用的压实机需要进口。
综合处理和单一处理在效益上是显然不同的。综合处理的社会效益、环境效益显然大大高于单一处理，污水与烟气的排放量小，占用土地少，资源回收利用率高[12]。从经济效益比较分析来看，综合处理的建厂投资少；运转费用低，生产肥料的盈利可维持整个处理厂的运转费用，在肥料销售好的情况下还略有盈利；焚烧炉寿命增长；设备不需进口等。
2.2综合处理的优点
（1）城市固体废物通过有效的预处理后，堆肥、焚烧原料质量大为提高，处理量大为减少，简化了工艺，降低了设备投资运行成本；
（2）有机肥质量大为提高，具有一定的市场前景；
（3）减少了焚烧尾气的处理难度；
（4）延长了填埋厂的寿命，减少了填埋渗沥液和有机气体的排放等问题；
（5）塑料、金属、玻璃、纸、热能等的回收利用提高了社会和经济效益。
2.3综合处理的研究现状
总的说来，十多年来大多数这类综合处理研究还停留于简单的构想阶段，缺乏系统化的深入研究，对综合处理工艺的组织特性、环境特性、经济特性等内容基本没有涉及，对于分选垃圾区别于混合垃圾进行焚烧、填埋的特性也没有研究。工程实践中，我国目前运行的综合处理厂很少，规模也不大，而且限于分选工艺与填埋、焚烧和堆肥的结合，吨投资一般在20万元?t-1以下。由于这种综合处理厂整体规模不大，其中的焚烧量、填埋量都很少，焚烧工艺效果较难控制，二次污染控制较差。其次，这些综合处理厂大多以堆肥或其它制肥工艺为核心，但由于我国堆肥质量和市场的原因，堆肥处理在很多地区面临困境，这也影响到综合处理厂的运行效益。另外不同区域在自然条件、经济实力、社会发展水平、生活垃圾特性等方面存在差异，适用的生活垃圾处理处置技术也有所不同，而目前有些地区盲目照搬发达国家和其它地区的经验，使得部分固体废物处理处置设施不能正常运行[13]。由于这些原因，这类综合处理技术没有得到广泛的应用。
3综合处理的发展趋势
对于综合处理工艺，虽然现有项目的投资成本较低，但其处理规模小，运行费用高，二次污染不能得到有效控制。另一方面，虽然垃圾处理的能量回用是资源化的一个重要方面，但是系统的能量自给从目前的技术水平看来难以实现[14]。从固体废物处理的经济性分析，这种“小而全”的综合处理工艺难以获得持久的生命力和广泛的推广。
发达国家固体废物处理的历史和经验说明，源头分类（产生者分类）是最经济有效的固体废物分类手段，在此基础上建立固体废物综合处理系统，并通过数学模型[15]优化设置各种收运处理设施、分配车辆和垃圾物流，可以实现城市固体废物的低成本、高效率管理，并最大限度的实现固体废物的资源化。虽然我国目前普遍采用固体废物混合收集模式，但分类收集对于固体废物处理、资源回收等的重要意义已经得到了广泛认知，全国很多大中城市开展了分类收集的试点工作，并制定了城市固体废物分类收集规划。随着经济实力的增强，固体废物收运处理设施的完善，分类收集和综合处理系统将互相促进，得到更为广泛的推广[16]。“分类收集、集中清运”系统较混合收集的垃圾收运方式具有一定的优势。
在这一前提下，深入分析城市固体废物综合处理系统的系统特性、运行规律，提炼总结适应我国现阶段及发展需要的系统模型和优化方法，将大大提高我国城市固体废物的管理水平。我国目前采用混合收集方式[17]，基于这一前提，利用数学方法优化不同处理设施的数量和选址，优化固体废物物流在不同处理设施之间的分配都具有重要的意义。
参考文献
[1]聂永丰.三废处理工程技术手册（固体废物卷）[M].北京：化学工业出版社，2000.
[2]何品晶，冯肃伟，邵立明.城市固体废物管理[M].北京：科学出版社，2003.
[3]朱永安.城市生活垃圾处理方法评述及综合处理方法的设想[J].环境工程，1997，（2）：52-54.
[4]王丰春.城市垃圾处理方法综述[J].电力环境保护，2003（1）.
[5]赵由才，柴晓利.生活垃圾资源化原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2002.
[6]赵坤.浅析城市生活垃圾处理方案选择[J].城市管理与科技，200，l3（1）：8-12.
[7]陈朱蕾，黎小保，周磊，等.堆肥化技术对生活垃圾预处理效果的研究[J].环境卫生工程，2004，12（1）：11-13.
[8]邓小龙.城市垃圾综合治理及资源化技术探讨[J].环境，1998，（5）：38-39.
[9]赵四才.生活垃圾资源化原理技术[M].化学工业出版社，2002.120-238.
[10]李艳霞，王敏健，王菊思.固体废弃物的堆肥化处理技术[J].环境污染治理技术与设备，2000，（4）：39-45.
[11]陈海滨，周永锋，韩沁沁.城镇垃圾处理系统的统筹规划研究[J].环境污染与防治，2005，27（5）：375-378.
[12]郭广寨，陆正明，石峰.城市生活垃圾综合处置系统的选择[J].上海环境科学，2001，20（1）.
[13]聂永丰.我国生活垃圾处理技术现状及发展方向探讨[J].环境经济，2005，10（22）.
[14]陈海滨，邓成，毛毅.城镇生活垃圾资源化处理[J].环境工程学报，2007，1（1）.
[15] Chen Z . L . , Li X. B . , Zhou L. , et al . Composting of MSW pretreatment effect on the study[ J] . Sanitation project , 2004 , 12( 1) : 11- 13.
[16]周仲凡,王吉.城市固体废物管理与处理处置技术[M].北京:中国石化出版社,2001.12.
[17]屈志云,王敬民,刘涛,等.我国城市生活垃圾处理技术方式的选择[J].环境卫生工程,2006,14(7).
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
