城市生活垃圾處理技術和資源化應用探討

趙 鵬，王木平

（合加資源發展股份有限公司，北京101102）

城市生活垃圾處理技術和資源化應用探討

趙 鵬，王木平

（合加資源發展股份有限公司，北京101102）

介紹我國城市生活垃圾處理技術和城市垃圾資源化現狀，對北京阿蘇衛生活垃圾綜合處理進行詳細分析，為城市生活垃圾的處理工藝選型和垃圾處理發展前景提供了參考依據。

生活垃圾；處理技術；資源化

1 城市垃圾處理技術與資源化

1.1 城市垃圾處理技術現狀

目前世界上工程應用最廣泛并行之有效的垃圾處理方法主要有衛生填埋、焚燒、堆肥3種。

1.1.1 衛生填埋

衛生填埋是一種固態殘余物的最終處理方式，是一種必不可少的處置方式。但衛生填埋最大的問題是場地選擇困難，填埋場封場后再尋找合適的填埋場地更是越來越難，遠離城市的填埋場將增加更多的運輸費用。另外，隨著填埋處置標準的提高，衛生填埋法的處理成本越來越高。垃圾填埋場也帶來了很多不利因素，填埋場的利用容積減少，沼氣產氣率降低，垃圾滲濾液成分復雜且難于處理。由于工程實施不可預見因素而導致填埋處置的效果達不到設計要求，從而造成周圍環境的二次污染。

1.1.2 焚燒處理

焚燒處理可使垃圾減少容積，減量化較徹底，處理速度快，在環境保護和生態化建設中發揮著重要的作用。但是由于我國垃圾的熱值較低，導致焚燒處理投資和運行費用大，我國在建和已建的垃圾焚燒廠很多都需要借助潑油燃燒和加碳燃燒才可燃燒。在焚燒技術和工藝中，仍有許多問題需要解決，比如：提高焚燒效果，使燃燒更加充分，減少生活垃圾焚燒過程中污染物的生成量；研究、開發經濟有效的NOX、重金屬及有機類污染物的凈化技術和工藝，加強對二惡英的控制手段；灰渣處理后衛生填埋。垃圾焚燒還有一個優點是可以將附近污水廠的污泥（干化后）一并加入焚燒爐進行處理，這樣就為同一地區污水廠的污泥處理找到了新的出路。

1.1.3 堆肥

堆肥是依靠自然界廣泛存在的細菌、放線菌、真菌等微生物的代謝活動來降解垃圾中的有機物質，使之穩定化的過程。微生物的生長繁殖受到下列多種因素的影響：垃圾中有機物質的含量、含水率、通風供氧情況、翻拌要求、碳氮比（根據需要添加有機肥）、堆肥溫度、pH值以及自然氣候條件等。有效促進和控制堆肥過程中微生物的正常繁衍是整個堆肥處理技術的核心。北京阿蘇衛城市生活垃圾綜合處理廠主要應用此類處理方法。

1.1.4 其他方法

熱解、氣化、水解、發酵、熔煉、加工、飼養等技術均有一定的工程應用實踐，但存在著投資昂貴或消納垃圾能力低的缺點，因此目前尚不宜大規模采用。此外，用蚯蚓處理城市垃圾是各國都較為感興趣的新課題，但目前在技術上還不成熟，需要進行攻關[2]。

垃圾處理方法有的單獨使用，有的聯合使用，北京阿蘇衛城市生活垃圾綜合處理廠采用堆肥、回收和填埋的綜合處理方法，以便達到垃圾綜合處理和實現“三化”目的。

垃圾要實現綜合處理，首先是分選垃圾，分選是綜合處理工藝的關鍵，對成分日益復雜的垃圾實現機械分選是最關鍵的。從垃圾預處理的角度，把垃圾分選設備分為破碎、分選和傳送三部分，但目前，還沒有把這些部分納入一整套新型的不含人工分選的垃圾處理裝置的總體設計中。根據目前的技術水平，要造出一整套使垃圾處理成本大大降低的垃圾機械處理設備并投入使用，仍然有許多難以克服的技術難關，其中包括：垃圾機械分選設備與特殊處理設備（包括促進分選的破碎設備）的研發；紙張、金屬、塑料和玻璃等廢品的回收利用設備（如金屬溶解、萃取，塑料造粒，玻璃破碎等）；易腐有機物的機械翻拌、晾曬、烘干以及進一步磨碎及相應的機械設備；肥料或飼料的自動轉化以及化學催化反應等技術環節[3]；垃圾機械分選設備可達的經濟效益與投資成本的矛盾。

1.2 城市垃圾資源化

垃圾綜合利用是實現垃圾資源化、減量化的重要手段。綜合利用的方法主要有以下4種形式：（1）再利用；（2）原料再利用；（3）化學再利用；（4）熱綜合利用。在垃圾處理過程中，可采取相應措施進行廢物的綜合利用，以達到垃圾的減量化、保護環境和節約資源及能源的目的。

根據我國的垃圾組成特性的實際情況，比較理想的垃圾處理方法是將城市垃圾預處理和垃圾資源化方式有機地結合起來，利用各種垃圾分選技術和設備，以及垃圾組成的多變性，從而達到垃圾資源化的目的。根據垃圾物料的物理化學性質，運用各種分選設備進行分選，再分別進行堆肥、回收利用、焚燒發電、爐渣制磚等處理，從而實現對垃圾的徹底處置和對資源的充分利用。對垃圾處理前進行有效的預處理，不僅可以減少垃圾處理量，而且可以回收部分資源性物質。垃圾預處理是根據垃圾處理時的實際需要，將垃圾分為不同種類（如園林、廚余、辦公垃圾等），從而提高處理的效果。從處理或資源化利用的角度考慮，應逐步推動垃圾的分類收集，因物制宜，實現垃圾的分類處理和資源化利用，這是更加廣義的綜合利用方式，對提高資源利用效率，降低成本具有重大的意義[4]。根據不同的需要，可以利用破碎、篩選、重選、磁選、電選、浮選、光電分選等不同手段。如篩選是讓垃圾進入滾筒篩（滾筒篩分為3段，細篩段≤13 mm，13 mm≤中篩段≤60 mm，篩上段≥60 mm），小尺寸的篩下物主要是灰渣，熱值極低，可堆肥的成分極少，可用于衛生填埋或做堆肥的添加料（調節含水率）；中尺寸的篩出物可資源化的量最大，可根據資源化要求進行后續分選；大尺寸的篩上物有用成分可以再破碎分選。磁選和電選可以分離出金屬和玻璃，近紅外與顏色分選垃圾中廢舊玻璃與廢舊塑料，靜電分選垃圾中的廢舊塑料，通過光電分選可以將不同的塑料分離出來，塑料瓶分選機利用紅外光，將飲料瓶、家用塑料瓶按其材料進行分類，電磁感應用于廢舊電池分類。隨著人們生活水平的提高，城市垃圾中有機物的含量顯著增加，風選技術必然得到越來越廣泛的應用[5]。

在垃圾預處理過程中，通過對垃圾的人工分揀、機械篩分，去除了垃圾中的大部分渣土成分，通過磁選、風選、光電分選等手段，回收垃圾中的紙張、塑料、金屬等有用物質。分選出的質量好的塑料經后續預處理可進行再生造粒，質量差的塑料可煉制汽油或制作新型建筑材料，回收的紙張、金屬和玻璃在工廠進行再利用或者做復合材料填料；分離出的有機質進行堆肥，堆肥過程產生的沼氣可直接用于發酵供熱，還可供城市燃料用。這種處理方法不僅使垃圾大大減量，節省大量土地，達到化害為利，變廢為寶，還會產生極大的社會和經濟效益。隨著社會進步及富裕程度的提高，垃圾的處理將會更加受到重視，高新技術（如激光分選技術）將會更多地進入此領域[6]。隨著分選技術的不斷提高，垃圾的利用程度也會不斷提高，最終將出現對城市垃圾徹底處置和對資源的充分利用，各種物質將會按照其價值得到充分的利用，達到循環經濟的要求。

2 北京阿蘇衛生活垃圾綜合處理

2.1 綜合處理工藝流程

北京阿蘇衛城市生活垃圾綜合處理廠，采用動態好氧發酵滾筒技術處理城市生活垃圾。處理廠工藝流程為：進廠城市生活垃圾先經過前分選，選出塑料、紙張、金屬類等可回收物料并去除灰土后，將剩余物料進入發酵滾筒；物料在發酵滾筒內停留1～1.5 d，經初步降解后再進入次級發酵；次級發酵采用機械翻堆的方式，發酵時間為21 d；腐熟堆肥經25 mm滾筒篩篩分后篩下物送至后處理車間，通過13 mm滾筒篩分，以及重力和密度分選機處理后，部分粗堆肥直接出售，部分經添加肥料深加工成有機無機復混肥出售。處理廠詳細的工藝流程見圖1。處理規模為1 600 t/d，4條生產線，每條生產線每班處理能力為200 t，大約72 m3/h。廠房內布置的設備有板式給料機、人工粗分揀平臺、組合破袋篩分機、人工分揀平臺、排風機、磁選、塑料打包機等。抓斗將垃圾送入料斗后，由板式給料機送至人工粗分揀平臺。在人工粗分揀平臺處將主要為竹木、布類及大的磚陶類等粗大物料分揀出來后，垃圾進入滾筒破袋篩分機。人工分揀出來的粗大物料由自卸汽車送至填埋場。滾筒破袋篩分機長度為15.5 m，直徑3.0 m。前段主要為破袋作用，中段將垃圾中粒徑小于1.5 cm的物料分離出來，后段將粒徑大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料與粒徑大于8.0 cm的物料分離出來。小于1.5 cm的物料主要為灰渣及少量小粒徑的有機物，輸送至雙向可逆皮帶機，在雙向可逆皮帶機下部設置2個自卸汽車接料工位，該部分物料由加蓋8 t自卸汽車送至填埋場衛生填埋處置。大于8.0 cm的物料通過機械吸袋、人工分揀后輸送至雙向可逆皮帶機。粒徑大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料經機械吸袋、人工分揀和磁選后由皮帶機輸送至初級發酵車間。回收物料中的塑料通過液壓打包機打包后出售。

圖1 處理廠工藝流程圖

2.2 臭氣的消除和重金屬含量的控制

預處理車間產生的臭氣采取控制措施有：加強通排風，車間換氣，廢氣經過生物法處理排空。預處理車間人工粗分揀平臺及人工分揀平臺處均用小房間，加強房間內的通排風、換氣。人工分揀平臺處采用局部送風、機械送排風并保持室內微正壓的方式，使工作人員有較清潔的室內空氣環境。此外，在房間內安裝噴淋除臭系統，在人工分揀間頂棚內安裝霧化系統裝置，通過噴嘴向該區域空間定時噴灑天然植物提取液，把垃圾散發出的臭氣予以分解消除。根據阿蘇衛城市生活垃圾綜合處理廠作業區域的運轉情況，消除了對工作人員身心健康的影響，保障了正常的工作秩序，最大限度地減少了對廠房、廠區及周邊大氣環境的影響。

腐熟堆肥中重金屬的控制主要采取以下措施：加強垃圾收集與處理的管理，嚴禁工業垃圾混入；逐步實行生活垃圾的分類收集，使富含重金屬的物料（如鉛印物、廢舊電池）不進入堆肥處理過程；混入生活垃圾中含金屬類物料在預處理階段采用磁選、人工分揀等方法分離出來。

2.3 生活垃圾組分分析

生活垃圾成分和組分統計，是生活垃圾處理技術、預處理（垃圾處理前的分選）方法和開發垃圾處理分選設備的依據，也是進行城市生活垃圾資源化的前提，能夠更加完善阿蘇衛城市垃圾綜合處理前分選，達到更好的分選和處理廠運營效果，是必須掌握的資料。北京市城市生活垃圾物理組分含量見表1。

從表1可以看出，濕基中可回收的塑料、紙張、玻璃、木竹類和金屬總和占28.8%，干基中由于不含物理水分，可回收的塑料、紙張、玻璃、木竹類和金屬總和占41.0%，可見北京市生活垃圾可資源化成分含量較高，干燥后的垃圾可資源化成分含量更高。如果除去磚陶、灰塵、織物等現階段不能綜合利用的組織，濕基和干基中，食品（分別占52.0%和30.2%）進行生物堆肥利用，資源化程度可達到80.8%和71.2%，由于垃圾中含有水分，比例有所增加，同時生物堆肥需要調整垃圾含水率，所以北京市阿蘇衛城市生活垃圾綜合處理資源化程度可超過71.2%。

表1 北京阿蘇衛城市生活垃圾物理組分含量表

3 結論與建議

（1）北京阿蘇衛城市生活垃圾處理技術是垃圾處理填埋和堆肥綜合處理技術，比較符合我國現階段國情，達到了垃圾處理無害化、減量化和資源化的目標。

（2）生活垃圾綜合處理及資源綜合利用與填埋處置方法互為補充，成品堆肥銷售和回收物料的市場消納是處理廠成功運行的保障。

（3）國內堆肥處理技術尚缺乏足夠的、豐富的成功運行經驗，針對我國垃圾特點，利用國外技術還有較長的磨合、探索過程。因此在處理廠的運營過程中，尚需探索新的先進處理工藝流程和分選設備，找到適合我國不同地區情況的垃圾處理處置方案，以期在垃圾處理工藝和自動化分選設備上有所突破，做到工藝先進、占地面積小、投資省，對二次污染控制更易，資源化程度高。

（4）城市垃圾一般未進行分類收集，從垃圾產生源頭加以治理，減少垃圾量，加強垃圾分類管理，把有機垃圾、無機垃圾、可回收利用垃圾、不可回收利用垃圾進行分類收集，從源頭上控制。實施垃圾分類收集，實行新的垃圾分類方法，大大減少垃圾量（北京垃圾量從20世紀80年代初每年遞增8%降至2002年1.5%左右），便于回收利用，降低垃圾處理成本。

（5）垃圾組分是處理廠設計最基礎的資料，對垃圾組分應進行長期檢測。建議對進廠垃圾組分作進一步的調查、分析，以完善處理廠的預處理。

（6）建議加強垃圾填埋場及其焚燒、堆肥的管理和環境保護，避免造成環境的二次污染。

[1] 曾 偉，鐘本和.我國城市生活垃圾堆肥的現狀和發展前景[J].湖北植保，2004(2)：28-29.

[2] 周啟星，王 新.垃圾分選設備及垃圾處理技術展望[J].環境污染治理技術與設備，2002，3(11)：78-80.

[3] 張祿文.城市生活垃圾破碎篩分設備工藝研究[D].昆明：昆明理工大學，2004.

[4] 張 榮，施 昱.城市生活垃圾自動分選技術[J].環境科學與技術，2008，31(2)：104-107.

[5] 陳今朝，宋 強.風力分選垃圾技術的探討[J].中國資源綜合利用，2009，27(3)：26-27.

[6] 劉劍波，張利珍，蔣振山，等.垃圾分選設備中的新技術進展[J].科技信息，2006(6)：16-18.

Discussion on application for municipal solid waste disposal technology and resource

ZHAO Peng，WANG Muping
（Eguard Resources Development Co.,Ltd.,Beijing 101102，China）

The present situation of urban municipal solid waste treatment technology and waste resource recovery were described.The integrated treatment for municipal solid waste in A Suwei of Beijing was analyzed.A frame of reference for the selection of urban Municipal Solid waste treatment processing and development prospects of Municipal Solid waste treatment was provided.

municipal solid waste;disposal technology;resource

X799.3

A

1674-0912（2010）04-0036-04

2010－01－19）

趙 鵬（1977－），男，北京豐臺人，工程師，專業方向：環境污染與控制。