城市垃圾廢棄物處理概述

石文偉+趙玉柱+吳振宇

摘要：指出了廢物處理設(shè)備是在礦山機(jī)械及通用機(jī)械設(shè)備開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，一些垃圾堆肥的制造設(shè)備可以適度地借用現(xiàn)有的礦山機(jī)械，其他的一些則需要改造現(xiàn)有煤礦山機(jī)械，甚至需要重新開(kāi)發(fā)。探討了垃圾堆肥設(shè)備的特點(diǎn)，為城市垃圾發(fā)育物處理工作的開(kāi)展提供參考。

關(guān)鍵詞：廢物；設(shè)備；礦山機(jī)械

1引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，垃圾數(shù)量正在不斷的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，11個(gè)工業(yè)化國(guó)家中，城市垃圾的上限垃圾是1～2kg/人·d。美國(guó)每年產(chǎn)生廢棄物達(dá)19億t，日本則為0.4億t。并且正在以3%～4%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，城市生活垃圾1～1.2/人·d，每年產(chǎn)生的廢棄物為0.9億t，加上每年的小城鎮(zhèn)產(chǎn)生的廢物，達(dá)1億t，并且增加的上漲幅度也較高，為5%～10%。美國(guó)每年用來(lái)處理城市生活垃圾的費(fèi)用高達(dá)1.8億美元，這樣相當(dāng)于耗費(fèi)了全國(guó)10%的能源[1，2]。英國(guó)1979年年度報(bào)告記錄了廢物處置成本占全國(guó)總支出的4%。我國(guó)家城市發(fā)展很快，但在垃圾處理設(shè)施建設(shè)卻未能很好的跟上，而且矛盾也在日益突出。城市垃圾的傳統(tǒng)處理方法是簡(jiǎn)單的垃圾填埋和堆放，而且處理這些垃圾的場(chǎng)所也在不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的380個(gè)城市2/3被垃圾包圍。甚至在周邊的郊區(qū)建立了大量的垃圾填埋場(chǎng)，占用大量的土地?cái)?shù)量，最重要的是嚴(yán)重的污染我國(guó)土壤和空氣環(huán)境。天津每年有200萬(wàn)t垃圾堆放在市郊的7個(gè)垃圾場(chǎng)，大約占地60km2。這些堆放場(chǎng)所已經(jīng)基本趨于飽和狀態(tài)，市政環(huán)衛(wèi)部門(mén)已經(jīng)規(guī)劃在遠(yuǎn)郊處再建立6個(gè)垃圾處理填埋場(chǎng)。同時(shí)這也加大了垃圾的運(yùn)輸費(fèi)用。如今廢物處置已經(jīng)嚴(yán)重影響到我國(guó)城市的發(fā)展而且影響著我們的生態(tài)環(huán)境[3]。

2城市生活垃圾的處理方式

目前處理垃圾廢物主要有3種方式：填埋、焚燒和堆肥。

2.1垃圾填埋

這是傳統(tǒng)的垃圾處理方法。無(wú)害化垃圾填埋場(chǎng)必須達(dá)到的水平是衛(wèi)生填埋。這是在坑的底部鋪設(shè)防水層，垃圾填埋場(chǎng)要一層層的粘土層交錯(cuò)填埋，并且預(yù)埋嵌入式排氣管。該法律正在我國(guó)試行。填埋前要進(jìn)行減量化處置（如將垃圾減少為原來(lái)的26%或更少）。目前中國(guó)科學(xué)院生態(tài)中心鄂爾多斯固廢研究所正在致力于城市垃圾的聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)和機(jī)械分選設(shè)備的研制。

2.2焚燒

在廢料鍋爐點(diǎn)燃可燃的垃圾成分使其產(chǎn)生電能或熱能。燃燒后的尾氣經(jīng)過(guò)處理（吸收）或二次燃燒使得廢氣無(wú)害。燃燒的垃圾可以將病源體徹底的消滅，燃燒后殘余物體積是原來(lái)原料廢物量的10%，而且還能有效的利用廢能。據(jù)估計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，燃燒4t垃圾所產(chǎn)生的熱量和燃燒1t的煤、油產(chǎn)生的熱量相當(dāng)，因此，部分替代燃料可選擇垃圾。由于中國(guó)的城市垃圾中的可燃物含量較少，因此在大多數(shù)情況下是不適用的。

2.3垃圾堆肥

堆肥是通過(guò)微生物的作用有氧分解有機(jī)物質(zhì)，使易于分解的成分穩(wěn)定化。由于在垃圾堆肥分解過(guò)程中產(chǎn)生的能量溫度可以達(dá)到60～70℃，垃圾中的細(xì)菌，寄生蟲(chóng)卵和雜草種子大多數(shù)失去了它的活力，這也使惡臭成分分解轉(zhuǎn)化。有機(jī)成份轉(zhuǎn)化成為肥料，這個(gè)過(guò)程包括篩選、粉碎，與污泥（糞）混合，調(diào)節(jié)碳/氮比，好氧發(fā)酵（細(xì)篩石材加工），精細(xì)加工制成的有機(jī)肥，也可散裝袋。這種有機(jī)肥對(duì)改善土壤質(zhì)量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量十分有利。目前中國(guó)科學(xué)院生態(tài)中心鄂爾多斯固廢研究所正大力與北京、天津合作發(fā)展厭氧發(fā)酵的機(jī)械設(shè)備，已通過(guò)技術(shù)鑒定，被廣泛應(yīng)用于發(fā)展。

發(fā)展廢物堆肥為主，衛(wèi)生填埋和焚燒適當(dāng)發(fā)展綜合治療同步發(fā)展，需要研究相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備。以前的大部分設(shè)備從礦山機(jī)械等通用機(jī)械借用過(guò)來(lái)的。為了提高容量和降低加工成木材，應(yīng)該研究，開(kāi)發(fā)和制造出垃圾處理的專(zhuān)用設(shè)備。

3幾種堆肥設(shè)備

典型的垃圾堆肥系統(tǒng)分為前處理，主發(fā)酵（發(fā)酵），后發(fā)酵（二次發(fā)酵）和后處理四個(gè)進(jìn)程。前處理工序?qū)o(wú)法用作堆肥的材料去除，通過(guò)分揀、破碎、篩分和其他措施來(lái)調(diào)整垃圾的粒度（范圍：2～60mm），并混有水和碳/氮比的人類(lèi)廢物，污泥對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。主發(fā)酵是在足夠的氧氣供應(yīng)下，利用好氧生物使垃圾升熱到50～60℃（有時(shí)高達(dá)70℃）。在這樣高的溫度下，經(jīng)過(guò)1～2周有機(jī)物的分解，大部分微生物扼死或進(jìn)入休眠狀態(tài)，使垃圾無(wú)害化。二次發(fā)酵是將主發(fā)酵過(guò)程中難分解的有機(jī)物質(zhì)再次分解，使之變成腐殖酸，氨基酸和其他相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)物，以達(dá)到一個(gè)成熟的堆肥。此過(guò)程大約需要3～4周。后處理是將預(yù)處理中未去除的塑料、玻璃、石材去除，生產(chǎn)精制的堆肥（袋裝或散裝）[4]。為了縮短發(fā)酵時(shí)間，減少占地面積，提高堆肥質(zhì)量，堆肥應(yīng)該是各種高速設(shè)備的發(fā)展。例如旋轉(zhuǎn)滾筒式，多層型，筒倉(cāng)等。

天津小淀廢物處理廠使用移動(dòng)篩分機(jī)（滾筒篩）將多年積累的垃圾（大部分已經(jīng)發(fā)送發(fā)酵，老化）篩選出來(lái)，現(xiàn)在每天能夠處理40t，粗堆肥，輸出雖然不精，但釋放出了大量的土地，而且還生產(chǎn)出糞便。這種篩選機(jī)來(lái)解決城市周邊累積的垃圾山是可行的。

4垃圾堆肥設(shè)備的特點(diǎn)

垃圾堆肥過(guò)程，如廢物轉(zhuǎn)運(yùn)，破碎，分揀和堆取和回收等，與選礦的破碎，篩分相類(lèi)似。但礦用破碎機(jī)，振動(dòng)篩和堆料機(jī)是不適合垃圾處理。應(yīng)根據(jù)垃圾的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出垃圾處理的設(shè)備，垃圾材料特點(diǎn)如下。

4.1成分復(fù)雜

垃圾中含有機(jī)廢物和無(wú)機(jī)廢物，金屬和非金屬。具有軟，硬兩個(gè)材料。不同的國(guó)家，城市在不同時(shí)期，垃圾的成分也有很大的不同（表1），從而給破碎和篩分增加了難度[5]。垃圾的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于礦石的硬度，垃圾破碎所需的沖擊能量很小，因此錘式破碎機(jī)錘頭和襯墊材料應(yīng)采用高碳鋼淬火和表面堆焊合金等，以確保錘頭有足夠的耐磨性和邊緣韌性，以確保破碎機(jī)對(duì)垃圾有一定的拆撕功能。

4.2水份高、粘性大

一般來(lái)說(shuō)，垃圾水含量為25%或以上，而且很粘稠，加上纖維，塑料和紙廢物易粘附，使得篩選更加困難。堆肥廠已嘗試了多種振動(dòng)篩阻塞現(xiàn)象的發(fā)生，使用馳張篩后的第一個(gè)處理步驟，從而解決了這個(gè)問(wèn)題。

4.3比重輕

新鮮的城市垃圾比重一般低于0.5t/m3。 1987天津的各區(qū)居民垃圾比重分別為0.291、0.347、0.371t/m3。與礦石相比，這有一個(gè)很大的差距，因此垃圾處理設(shè)備，可以考慮減少結(jié)構(gòu)重量。滾筒篩、混合滾筒可使用干式混合的摩擦驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)（采礦設(shè)備經(jīng)常被用來(lái)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)）。這樣可以減少設(shè)備重量，降低設(shè)備成本，同時(shí)也降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪音。

4.4有腐蝕性

腐爛的垃圾中含有有機(jī)物質(zhì)，水等，在沉淀過(guò)程中往往有有機(jī)酸析出，所以，設(shè)備具有一定的腐蝕性。這對(duì)于動(dòng)態(tài)發(fā)酵滾筒的腐蝕變得更加突出，因?yàn)槔谕皟?nèi)中溫發(fā)酵時(shí)間更長(zhǎng)，并被磨擦和擠壓，所以垃圾對(duì)滾筒內(nèi)襯有強(qiáng)烈的腐蝕性磨損。為此，應(yīng)給其足夠的保護(hù)。

4.5垃圾堆肥的環(huán)境衛(wèi)生

垃圾是微生物生存和繁殖的地方。在好氧堆肥過(guò)程中主要起作用的微生物的是細(xì)菌，真菌，放線(xiàn)菌，酵母菌和原生動(dòng)物。微生物堆肥過(guò)程可以看作是生化反應(yīng)過(guò)程，而涉及機(jī)械設(shè)備的過(guò)程中，一般是沒(méi)有完全關(guān)閉，因?yàn)樵谶@里，從保護(hù)環(huán)境和操作人員的健康和安全的角度來(lái)看，應(yīng)充分考慮到設(shè)備的密封。如果板式給料機(jī)，皮帶輸送機(jī)加罩，在破碎機(jī)，篩分機(jī)在辦公室外面加密封材料。還應(yīng)當(dāng)連接到發(fā)酵廠除臭系統(tǒng)（除臭床），以防止空氣污染。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊雄，孫劍峰.生活垃圾處理及其焚燒產(chǎn)物玻璃化[J].陶瓷研究，2000，15（1）.

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[3] 趙由才.可持續(xù)生活垃圾處理與處置[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[4] 劉克鑫.城市生活垃圾綜合處理的實(shí)踐與探討[M]北京：化工出版社，2002.

[5] 宋曉嵐.城市垃圾處理與可持續(xù)發(fā)展[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，15（4）：36～40.endprint