城市垃圾廢棄物處理概述

石文偉+趙玉柱+吳振宇

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

關鍵詞：廢物；設備；礦山機械

1引言

隨著現(xiàn)代社會和經(jīng)濟的發(fā)展，垃圾數(shù)量正在不斷的增加。據(jù)統(tǒng)計，11個工業(yè)化國家中，城市垃圾的上限垃圾是1～2kg/人·d。美國每年產(chǎn)生廢棄物達19億t，日本則為0.4億t。并且正在以3%～4%的年增長率增長。我國是發(fā)展中國家，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1億t，并且增加的上漲幅度也較高，為5%～10%。美國每年用來處理城市生活垃圾的費用高達1.8億美元，這樣相當于耗費了全國10%的能源[1，2]。英國1979年年度報告記錄了廢物處置成本占全國總支出的4%。我國家城市發(fā)展很快，但在垃圾處理設施建設卻未能很好的跟上，而且矛盾也在日益突出。城市垃圾的傳統(tǒng)處理方法是簡單的垃圾填埋和堆放，而且處理這些垃圾的場所也在不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，中國的380個城市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，占用大量的土地數(shù)量，最重要的是嚴重的污染我國土壤和空氣環(huán)境。天津每年有200萬t垃圾堆放在市郊的7個垃圾場，大約占地60km2。這些堆放場所已經(jīng)基本趨于飽和狀態(tài)，市政環(huán)衛(wèi)部門已經(jīng)規(guī)劃在遠郊處再建立6個垃圾處理填埋場。同時這也加大了垃圾的運輸費用。如今廢物處置已經(jīng)嚴重影響到我國城市的發(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。無害化垃圾填埋場必須達到的水平是衛(wèi)生填埋。這是在坑的底部鋪設防水層，垃圾填埋場要一層層的粘土層交錯填埋，并且預埋嵌入式排氣管。該法律正在我國試行。填埋前要進行減量化處置（如將垃圾減少為原來的26%或更少）。目前中國科學院生態(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)酵技術和機械分選設備的研制。

2.2焚燒

在廢料鍋爐點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)過處理（吸收）或二次燃燒使得廢氣無害。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原料廢物量的10%，而且還能有效的利用廢能。據(jù)估計，在發(fā)達國家中，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，因此，部分替代燃料可選擇垃圾。由于中國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

堆肥是通過微生物的作用有氧分解有機物質(zhì)，使易于分解的成分穩(wěn)定化。由于在垃圾堆肥分解過程中產(chǎn)生的能量溫度可以達到60～70℃，垃圾中的細菌，寄生蟲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。有機成份轉(zhuǎn)化成為肥料，這個過程包括篩選、粉碎，與污泥（糞）混合，調(diào)節(jié)碳/氮比，好氧發(fā)酵（細篩石材加工），精細加工制成的有機肥，也可散裝袋。這種有機肥對改善土壤質(zhì)量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量十分有利。目前中國科學院生態(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)酵的機械設備，已通過技術鑒定，被廣泛應用于發(fā)展。

發(fā)展廢物堆肥為主，衛(wèi)生填埋和焚燒適當發(fā)展綜合治療同步發(fā)展，需要研究相應的機械設備。以前的大部分設備從礦山機械等通用機械借用過來的。為了提高容量和降低加工成木材，應該研究，開發(fā)和制造出垃圾處理的專用設備。

3幾種堆肥設備

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）和后處理四個進程。前處理工序?qū)o法用作堆肥的材料去除，通過分揀、破碎、篩分和其他措施來調(diào)整垃圾的粒度（范圍：2～60mm），并混有水和碳/氮比的人類廢物，污泥對其進行調(diào)整。主發(fā)酵是在足夠的氧氣供應下，利用好氧生物使垃圾升熱到50～60℃（有時高達70℃）。在這樣高的溫度下，經(jīng)過1～2周有機物的分解，大部分微生物扼死或進入休眠狀態(tài)，使垃圾無害化。二次發(fā)酵是將主發(fā)酵過程中難分解的有機物質(zhì)再次分解，使之變成腐殖酸，氨基酸和其他相對穩(wěn)定的有機物，以達到一個成熟的堆肥。此過程大約需要3～4周。后處理是將預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)酵時間，減少占地面積，提高堆肥質(zhì)量，堆肥應該是各種高速設備的發(fā)展。例如旋轉(zhuǎn)滾筒式，多層型，筒倉等。

天津小淀廢物處理廠使用移動篩分機（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，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。這種篩選機來解決城市周邊累積的垃圾山是可行的。

4垃圾堆肥設備的特點

垃圾堆肥過程，如廢物轉(zhuǎn)運，破碎，分揀和堆取和回收等，與選礦的破碎，篩分相類似。但礦用破碎機，振動篩和堆料機是不適合垃圾處理。應根據(jù)垃圾的特點開發(fā)出垃圾處理的設備，垃圾材料特點如下。

4.1成分復雜

垃圾中含有機廢物和無機廢物，金屬和非金屬。具有軟，硬兩個材料。不同的國家，城市在不同時期，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]。垃圾的硬度遠遠小于礦石的硬度，垃圾破碎所需的沖擊能量很小，因此錘式破碎機錘頭和襯墊材料應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，以確保破碎機對垃圾有一定的拆撕功能。

4.2水份高、粘性大

一般來說，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篩阻塞現(xiàn)象的發(fā)生，使用馳張篩后的第一個處理步驟，從而解決了這個問題。

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，這有一個很大的差距，因此垃圾處理設備，可以考慮減少結構重量。滾筒篩、混合滾筒可使用干式混合的摩擦驅(qū)動傳動（采礦設備經(jīng)常被用來開式齒輪傳動）。這樣可以減少設備重量，降低設備成本，同時也降低運轉(zhuǎn)噪音。

4.4有腐蝕性

腐爛的垃圾中含有有機物質(zhì)，水等，在沉淀過程中往往有有機酸析出，所以，設備具有一定的腐蝕性。這對于動態(tài)發(fā)酵滾筒的腐蝕變得更加突出，因為垃圾在桶內(nèi)中溫發(fā)酵時間更長，并被磨擦和擠壓，所以垃圾對滾筒內(nèi)襯有強烈的腐蝕性磨損。為此，應給其足夠的保護。

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。在好氧堆肥過程中主要起作用的微生物的是細菌，真菌，放線菌，酵母菌和原生動物。微生物堆肥過程可以看作是生化反應過程，而涉及機械設備的過程中，一般是沒有完全關閉，因為在這里，從保護環(huán)境和操作人員的健康和安全的角度來看，應充分考慮到設備的密封。如果板式給料機，皮帶輸送機加罩，在破碎機，篩分機在辦公室外面加密封材料。還應當連接到發(fā)酵廠除臭系統(tǒng)（除臭床），以防止空氣污染。

參考文獻：

[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）.

[2] 屈超蜀.垃圾焚燒過程特性及焚燒爐設計概要[J].重慶大學學報，1997，20（5）.

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

[4] 劉克鑫.城市生活垃圾綜合處理的實踐與探討[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].長沙大學學報，2001，15（4）：36～40.endprint