河北农业科学, 2009, 13(7) :58-61J o u r n a l o f H e b e i A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s
编辑 李布青
城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究
宋建利, 石伟勇, 倪 亮, 王 亮
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(1. 温州市农业科学研究院, 浙江温州 325006; 2. 浙江大学环境与资源学院, 浙江杭州 310029)
摘要:综述了国内外城市生活垃圾的现状及其对生态环境的危害, 介绍了目前我国城市生活垃圾处理现状及城市生活垃圾资源化主要技术, 并提出了未来我国城市生活垃圾资源化综合处理的发展趋势。关键词:城市生活垃圾; 环境; 处理技术; 资源化处理
中图分类号:F323. 2 文献标识码:A 文章编号:1008-1631(2009) 07-0058-04R e s e a r c ho nC u r r e n t S i t u a t i o na n dR e s o u r c e s R e c o v e r y T e c h n o l o g yo f Mu n i c i p a l S o l i dWa s t e s S O N GJ i a n -l i , S H I W e i -y o n g , N I L i a n g , WA N GL i a n g
(1. W e n z h o uA c a d e m y o f A g r i c u l t u r e S c i e n c e s , W e n z h o u 325006, C h i n a ; 2. C o l l e g e o f R e s o u r c e E n v i r o n m e n t , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y , H a n g z h o u 310029, C h i n a )
A b s t r a c t :Th e c u r r e n t s i t u a t i o n o f m u n i c i p a l s o l i dw a s t e s a t h o m e a n da b r o a d a n di t s h a r mt o e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a r e s u m m a r i z e d , t h et r e a t m e n t s t a t u sa n dt h em a i nr e s o u r c e s r e c o v e r yt e c h n o l o g i e s o f m u n i c i p a l s o l i dw a s t e sa t p r e s e n t i n C h i n a a r e i n t r o d u c e d , a n dt h e d e v e l o p m e n t t r e n do f t h er e s o u r c e s r e c o v e r y c o m p r e h e n s i v e t r e a t m e n t o f m u n i c i p a l s o l i d w a s t e s i nt h e f u t u r e C h i n a i s p u t f o r w a r d .
K e yw o r d s :Mu n i c i p a l s o l i d w a s t e s ;E n v i r o n m e n t ;T r e a t m e n t t e c h n o l o g y ;R e s o u r c e s r e c o v e r y 城市生活垃圾是人类在日常生产生活中不可避免地产生的废弃物, 包括居民生活垃圾、公共场所和街道清扫垃圾、医院垃圾、商业生活垃圾等, 其主要成分有厨余物、废纸、废塑料、废织物、废玻璃、草木、灰土、砖瓦、金属等。改革开放20a 来, 我国城市化进程明显加快, 城市化水平达到29. 9%
[1]
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2
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人均垃圾产量为1. 11k g /d 。
目前, 我国城市人均垃圾产生量达到440k g /a, 1996年全国城市生活垃圾年产生量就已达到1亿t , 1999年垃圾清运量1. 13亿t , 2000年我国城市生活垃圾产生量达到1. 5亿t /a, 而且每年还在以8%～10%的速度递增, 已成为世界上垃圾包袱最重的国家之一
[6]
。但是, 随着我国城市
。
人口的剧增及人们生活水平的提高, 城市生活垃圾也大幅度的增加, 已经严重地危害了人类健康和环境安全。由于其组成复杂, 结构多样, 任何单一处理方式都不能对其进行有效的处理, 况且“先污染, 后治理”的治污思想已被证明需付出更大的代价[2]。因此, 如何有效地、安全地处理我国城市生活垃圾, 已不可避免地成为当前面临的重要问题之一。
当前, 全国660座城市中已有30%的城市陷入垃圾的包围之中。调查显示, 1978年北京生活垃圾年产量为104万t /a, 到1988年就增至319万t /a, 10a 增加了215万t , 约2. 06倍, 平均每年以11. 9%的速度增加, 1996年北京市生活垃圾产量增为483万t /a; 1999年兰州市垃圾产量105万t /a; 20世纪70年代末长春市产生垃圾70万～80万t /a, 而到2001年已达到116万t /a, 并以每年近3%的速度增长生量年增长率已达9%
[8]
[7]
1 国内外城市生活垃圾的现状及其对环境的危害
1. 1 现状
1. 1. 1 垃圾的产生量 据统计, 全世界每年产生垃圾量450亿t 左右。2000年美国的城市生活垃圾产生量为2. 36亿t , 人均垃圾产量接近2. 07k g /d, 而在1960年, 人均垃圾产量却为1. 17k g /d; 最早的工业化国家英国1999年垃圾总排放量为536万t , 人均垃圾产量为1. 25k g /d; 世界上垃圾抛弃较多的主要国家德国, 1999年人均抛弃生活垃圾380k g /a, 产生垃圾总量3000万t ; 日本1999年生活垃圾排出总量为5100万t ,
收稿日期:2009-04-23
作者简介:宋建利(1980-) , 女, 山西晋城人, 农艺师, 从事环境
。
[5]
[4]
[3]
; 目前福州市生活垃圾产
, 上海市的垃圾产量也正以
[9]
7. 8%的速度逐年增加, 上海生活垃圾产量已达1. 5万t /d; 徐州市日产垃圾550t , 年产20余万t , 重庆市目前主城区日产垃圾约3500t 。由上述城市垃圾产生量的调查统计数据可以看出, 我国城市垃圾总量的大幅度增长主要集中于城市规模较大、城市人口较多的省会城市及经济较发达的开放城市和一些直辖市。1. 1. 2 垃圾成分 由于受城市的规模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活水平和能源结构和经济状况等多种因素的影响, 不同的国家和地区城市生活垃圾成分也有很大变化(表1) 。1. 2 城市生活垃圾对环境的危害
、、,
[11]
[10]
第7期宋建利等:城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究59
其本身含有的和产生的有害成分, 会对大气、土壤和水体造成污染, 不仅严重影响城市环境卫生质量, 而且极大地威胁人民的身体健康。主要表现在:
1. 2. 1 浪费大量土地资源, 堆放在城市郊外的垃圾侵
占了大量农田 据统计, 全国垃圾堆放侵占土地面积高
2[12, 13]
达5亿m , 70亿t , 仅北京市每年填埋场就要消耗
土地66. 7h m
2[14]
, 有的城市甚至发展到没有合适场所堆
放垃圾的地步, 造成土地资源的严重浪费。
表1 部分国家和地区的城市生活垃圾成分组成
T a b l e 1 Th e c o m p o s i t i o no f mu n i c i p a l s o l i dw a s t e s i ns o me c o u n t r i e s a n dr e g i o n s (%)
有机类
区域
厨余
美国
英国日本北京上海哈尔滨大连深圳广州
22. 0028. 0018. 6056. 0158. 5516. 6273. 3957. 0056. 63
纸张47. 00
33. 0046. 004. 206. 683. 603. 374. 653. 65
塑料橡胶4. 50
1. 5018. 3011. 7611. 841. 465. 6614. 0513. 05
纤维-3. 55-2. 752. 260. 501. 636. 554. 55
木草---8. 5613. 71-11. 8111. 071. 20
渣土5. 00
19. 006. 102. 792. 2374. 710. 193. 505. 00
玻璃陶瓷9. 00
5. 00-3. 844. 052. 220. 510. 350. 35
金属8. 00
10. 00-1. 600. 680. 882. 561. 253. 25
其他4. 50
-11. 00---0. 801. 6012. 00
无机类
1. 2. 2 严重污染空气 长期以来, 我国绝大部分城市对生活垃圾采用露天堆放, 致使堆放区周边臭气熏天, 蚊蝇病菌孳生, 并有大量的氨、硫化物等有害气体向大气中释放, 仅有机挥发性气体就多达100多种含有许多致癌、致畸物质。
1. 2. 3 严重污染水体 垃圾腐烂过程中产生大量的酸性和碱性有机污染物, 垃圾中的重金属及病原微生物随渗滤液和雨水流入周围地表水及渗入地下水, 造成地表水和地下水受到严重污染, 进而影响人类健康和生态环境安全。
1. 2. 4 严重破坏农田 垃圾未经处理或未经严格处理直接施用于农田会使农田土壤团粒结构下降, 重金属累积, 病原菌增多, 严重降低农田土壤的生产能力。1. 2. 5 发生严重的垃圾爆炸事故 垃圾简单覆盖堆放, 使垃圾产生沼气量增加, 易发生爆炸事故。1995年, 北京市昌平县某垃圾堆放场发生了3次垃圾爆炸事故, 其中1次造成1人全身95%烧伤。
[15]
卫生填埋是指寻找一块空地, 将垃圾置于防渗垫层之上压实后覆土填埋。此法起步于20世纪30年代, 经过60多年的研究和发展, 各国在卫生填埋的规划、设计、施工、管理等方面积累了丰富的经验, 并开发出成套技术及设备。我国填埋技术使用比较早, 目前该技术在我国所有垃圾处理方式中所占比例最高, 达到70%～80%。
卫生填埋技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、总体投资小。但是, 在当前加速推进城市化, 不断扩大城区范围的情况下, 填埋近郊不宜, 需远离市区, 因此造成往返运费增加; 另外, 填埋法占用大量土地, 为防止垃圾中的有害金属和病原菌对地下水造成污染, 需充分考虑填埋地的地质条件, 且使用后的土地在短时间内无法恢复原来的用途。因此, 可供填埋的土地将会越来越少。发达国家已经认识到这个问题, 据美国环保局估计, 今后20a 美国现有的80%的填埋场将被关闭
[17]
, 其中
。由于垃圾中有机物堆放过程中会腐解产生甲烷
[18]
2 城市生活垃圾处理技术
城市生活垃圾处理要本着无害化、减量化、资源化的原则, 将垃圾进行减容、减量、资源化、能源化和无害化处理
[16]
等燃气, 易引发爆炸或火灾等事故, 因此规定2005年以后有机物含量>5%的垃圾不能进入垃圾填埋场
,
且填埋物中的无机物成分应>60%,含水率
[19]
。所谓城市垃圾的无害化处理就是用物理、
“安定
化学和生物等方法, 将垃圾在生态循环的环境中加以迅速、有效、无害地分解, 以达到“减量化”、化”、“卫生化”、“资源回收化”的目的。目前, 国内外城市生活垃圾无害化处理方法主要有卫生填埋法、焚烧法、生物堆肥法、蚯蚓床法和资源化综合处理法。由于城市生活垃圾的成分随时空变化很复杂, 因此选择垃圾处理工艺必须考虑到技术实用性和可靠程度、处理费用和承受能力、对环境污染程度和污染控制、资源化价值以及对人类健康影响等某些特殊的制约因素。2。
2. 2 垃圾焚烧
在当前城市生活垃圾的处理技术中, 焚烧处理技术方式已仅次于填埋技术方式而位居第2位, 特别是在一些国土面积小、人口密度高、经济和技术发达的国家和地区, 已成为第1位的处理技术。垃圾焚烧是将垃圾放在特殊设计的封闭炉中, 在超过1200℃的高温下烧成灰烬, 然后将灰烬填埋。目前世界上使用较广的垃圾焚烧处理技术主要有机械炉排式、回转式、流化床、热解4[20]
, 一
60河北农业科学
[21]
2009年
般体积和重量可分别缩减70%～90%和50%～80%, 的蛋白质和多种氨基酸, 可作为家禽、动物的蛋白添加饲料或通过酸水解法从其体内分离制备复合氨基酸, 用于制药或化工等行业, 有较好的市场前景。此法处理城市生活垃圾, 投资少、见效快、无二次污染, 是1种生态处理法。
2. 5 生活垃圾资源化综合处理
生活垃圾资源化处理就是通过物理、化学、生物等方法从垃圾中或其他处理过程中回收有用物质和能源, 加速物质循环, 创造经济价值为主要目的的处理过程, 是将废物变无用为有用, 变有害为有利, 变一用为多用
[30]
焚烧垃圾能使难降解和易腐败等可造成公害的有机物燃烧成为无机物和二氧化碳, 而病原性微生物在高温下完全灭尽, 使垃圾变成安定的、无害的灰渣类物质。焚烧后产生的热能可供发电或转化成动力等。
但是, 垃圾焚烧处理要求垃圾必须达到一定的热值, 即要求垃圾中的可燃物的含量达到一定水平。聂永丰等
[22]
报道, 生活垃圾焚烧处理必须满足:热值≥
3360k J /kg , 水分≤50%,灰分≤16%,可燃物≥22%,且该技术一次性投资大, 运行费用高, 管理和设备维修要求较高; 另外, 垃圾燃烧还会产生二恶英等有毒气体, 对周围环境造成严重污染。2. 3 垃圾有机物制成生物有机肥
该方法是集城市生活垃圾处理和资源循环再生利用于一体的生物方法, 是在一定人为控制条件下, 将垃圾中的可降解的有机物(主要是厨余垃圾) 在微生物的生化作用下分解、腐熟转变成腐殖质, 可作为有机肥或土壤改良剂施用于农田。该方法处理垃圾成本低, 可使垃圾减量60%～70%,其终极产品为有机肥料, 可应用于农业、林果业、花卉业、草业生产, 可以使垃圾变废为宝, 且投资不会很高, 比较适合小型城镇生活垃圾的处理, 发展潜力很大。
大量研究发现垃圾有机肥能减少化肥用量、增加农产品产量、改善农产品品质, 提高农业经济效益, 而且能改善土壤结构、保护生态环境, 体现出应有的社会效益
[23]
, 如热解、气化、油化、R D F 等。垃圾资源化不
管是在保护资源, 节约能源方面, 还是在防止污染, 保护环境方面都有重要意义。资源化包括3个范畴:物质回收、物质转换和能量转换
[31]
。生活垃圾资源化综合
利用, 有2种方式:一是原级资源化, 即把废弃物生成与原来相同的产品。如将废纸生成再生纸, 废玻璃生成新玻璃, 废钢铁生成再生钢等, 这种利用方式, 可以减少原生材料量的20%～90%;二是次级资源化, 即把废弃物变成与原来不同的新产品, 这种利用方式, 可减少原生材料量的25%
[32]
。
3 我国城市生活垃圾处理现状
我国对城市生活垃圾控制工作起步较晚, 始于20世纪80年代初期, 经过20多年的实践, 总结国内外的经验, 提出了以“资源化、无害化和减量化”作为城市生活垃圾处理及污染防治技术政策。近年来, 生活垃圾科研水平和治理水平提高很快, 除一些高等院校和科研机构进行了大量的基础科学研究外, 许多城市已根据自身实际情况对城市生活垃圾的处理技术进行了实践性的探索。广州、杭州、苏州、宁波、北京、太原等城市建立了生活垃圾填埋场, 并取得了显著的成绩; 天津、北京、上海、西安、哈尔滨、广州等城市积极走引进、消化、吸收的道路, 借鉴国外先进技术设备, 建立了工艺比较先进的堆肥场; 杭州、常州、天津、武汉等城市在学习国外城市生活垃圾处理技术经验的基础上, 自行设计了具有中国特色的垃圾处理的机械化堆肥生产线; 深圳、乐山、南京等城市建设了生活垃圾焚烧场; 海口、广州等城市生活垃圾热解处理也已中试成功。
但目前就全国范围来看, 城市生活垃圾的处理方法仍以卫生填埋和高温堆肥为主, 其中卫生填埋约占79. 2%,但符合标准的卫生填埋不足20%,高温堆肥约占18. 8%,焚烧处理约占2%
[33]
。城市生活垃圾转化为肥料资源, 不仅突破了对
城市生活垃圾消极处理的方式, 开拓了1条容量极大、无限循环的资源化新路, 使工农及城乡大生态系统产生物质良性循环, 既能消除污染, 又促进工农业生产发展, 是生态工程的1个资源合理利用模式
[24]
。但由于生
活垃圾中还含有很多无机物、难以被微生物降解的橡胶、塑料、合成纤维(织物) 等有机物和玻璃、重金属等污染物易对农田造成破坏、妨碍耕作, 因此制约了垃圾有机肥产品的市场发展前景; 同时处理周期一般较长(12～15d ) , 且处理规模不宜过大。2. 4 蚯蚓床法
蚯蚓是1种杂食性的环节动物
[26]
[25]
, 在自然生态中
具有促进物质分解转化的功能。大量研究发现, 蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量的有机物, 并将其与土壤混合, 通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用下进行分解转化
[27, 28]
。因此可以利用蚯蚓这种强大的
消化分解能力来处理城市生活垃圾, 早在20世纪90年代初期, 美国、法国、澳大利亚等发达国家就建立了利用蚯蚓处理城市垃圾的工厂, 通过运行证明, 利用蚯蚓处理城市垃圾是1种可行的方法。蚯蚓的吞食量很大, 1亿条蚯蚓1d 可吞食40～50t 的垃圾, 排出20t 蚯蚓粪。且蚯蚓还能将垃圾中的重金属富集于体内, 从而去[29]
。而且大多数中小城市
仍未实现垃圾的资源化、无害化、减量化的科学处理, 经济条件较好的一些大城市虽然已建立了生活垃圾处理场, 但由于资金和技术缺乏, 运行状况却不是很理想。
4 我国城市生活垃圾资源化综合处理的发展趋势
、英、
～
第7期宋建利等:城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究61
德等发达国家相差还较大, 但随着我国经济的发展和科技的进步, 城市生活垃圾的处理利用必然从简单的减量化逐步走向无害化和资源化。其发展趋势主要有:
(1) 通过制定相关的法律、法规, 大力宣传环保, 培养国人的环保意识, 逐渐推行生活垃圾源头分类收集, 消减垃圾源头, 提高垃圾回收利用率, 严格控制源头污染。
(2) 建立精度较高的城市生活垃圾产生量预测模型, 科学合理地对城市生活垃圾的产生量和成分进行预测, 为建设城市生活垃圾处理工程提供宝贵的资料
[34]
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。
(3) 通过借鉴国外经验, 提高技术水平, 降低生活垃圾处理成本, 提高垃圾资源化的经济效益, 大力鼓励支持发展垃圾资源化产业, 因地制宜, 建立合适的城市生活垃圾资源化模式。
(4) 加强科学研究, 进一步开发生活垃圾的规模化处理装备, 开拓资源化综合利用的新领域参考文献:
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摘要:综述了国内外城市生活垃圾的现状及其对生态环境的危害, 介绍了目前我国城市生活垃圾处理现状及城市生活垃圾资源化主要技术, 并提出了未来我国城市生活垃圾资源化综合处理的发展趋势。关键词:城市生活垃圾; 环境; 处理技术; 资源化处理
中图分类号:F323. 2 文献标识码:A 文章编号:1008-1631(2009) 07-0058-04R e s e a r c ho nC u r r e n t S i t u a t i o na n dR e s o u r c e s R e c o v e r y T e c h n o l o g yo f Mu n i c i p a l S o l i dWa s t e s S O N GJ i a n -l i , S H I W e i -y o n g , N I L i a n g , WA N GL i a n g
(1. W e n z h o uA c a d e m y o f A g r i c u l t u r e S c i e n c e s , W e n z h o u 325006, C h i n a ; 2. C o l l e g e o f R e s o u r c e E n v i r o n m e n t , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y , H a n g z h o u 310029, C h i n a )
A b s t r a c t :Th e c u r r e n t s i t u a t i o n o f m u n i c i p a l s o l i dw a s t e s a t h o m e a n da b r o a d a n di t s h a r mt o e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a r e s u m m a r i z e d , t h et r e a t m e n t s t a t u sa n dt h em a i nr e s o u r c e s r e c o v e r yt e c h n o l o g i e s o f m u n i c i p a l s o l i dw a s t e sa t p r e s e n t i n C h i n a a r e i n t r o d u c e d , a n dt h e d e v e l o p m e n t t r e n do f t h er e s o u r c e s r e c o v e r y c o m p r e h e n s i v e t r e a t m e n t o f m u n i c i p a l s o l i d w a s t e s i nt h e f u t u r e C h i n a i s p u t f o r w a r d .
K e yw o r d s :Mu n i c i p a l s o l i d w a s t e s ;E n v i r o n m e n t ;T r e a t m e n t t e c h n o l o g y ;R e s o u r c e s r e c o v e r y 城市生活垃圾是人类在日常生产生活中不可避免地产生的废弃物, 包括居民生活垃圾、公共场所和街道清扫垃圾、医院垃圾、商业生活垃圾等, 其主要成分有厨余物、废纸、废塑料、废织物、废玻璃、草木、灰土、砖瓦、金属等。改革开放20a 来, 我国城市化进程明显加快, 城市化水平达到29. 9%
[1]
1
2
2
1
人均垃圾产量为1. 11k g /d 。
目前, 我国城市人均垃圾产生量达到440k g /a, 1996年全国城市生活垃圾年产生量就已达到1亿t , 1999年垃圾清运量1. 13亿t , 2000年我国城市生活垃圾产生量达到1. 5亿t /a, 而且每年还在以8%～10%的速度递增, 已成为世界上垃圾包袱最重的国家之一
[6]
。但是, 随着我国城市
。
人口的剧增及人们生活水平的提高, 城市生活垃圾也大幅度的增加, 已经严重地危害了人类健康和环境安全。由于其组成复杂, 结构多样, 任何单一处理方式都不能对其进行有效的处理, 况且“先污染, 后治理”的治污思想已被证明需付出更大的代价[2]。因此, 如何有效地、安全地处理我国城市生活垃圾, 已不可避免地成为当前面临的重要问题之一。
当前, 全国660座城市中已有30%的城市陷入垃圾的包围之中。调查显示, 1978年北京生活垃圾年产量为104万t /a, 到1988年就增至319万t /a, 10a 增加了215万t , 约2. 06倍, 平均每年以11. 9%的速度增加, 1996年北京市生活垃圾产量增为483万t /a; 1999年兰州市垃圾产量105万t /a; 20世纪70年代末长春市产生垃圾70万～80万t /a, 而到2001年已达到116万t /a, 并以每年近3%的速度增长生量年增长率已达9%
[8]
[7]
1 国内外城市生活垃圾的现状及其对环境的危害
1. 1 现状
1. 1. 1 垃圾的产生量 据统计, 全世界每年产生垃圾量450亿t 左右。2000年美国的城市生活垃圾产生量为2. 36亿t , 人均垃圾产量接近2. 07k g /d, 而在1960年, 人均垃圾产量却为1. 17k g /d; 最早的工业化国家英国1999年垃圾总排放量为536万t , 人均垃圾产量为1. 25k g /d; 世界上垃圾抛弃较多的主要国家德国, 1999年人均抛弃生活垃圾380k g /a, 产生垃圾总量3000万t ; 日本1999年生活垃圾排出总量为5100万t ,
收稿日期:2009-04-23
作者简介:宋建利(1980-) , 女, 山西晋城人, 农艺师, 从事环境
。
[5]
[4]
[3]
; 目前福州市生活垃圾产
, 上海市的垃圾产量也正以
[9]
7. 8%的速度逐年增加, 上海生活垃圾产量已达1. 5万t /d; 徐州市日产垃圾550t , 年产20余万t , 重庆市目前主城区日产垃圾约3500t 。由上述城市垃圾产生量的调查统计数据可以看出, 我国城市垃圾总量的大幅度增长主要集中于城市规模较大、城市人口较多的省会城市及经济较发达的开放城市和一些直辖市。1. 1. 2 垃圾成分 由于受城市的规模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活水平和能源结构和经济状况等多种因素的影响, 不同的国家和地区城市生活垃圾成分也有很大变化(表1) 。1. 2 城市生活垃圾对环境的危害
、、,
[11]
[10]
第7期宋建利等:城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究59
其本身含有的和产生的有害成分, 会对大气、土壤和水体造成污染, 不仅严重影响城市环境卫生质量, 而且极大地威胁人民的身体健康。主要表现在:
1. 2. 1 浪费大量土地资源, 堆放在城市郊外的垃圾侵
占了大量农田 据统计, 全国垃圾堆放侵占土地面积高
2[12, 13]
达5亿m , 70亿t , 仅北京市每年填埋场就要消耗
土地66. 7h m
2[14]
, 有的城市甚至发展到没有合适场所堆
放垃圾的地步, 造成土地资源的严重浪费。
表1 部分国家和地区的城市生活垃圾成分组成
T a b l e 1 Th e c o m p o s i t i o no f mu n i c i p a l s o l i dw a s t e s i ns o me c o u n t r i e s a n dr e g i o n s (%)
有机类
区域
厨余
美国
英国日本北京上海哈尔滨大连深圳广州
22. 0028. 0018. 6056. 0158. 5516. 6273. 3957. 0056. 63
纸张47. 00
33. 0046. 004. 206. 683. 603. 374. 653. 65
塑料橡胶4. 50
1. 5018. 3011. 7611. 841. 465. 6614. 0513. 05
纤维-3. 55-2. 752. 260. 501. 636. 554. 55
木草---8. 5613. 71-11. 8111. 071. 20
渣土5. 00
19. 006. 102. 792. 2374. 710. 193. 505. 00
玻璃陶瓷9. 00
5. 00-3. 844. 052. 220. 510. 350. 35
金属8. 00
10. 00-1. 600. 680. 882. 561. 253. 25
其他4. 50
-11. 00---0. 801. 6012. 00
无机类
1. 2. 2 严重污染空气 长期以来, 我国绝大部分城市对生活垃圾采用露天堆放, 致使堆放区周边臭气熏天, 蚊蝇病菌孳生, 并有大量的氨、硫化物等有害气体向大气中释放, 仅有机挥发性气体就多达100多种含有许多致癌、致畸物质。
1. 2. 3 严重污染水体 垃圾腐烂过程中产生大量的酸性和碱性有机污染物, 垃圾中的重金属及病原微生物随渗滤液和雨水流入周围地表水及渗入地下水, 造成地表水和地下水受到严重污染, 进而影响人类健康和生态环境安全。
1. 2. 4 严重破坏农田 垃圾未经处理或未经严格处理直接施用于农田会使农田土壤团粒结构下降, 重金属累积, 病原菌增多, 严重降低农田土壤的生产能力。1. 2. 5 发生严重的垃圾爆炸事故 垃圾简单覆盖堆放, 使垃圾产生沼气量增加, 易发生爆炸事故。1995年, 北京市昌平县某垃圾堆放场发生了3次垃圾爆炸事故, 其中1次造成1人全身95%烧伤。
[15]
卫生填埋是指寻找一块空地, 将垃圾置于防渗垫层之上压实后覆土填埋。此法起步于20世纪30年代, 经过60多年的研究和发展, 各国在卫生填埋的规划、设计、施工、管理等方面积累了丰富的经验, 并开发出成套技术及设备。我国填埋技术使用比较早, 目前该技术在我国所有垃圾处理方式中所占比例最高, 达到70%～80%。
卫生填埋技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、总体投资小。但是, 在当前加速推进城市化, 不断扩大城区范围的情况下, 填埋近郊不宜, 需远离市区, 因此造成往返运费增加; 另外, 填埋法占用大量土地, 为防止垃圾中的有害金属和病原菌对地下水造成污染, 需充分考虑填埋地的地质条件, 且使用后的土地在短时间内无法恢复原来的用途。因此, 可供填埋的土地将会越来越少。发达国家已经认识到这个问题, 据美国环保局估计, 今后20a 美国现有的80%的填埋场将被关闭
[17]
, 其中
。由于垃圾中有机物堆放过程中会腐解产生甲烷
[18]
2 城市生活垃圾处理技术
城市生活垃圾处理要本着无害化、减量化、资源化的原则, 将垃圾进行减容、减量、资源化、能源化和无害化处理
[16]
等燃气, 易引发爆炸或火灾等事故, 因此规定2005年以后有机物含量>5%的垃圾不能进入垃圾填埋场
,
且填埋物中的无机物成分应>60%,含水率
[19]
。所谓城市垃圾的无害化处理就是用物理、
“安定
化学和生物等方法, 将垃圾在生态循环的环境中加以迅速、有效、无害地分解, 以达到“减量化”、化”、“卫生化”、“资源回收化”的目的。目前, 国内外城市生活垃圾无害化处理方法主要有卫生填埋法、焚烧法、生物堆肥法、蚯蚓床法和资源化综合处理法。由于城市生活垃圾的成分随时空变化很复杂, 因此选择垃圾处理工艺必须考虑到技术实用性和可靠程度、处理费用和承受能力、对环境污染程度和污染控制、资源化价值以及对人类健康影响等某些特殊的制约因素。2。
2. 2 垃圾焚烧
在当前城市生活垃圾的处理技术中, 焚烧处理技术方式已仅次于填埋技术方式而位居第2位, 特别是在一些国土面积小、人口密度高、经济和技术发达的国家和地区, 已成为第1位的处理技术。垃圾焚烧是将垃圾放在特殊设计的封闭炉中, 在超过1200℃的高温下烧成灰烬, 然后将灰烬填埋。目前世界上使用较广的垃圾焚烧处理技术主要有机械炉排式、回转式、流化床、热解4[20]
, 一
60河北农业科学
[21]
2009年
般体积和重量可分别缩减70%～90%和50%～80%, 的蛋白质和多种氨基酸, 可作为家禽、动物的蛋白添加饲料或通过酸水解法从其体内分离制备复合氨基酸, 用于制药或化工等行业, 有较好的市场前景。此法处理城市生活垃圾, 投资少、见效快、无二次污染, 是1种生态处理法。
2. 5 生活垃圾资源化综合处理
生活垃圾资源化处理就是通过物理、化学、生物等方法从垃圾中或其他处理过程中回收有用物质和能源, 加速物质循环, 创造经济价值为主要目的的处理过程, 是将废物变无用为有用, 变有害为有利, 变一用为多用
[30]
焚烧垃圾能使难降解和易腐败等可造成公害的有机物燃烧成为无机物和二氧化碳, 而病原性微生物在高温下完全灭尽, 使垃圾变成安定的、无害的灰渣类物质。焚烧后产生的热能可供发电或转化成动力等。
但是, 垃圾焚烧处理要求垃圾必须达到一定的热值, 即要求垃圾中的可燃物的含量达到一定水平。聂永丰等
[22]
报道, 生活垃圾焚烧处理必须满足:热值≥
3360k J /kg , 水分≤50%,灰分≤16%,可燃物≥22%,且该技术一次性投资大, 运行费用高, 管理和设备维修要求较高; 另外, 垃圾燃烧还会产生二恶英等有毒气体, 对周围环境造成严重污染。2. 3 垃圾有机物制成生物有机肥
该方法是集城市生活垃圾处理和资源循环再生利用于一体的生物方法, 是在一定人为控制条件下, 将垃圾中的可降解的有机物(主要是厨余垃圾) 在微生物的生化作用下分解、腐熟转变成腐殖质, 可作为有机肥或土壤改良剂施用于农田。该方法处理垃圾成本低, 可使垃圾减量60%～70%,其终极产品为有机肥料, 可应用于农业、林果业、花卉业、草业生产, 可以使垃圾变废为宝, 且投资不会很高, 比较适合小型城镇生活垃圾的处理, 发展潜力很大。
大量研究发现垃圾有机肥能减少化肥用量、增加农产品产量、改善农产品品质, 提高农业经济效益, 而且能改善土壤结构、保护生态环境, 体现出应有的社会效益
[23]
, 如热解、气化、油化、R D F 等。垃圾资源化不
管是在保护资源, 节约能源方面, 还是在防止污染, 保护环境方面都有重要意义。资源化包括3个范畴:物质回收、物质转换和能量转换
[31]
。生活垃圾资源化综合
利用, 有2种方式:一是原级资源化, 即把废弃物生成与原来相同的产品。如将废纸生成再生纸, 废玻璃生成新玻璃, 废钢铁生成再生钢等, 这种利用方式, 可以减少原生材料量的20%～90%;二是次级资源化, 即把废弃物变成与原来不同的新产品, 这种利用方式, 可减少原生材料量的25%
[32]
。
3 我国城市生活垃圾处理现状
我国对城市生活垃圾控制工作起步较晚, 始于20世纪80年代初期, 经过20多年的实践, 总结国内外的经验, 提出了以“资源化、无害化和减量化”作为城市生活垃圾处理及污染防治技术政策。近年来, 生活垃圾科研水平和治理水平提高很快, 除一些高等院校和科研机构进行了大量的基础科学研究外, 许多城市已根据自身实际情况对城市生活垃圾的处理技术进行了实践性的探索。广州、杭州、苏州、宁波、北京、太原等城市建立了生活垃圾填埋场, 并取得了显著的成绩; 天津、北京、上海、西安、哈尔滨、广州等城市积极走引进、消化、吸收的道路, 借鉴国外先进技术设备, 建立了工艺比较先进的堆肥场; 杭州、常州、天津、武汉等城市在学习国外城市生活垃圾处理技术经验的基础上, 自行设计了具有中国特色的垃圾处理的机械化堆肥生产线; 深圳、乐山、南京等城市建设了生活垃圾焚烧场; 海口、广州等城市生活垃圾热解处理也已中试成功。
但目前就全国范围来看, 城市生活垃圾的处理方法仍以卫生填埋和高温堆肥为主, 其中卫生填埋约占79. 2%,但符合标准的卫生填埋不足20%,高温堆肥约占18. 8%,焚烧处理约占2%
[33]
。城市生活垃圾转化为肥料资源, 不仅突破了对
城市生活垃圾消极处理的方式, 开拓了1条容量极大、无限循环的资源化新路, 使工农及城乡大生态系统产生物质良性循环, 既能消除污染, 又促进工农业生产发展, 是生态工程的1个资源合理利用模式
[24]
。但由于生
活垃圾中还含有很多无机物、难以被微生物降解的橡胶、塑料、合成纤维(织物) 等有机物和玻璃、重金属等污染物易对农田造成破坏、妨碍耕作, 因此制约了垃圾有机肥产品的市场发展前景; 同时处理周期一般较长(12～15d ) , 且处理规模不宜过大。2. 4 蚯蚓床法
蚯蚓是1种杂食性的环节动物
[26]
[25]
, 在自然生态中
具有促进物质分解转化的功能。大量研究发现, 蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量的有机物, 并将其与土壤混合, 通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用下进行分解转化
[27, 28]
。因此可以利用蚯蚓这种强大的
消化分解能力来处理城市生活垃圾, 早在20世纪90年代初期, 美国、法国、澳大利亚等发达国家就建立了利用蚯蚓处理城市垃圾的工厂, 通过运行证明, 利用蚯蚓处理城市垃圾是1种可行的方法。蚯蚓的吞食量很大, 1亿条蚯蚓1d 可吞食40～50t 的垃圾, 排出20t 蚯蚓粪。且蚯蚓还能将垃圾中的重金属富集于体内, 从而去[29]
。而且大多数中小城市
仍未实现垃圾的资源化、无害化、减量化的科学处理, 经济条件较好的一些大城市虽然已建立了生活垃圾处理场, 但由于资金和技术缺乏, 运行状况却不是很理想。
4 我国城市生活垃圾资源化综合处理的发展趋势
、英、
～
第7期宋建利等:城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究61
德等发达国家相差还较大, 但随着我国经济的发展和科技的进步, 城市生活垃圾的处理利用必然从简单的减量化逐步走向无害化和资源化。其发展趋势主要有:
(1) 通过制定相关的法律、法规, 大力宣传环保, 培养国人的环保意识, 逐渐推行生活垃圾源头分类收集, 消减垃圾源头, 提高垃圾回收利用率, 严格控制源头污染。
(2) 建立精度较高的城市生活垃圾产生量预测模型, 科学合理地对城市生活垃圾的产生量和成分进行预测, 为建设城市生活垃圾处理工程提供宝贵的资料
[34]
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。
(3) 通过借鉴国外经验, 提高技术水平, 降低生活垃圾处理成本, 提高垃圾资源化的经济效益, 大力鼓励支持发展垃圾资源化产业, 因地制宜, 建立合适的城市生活垃圾资源化模式。
(4) 加强科学研究, 进一步开发生活垃圾的规模化处理装备, 开拓资源化综合利用的新领域参考文献:
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