固体废弃物处理与处置论文

1、固体废物处理与处置题目：城市生活垃圾资源化利用研究 系别：环境工程 专业：环境工程 班级：* 姓名：* 学号：* 日期：2015.12.30城市生活垃圾资源化利用研究摘 要 当前我国城市生活垃圾一般采用卫生填埋、焚烧和堆肥技术进行处理，而且以卫生填埋为主，焚烧处理比例出现增长，堆肥处理技术的应用呈萎缩态势。其中焚烧和堆肥是我国城市生活垃圾资源化利用的主要方法，在我国城市生活垃圾混合收集的前提下这两种方法资源化利用能力的发挥受到了限制，产生了我国城市生活垃圾资源化利用率比较低的现象。 城市生活垃圾的资源化利用与可持续发展战略相吻合，同时是化解城市生活垃圾问题的路径。本文分析了我国城市生活垃圾资源

2、化利用过程中出现的一些问题的原因，提出了对城市生活垃圾进行综合处理和生活垃圾填埋气发电两个生活垃圾资源化利用的建议，为我国城市生活垃圾的资源化利用的发展提供参考。关键词：城市生活垃圾；资源化；填埋气；综合处理1.1 我国城市生活垃圾现状 城市生活垃圾，一是指居民在日常活动中产生的垃圾，如剩菜、废纸、粪便、废弃日常用品等等；二是指餐饮行业、宾馆、医院、商铺等在为社会提供服务的过程中产生的各种垃圾；三是法定作为生活垃圾管理的废物。 1.1.1 我国城市生活垃圾产生量现状 现如今，我国人均垃圾年产量约0.40.5t，按城市居民人均年产生0.35t、乡村居民人均每天产生0.2t估计，全国生活垃圾年产生

3、量大概为3.7×108t，城市和村镇生活垃圾无害化处理率分别大概为50%和10%，产生量大概为清运量的85%。据统计表明，我国城市生活垃圾的年增长率大概为8%10%，远比发达国家3.5%5.5%的增长率高，历年来我国累计生活垃圾堆存量已超过6.0×109t，约占据土地5.0×108m2，全国668个设市城市中约2/3被生活垃圾围困，约1/4的城市已没有适合另建垃圾填埋场的土地。 按照我国城市化速率推测，未来半个世纪是我国城市化迅速推进时期，2030年、2040年和2050年我国城市居民将分别达到9.2亿、10. 5亿和11.8亿。人民的生活条件将因城市化而总体提升

4、，城市生活垃圾产生量也将随着快速增长。按照现如今城市生活垃圾产生速度，我国城市生活垃圾年产生量预计到2030年、2040年和2050年将分别达4.09×108t、4.57×108t和5.28×108t吨。由此可见，在未来的3050年，城市生活垃圾问题形势不容乐观，城市生活垃圾的清运能力将面对产生量迅速增长的挑战。1.1.2 我国城市生活垃圾特点 我国城市生活垃圾的特点是：产生量大：我国人口基数大，国民整体的环保意识不够高，生活中垃圾资源回收做的不到位。组成复杂：城市生活垃圾可分为可回收垃圾、有害垃圾、可堆肥垃圾、餐厨垃圾等；物理形态各式各样，有固体、半固体、流体等

5、多种形态，并且化学组成极为复杂。热值和固定碳含量低：我国城市生活垃圾中的热值比较低，一般大城市的生活垃圾热值大概为5.0×1066.0×106kJ/t，一些中小城市的生活垃圾热值更低（而发达国家生活垃圾热值可超过8×106kJ/t）。我国城市垃圾中的固定碳含量比较低，一般大概为2%5%。挥发分和水分含量高：我国城市生活垃圾中的含水率约在40%以上，最高可达到60%；并且垃圾中的的挥发分也比较高，挥发分大概为20%。变化大，时代的改变引起了人民生活和消费方式的改变，城市生活垃圾的组成也变得愈来愈复杂。 受生活水平和生活习惯的影响，我国城市生活垃圾的水分含量较高，城市

6、生活垃圾有机组分中，餐厨垃圾所占比例高，无机成分中灰渣比例高。由于生活方式和环境地理的差异，不同城市的生活垃圾成分的差异比较大。发展程度高的城市中，有机质（如纸张，餐厨垃圾，塑料等）的含量较高；燃煤量大的城市，灰渣等无机物含量高，中小型城市的有机质含量一般为20%，一些大城市有机质含量可达到40%以上6。总的来说，我国城市垃圾组成中纸张约占8%15%，玻璃约占3%4%，塑料约占10%12%，有机物含量约占50%60%。在一般情况下，我国城市生活垃圾中不可堆腐垃圾、无机垃圾和不可燃垃圾的含量分别高于可堆腐垃圾、有机垃圾和可燃垃圾。 1.1.3 我国城市生活垃圾的发展趋势 随着城市居民的生活条件的

7、明显提升，我国城市生活垃圾的组成和特征也发生了明显的改变。基本趋向是可燃垃圾比例变大，城市生活垃圾由低热值低有机物阶段向高热值高有机物阶段发展，其中改变最明显的组分是煤灰的比例，居民生活燃料构成的改变是一个重要的影响因素，我国城市生活垃圾中煤灰比例持续降低，易堆腐废物比例持续提高，其中可回收垃圾和有机垃圾所占比例表现为燃气区高于燃煤区。由于一次性用品以及商品包装的大量使用，生活垃圾中塑料所占的比重逐渐变大。1.2 城市生活垃圾的危害 1.2.1 占用土地 我国城市生活垃圾主要通过填埋方式进行处理，首先垃圾填埋厂的建设需要占据大量土地，并且被占据的土地在相当长的一段时间内都不会有再利用的价值，而

8、我国现有的处理能力只能处理每年城市生活垃圾巨大产生量中的一部分，仍有大量的生活垃圾在城市郊区堆放，这也占据了大量土地，其中很多是可以用于农业生产的耕地。据统计，历年来我国累计生活垃圾堆存量已超过6.0×109t，约侵占土地5.0×108m2，同时造成很多城市陷入了被垃圾包围的尴尬境地，这不仅侵吞了大量的耕地，加重我国耕地不足的矛盾，还严重限制市郊的农业生产和正常发展。最近几十年内，在城市化进程的引导下，我国城市生活垃圾年产生量仍将持续快速增长，一方面我国需要更多的土地建设城市生活垃圾处理厂，另一方面超过我国处理能力之外的生活垃圾将会侵吞更多的土地，今后生活垃圾侵占土地这一问

9、题将会使我国陷入更大的困境。 1.2.2 污染大气 堆放处理的生活垃圾中小粒径固体废物、粉尘、塑料袋等会因风的卷带作用进入大气中，污染大气环境，降低能见度，并影响人体健康。微生物在合适的（温度、湿度、pH)条件下能够分解生活垃圾，这一过程会溢出有毒气体并产生刺鼻的气味，损害周边的大气环境。城市生活垃圾在焚烧过程中也会释放多种有害气体，如二噁英、挥发性有机物、多环芳烃、多氯联苯、PM10（直径不大于10m的固体颗粒）、PM2.5（直径不大于2.5m的固体颗粒）等，而二噁英是“三致”有毒化合物，具有很强的免疫、内分泌和生殖毒性。如果生活垃圾焚烧气体未经过彻底的无害化处理，就会损害大气环境，并且危及

10、到人类健康。填埋处置的生活垃圾会产生大量填埋气体（LFG），其主要成分为CH4和CO2，100kg城市生活垃圾经厌氧发酵能产生3040m3气体，其中CH4约占55%65%，CO2的约占40%，CH4和CO2均为常见的温室气体，CH4的比重比较空气小，填埋产生的CH4溢出后会快速浮升并耗损臭氧层，CH4的温室效应大概为CO2的20倍，生活垃圾分解产生的CH4和CO2也是引起温室效应加剧的原因之一。垃圾填埋气中含有的微量硫化物、氮氢化合物和有毒金属物质也会严重损害大气环境，温度较高时生活垃圾经微生物分解产生的刺鼻气味会严重影响到周边居民的生活环境。垃圾填埋气中存在着多种污染性气体，对垃圾填埋气样品

11、分析时一共从中检测出63种有机化合物，其中有16种属于严重危害人类健康的污染物。1.2.3 污染土壤，危害农业 在城市郊区露天堆放的生活垃圾，侵占了很多耕地，影响周围土地正常使用功能的发挥，并且且会加剧我国原本就存在的人口众多与耕地量短缺之间的矛盾。生活垃圾在分解过程中会形成大量的渗滤液，渗滤液具有有机物和重金属离子含量高、病原菌和寄生虫卵含量高的特点。渗滤液会严重污染土壤，影响土壤中原有微生物的生长繁殖，不利于农作物的生长。渗滤液还会导致土壤重金属含量超标和土壤结构改变，并且降低土壤肥力，导致农作物减产。另外由于受污染土壤中的病原菌和寄生虫卵具有传播疾病的能力，重金属离子会经食物链富集，使得

12、被污染土壤所种植的农作物存在安全风险。另外现如今还存在塑料制品和有机合成材料随垃圾进入农田的现象，降解不彻底的塑料薄膜残体会阻碍农作物根系对土壤中水分的吸收，影响农作物的正常生长。据中国农科院的一项研究，每1m2施用生活垃圾7.5kg，对试验组小麦连续施用两年，对照组小麦施用化肥，结果试验组麦粒中的重金属含量远高于施用化肥的对照组，未经彻底无害化处理的生活垃圾及其堆肥产品若直接施用于农田会严重危害农业发展。 1.2.4 污染水体 堆放的城市生活垃圾和防渗措施不达标的垃圾填埋场的生活垃圾在发酵、分解过程中会产生大量含有重金属离子和有机污染物的渗滤液，渗滤液经土壤渗入地下水体会造成地下水污染；降水

13、冲刷堆放处理的生活垃圾，会把垃圾携带到河流中，造成河床淤积，降低河流的排涝能力，并污染地表水体，影响水资源的正常使用。降水和地表径流还会把垃圾中的有毒有害物质携带进入水体，如有机污染物包括N、P等营养元素以及重金属离子等，造成水体污染和富营养化。重金属会在水生物体内富集，并能沿食物链传递，破坏水生物环境并威胁到人类健康。例如，危险废物如电池在长时间随意堆放过程中其中的汞、镉等金属渗出后会对土壤和水体产生严重污染，并可以在动植物体内富集，对人体健康产生威胁，若人体摄入过量的镉金属不仅会导致骨骼变形，还会损害人的肝脏和肾脏。2.1 城市生活垃圾处理概况 如今，我国生活垃圾的处理主要有填埋、焚烧、堆

14、肥三种形式，其中焚烧和堆肥是我国城市生活垃圾主要的资源化利用技术。2011年的数据显示，国内六百多个市级城市的生活垃圾清运总量约为1.72×108t，总处理率约为92.1%，其中无害化处理率约为78.7%。全国全部市级城市的各种生活垃圾处理厂共有676个，处理量约为4.1×105t/d，全年无害化处理总量约为1.43×108t；在646个生活垃圾处理厂中，有545个填埋场，处理量约为3.0×105t/d，实际全年处理总量约为1.0×108t；有生活垃圾焚烧厂108个，处理量约为9.4×104t/d，实际年处理量2.6×107

15、t；有23个生活垃圾堆肥厂，处理量约为1.48×104t/d，实际年处理总量为4.27×107t。2011年我国城市生活垃圾清运总量中堆肥比例占2.7%、焚烧处理占15.8%、填埋处理占61.3%，其余20.2%实行堆放或简单填埋处理，总体看来，我国生活垃圾的资源化效率比较低。总体来说，现如今填埋是我国城市生活垃圾处理的主要方式，并且卫生填埋场的数量持续增加，进行填埋处理的城市生活垃圾所占比重也处于增长状态；生活垃圾焚烧处理也呈现出增长趋势；生活垃圾堆肥处理出现萎缩态势，但各类不成熟工艺的综合处理的应用出现增长。随着政府对城市生活垃圾问题的逐渐重视，城市生活垃圾处理行业得到

16、不断的发展，我国城市生活垃圾的处理率呈逐年上升趋势。2.2 我国城市生活垃圾处理和资源化利用技术现状 2.2.1 生活垃圾卫生填埋技术 卫生填埋法是现如今全世界范围内普遍采取的生活垃圾处理方法，卫生填埋是一种可以不借助其他处理方法单独对所有种类的生活垃圾实行处置的技术，在我国获得了广泛的应用。卫生填埋是指把城市生活垃圾放置于一定的空间内，隔离生活垃圾与自然环境之间的物质交换，使生活垃圾在其中发生微生物降解、厌氧消化等过程，使垃圾逐渐降解的一种生活垃圾处理方法。一般在卫生填埋场底层铺设防渗层，生活垃圾分层填埋，最终再铺设覆盖层。城市生活垃圾卫生填埋处理于20世纪30年代起步，由于利用这种方法处理

17、生活垃圾时投资小、操作简单，处理费用低，处理量大，对设备要求不高，并且能够有效处理多种类型生活垃圾，而后被世界上很多国家广泛采用，到20世纪70年代初，全球建立生活垃圾填埋场的城市已经达到1400多个。城市生活垃圾卫生填埋处理已经在很多国家城市生活垃圾处理中占据举足轻重的地位，联合国环境部门的统计数据显示，2010年英国卫生填埋处理城市垃圾大概占总清运总量的82%，德国占67.9 %，美国占68%。 随着城市生活垃圾卫生填埋处理的普遍采用，它的弊病也逐步展现出来。城市生活垃圾填埋场需要占据数目可观的土地，并且被生活垃圾填埋场占据的土地，在相当长的时间内都不具有再利用的价值。2000年我国生活垃

18、圾清运总量约为1.25×108t，如果进入填埋场的垃圾的密度按400kg/m3、填埋场的垃圾填埋高度平均3m估算，仅2000年一年就会有1.23×104hm2土地被占据，若生活垃圾清运量按平均每年10%的增长速度估计，到2050年，生活垃圾填埋处理累计侵占土地将达到1.45×106hm2，这意味着我总面积的千分之一丧失了利用价值，这个数字与中国耕地总面积的1.3%相当。一些发达国家也意识到了大量的生活垃圾填埋场将加速导致土地资源紧缺的问题，美国环保局表示，在今后20年内美国现有80%的生活垃圾卫生填埋场将被逐步关停。另外城市生活垃圾填埋场的选址也比较困难，如果填埋

19、场离市区较近，就会影响周围居民的生活环境，并且阻碍城市向外发展，而如果填埋场离市区较远，运输生活垃圾的往返运费就会增加。在现如今我国城市生活垃圾普遍采取混合收集的前提下，生活垃圾大多不经过细致的分类就直接经压缩进入垃圾填埋场，这不仅阻碍了对一些有用物质的回收利用，还将使生活垃圾填埋场提前服役到期。如果城市生活垃圾建立比较系统的收集运输系统，只把不能进行资源化利用的生活垃圾进行填埋处理，城市生活垃圾填埋处理就会发挥更大的社会效益，并且还能够降低生活垃圾的填埋成本。城市生活垃圾在填埋过程中会产生大量的渗滤液，如果填埋场防渗系统不达标，就会有污染土壤和地下水的危险，生活垃圾在被微生物厌氧分解过程中产

20、生的CH4会加剧温室效应，并且有引起爆炸的危险。哈佛大学的一项研究证明，在垃圾填埋场投入使用几年后，其周围地表水中 Hg、Cd、Co、Cu、Cr、Pb 等重金属离子的含量较之前会出现明显升高，有的甚至超标上百倍，填埋场区大气中Hg的含量比填埋场建成前高一个数量级。在城市生活垃圾卫生填埋逐渐发展的过程中，人们也在不断改进填埋处理的一些缺陷。为了防止渗滤液对土壤以及地下水的污染，在设计施工中开始铺设新型防渗层，近几年来也发展出了在填埋场铺设双防渗层，以及设置渗滤液收集池的做法，从环境污染风险评价角度看来这些做法减轻了渗滤液污染环境的威胁。在对待填埋过程中产生的填埋气体时，也发展了在卫生填埋场增设排

21、气通道，并对填埋产生的气体进行发电等资源化利用的做法，理论计算显示，如果当今我国城市生活垃圾填埋场产生的填埋气有1/2得到回收利用，则每天可以回收1.2×1010m3热值可达2.1×107J/m3的沼气，这与30座100t规模焦化厂利用800 t优质煤正常工作时的日产气量相当。 2.2.2 生活垃圾焚烧处理 现如今焚烧法是我国一种重要的城市生活资源化利用方法，在应用程度上仅次于卫生填埋处理，居于第二的位置。焚烧法处理城市生活垃圾的基本原理是：置于特殊设计的燃烧炉中的生活垃圾在高温和氧气充足条件下发生氧化燃烧反应，释放热能，产生燃烧气，形成比较稳定的固体残渣，同时杀死微生物的

22、一种生活垃圾处理和无害化方式，实质是氢、碳、硫等与氧元素的在高温下的氧化反应。焚烧法对生活垃圾处理的减容程度高，经焚烧处理后的生活垃圾重量大概降低至原来的20%以下，体积大概降低至原来的10%以下，如果进一步将残渣进行卫生填埋处理，将明显减少对土地的占用，而且可以延长填埋场服务期限。生活垃圾焚烧处理过程中产生的热能可以用于发电或者供暖，生活垃圾的焚烧处理在高温下进行，灭菌效果好，可以使病原微生物彻底失活，并且生活垃圾中的一些有毒有害物质在高温下会被破坏，降低了生活垃圾对自然环境的危害以及对人类健康的损害。总之，焚烧法处理生活垃圾具有能同时实现“三化”的突出优点，并且处理量大、无害化彻底、处理速

23、度快、焚烧厂占地面积小。焚烧法具备的很多优点得到了很多国家的肯定，并被世界上愈来愈多的国家采用，焚烧法也是我国城市生活垃圾资源化的重要发展方向。深圳市在1985年率先引进焚烧技术开启了我国采用焚烧法处理城市生活垃圾的先河，在国家政策的大力支持下，焚烧法在我国的应用稳中求进，在2006年，我国城市生活垃圾总清运量仅有不到1/10利用焚烧法处理，而到了2011年这个比例升至15.8%。世界焚烧法处理城市生活垃圾应用较为广泛的的国家有德国、希腊和法国，生活垃圾焚烧比例分别占76%、68%和62%，与德国、希腊和法国相比我国的焚烧比例还比较低。 现如今焚烧法在我国城市生活垃圾处理中并没有占有很大的比例

24、，这与其自身存在的一些缺点有很大关系。其中导致焚烧法在我国应用不广泛的主要限制因素是焚烧法对城市生活垃圾的低位热值有一定的要求，通常认为热值大于4000KJ/kg的城市生活垃圾适宜焚烧处理，热值不高的生活垃圾在焚烧处理时必须加入助燃剂，而现如今餐厨垃圾是我国城市生活垃圾有机组分的主体，餐厨垃圾因水分含量高而不适宜进行焚烧处理，我国城市生活垃圾除了餐厨垃圾之外热值还不能满足焚烧处理的要求，在处理时会因为需要添加助燃剂而增加处理成本，随着我国城市生活垃圾热值的逐渐提高，低位热值对焚烧法应用的限制会逐渐变小，焚烧法在我国将会有更大的发展。在我国城市生活垃圾的收集方式普遍采用混合式收集的条件下，由于对

25、城市生活垃圾资源化回收不到位，导致很多可资源化回收的有用物质进入焚烧厂，城市生活垃圾焚烧处理是资源化利用的最终途径，生活垃圾经焚烧处理后不能再对原本可以进行资源化利用的物质进行再回收，这造成了很大的资源浪费。另外，城市生活垃圾在进行焚烧时会产生很多酸性气体、挥发性有机物、二噁英等污染性气体，二噁英的毒性约为氰化物毒性的1000倍，燃烧产生的气体如果得不到彻底的处理，将会对人体健康和生态环境构成很大威胁。目前处理二噁英的技术比较复杂，需要很大的投资，焚烧处理设备本身就需要巨大的资金支持，这又增加了焚烧法的运行成本，使得很多城市在选择建造城市生活垃圾焚烧厂时面临巨大的资金压力。 2.2.3生活垃圾

26、堆肥处理技术 堆肥法是指在人工控制的条件下，为微生物提供合适的生长繁殖环境，通过真菌、放线菌、细菌等微生物的分解，将城市生活垃圾中的可分解有机物转变成对环境无害的腐殖质的过程。堆肥法是通过生物方法达到对生活垃圾的处理以及资源化利用，堆肥法区别于焚烧法和卫生填埋的最大特点是充分利用自然界的力量来解决城市生活垃圾问题，堆肥法的核心是在运行阶段对含水率、温度、pH、碳氮比、供氧量等关系到是否适宜微生物生长和繁殖的条件的控制，堆肥产品能够用作农业肥料，并且具备改善土壤结构和调节微生物分布的优点。这种处理方法的投资低、对设备的要求不高、操作简单、处理费用少。我国现代化的城市生活垃圾堆肥技术大致出现在20

27、世纪70年代左右，在此之前虽然在农村出现了利用生活垃圾堆制农肥的现象，但当时一般是在没有人工干预的自然条件下进行的，并且处理量不大。从20世纪70年代以后我国开始重视对堆肥技术的研发和推广工作，此后生活垃圾堆肥技术在我国得到了一定程度的发展，到20世纪80年代末，我国出现了很多有关堆肥法处理城市生活垃圾的新工艺和新技术，并建设了大量的城市生活垃圾堆肥厂，这一时期国内城市生活垃圾的堆肥比例仅次于填埋比例，但是由于堆肥产品销路不好，从20世纪90年代至今城市生活垃圾堆肥处理呈现出萎缩态势，在2011年我国城市生活垃圾堆肥比例仅占2.6%。 正是目前条件下由于堆肥法处理城市生活垃圾存在的一些缺点，才

28、导致堆肥法出现的萎缩态势。物质生活的不断丰富引起城市生活垃圾的种类和成分愈来愈趋于复杂，而堆肥法主要针对处理垃圾中的可堆腐有机物，并不能处理不可堆肥物质，另外现如今混合收集的生活垃圾中可堆腐与不可堆腐组分并存，如果要采取堆肥法处理，就必须对进入堆肥厂的垃圾进行分类，把可堆腐物质与不可堆腐物质分开，这就会增大堆肥法处理的运行成本，并且目前的分拣技术并不能把城市生活垃圾中的有机物和无机物彻底分开，那么堆肥处理技术的优势不能彻底发挥，这也是限制堆肥法选用的重要原因。堆肥法的处理效率低，堆肥周期长、占地量大，环境状况恶劣。同焚烧法及卫生填埋相比，堆肥法较低的工作效率和较小的处理能力不能适应生活垃圾较快的增长速度，这也是引起各城市在建设处理厂时避免选择堆肥厂的原因。堆肥法处理城市生活垃圾的产物肥效比化肥低，堆肥的成本却高于化肥的生产成本，堆肥产物中N、P、K等农作物必须的营养成分的含量较低，如果堆肥过程中监管不力可能导致堆肥产品的重金属离子浓度过高，不适宜作为农业肥料，若长期施用重金属离子含量高的生活垃圾堆肥产品可能导致农作物重金属含量超标，这会影响到生活垃圾堆肥的销路，使堆肥法处理城市生活垃圾的发展丧失了经济动力，导致堆肥处理技术在我国的应用呈萎缩态势。