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文档简介
城市生活垃圾的成分和特性受居民生活水平、能源结构、季节变化等因素的影响,使得垃圾组分具有复杂性、多变性和地域差异性等特点。其组分主要有煤灰、纸张、塑料、砖瓦、厨渣、毛骨等组成。由于生活垃圾成分复杂,又受到种种因素的制约,因而各国对生活垃圾的处理及其污染治理技术的发展一般是随国情而异的,往往一个国家的不同地区也采取不同的处理方法。那么,生活垃圾到底给人类社会带来哪些危害呢?(1)侵占地表垃圾挤占了宝贵的土地资源和生存空间,严重影响了工农业生产和生活。大批垃圾破坏地球表面的植被,这不仅影响了自然环境的美观,更破坏了大自然生态平衡。(2)污染环境固体废物含有各种有害物质,处理不当可直接污染土壤、空气和水源,并最终对各种生物包括人类自身造成危害。(3)传播疾病垃圾含有大量微生物,是病菌、病毒、害虫等的滋生地和繁殖地,严重地危害人身健康。(4)污染土壤和水体垃圾渗出液改变土壤成分和结构,有毒垃圾会通过食物链影响人体健康。垃圾破坏了土壤的结构和理化性质,使土壤保肥、保水能力大大下降。垃圾中含有病原微生物、有机污染物和有毒的重金属等,在雨水的作用下,它们被带入水体,会造成地表水或地下水的严重污染,影响水生生物的生存和水资源的利用。(5)污染大气细小固体废物会随风飞扬,加重大气污染。在大量垃圾露天堆放的场区臭气熏天,老鼠成灾,蚊蝇孳生,有大量氨、硫化物等有害气体向大气释放,仅有机挥发性气体就多达100多种,其中含有许多致癌致畸物。一、国内现状生活垃圾处理技术的现状纵观国内生活垃圾处理技术的理论研究和工程实践,成熟且常用的生活垃圾处理技术主要有填埋、堆肥、焚烧3种。回收利用技术目前仅在少数几个城市中进行试点工作,应用实例尚不多。1.1填埋技术现状填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法,目前仍然是我国大多数城市解决生活垃
圾出路的最主要方法,约占处理总量的95%左右。根据环保措施(主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋导排气管、渗沥水处理、虫害防治等)是否齐全、环保标准能否满足来判断我国的生活垃圾填埋场可分为3个等级:简易填埋场(非卫生填埋场)、受控填埋场(准卫生填埋场)、卫生填埋场。严格按标准建设和运营的卫生填埋场数量较少,部分城市特别是经济不发达地区还是简易填埋。1.2堆肥技术现状我国具有传统堆肥技术的悠久历史,但堆肥处理率并不高。目前只有5%左右,在我国常用的生活垃圾堆肥技术可分为两类:简易高温堆肥技术、机械化高温堆肥技术。1.3焚烧技术现状我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期。“八五”期间被列为国家科技攻关项目,目前仅有深圳、上海等少数城市采用了焚烧技术,尚处于起步阶段。二、国外生活垃圾处理技术的现状1996年以前,奥地利、比利时、加拿大、丹麦、芬兰、法国、德国、意大利、日本、卢森堡、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英国、美国和新加坡等一些国家的生活垃圾处理方法以填埋法为主。此后,随着经济的发展,越来越多的国家采用焚烧法。目前,日本、瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国采用焚烧法处理垃圾的比例都接近或超过填埋法,而堆肥法在国外已较少使用。对于生活垃圾中可利用物质的回收利用率,在发达国家中平均为25%左右,有的高达50%以上。2.1填埋技术现状英国最早于1930年,美国于1940年开始采用生活垃圾卫生填埋技术一一即有控制的生活垃圾填埋技术。国外从20世纪80年代开始在垃圾填埋场防渗处理中使用人工合成材料作为衬底,逐步成为一项成熟的技术得到广泛的应用。通常采用约2mm厚的高密度聚乙烯(HDPE)作为衬底材料,其渗透系数可达10T2〜10-13cm/s。目前,人工合成衬底材料已形成了系列产品,并制定了相应设计和施工标准。垃圾填埋场作业一般由垃圾推土机和垃圾压实机操作,既可提高场地利用率,又可以减少雨水对垃圾的冲刷。现代化大型生活垃圾卫生填埋场大多采用单元填埋法,并对垃圾进行分层压实和每日覆盖。
控制填埋沼气的自由转移或扩散是填埋技术的一个组成部分,填埋沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳。通常采取的方法一是通过石笼等形式将填埋沼气导排;二是通过石笼和收集管将填埋沼气导排并使其安全直燃;三是通过管网系统收集后经过净化处理作为能源回收利用。2.2堆肥技术现状对堆肥技术进行科学研究始于20世纪20年代。而高温好氧堆肥技术是从20世纪30年代开始采用的。根据工艺流程和运行状况,高温好氧堆肥处理技术可分为静态好氧堆肥处理技术、动态好氧堆肥处理技术和间歇式动态好氧堆肥处理技术3种。进入20世纪90年代以来,动态厌氧堆肥处理技术在一部分国家率先得到了应用。早在20世纪的70〜80年代,许多发达国家曾建设了大批机械化程度较高的垃圾堆肥厂,不少国家还制定了垃圾堆肥产品的技术标准,并依据相关技术标准生产了多种用途的堆肥系列产品,以适应不同作物、不同土壤和不同用肥途径(如家庭养花、庭院苗圃、园林绿化、农业种植等)的需求。同时也在提高垃圾堆肥产品质量,扩大垃圾堆肥产品销售和拓展垃圾堆肥产品使用范围等方面做了大量工作,有效地推动了垃圾堆肥技术的推广应用。0世纪80年代后期,发达国家的生活垃圾堆肥技术应用陷入低谷,有不少国家的许多规模较大且机械化程度较高的生活垃圾堆肥厂相继倒闭。但即使在这种形势下,一些国家或城市仍在坚持不断改进垃圾堆肥技术,提高垃圾堆肥产品质量,稳步发展着生活垃圾堆肥技术。目前,国外生活垃圾堆肥厂数量总体呈下降趋势,但垃圾堆肥技术的发展并没有停顿。发展较快有两种堆肥方式:一是庭院垃圾堆肥;二是制造有机复合肥技术。2.3焚烧技术现状生活垃圾焚烧技术的发展历史相对较短,大致经历了萌芽阶段、发展阶段和成熟阶段。萌芽阶段是从19世纪80年代开始到20世纪初期。英国诺丁汉和美国纽约先后采用焚烧方法处理生活垃圾。德国汉堡和法国巴黎也先后建立了世界上最早的生活垃圾焚烧厂。二次世界大战以后,经济发展非常快,城市居民的生活水平进一步提高,垃圾中的可燃物和易燃物迅速上升,促进了垃圾焚烧技术的应用。特别是在20世纪60年代的电子工业变革后,许多先进技术在垃圾焚烧炉上得到了应用,使垃圾焚烧炉得到了进一步的完善。从20世纪70年代到90年代中期的20多年间,是垃圾焚烧技术发展最快的时期、几乎所有的发达国家、中等发达国家都建有不同规模、不同数量的垃圾焚烧厂,发展中国家已建有或正在筹建垃圾焚烧厂的也不在少
数,垃圾焚烧技术的发展方兴未艾。垃圾焚烧法是一种比较有效的垃圾处理方法。它的减量化、资源化和无害化效果都比较理想。垃圾焚烧技术经过几十年的发展现在已经比较成熟,机械炉排焚烧炉的类型已经基本定型。制约垃圾焚烧技术发展的主要因素是二次污染防治技术特别是废气处理技术的成败。2.4回收及循环利用技术现状近年来,发达国家把实现生活垃圾资源化提高到了社会可持续发展的战略高度,垃圾资源化已经成为各国谋求的垃圾治理目标。发达国家在推进生活垃圾资源化进程中,都制定了符合本国国情的相关法律、规章和各种标准规范。如德国制定了《关于容器包装废弃物的政府令》;法国制定了《容器包装政府令》;丹麦制定了《再循环法》;日本制定了《再生资源利用促进法》和《容器包装再循环法》;奥地利制定了《包装条例》等等。除法规保障外,发达国家还对废弃物循环利用和再生利用予以政策上的支持。同时遵循“谁污染谁负担”的原则,借助经济手段来保证有关举措的实施,如采取课税制度等。如美国纽约州对使用50%以上再生原料的企业实行减税制度。加拿大的部分州实行在销售过程中对易于再循环的产品课以小额度税金,对不易再循环的产品课以大额度税金。许多国家对城市居民均实行生活垃圾收费制,不少国家还在商品流通领域实行抵押金制度。如德国规定产品的销售者有义务在一次性容器及包装上加贴标签,并向消费者收取抵押金。挪威规定消费者在购买汽车时要缴一定数额抵押金,在汽车被回收时再连同利息一起返还。另外还有一些国家实行政府补贴和建立基金会等方式来鼓励生活垃圾的资源化。如瑞士1996年起向建设和管理生活垃圾焚烧厂的企业增加补助金;英国政府给配电公司发放补贴用以购买生活垃圾焚烧厂生产的电力;法国为推进生活垃圾焚烧发电事业的发展,政府采取资金补贴的方式给予支持。三、城市生活垃圾及现有处理技术现状最近20年来,随着改革开放的不断深入、城市的发展及乡村的城市化、城市中外来人口的大量增加和城市人民生活水平的不断提高,我国城市生活垃圾以每年8%到10%的增长率上升。1998年,我国城市垃圾清运已达上亿t。据最近统计表明,仅仅在沈阳市,垃圾的年产量就达到上百万t。目前,城市垃圾发展的趋势是垃圾的体积增大,而重量变轻,垃圾成分进一步复杂化。其中,包装垃圾、塑料、金属听、电器和电子产品等垃圾不断增加,城市建筑物垃圾、煤渣等逐渐减少,使垃圾无机组分大幅度下降。据最近在京津地区、长江流域
及珠江三角洲地区17个城市的调查研究结果显示,经济发达、生活水平较高的城市,有机物如厨余、纸张、塑料和橡胶的含量均较高。以厨余为例,上海占70%,广州占63%,南京占52%。从世界各国来看,据1980年美国环境问题委员会的一份报告表明,美国在1960到1970年的10年内,城市生活垃圾以每年5%的平均增长速率上升。据最近的资料表明,美国和欧共体等发达国家的垃圾年增长率仍保持在3%到5%。而且,这些发达国家城市垃圾人均产量很高,世界各国垃圾的产量不断增加,垃圾的无害化和减量化急待解决。为了解决市的垃圾问题,世界各国都投入了大量的人力和物力,研制了一些垃圾处理的方法和技术。概括起来,这些方法和技术主要可以归为三大类:卫生填埋、堆肥和焚烧(表1)。在我国,由于对城市生活垃圾实施处理比较迟,其治理率在20世纪90年代初才达到5%,目前仍然没有达到70%。垃圾处理的方法和技术也相对比较滞后,仍然以卫生填埋处理为主。在一定意义上,垃圾卫生填埋几乎可以与城市生活垃圾处理划等号。例如,杭州市的天子岭垃圾填埋场、沈阳市的赵家沟垃圾填埋场以及正在建设中的老虎冲垃圾填埋场,就是这种处理方法的实例。然而,卫生填埋存在着技术上难以克服的3个方面的问题:(1) 需要大量的填埋场地。(2)填埋过程中产生大量CH4等温室效应气体。城市垃圾中的有机物于填埋之后,在微生物好氧和厌氧的分解作用下,产生大量的二氧化碳和甲烷等气体。当甲烷在大气中与空气混合到5%到15%的浓度时会引起爆炸,而且还会造成大气污染。(3) 垃圾有机成分降解过程中产生大量渗滤液。由于降水下渗和有机垃圾的分解发酵,都会产生渗滤液。而这种污水为高浓度的有机污染废水,处理难度非常大。在美国、德国和英国,由于垃圾渗滤液的污染,分别至少有1万个、4万个和2千个填埋场急需处理。特别是在北美地区,竟然有2%的地下水含水层受到了垃圾渗滤液的污染。在一些发达国家,特别是日本、瑞士和德国等国家,由于还受到填埋场地的制约,近年来城市垃圾卫生填埋技术在这些国家的应用比例逐渐下降。相反,焚烧方法的使用有了飞速发展。这种方法的优点是:可以消纳大量城市生活垃圾,使垃圾体积和重量分别减少95%和75%,还可回收大量热能。然而,由于投资大,运行费用高,并可造成二次污染,特别是导致环境的(一种高强度的化学致癌物质)、氯化烃和多环芳烃等有害物质的污染。为此,英国、德国和美国有相当一部分环境工程专家极力反对垃圾进行焚理。表1—些国家的垃圾处理方迭[9八国别卫生填埋焚烧堆肥处理率<国70於5100日木2S661.495.4德国7125197英国的10<:]SS法国閒2010R0荷兰61231687瑞士15701490意大利13190瑞A65332100丹麦32662100比利时6?27g98新西兰64郭6100澳大利亚砧2斗11100在美国等一些国家,还对来自于食品加工过程产生的垃圾及其他有机垃圾采用堆肥方法进行处理。目前主要有好氧高温堆肥、厌氧高温堆肥和生物发酵法等。然而,由于这类方法需要的机械化水平低,堆肥质量差,肥效低,堆肥产品销路不畅,从而限制了堆肥技术的进一步发展。总之,国内外城市生活垃圾现有的处理方法不尽人意,从而更增加了城市生活垃圾污染所面临问题的严重性。四、垃圾处理产业化的障碍及技术难点要在21世纪实现垃圾处理的产业化,就必须在工艺上抛弃上述3类传统垃圾处理方法的弊端,达到垃圾处理实现机械化和工厂化特别是垃圾综合利用、资源化的目标,使垃圾处理的费用大大下降。为了达到这一目标,对成分日益复杂的垃圾实现机械分选是最为关键的一环。在这种意义上,垃圾处理产业化的主要障碍应该在于是否能够研制出一整套新型的垃圾处理装置,特别是垃圾分选设备的制造更具有实际意义。也就是说,有了这一最先进的垃圾处理装置,才能使我们的垃圾处理产业化有了技术上的支撑和保证。目前,我们仅仅从垃圾预处理的角度,把垃圾分选设备分为破碎、分选和传送等3部分,还没有把它纳入一整套新型的垃圾处理装置的总体设计中。例如,根据垃圾成分分别对破碎机进行了设计,有关的方案包括适用于石块等硬性物质破碎的冲击式破碎机、适用于玻璃等脆性物质破碎的压缩式破碎机和适用于大块物质破碎的剪断式破碎机等;垃圾机械分选则涉及重力分选(淘汰分选、风力分选和摇床分选)、筛选(振动筛、共震动筛和滚筒筛)、磁选和浮选等方法;获得不同的垃圾成分后,被机械转送到处理现场或进行回收利用,实现垃圾的资源化目标。根据目前这方面的技术发展水平,要造出一整套使垃圾处理成本大大降低的垃圾机械处理设备并使之进入全面应用阶段,仍然有许多难以克服的技术难关,这一最先进的垃圾处理装置的主要构想及相应的新型处置系统方法需要解决的工艺关键方面内容主要包括:垃圾机械分选与特殊处理设备(包括促进分选的破碎装置);(2)纸张、金属、塑料和玻璃等废品的回收利用装置;(3)易腐有机物的机械翻晒、烘干以及进一步磨碎及相应的机械装置;(4)肥料或饲料的自动转化以及化学催化反应等技术环节;(5)微波处理装置(已有试验表明,垃圾中的有机成分及可燃物在微波的作用下可分解为二氧化碳、水和其他无害物质);(6)垃圾造礁,主要是把垃圾分选而获得的大块不燃物各种无毒无害无机固体投入海洋中,形成人工暗礁,可以促进海洋鱼类的生长。至少,与现有的垃圾处理方法相比,这一最新装置及有关的新型处置方法具有以下5个方面的技术优势:(1)不产生难以处理的有毒有机渗滤液;避免产生气态的某些有害物质及一些次生污染物;达到废物的循环再生和“终生”资源化,特别是经过转化形成的新型有机复合肥,无论在肥料的质量上,还是在肥效上,都大大超出了堆肥过程中形成的普通有机肥;不需要大量的填埋场地,只需要建造工厂的场地;具有相当的技术含量与技术集成,设备本身性能稳定,容易操作。此外,用蚯蚓处理城市垃圾是各国都较为感兴趣的新课题,但目前在技术上还不成熟,需要进行攻关。蚯蚓处理城市垃圾的优点是投资少,见效快,无污染。蚯蚓的消化能力极强,它的消化道分泌的酶几乎能处理所有的有机垃圾。一亿条蚯蚓Id可吞食40到501垃圾。蚯蚓处理城市垃圾对提高垃圾的肥效有明显效果。研究表明,蚯蚓处理垃圾15d可使垃圾中速效氮增加3.9倍,有机质增加27倍。五、环保产业与垃圾处理技术创新展望近年来,鉴于我国生态环境的恶化局面,我国政府采取了许多治理措施和一些基本对策
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