第一篇　概論

一、國外城市垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀與分析

（一）發(fā)達(dá)國家城市垃圾管理基本狀況

目前，國外發(fā)達(dá)國家的城市垃圾收集、運(yùn)輸和處理技術(shù)已很成熟，并積累了許多經(jīng)驗(yàn)。在收集方面，大多數(shù)國家采取了分類收集；在運(yùn)輸方面，基本采用密閉壓縮運(yùn)輸；在處理方面，城市生活垃圾廣泛采用衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥和綜合利用（再生循環(huán)利用）四種處理方式，表1-1是世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家城市垃圾處理方式比例；在投資方面，1992年歐洲用于垃圾處理方面的投資約為149.25億歐元。

近15年來，歐美發(fā)達(dá)國家在城市生活垃圾問題上經(jīng)歷了一場革命。這場革命的核心內(nèi)容就是生活垃圾的綜合管理思想的形成和實(shí)施，體現(xiàn)在一系列政策體系和管理體系上，最直接的表現(xiàn)就是分類收集的廣泛推廣和垃圾排放收費(fèi)的普遍實(shí)行。

在過去15年中，工業(yè)化國家的垃圾產(chǎn)出量無論在絕對量上還是單位產(chǎn)值產(chǎn)量上，都在急劇增長。1995年歐洲主要國家垃圾產(chǎn)量見表1-2。

在這種情況下，發(fā)達(dá)國家的垃圾處理政策也發(fā)生了變化。經(jīng)過不斷探索和發(fā)展，歐洲國家在城市垃圾污染防治方面形成了一個嶄新的思想，其核心就是“可持續(xù)發(fā)展”。20世紀(jì)90年代，許多發(fā)達(dá)國家治理垃圾的戰(zhàn)略目標(biāo)是：通過選擇較高層次的管理目標(biāo)，達(dá)到垃圾處理可持續(xù)發(fā)展的目的。首先，最優(yōu)先方案是避免產(chǎn)生垃圾；如果必須產(chǎn)生，產(chǎn)出量要最小。其次，按實(shí)際情況，最大可能地進(jìn)行回用或回收。最后，處理的目標(biāo)應(yīng)是回收能源和減少最終處置量。

1.美國城市生活垃圾處理。美國每年產(chǎn)生城市生活垃圾約3億t，基本上都得到了處理。表1-3為美國部分州1993年城市生活垃圾的產(chǎn)量和處理方式比例情況。在美國，垃圾減量化和資源化始終放在第一位。盡管美國目前填埋處理率較高，但近20年來垃圾焚燒處理在美國發(fā)展很快，在大城市或某一地區(qū)聯(lián)合建設(shè)大型垃圾焚燒廠已成為一種發(fā)展方向，垃圾焚燒量已占垃圾處理總量的10％以上，而庭院垃圾的堆肥和廢物的回收利用已占垃圾總量的20％以上。

美國城市生活垃圾的處理在各個州都有不同的特點(diǎn)，垃圾處理的費(fèi)用也因地而異，不同的州相差很大。美國垃圾填埋和焚燒處理費(fèi)用如表1-4所示。

2.英國城市生活垃圾處理。英國人均垃圾產(chǎn)量同世界其他各國相比是較少的，這同這個國家的工業(yè)化水平、人民生活水平以及環(huán)保意識關(guān)系很大。目前，英國對城市生活垃圾處理的主要方式仍采用填埋，焚燒只占很少一部分，也有一部分堆肥處理，見表1-5。

3.德國城市垃圾處理。

德國人口總數(shù)約9000萬，城鎮(zhèn)人口約占85％，全國人口的1/3居住在大中城市，約2800萬人。德國城市生活垃圾在20世紀(jì)70～80年代增長較快，70年代城市垃圾問題已經(jīng)非常嚴(yán)重，如1972年，德國城鎮(zhèn)生活垃圾年產(chǎn)量達(dá)到1934萬t，人均年產(chǎn)垃圾238kg，從1976～1985年的10年中，人均垃圾年產(chǎn)量從330kg增加到450kg，城市垃圾的總量每年增加8％～10％，1985年達(dá)到頂峰。德國政府對城市垃圾處理十分重視，在1991年6月12日實(shí)施《包裝條例》，并于1998年8月進(jìn)行了修改補(bǔ)充。該條例規(guī)定包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)商、銷售商有義務(wù)回收并處理包裝廢棄物，并承擔(dān)所需費(fèi)用，同時規(guī)定了不同包裝材料必需達(dá)到的回收利用率。《包裝條例》在德國實(shí)施后，大大促進(jìn)了清潔生產(chǎn)，減少了一次性包裝產(chǎn)品的使用，自1990年以后，垃圾產(chǎn)量呈逐年下降趨勢，到1995年以后人均垃圾年產(chǎn)量穩(wěn)定在300kg左右。

德國有較完善的負(fù)責(zé)垃圾回收的雙軌系統(tǒng)，也稱綠點(diǎn)標(biāo)志系統(tǒng)。其做法是每戶發(fā)一個黃色垃圾桶（袋）（以區(qū)別傾倒普通垃圾的黑桶）。凡是印刷有綠點(diǎn)標(biāo)志的商品包裝物，用完后都可免費(fèi)投入黃桶。現(xiàn)在這個系統(tǒng)又有了發(fā)展，在黃桶基礎(chǔ)上又發(fā)展了藍(lán)色垃圾桶和綠色垃圾桶，藍(lán)色垃圾桶收集紙張，綠桶稱“生態(tài)桶”，用以收集有機(jī)垃圾。在德國居住區(qū)的居民房前屋后均放置著這種帶有顏色的垃圾桶，數(shù)量比較多，以收集廚房及庭院的有機(jī)垃圾。根據(jù)用戶與垃圾收運(yùn)部門的協(xié)議確定清運(yùn)頻率。另外，在幾個路段或一個街區(qū)設(shè)一個收集點(diǎn)，并放置著一組標(biāo)有不同顏色的垃圾桶，用來分別收集紙張、塑料、玻璃等可回收利用的城市生活垃圾資源，僅收集玻璃的垃圾桶就有三種顏色分別收集無色、棕色、綠色的瓶子。收集點(diǎn)的垃圾桶每30d清運(yùn)一次，德國人也有自己將垃圾送到垃圾分選廠的習(xí)慣。

由于普遍采用了垃圾分類收集并建設(shè)了很多垃圾分選廠，使城市生活垃圾中的廢品回收率大大提高。1996年，各種玻璃瓶的回收率為79％，廢紙的回收率為71％。到1993年，德國的分類收集量已占城市垃圾量的75.5％，包括物質(zhì)和能量的利用在內(nèi)，德國城市垃圾的平均綜合利用率達(dá)到50％。

德國城市垃圾綜合利用和無害化處理技術(shù)發(fā)展很快。發(fā)展最快的是垃圾焚燒技術(shù)和熱回收技術(shù)，20世紀(jì)70年代全國只有不到10臺焚燒爐，年處理垃圾量71.8萬t，到1999年已有61座垃圾焚燒廠，年處理垃圾量1000多萬噸。同時，垃圾填埋量在逐年減少，為防止垃圾填埋滲濾液對土壤和地下水的污染，對進(jìn)入填埋場的垃圾制定了嚴(yán)格要求，2005年后，其填埋垃圾中有機(jī)物含量不得超過5％。

4.新加坡生活垃圾處理。新加坡因?yàn)閲联M小，對于廢物減量要求很嚴(yán)格。環(huán)境省的政策是以減量化為主要目標(biāo)，現(xiàn)有的Tuas垃圾焚燒廠、Ulu Pandan垃圾焚燒廠和Senoro焚燒廠合計(jì)處理能力已達(dá)6000t/d，達(dá)到了全部生活垃圾減量化90％的指標(biāo)。

新加坡環(huán)境發(fā)展部1987年的總支出額為4.272億美元，其中，以經(jīng)營管理垃圾處理設(shè)施的工程服務(wù)部支出4440萬美元，占全部支出的10.4％。

新加坡環(huán)境發(fā)展部將全國劃分成9個分區(qū)，并逐步將公共垃圾收集的服務(wù)私營化。一家德國公司已成為第一個分區(qū)的公共垃圾收集的服務(wù)公司，另一家本地公司也將負(fù)責(zé)第二個分區(qū)的公共垃圾收集的服務(wù)。

（二）發(fā)達(dá)國家垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀分析

1.垃圾焚燒處理。

（1）垃圾焚燒發(fā)展過程。垃圾焚燒處理已有100多年歷史，但出現(xiàn)有控制的焚燒（煙氣處理、余熱利用等）只是近幾十年的事。它與填埋處理相比，具有占地小、場地選擇易，處理時間短，減量化顯著（減重一般達(dá)70％，減容一般達(dá)90％。），無害化較徹底以及可回收垃圾焚燒余熱等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國家得到越來越廣泛應(yīng)用。特別是近幾年來，由于垃圾焚燒煙氣處理逐步受到重視，特別是煙氣處理技術(shù)不斷進(jìn)步（見表1-6），余熱利用系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善，垃圾焚燒爐又取得新發(fā)展。進(jìn)行余熱利用的垃圾焚燒廠被稱為“能源回收工廠”（Waste-To-Energy）。目前，垃圾焚燒處理，美國占17％，日本約占75％，德國和法國約占30％～50％，英國占9％～10％，加拿大占5％～6％。

（2）焚燒技術(shù)類型。目前，在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的城市垃圾（MSW）焚燒，主要有：①全量焚燒系統(tǒng)（Mass bum system），通常焚燒處理量250～3000t/d，用來焚燒混合垃圾。②將混合垃圾進(jìn)行分選處理制成一定尺寸規(guī)格的垃圾衍生燃料（Refuse derived fuel簡稱RDF），制成的RDF燃料比混和垃圾具有較好的均勻性，可以和煤、木屑等其他燃料混和燃燒。③塊裝組合式焚燒系統(tǒng)（Modular system），通常是指在制造廠制造好標(biāo)準(zhǔn)組件到現(xiàn)場組合安裝，此類型焚燒系統(tǒng)處理量相對較小（10～200t/d）。④流化床焚燒爐、熱解（Pyrolysis）等，這種處理工藝應(yīng)用較少。1996年美國垃圾焚燒廠（WTE）統(tǒng)計(jì)見表1-7。

1）全量焚燒系統(tǒng)（Mass burn system）。全量焚燒系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于不經(jīng)預(yù)處理的混合垃圾焚燒。這類焚燒爐多為爐排爐。垃圾在一個傾斜的移動的爐排上能夠和空氣進(jìn)行充分地混合從而得到較完全的燃燒。目前，有多種專利爐排在實(shí)際中得到應(yīng)用（如搖動式、移動式、反推式等），也有一些系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)窯代替移動爐排的攪動和混合，并應(yīng)用于全量垃圾焚燒系統(tǒng)。發(fā)達(dá)國家城市垃圾大多采用無預(yù)處理焚燒系統(tǒng)并進(jìn)行余熱利用，該系統(tǒng)利用率達(dá)85％以上。

2）垃圾衍生燃料（RDF）系統(tǒng)。在美國，有一部分地區(qū)將混合垃圾通過機(jī)械分選、破碎處理等方式制成物理性較均一的垃圾衍生燃料（RDF），RDF最終加工形態(tài)根據(jù)不同要求可制成不同尺寸規(guī)格的顆粒或壓縮成塊狀。由于RDF可部分代替煤直接用于工業(yè)鍋爐，也可和煤或木屑混合燃燒，因而RDF廠址選擇具有較大的靈活性。主要設(shè)備有輸送皮帶、滾筒篩、磁選機(jī)及空氣分選機(jī)等。由于機(jī)械設(shè)備較多，系統(tǒng)能耗較高，因此系統(tǒng)利用率較低。

3）組合式焚燒系統(tǒng)（Modular system）。這類焚燒系統(tǒng)（又稱Controlled Air Oxidization System）一般焚燒量較小，最大處理量為200t/d以下。它的主要部件為兩個標(biāo)準(zhǔn)化燃燒室，由制造廠家生產(chǎn)好，現(xiàn)場組合安裝，因而適于就地焚燒，多用于醫(yī)院垃圾、工業(yè)垃圾焚燒。通常第一燃燒室采用缺氧燃燒，溫度一般為540～760℃，第二燃燒室溫度為980℃以上，進(jìn)料方式為連續(xù)進(jìn)料或批量進(jìn)料。

4）其他焚燒系統(tǒng)。流化床焚燒又稱沸騰爐。爐床由耐火砂粒組成，燃燒時砂床在風(fēng)力作用下呈“沸騰”狀態(tài)。物料以砂床為載體呈懸浮狀態(tài)燃燒，這種焚燒爐的特點(diǎn)是燃燒效率高，占地面積小，但對燃燒物料的尺寸有一定要求。流化床焚燒爐主要有兩種類型，一種為內(nèi)旋流化床（Bubbling Fluidized bed），物料只在爐床上燃燒；另一種為循環(huán)流化床（Circulating Fluidized bed），部分沒有完全燃燒的物料經(jīng)過旋風(fēng)器進(jìn)入流化床底部循環(huán)燃燒。

熱解（Pyrolysis），其過程通常是在490～590℃條件缺氧熱分解，分解產(chǎn)生的氣體送到二燃室進(jìn)行充分燃燒。熱解工藝具有煙氣處理簡單的特點(diǎn)，目前在美國、德國、加拿大有少量應(yīng)用。

據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，德國現(xiàn)有垃圾焚燒廠61座，年處理能力為1389.73萬t。其中，焚燒爐58座，熱解爐2座，氣化爐1座；焚燒爐中約30％為滾動爐排，70％為爐排爐，約83％的垃圾焚燒廠是2～4條生產(chǎn)線。

2.衛(wèi)生填埋處理。所謂衛(wèi)生填埋，就是能對滲濾液和填埋氣體進(jìn)行控制的填埋方式。早期的垃圾填埋處理由于未控制其對環(huán)境的污染，造成了嚴(yán)重的后果。直到20世紀(jì)30年代，在美國的加利福尼亞才首次提出“衛(wèi)生填埋”的概念。由于垃圾產(chǎn)量大大增加，而且含有有毒有害物質(zhì)，因此造成環(huán)境污染的可能性也大大增加，所以人們對垃圾填埋場的環(huán)境影響越來越重視，垃圾填埋場的操作運(yùn)行管理也越來越嚴(yán)格。

（1）填埋場防滲與滲濾液收集處理。

1）防滲。防滲處理是生活垃圾衛(wèi)生填埋場選址和建設(shè)要考慮的重要因素之一。在填埋場基底沒有天然隔水層的情況下，為防止垃圾滲濾液污染填埋場及其周圍的地下水，需要對填埋場采取防滲處理。

填埋場的防滲處理包括水平防滲和垂直防滲兩種方式。水平防滲是指防滲層水平方向布置，防止垃圾滲濾液向下滲透污染地下水；垂直防滲是指防滲層豎向布置，防止垃圾滲濾液向周圍滲透污染地下水。一般填埋場防滲處理要考慮結(jié)合采用水平防滲和垂直防滲兩種方式。根據(jù)填埋場的具體情況，也有采用一種防滲方式就可滿足防滲要求。

①水平防滲。填埋場襯層主要有兩類，一類是粘土襯層，另一類是人工合成襯層（又稱土工膜）。粘土襯層包括天然粘土襯層和人工粘土襯層。在很多地區(qū)，粘土襯層由于造價相對較低應(yīng)用較多。人工合成襯層又稱土工膜（Geomembrane），它是不透水的土工合成材料的總稱。國外從20世紀(jì)80年代開始在垃圾填埋場防滲處理中使用土工膜作為襯層材料，逐步成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)并得到廣泛的應(yīng)用。通常采用2～2.5mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）塑料作為襯里材料，其滲透系數(shù)可達(dá)10-12～10-13cm/s。目前，土工膜已形成了系列產(chǎn)品，并制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)。

人工合成襯層作為最近20多年發(fā)展起來的新技術(shù)應(yīng)用有所增加，美國環(huán)保署（EPA）1987年對美國填埋場使用襯層情況的統(tǒng)計(jì)也表明了這一點(diǎn)（見表1-8）。

根據(jù)德國垃圾技術(shù)指南要求，從1999年6月1日起，所有新建、擴(kuò)建生活垃圾填埋場都應(yīng)設(shè)基底、終場防滲系統(tǒng)。圖1-1是1995年德國生活垃圾填埋場防滲系統(tǒng)狀況，目前設(shè)有防滲系統(tǒng)的生活垃圾填埋場比例已有很大的提高。

②防滲幕墻。填埋場四周采用垂直防滲幕墻并使之與天然隔水層相連接，使得填埋場場底以下形成一個相對獨(dú)立的水系，垃圾滲濾液就不會通過填埋場的基底和側(cè)壁向周圍擴(kuò)散而污染地下水。填埋場四周的垂直防滲幕墻主要功能就是防滲。在美國、歐洲，膨潤土幕墻防滲方式應(yīng)用較早，一般用于早期無防滲措施并已污染的填埋場的改造，防止垃圾滲濾液進(jìn)一步污染，在四周設(shè)置膨潤土幕墻，使得填埋場場底以下形成一個相對獨(dú)立的水系，通過滲濾液收集井抽取滲濾液并處理。

2）滲濾液處理。填埋場防滲的目的是防止?jié)B濾液擴(kuò)散進(jìn)入地下水，要消除滲濾液對地下水和地表水的污染還需要對其進(jìn)行收集和處理。國外的滲濾液收集系統(tǒng)一般由一系列收集管（通常為φ200HDPE收集管）、集水層、過濾層、集水管、集水槽組成。管網(wǎng)布置于襯層之上的集水層中。集水層由砂、碎石組成，一般襯層設(shè)計(jì)有一定坡度便于滲濾液收集。滲濾液收集后一般有以下幾種形式處理：①回噴填埋場；②運(yùn)輸（或管道輸送）至城市污水處理廠統(tǒng)一處理；③現(xiàn)場處理。

垃圾滲濾液回噴主要用于降雨量少的干旱地區(qū)（年降雨量小于700mm）。垃圾滲濾液經(jīng)過適當(dāng)處理，運(yùn)輸（或管道輸送）至城市污水處理廠是目前比較好的選擇方式之一，但要求城市具有污水處理廠并相距不太遠(yuǎn)。由于滲濾液水質(zhì)水量變化大，且污染物濃度高，垃圾滲濾液現(xiàn)場處理并達(dá)標(biāo)排放處理工藝較復(fù)雜，投資和運(yùn)行成本較高，因此，要求從填埋場管理和填埋工藝等方面盡可能減少污水產(chǎn)生量。

1991年根據(jù)聯(lián)邦德國150個生活垃圾衛(wèi)生填埋場多年監(jiān)測的50多萬個數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，滲濾液產(chǎn)生量約為作業(yè)區(qū)降雨量的30％～60％（年降雨量＞500mm），約6～10m3/ha/d。表1-9為國外垃圾填埋場滲濾液典型成分，表1-10為國外滲濾液處理技術(shù)的主要方法，表1-11為德國垃圾填埋場滲濾液排放控制值。

近10年來，由于垃圾分類收集及垃圾回收利用率的提高，進(jìn)入垃圾填埋場的有害物及有機(jī)物逐漸減少，因此，實(shí)際上滲濾液的濃度逐年下降，許多垃圾填埋場的滲濾液不做預(yù)處理已可達(dá)到排放至城市污水廠的標(biāo)準(zhǔn)。因此，從發(fā)展趨勢看今后新擴(kuò)建填埋場的滲濾液將主要集中到城市污水處理場統(tǒng)一處理。圖1-2是1995年德國滲濾液的處理體系狀況。

（2）填埋場作業(yè)與填埋機(jī)械。填埋方法一般為階梯式，即操作表面呈斜坡狀，坡度為1∶3。這種方法通常由垃圾壓實(shí)機(jī)操作，既可提高場地利用率，又可以減少雨水對垃圾的沖刷。另一種方式為平面式，填埋為分層操作，填完一層后，再填下一層，其優(yōu)點(diǎn)是操作方便，但由于外露面積大，承受降水量相對也多，故增加了雨水沖刷機(jī)會。現(xiàn)代大型衛(wèi)生填埋場大多采用單元填埋、垃圾壓實(shí)和日覆蓋。

1）垃圾壓實(shí)。垃圾壓實(shí)可以延長填埋場使用壽命，此外還可以減少沉降、日覆蓋土量以及滲濾液和甲烷的遷移，為垃圾車運(yùn)行提供更堅(jiān)實(shí)的運(yùn)行面。影響垃圾壓實(shí)的主要因素有：①垃圾層厚度。垃圾層的厚度是影響壓實(shí)程度的最主要因素，為了獲得最大程度的壓實(shí)，垃圾應(yīng)鋪成不大于0.6m厚的薄層，垃圾層越厚，壓實(shí)效果越差。②壓實(shí)次數(shù)。壓實(shí)機(jī)械一般碾壓3～5次即能達(dá)到較好的效果。③小單元邊坡。1∶3的邊坡能使壓實(shí)機(jī)得到較好的壓實(shí)效果，當(dāng)壓實(shí)機(jī)械爬這種坡時，通過碾撕垃圾成較小的污塊，而獲得較高的密度。

2）日覆蓋與中間覆蓋。一個工作日完成后，一般需進(jìn)行日覆蓋。覆蓋可利用附近的自然土，也可用建筑渣土等。覆蓋的目的是防止垃圾中的紙張等輕質(zhì)組分被風(fēng)吹散等，日覆蓋以蓋住垃圾為宜，一般覆蓋厚度約為15cm。填埋層達(dá)到一定高度后（一般4～5m），或一部分暴露時間較長（如2年以上），應(yīng)進(jìn)行中間覆蓋。中間覆蓋主要是為了減少降水進(jìn)入填埋場，減少滲濾液的形成。中間覆蓋對于控制和收集填埋氣體也很重要，中間覆蓋允許表面徑流存在。中間覆土的厚度一般為50cm左右。

3）終場覆蓋。終場覆蓋能使降水和地表水最低限度進(jìn)入填埋場，減少滲濾液的產(chǎn)生；可控制害蟲繁殖、氣體的遷移和不良?xì)馕叮皇够馂?zāi)危險控制在最低程度；可改善填埋場的景觀。覆蓋結(jié)構(gòu)基本上可分為兩類，簡單終場覆蓋和HDPE合成膜終場覆蓋。絕大多數(shù)填埋場采用簡單終場覆蓋，即使用粘土和表面耕植土覆蓋。

4）填埋機(jī)械。填埋場的主要作業(yè)機(jī)械是推土機(jī)和垃圾壓實(shí)機(jī)。目前，我國填埋場使用的主要作業(yè)機(jī)械是推土機(jī)，垃圾壓實(shí)機(jī)主要依賴進(jìn)口，目前全國各城市先后共引進(jìn)約30臺壓實(shí)機(jī)，每臺壓實(shí)機(jī)的進(jìn)口價格約300萬元人民幣。就全國范圍來說，填埋場作業(yè)機(jī)械也是一個較大的市場，需要工程機(jī)械廠家進(jìn)行專門的研究和開發(fā)，以便進(jìn)一步提高填埋作業(yè)機(jī)械的工作效能。

（3）填埋場封場管理與填埋氣體回收利用。垃圾填埋后會進(jìn)行一系列復(fù)雜的生物反應(yīng)，填埋氣體（LFG）是其主要產(chǎn)物之一。填埋氣體的主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷含量約占50％～60％，二氧化碳約占40％～50％，其余為少量的氫、氮、硫化氫等氣體。填埋氣體的主要成分甲烷（CH4）是一種可燃?xì)怏w，其低位發(fā)熱值為8570kcal/Nm3，但是CH4在空氣中的體積達(dá)到5％～15％時，可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。由于植物對CO2和CH4具有一定的敏感性，如果根部聚集LFG，會導(dǎo)致植物根部缺氧，從而危害其生長。硫化氫的主要影響是在大量氣體逸出的地方產(chǎn)生臭味。二氧化碳的主要影響是在水中溶解形成碳酸，從而溶解礦物質(zhì)使地下水礦化。隨著環(huán)境要求的提高及垃圾填埋技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)生填埋場規(guī)模不斷加大，而且密閉性越來越好。填埋氣體有可能大量產(chǎn)生并在場內(nèi)聚集，其結(jié)果將導(dǎo)致場內(nèi)壓力升高，引起填埋氣體的遷移。這種無控制的遷移，不僅可造成大氣污染，而且可能造成重大火災(zāi)、爆炸事故。因此，必須控制LFG的自由轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散。通常采取的方法有：①通過石籠等形式排空；②通過石籠和收集管進(jìn)行燃燒排空；③通過收集管網(wǎng)系統(tǒng)抽取收集后經(jīng)過凈化處理作為能源回收。

德國垃圾技術(shù)指南規(guī)定，除一些甲烷（CH4）排放量很低的老填埋場可采取被動自然排放外，其他填埋場均應(yīng)采取主動抽氣集中點(diǎn)燃排放。是否利用并無硬性規(guī)定，但由于采取主動抽氣系統(tǒng)有利于利用，因此，大多數(shù)有條件的填埋場均對氣體進(jìn)行了利用。根據(jù)德國生活垃圾特性分析，其每噸生活垃圾可產(chǎn)氣150～250m3，可發(fā)電3.5～5.5kW·h/m3。圖1-3是1995年德國生活垃圾填埋場填埋氣體收集、利用情況。目前，填埋氣體收集、利用比例有了很大提高。

發(fā)達(dá)國家填埋氣體收集、利用技術(shù)的研究、應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)高的水平，已開發(fā)出成套技術(shù)、設(shè)備，并制定了詳盡的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)填埋場的填埋氣體收集、利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動化、無人值守。

從發(fā)展趨勢看，由于進(jìn)入填埋場的有機(jī)物逐漸減少，填埋氣體產(chǎn)量亦將逐漸減少，因此國外今后對填埋氣體收集、利用技術(shù)的研究和應(yīng)用將呈下降趨勢。

3.堆肥處理。

（1）概述。現(xiàn)代堆肥技術(shù)是從20世紀(jì)30年代開始發(fā)展的，已經(jīng)形成了各種完善的工藝系統(tǒng)和成套設(shè)備。由于堆肥產(chǎn)品的市場等原因，垃圾堆肥處理特別是城市生活垃圾的堆肥處理在發(fā)達(dá)國家曾一度處于停滯甚至萎縮狀態(tài)。進(jìn)入90年代以后，由于以下幾方面因素，堆肥處理又呈上升的發(fā)展趨勢：歐美發(fā)達(dá)國家垃圾填埋場的標(biāo)準(zhǔn)和焚燒處理的排放標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了不同程度的修訂并進(jìn)一步提高，焚燒處理和填埋處理成本也隨之增加；垃圾分類收集的普遍推行為垃圾的再生利用也包括堆肥處理的發(fā)展提供了良好基礎(chǔ)條件；垃圾再生利用（Reuse and Recycling）得到廣泛地重視。近幾年來，歐美發(fā)達(dá)國家把垃圾堆肥也看作為可降解有機(jī)物的再生利用。垃圾的再生利用是垃圾減量和垃圾資源化的最佳途徑。以美國為例，由于禁止庭院垃圾進(jìn)行填埋處置的條例的實(shí)施，庭院垃圾堆肥處理場發(fā)展很快，1996年全國庭院垃圾堆肥處理場達(dá)到3400座，比1988年增長了4倍以上。為提高城市垃圾再生利用率，城市垃圾堆肥處理也有明顯增長（見表1-12）。由于歐洲推行“填埋稅”，使得垃圾填埋處理費(fèi)用顯著提高，以及限制進(jìn)入填埋場的有機(jī)物含量的填埋標(biāo)準(zhǔn)將在歐盟內(nèi)實(shí)施等因素的影響，歐洲大陸大型垃圾堆肥場從1990年87座增加到1996年684座；英國的垃圾堆肥場從1990年4座增加到1996年57座；至1999年德國共有550家堆肥設(shè)施年處理約650萬t垃圾、50家厭氧發(fā)酵設(shè)施年處理約100萬t垃圾、27家機(jī)械—生物處理設(shè)施年處理約160萬t垃圾。表1-13是1995年歐洲主要國家有機(jī)垃圾利用情況。

（2）堆肥系統(tǒng)與設(shè)備。作為城市生活垃圾處理手段之一，堆肥就是把生活垃圾中可生物降解的有機(jī)物部分進(jìn)行生物分解，并使之穩(wěn)定化、無害化和可安全使用于土地。城市生活垃圾中可堆肥物主要是廚余垃圾以及落葉等植物類垃圾，國外用于堆肥的垃圾主要是分類后的有機(jī)垃圾、庭院園林垃圾等可堆腐物，只有部分國家采用混合垃圾堆肥，見表1-14。用于處理城市生活垃圾的堆肥系統(tǒng)有許多種。按生物發(fā)酵方式可分為厭氧堆肥和好氧堆肥；按垃圾所處的狀態(tài)可分為靜態(tài)堆肥和動態(tài)堆肥；按發(fā)酵設(shè)備形式可分為封閉式堆肥和敞開式堆肥；按垃圾物料流動形式可分為間歇式堆肥和連續(xù)式堆肥。

1）好氧堆肥。根據(jù)堆肥供氧方式和物料流動形式，目前國外常用的城市生活垃圾堆肥系統(tǒng)可分為以下幾類。表1-15是德國堆肥設(shè)施通風(fēng)方式與處理能力。

①自然通風(fēng)靜態(tài)堆肥。這是一種最簡單的堆肥方式，就是將準(zhǔn)備堆肥的物料堆在一塊場地上，堆高在2m左右，料堆形狀一般是長條狀，也可以結(jié)合場地條件堆成其他形狀。有條件的地方將堆料場地硬化并加蓋防雨設(shè)施。這種堆肥方式與敞開式自然堆積很相似，料堆內(nèi)部常處于受壓狀態(tài)，外面的空氣常常不能擴(kuò)散料堆內(nèi)部而使其呈厭氧狀態(tài)，異味大，發(fā)酵不夠充分，不均勻，發(fā)酵周期較長，需3～6個月以上。垃圾經(jīng)過腐熟發(fā)酵后一般通過篩選處理，篩下物作為粗堆肥出售。堆肥過程常用設(shè)備為裝載機(jī)、滾筒篩、皮帶機(jī)和磁選滾筒等。這種堆肥方式成本較低，目前這一技術(shù)在國外已很少應(yīng)用。

②強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥。為克服自然通風(fēng)靜態(tài)堆肥堆體內(nèi)常出現(xiàn)的供氧不足的缺點(diǎn)，一般在料堆底部，沿著長度方向設(shè)置通風(fēng)管或通風(fēng)槽，由高壓離心風(fēng)機(jī)根據(jù)堆體的發(fā)酵狀況強(qiáng)制通風(fēng)。由于通過控制鼓風(fēng)量能夠?qū)Χ洋w的需氧量和含水量實(shí)現(xiàn)一定程度的控制，強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥的發(fā)酵周期比自然通風(fēng)靜態(tài)堆肥明顯縮短。采用強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥的一次發(fā)酵的時間可縮短至10～20d。強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥多為非露天堆肥。

③機(jī)械翻堆條形堆肥（Turned Windrow Composting）。條形堆肥就是采用機(jī)械把堆肥物料堆為長條形。料堆的截面為梯形狀，高度一般為2m左右，寬度4m左右；料堆的長度根據(jù)場地確定。通過機(jī)械翻堆來促進(jìn)料堆與空氣的接觸稱為機(jī)械翻堆條形堆肥。翻堆的機(jī)械可以是裝載機(jī)，也有專用的堆肥翻堆機(jī)。專用的堆肥翻堆機(jī)翻堆效率較高，大型翻堆機(jī)翻堆量可以達(dá)到1000～2000t/h。

④密閉式機(jī)械化翻堆堆肥。該方式主要工藝流程是：混合垃圾經(jīng)預(yù)處理后的可堆腐物進(jìn)入專門的發(fā)酵車間，采用專用翻堆設(shè)備翻倒垃圾以利于垃圾的好氧發(fā)酵。一次發(fā)酵后的垃圾經(jīng)二次發(fā)酵后再根據(jù)需要進(jìn)行篩分處理。

⑤臥式發(fā)酵滾筒。又稱Dano滾筒，該發(fā)酵裝置主體設(shè)備是一個長20～35m，直徑為2.0～3.5m的臥式滾筒。堆肥物料從滾筒的一端進(jìn)料口進(jìn)料，物料在筒體內(nèi)在摩擦力的作用下，隨著筒體旋轉(zhuǎn)而提升，同時借助自重而跌落。通過如此反復(fù)升落，物料被均勻地翻倒而與供入的空氣接觸，并在好氧微生物的作用下進(jìn)行發(fā)酵。此外，由于筒體斜置，當(dāng)物料沿旋轉(zhuǎn)方向提升并靠自重跌落時，逐漸向筒體出口一端移動，這樣可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料。滾筒旋轉(zhuǎn)速度一般為0.2～1.0轉(zhuǎn)/min，物料填充率為80％左右，筒內(nèi)溫度為45～65℃，停留時間為1～6d。發(fā)酵滾筒構(gòu)造簡單，制造、安裝、操作和維修方便；具有良好的混合和攪拌功能，不僅有效控制發(fā)酵參數(shù)呈最佳狀態(tài)，而且可將一次發(fā)酵周期縮短到36～48h，大大提高了效率，減少了占地面積和對環(huán)境的污染。但其缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用較高。

2）厭氧消化。有機(jī)垃圾厭氧消化處理（Digestion）是一種在厭氧狀態(tài)下利用微生物使垃圾中的有機(jī)物快速轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的厭氧消化技術(shù)。它是發(fā)達(dá)國家特別是歐洲近10年來積極開發(fā)并獲得應(yīng)用的一項(xiàng)新的垃圾生物處理技術(shù)。它與傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋相比，將厭氧消化過程由幾年縮短到30d以內(nèi)，與好氧堆肥相比，改變了占地大、處理時間長、管理復(fù)雜和有氣味等問題。厭氧消化處理具有過程可控制、易操作、降解快、生產(chǎn)過程全封閉、能源化效果好、產(chǎn)物可計(jì)量和再利用等特點(diǎn)。表1-16是垃圾厭氧消化與好氧堆肥技術(shù)的比較。