官术网_书友最值得收藏!

第一篇 概論

一、國外城市垃圾處理技術現狀與分析

(一)發達國家城市垃圾管理基本狀況

目前,國外發達國家的城市垃圾收集、運輸和處理技術已很成熟,并積累了許多經驗。在收集方面,大多數國家采取了分類收集;在運輸方面,基本采用密閉壓縮運輸;在處理方面,城市生活垃圾廣泛采用衛生填埋、焚燒、堆肥和綜合利用(再生循環利用)四種處理方式,表1-1是世界主要工業發達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。

表1-1 世界主要工業發達國家城市垃圾處理方式比例(%)

img

近15年來,歐美發達國家在城市生活垃圾問題上經歷了一場革命。這場革命的核心內容就是生活垃圾的綜合管理思想的形成和實施,體現在一系列政策體系和管理體系上,最直接的表現就是分類收集的廣泛推廣和垃圾排放收費的普遍實行。

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

表1-2 1995年歐洲主要國家垃圾產量(1000t)

img

在這種情況下,發達國家的垃圾處理政策也發生了變化。經過不斷探索和發展,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“可持續發展”。20世紀90年代,許多發達國家治理垃圾的戰略目標是:通過選擇較高層次的管理目標,達到垃圾處理可持續發展的目的。首先,最優先方案是避免產生垃圾;如果必須產生,產出量要最小。其次,按實際情況,最大可能地進行回用或回收。最后,處理的目標應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展很快,在大城市或某一地區聯合建設大型垃圾焚燒廠已成為一種發展方向,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。

表1-3 美國1993年城市生活垃圾產量和處理方式比例

img

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

表1-4 美國1993年垃圾填埋和焚燒費用

img

2.英國城市生活垃圾處理。英國人均垃圾產量同世界其他各國相比是較少的,這同這個國家的工業化水平、人民生活水平以及環保意識關系很大。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。

表1-5 英國垃圾處理方式

img

3.德國城市垃圾處理。

德國人口總數約9000萬,城鎮人口約占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70~80年代增長較快,70年代城市垃圾問題已經非常嚴重,如1972年,德國城鎮生活垃圾年產量達到1934萬t,人均年產垃圾238kg,從1976~1985年的10年中,人均垃圾年產量從330kg增加到450kg,城市垃圾的總量每年增加8%~10%,1985年達到頂峰。德國政府對城市垃圾處理十分重視,在1991年6月12日實施《包裝條例》,并于1998年8月進行了修改補充。該條例規定包裝產品的生產商、銷售商有義務回收并處理包裝廢棄物,并承擔所需費用,同時規定了不同包裝材料必需達到的回收利用率。《包裝條例》在德國實施后,大大促進了清潔生產,減少了一次性包裝產品的使用,自1990年以后,垃圾產量呈逐年下降趨勢,到1995年以后人均垃圾年產量穩定在300kg左右。

德國有較完善的負責垃圾回收的雙軌系統,也稱綠點標志系統。其做法是每戶發一個黃色垃圾桶(袋)(以區別傾倒普通垃圾的黑桶)。凡是印刷有綠點標志的商品包裝物,用完后都可免費投入黃桶。現在這個系統又有了發展,在黃桶基礎上又發展了藍色垃圾桶和綠色垃圾桶,藍色垃圾桶收集紙張,綠桶稱“生態桶”,用以收集有機垃圾。在德國居住區的居民房前屋后均放置著這種帶有顏色的垃圾桶,數量比較多,以收集廚房及庭院的有機垃圾。根據用戶與垃圾收運部門的協議確定清運頻率。另外,在幾個路段或一個街區設一個收集點,并放置著一組標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。收集點的垃圾桶每30d清運一次,德國人也有自己將垃圾送到垃圾分選廠的習慣。

由于普遍采用了垃圾分類收集并建設了很多垃圾分選廠,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%,包括物質和能量的利用在內,德國城市垃圾的平均綜合利用率達到50%。

德國城市垃圾綜合利用和無害化處理技術發展很快。發展最快的是垃圾焚燒技術和熱回收技術,20世紀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,對進入填埋場的垃圾制定了嚴格要求,2005年后,其填埋垃圾中有機物含量不得超過5%。

4.新加坡生活垃圾處理。新加坡因為國土狹小,對于廢物減量要求很嚴格。環境省的政策是以減量化為主要目標,現有的Tuas垃圾焚燒廠、Ulu Pandan垃圾焚燒廠和Senoro焚燒廠合計處理能力已達6000t/d,達到了全部生活垃圾減量化90%的指標。

新加坡環境發展部1987年的總支出額為4.272億美元,其中,以經營管理垃圾處理設施的工程服務部支出4440萬美元,占全部支出的10.4%。

新加坡環境發展部將全國劃分成9個分區,并逐步將公共垃圾收集的服務私營化。一家德國公司已成為第一個分區的公共垃圾收集的服務公司,另一家本地公司也將負責第二個分區的公共垃圾收集的服務。

(二)發達國家垃圾處理技術現狀分析

1.垃圾焚燒處理。

(1)垃圾焚燒發展過程。垃圾焚燒處理已有100多年歷史,但出現有控制的焚燒(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70%,減容一般達90%。),無害化較徹底以及可回收垃圾焚燒余熱等優點,在發達國家得到越來越廣泛應用。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不斷進步(見表1-6),余熱利用系統和尾氣處理系統得到進一步完善,垃圾焚燒爐又取得新發展。進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%。

表1-6 垃圾焚燒煙氣排放水平單位:(mg/Nm3,PCDD+PCDF為TE ng/Nm3

img

注:本表摘自《Studies In Environmental Science 67 Municipal Solid Waste Incinerator Residues》,1997年。

(2)焚燒技術類型。目前,在發達國家應用的城市垃圾(MSW)焚燒,主要有:①全量焚燒系統(Mass bum system),通常焚燒處理量250~3000t/d,用來焚燒混合垃圾。②將混合垃圾進行分選處理制成一定尺寸規格的垃圾衍生燃料(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(Modular system),通常是指在制造廠制造好標準組件到現場組合安裝,此類型焚燒系統處理量相對較小(10~200t/d)。④流化床焚燒爐、熱解(Pyrolysis)等,這種處理工藝應用較少。1996年美國垃圾焚燒廠(WTE)統計見表1-7。

表1-7 1996年美國垃圾焚燒廠(WTE)統計

img

注:資料來源于From 1996 IWSA MWC DIRECTORY,Integrated Waste Services Association,Washington,D.CC.,1996.With permission.

1)全量焚燒系統(Mass burn system)。全量焚燒系統專門設計用于不經預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際中得到應用(如搖動式、移動式、反推式等),也有一些系統采用旋轉窯代替移動爐排的攪動和混合,并應用于全量垃圾焚燒系統。發達國家城市垃圾大多采用無預處理焚燒系統并進行余熱利用,該系統利用率達85%以上。

2)垃圾衍生燃料(RDF)系統。在美國,有一部分地區將混合垃圾通過機械分選、破碎處理等方式制成物理性較均一的垃圾衍生燃料(RDF),RDF最終加工形態根據不同要求可制成不同尺寸規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。主要設備有輸送皮帶、滾筒篩、磁選機及空氣分選機等。由于機械設備較多,系統能耗較高,因此系統利用率較低。

3)組合式焚燒系統(Modular system)。這類焚燒系統(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準化燃燒室,由制造廠家生產好,現場組合安裝,因而適于就地焚燒,多用于醫院垃圾、工業垃圾焚燒。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,進料方式為連續進料或批量進料。

4)其他焚燒系統。流化床焚燒又稱沸騰爐。爐床由耐火砂粒組成,燃燒時砂床在風力作用下呈“沸騰”狀態。物料以砂床為載體呈懸浮狀態燃燒,這種焚燒爐的特點是燃燒效率高,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,一種為內旋流化床(Bubbling Fluidized bed),物料只在爐床上燃燒;另一種為循環流化床(Circulating Fluidized bed),部分沒有完全燃燒的物料經過旋風器進入流化床底部循環燃燒。

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

據1998年統計,德國現有垃圾焚燒廠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條生產線。

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

(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生填埋場選址和建設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合采用水平防滲和垂直防滲兩種方式。根據填埋場的具體情況,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,粘土襯層由于造價相對較低應用較多。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,逐步成為一項成熟的技術并得到廣泛的應用。通常采用2~2.5mm厚的高密度聚乙烯(HDPE)塑料作為襯里材料,其滲透系數可達10-12~10-13cm/s。目前,土工膜已形成了系列產品,并制定了相應的設計、施工標準。

人工合成襯層作為最近20多年發展起來的新技術應用有所增加,美國環保署(EPA)1987年對美國填埋場使用襯層情況的統計也表明了這一點(見表1-8)。

表1-8 美國填埋場襯層類型統計(%)

img

注:總數超過100%是因為有的采用了兩種以上類型。

根據德國垃圾技術指南要求,從1999年6月1日起,所有新建、擴建生活垃圾填埋場都應設基底、終場防滲系統。圖1-1是1995年德國生活垃圾填埋場防滲系統狀況,目前設有防滲系統的生活垃圾填埋場比例已有很大的提高。

img

圖1-1 1995年德國生活垃圾填埋場防滲系統狀況

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立的水系,垃圾滲濾液就不會通過填埋場的基底和側壁向周圍擴散而污染地下水。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,防止垃圾滲濾液進一步污染,在四周設置膨潤土幕墻,使得填埋場場底以下形成一個相對獨立的水系,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滲濾液擴散進入地下水,要消除滲濾液對地下水和地表水的污染還需要對其進行收集和處理。國外的滲濾液收集系統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,一般襯層設計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運輸(或管道輸送)至城市污水處理廠統一處理;③現場處理。

垃圾滲濾液回噴主要用于降雨量少的干旱地區(年降雨量小于700mm)。垃圾滲濾液經過適當處理,運輸(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。由于滲濾液水質水量變化大,且污染物濃度高,垃圾滲濾液現場處理并達標排放處理工藝較復雜,投資和運行成本較高,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生量。

1991年根據聯邦德國150個生活垃圾衛生填埋場多年監測的50多萬個數據統計,滲濾液產生量約為作業區降雨量的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的主要方法,表1-11為德國垃圾填埋場滲濾液排放控制值。

表1-9 國外垃圾填埋場滲濾液典型成分

img

續表1-9

img

表1-10 國外滲濾液處理技術的主要方法

img

表1-11 德國垃圾填埋場滲濾液排放控制值

img

注:該標準修改前img-N≤50mg/L。

近10年來,由于垃圾分類收集及垃圾回收利用率的提高,進入垃圾填埋場的有害物及有機物逐漸減少,因此,實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處理已可達到排放至城市污水廠的標準。因此,從發展趨勢看今后新擴建填埋場的滲濾液將主要集中到城市污水處理場統一處理。圖1-2是1995年德國滲濾液的處理體系狀況。

img

圖1-2 1995年德國滲濾液的處理體系狀況

(2)填埋場作業與填埋機械。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機操作,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,其優點是操作方便,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會。現代大型衛生填埋場大多采用單元填埋、垃圾壓實和日覆蓋。

1)垃圾壓實。垃圾壓實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,為垃圾車運行提供更堅實的運行面。影響垃圾壓實的主要因素有:①垃圾層厚度。垃圾層的厚度是影響壓實程度的最主要因素,為了獲得最大程度的壓實,垃圾應鋪成不大于0.6m厚的薄層,垃圾層越厚,壓實效果越差。②壓實次數。壓實機械一般碾壓3~5次即能達到較好的效果。③小單元邊坡。1∶3的邊坡能使壓實機得到較好的壓實效果,當壓實機械爬這種坡時,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組分被風吹散等,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),應進行中間覆蓋。中間覆蓋主要是為了減少降水進入填埋場,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入填埋場,減少滲濾液的產生;可控制害蟲繁殖、氣體的遷移和不良氣味;使火災危險控制在最低程度;可改善填埋場的景觀。覆蓋結構基本上可分為兩類,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)填埋機械。填埋場的主要作業機械是推土機和垃圾壓實機。目前,我國填埋場使用的主要作業機械是推土機,垃圾壓實機主要依賴進口,目前全國各城市先后共引進約30臺壓實機,每臺壓實機的進口價格約300萬元人民幣。就全國范圍來說,填埋場作業機械也是一個較大的市場,需要工程機械廠家進行專門的研究和開發,以便進一步提高填埋作業機械的工作效能。

(3)填埋場封場管理與填埋氣體回收利用。垃圾填埋后會進行一系列復雜的生物反應,填埋氣體(LFG)是其主要產物之一。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)是一種可燃氣體,其低位發熱值為8570kcal/Nm3,但是CH4在空氣中的體積達到5%~15%時,可能導致火災和爆炸事故。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,從而溶解礦物質使地下水礦化。隨著環境要求的提高及垃圾填埋技術的發展,衛生填埋場規模不斷加大,而且密閉性越來越好。填埋氣體有可能大量產生并在場內聚集,其結果將導致場內壓力升高,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、爆炸事故。因此,必須控制LFG的自由轉移或擴散。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行燃燒排空;③通過收集管網系統抽取收集后經過凈化處理作為能源回收。

德國垃圾技術指南規定,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,其他填埋場均應采取主動抽氣集中點燃排放。是否利用并無硬性規定,但由于采取主動抽氣系統有利于利用,因此,大多數有條件的填埋場均對氣體進行了利用。根據德國生活垃圾特性分析,其每噸生活垃圾可產氣150~250m3,可發電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。

發達國家填埋氣體收集、利用技術的研究、應用已達到相當高的水平,已開發出成套技術、設備,并制定了詳盡的技術標準,多數填埋場的填埋氣體收集、利用系統實現了自動化、無人值守。

從發展趨勢看,由于進入填埋場的有機物逐漸減少,填埋氣體產量亦將逐漸減少,因此國外今后對填埋氣體收集、利用技術的研究和應用將呈下降趨勢。

img

圖1-3 1995年德國生活垃圾填埋場填埋氣體收集、利用情況

3.堆肥處理。

(1)概述。現代堆肥技術是從20世紀30年代開始發展的,已經形成了各種完善的工藝系統和成套設備。由于堆肥產品的市場等原因,垃圾堆肥處理特別是城市生活垃圾的堆肥處理在發達國家曾一度處于停滯甚至萎縮狀態。進入90年代以后,由于以下幾方面因素,堆肥處理又呈上升的發展趨勢:歐美發達國家垃圾填埋場的標準和焚燒處理的排放標準都進行了不同程度的修訂并進一步提高,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展提供了良好基礎條件;垃圾再生利用(Reuse and Recycling)得到廣泛地重視。近幾年來,歐美發達國家把垃圾堆肥也看作為可降解有機物的再生利用。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行填埋處置的條例的實施,庭院垃圾堆肥處理場發展很快,1996年全國庭院垃圾堆肥處理場達到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用顯著提高,以及限制進入填埋場的有機物含量的填埋標準將在歐盟內實施等因素的影響,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家堆肥設施年處理約650萬t垃圾、50家厭氧發酵設施年處理約100萬t垃圾、27家機械—生物處理設施年處理約160萬t垃圾。表1-13是1995年歐洲主要國家有機垃圾利用情況。

表1-12 美國1988~1996年垃圾(城市垃圾與庭院垃圾)堆肥場數量統計

img

注:資料來源于Wastes Management April 1997。

表1-13 1995年歐洲主要國家有機垃圾利用率

img

(2)堆肥系統與設備。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物部分進行生物分解,并使之穩定化、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有許多種。按生物發酵方式可分為厭氧堆肥和好氧堆肥;按垃圾所處的狀態可分為靜態堆肥和動態堆肥;按發酵設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式堆肥。

表1-14 歐洲主要國家垃圾收集和堆肥方式一覽表(1997年)

img

1)好氧堆肥。根據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可分為以下幾類。表1-15是德國堆肥設施通風方式與處理能力。

①自然通風靜態堆肥。這是一種最簡單的堆肥方式,就是將準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施。這種堆肥方式與敞開式自然堆積很相似,料堆內部常處于受壓狀態,外面的空氣常常不能擴散料堆內部而使其呈厭氧狀態,異味大,發酵不夠充分,不均勻,發酵周期較長,需3~6個月以上。垃圾經過腐熟發酵后一般通過篩選處理,篩下物作為粗堆肥出售。堆肥過程常用設備為裝載機、滾筒篩、皮帶機和磁選滾筒等。這種堆肥方式成本較低,目前這一技術在國外已很少應用。

②強制通風靜態堆肥。為克服自然通風靜態堆肥堆體內常出現的供氧不足的缺點,一般在料堆底部,沿著長度方向設置通風管或通風槽,由高壓離心風機根據堆體的發酵狀況強制通風。由于通過控制鼓風量能夠對堆體的需氧量和含水量實現一定程度的控制,強制通風靜態堆肥的發酵周期比自然通風靜態堆肥明顯縮短。采用強制通風靜態堆肥的一次發酵的時間可縮短至10~20d。強制通風靜態堆肥多為非露天堆肥。

③機械翻堆條形堆肥(Turned Windrow Composting)。條形堆肥就是采用機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;料堆的長度根據場地確定。通過機械翻堆來促進料堆與空氣的接觸稱為機械翻堆條形堆肥。翻堆的機械可以是裝載機,也有專用的堆肥翻堆機。專用的堆肥翻堆機翻堆效率較高,大型翻堆機翻堆量可以達到1000~2000t/h。

④密閉式機械化翻堆堆肥。該方式主要工藝流程是:混合垃圾經預處理后的可堆腐物進入專門的發酵車間,采用專用翻堆設備翻倒垃圾以利于垃圾的好氧發酵。一次發酵后的垃圾經二次發酵后再根據需要進行篩分處理。

⑤臥式發酵滾筒。又稱Dano滾筒,該發酵裝置主體設備是一個長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料口進料,物料在筒體內在摩擦力的作用下,隨著筒體旋轉而提升,同時借助自重而跌落。通過如此反復升落,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行發酵。此外,由于筒體斜置,當物料沿旋轉方向提升并靠自重跌落時,逐漸向筒體出口一端移動,這樣可實現連續進出料。滾筒旋轉速度一般為0.2~1.0轉/min,物料填充率為80%左右,筒內溫度為45~65℃,停留時間為1~6d。發酵滾筒構造簡單,制造、安裝、操作和維修方便;具有良好的混合和攪拌功能,不僅有效控制發酵參數呈最佳狀態,而且可將一次發酵周期縮短到36~48h,大大提高了效率,減少了占地面積和對環境的污染。但其缺點是運行費用較高。

表1-15 德國堆肥設施通風方式與處理能力 單位:1000t

img

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

表1-16 垃圾厭氧消化與好氧堆肥技術的比較

img

注:小型平均:5000~6000t/a;中型平均:10000~12000t/a;大型平均:20000~25000t/a。

主站蜘蛛池模板: 福清市| 沧州市| 武威市| 阿荣旗| 宜宾市| 永德县| 静宁县| 宜宾市| 凤阳县| 衡阳市| 东明县| 遂川县| 慈溪市| 北宁市| 遵义县| 盐池县| 汾西县| 石河子市| 贵州省| 诸暨市| 廉江市| 巍山| 南昌市| 丁青县| 平湖市| 札达县| 汉寿县| 化州市| 盐池县| 项城市| 外汇| 龙游县| 西吉县| 木里| 泉州市| 咸宁市| 凤庆县| 绍兴县| 永安市| 武城县| 莲花县|