城市生活垃圾处理技术和资源化应用探讨

赵 鹏，王木平

（合加资源发展股份有限公司，北京101102）

城市生活垃圾处理技术和资源化应用探讨

赵 鹏，王木平

（合加资源发展股份有限公司，北京101102）

介绍我国城市生活垃圾处理技术和城市垃圾资源化现状，对北京阿苏卫生活垃圾综合处理进行详细分析，为城市生活垃圾的处理工艺选型和垃圾处理发展前景提供了参考依据。

生活垃圾；处理技术；资源化

1 城市垃圾处理技术与资源化

1.1 城市垃圾处理技术现状

目前世界上工程应用最广泛并行之有效的垃圾处理方法主要有卫生填埋、焚烧、堆肥3种。

1.1.1 卫生填埋

卫生填埋是一种固态残余物的最终处理方式，是一种必不可少的处置方式。但卫生填埋最大的问题是场地选择困难，填埋场封场后再寻找合适的填埋场地更是越来越难，远离城市的填埋场将增加更多的运输费用。另外，随着填埋处置标准的提高，卫生填埋法的处理成本越来越高。垃圾填埋场也带来了很多不利因素，填埋场的利用容积减少，沼气产气率降低，垃圾渗滤液成分复杂且难于处理。由于工程实施不可预见因素而导致填埋处置的效果达不到设计要求，从而造成周围环境的二次污染。

1.1.2 焚烧处理

焚烧处理可使垃圾减少容积，减量化较彻底，处理速度快，在环境保护和生态化建设中发挥着重要的作用。但是由于我国垃圾的热值较低，导致焚烧处理投资和运行费用大，我国在建和已建的垃圾焚烧厂很多都需要借助泼油燃烧和加碳燃烧才可燃烧。在焚烧技术和工艺中，仍有许多问题需要解决，比如：提高焚烧效果，使燃烧更加充分，减少生活垃圾焚烧过程中污染物的生成量；研究、开发经济有效的NOX、重金属及有机类污染物的净化技术和工艺，加强对二恶英的控制手段；灰渣处理后卫生填埋。垃圾焚烧还有一个优点是可以将附近污水厂的污泥（干化后）一并加入焚烧炉进行处理，这样就为同一地区污水厂的污泥处理找到了新的出路。

1.1.3 堆肥

堆肥是依靠自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物的代谢活动来降解垃圾中的有机物质，使之稳定化的过程。微生物的生长繁殖受到下列多种因素的影响：垃圾中有机物质的含量、含水率、通风供氧情况、翻拌要求、碳氮比（根据需要添加有机肥）、堆肥温度、pH值以及自然气候条件等。有效促进和控制堆肥过程中微生物的正常繁衍是整个堆肥处理技术的核心。北京阿苏卫城市生活垃圾综合处理厂主要应用此类处理方法。

1.1.4 其他方法

热解、气化、水解、发酵、熔炼、加工、饲养等技术均有一定的工程应用实践，但存在着投资昂贵或消纳垃圾能力低的缺点，因此目前尚不宜大规模采用。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[2]。

垃圾处理方法有的单独使用，有的联合使用，北京阿苏卫城市生活垃圾综合处理厂采用堆肥、回收和填埋的综合处理方法，以便达到垃圾综合处理和实现“三化”目的。

垃圾要实现综合处理，首先是分选垃圾，分选是综合处理工艺的关键，对成分日益复杂的垃圾实现机械分选是最关键的。从垃圾预处理的角度，把垃圾分选设备分为破碎、分选和传送三部分，但目前，还没有把这些部分纳入一整套新型的不含人工分选的垃圾处理装置的总体设计中。根据目前的技术水平，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投入使用，仍然有许多难以克服的技术难关，其中包括：垃圾机械分选设备与特殊处理设备（包括促进分选的破碎设备）的研发；纸张、金属、塑料和玻璃等废品的回收利用设备（如金属溶解、萃取，塑料造粒，玻璃破碎等）；易腐有机物的机械翻拌、晾晒、烘干以及进一步磨碎及相应的机械设备；肥料或饲料的自动转化以及化学催化反应等技术环节[3]；垃圾机械分选设备可达的经济效益与投资成本的矛盾。

1.2 城市垃圾资源化

垃圾综合利用是实现垃圾资源化、减量化的重要手段。综合利用的方法主要有以下4种形式：（1）再利用；（2）原料再利用；（3）化学再利用；（4）热综合利用。在垃圾处理过程中，可采取相应措施进行废物的综合利用，以达到垃圾的减量化、保护环境和节约资源及能源的目的。

根据我国的垃圾组成特性的实际情况，比较理想的垃圾处理方法是将城市垃圾预处理和垃圾资源化方式有机地结合起来，利用各种垃圾分选技术和设备，以及垃圾组成的多变性，从而达到垃圾资源化的目的。根据垃圾物料的物理化学性质，运用各种分选设备进行分选，再分别进行堆肥、回收利用、焚烧发电、炉渣制砖等处理，从而实现对垃圾的彻底处置和对资源的充分利用。对垃圾处理前进行有效的预处理，不仅可以减少垃圾处理量，而且可以回收部分资源性物质。垃圾预处理是根据垃圾处理时的实际需要，将垃圾分为不同种类（如园林、厨余、办公垃圾等），从而提高处理的效果。从处理或资源化利用的角度考虑，应逐步推动垃圾的分类收集，因物制宜，实现垃圾的分类处理和资源化利用，这是更加广义的综合利用方式，对提高资源利用效率，降低成本具有重大的意义[4]。根据不同的需要，可以利用破碎、筛选、重选、磁选、电选、浮选、光电分选等不同手段。如筛选是让垃圾进入滚筒筛（滚筒筛分为3段，细筛段≤13 mm，13 mm≤中筛段≤60 mm，筛上段≥60 mm），小尺寸的筛下物主要是灰渣，热值极低，可堆肥的成分极少，可用于卫生填埋或做堆肥的添加料（调节含水率）；中尺寸的筛出物可资源化的量最大，可根据资源化要求进行后续分选；大尺寸的筛上物有用成分可以再破碎分选。磁选和电选可以分离出金属和玻璃，近红外与颜色分选垃圾中废旧玻璃与废旧塑料，静电分选垃圾中的废旧塑料，通过光电分选可以将不同的塑料分离出来，塑料瓶分选机利用红外光，将饮料瓶、家用塑料瓶按其材料进行分类，电磁感应用于废旧电池分类。随着人们生活水平的提高，城市垃圾中有机物的含量显著增加，风选技术必然得到越来越广泛的应用[5]。

在垃圾预处理过程中，通过对垃圾的人工分拣、机械筛分，去除了垃圾中的大部分渣土成分，通过磁选、风选、光电分选等手段，回收垃圾中的纸张、塑料、金属等有用物质。分选出的质量好的塑料经后续预处理可进行再生造粒，质量差的塑料可炼制汽油或制作新型建筑材料，回收的纸张、金属和玻璃在工厂进行再利用或者做复合材料填料；分离出的有机质进行堆肥，堆肥过程产生的沼气可直接用于发酵供热，还可供城市燃料用。这种处理方法不仅使垃圾大大减量，节省大量土地，达到化害为利，变废为宝，还会产生极大的社会和经济效益。随着社会进步及富裕程度的提高，垃圾的处理将会更加受到重视，高新技术（如激光分选技术）将会更多地进入此领域[6]。随着分选技术的不断提高，垃圾的利用程度也会不断提高，最终将出现对城市垃圾彻底处置和对资源的充分利用，各种物质将会按照其价值得到充分的利用，达到循环经济的要求。

2 北京阿苏卫生活垃圾综合处理

2.1 综合处理工艺流程

北京阿苏卫城市生活垃圾综合处理厂，采用动态好氧发酵滚筒技术处理城市生活垃圾。处理厂工艺流程为：进厂城市生活垃圾先经过前分选，选出塑料、纸张、金属类等可回收物料并去除灰土后，将剩余物料进入发酵滚筒；物料在发酵滚筒内停留1～1.5 d，经初步降解后再进入次级发酵；次级发酵采用机械翻堆的方式，发酵时间为21 d；腐熟堆肥经25 mm滚筒筛筛分后筛下物送至后处理车间，通过13 mm滚筒筛分，以及重力和密度分选机处理后，部分粗堆肥直接出售，部分经添加肥料深加工成有机无机复混肥出售。处理厂详细的工艺流程见图1。处理规模为1 600 t/d，4条生产线，每条生产线每班处理能力为200 t，大约72 m3/h。厂房内布置的设备有板式给料机、人工粗分拣平台、组合破袋筛分机、人工分拣平台、排风机、磁选、塑料打包机等。抓斗将垃圾送入料斗后，由板式给料机送至人工粗分拣平台。在人工粗分拣平台处将主要为竹木、布类及大的砖陶类等粗大物料分拣出来后，垃圾进入滚筒破袋筛分机。人工分拣出来的粗大物料由自卸汽车送至填埋场。滚筒破袋筛分机长度为15.5 m，直径3.0 m。前段主要为破袋作用，中段将垃圾中粒径小于1.5 cm的物料分离出来，后段将粒径大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料与粒径大于8.0 cm的物料分离出来。小于1.5 cm的物料主要为灰渣及少量小粒径的有机物，输送至双向可逆皮带机，在双向可逆皮带机下部设置2个自卸汽车接料工位，该部分物料由加盖8 t自卸汽车送至填埋场卫生填埋处置。大于8.0 cm的物料通过机械吸袋、人工分拣后输送至双向可逆皮带机。粒径大于1.5 cm且小于8.0 cm的物料经机械吸袋、人工分拣和磁选后由皮带机输送至初级发酵车间。回收物料中的塑料通过液压打包机打包后出售。

图1 处理厂工艺流程图

2.2 臭气的消除和重金属含量的控制

预处理车间产生的臭气采取控制措施有：加强通排风，车间换气，废气经过生物法处理排空。预处理车间人工粗分拣平台及人工分拣平台处均用小房间，加强房间内的通排风、换气。人工分拣平台处采用局部送风、机械送排风并保持室内微正压的方式，使工作人员有较清洁的室内空气环境。此外，在房间内安装喷淋除臭系统，在人工分拣间顶棚内安装雾化系统装置，通过喷嘴向该区域空间定时喷洒天然植物提取液，把垃圾散发出的臭气予以分解消除。根据阿苏卫城市生活垃圾综合处理厂作业区域的运转情况，消除了对工作人员身心健康的影响，保障了正常的工作秩序，最大限度地减少了对厂房、厂区及周边大气环境的影响。

腐熟堆肥中重金属的控制主要采取以下措施：加强垃圾收集与处理的管理，严禁工业垃圾混入；逐步实行生活垃圾的分类收集，使富含重金属的物料（如铅印物、废旧电池）不进入堆肥处理过程；混入生活垃圾中含金属类物料在预处理阶段采用磁选、人工分拣等方法分离出来。

2.3 生活垃圾组分分析

生活垃圾成分和组分统计，是生活垃圾处理技术、预处理（垃圾处理前的分选）方法和开发垃圾处理分选设备的依据，也是进行城市生活垃圾资源化的前提，能够更加完善阿苏卫城市垃圾综合处理前分选，达到更好的分选和处理厂运营效果，是必须掌握的资料。北京市城市生活垃圾物理组分含量见表1。

从表1可以看出，湿基中可回收的塑料、纸张、玻璃、木竹类和金属总和占28.8%，干基中由于不含物理水分，可回收的塑料、纸张、玻璃、木竹类和金属总和占41.0%，可见北京市生活垃圾可资源化成分含量较高，干燥后的垃圾可资源化成分含量更高。如果除去砖陶、灰尘、织物等现阶段不能综合利用的组织，湿基和干基中，食品（分别占52.0%和30.2%）进行生物堆肥利用，资源化程度可达到80.8%和71.2%，由于垃圾中含有水分，比例有所增加，同时生物堆肥需要调整垃圾含水率，所以北京市阿苏卫城市生活垃圾综合处理资源化程度可超过71.2%。

表1 北京阿苏卫城市生活垃圾物理组分含量表

3 结论与建议

（1）北京阿苏卫城市生活垃圾处理技术是垃圾处理填埋和堆肥综合处理技术，比较符合我国现阶段国情，达到了垃圾处理无害化、减量化和资源化的目标。

（2）生活垃圾综合处理及资源综合利用与填埋处置方法互为补充，成品堆肥销售和回收物料的市场消纳是处理厂成功运行的保障。

（3）国内堆肥处理技术尚缺乏足够的、丰富的成功运行经验，针对我国垃圾特点，利用国外技术还有较长的磨合、探索过程。因此在处理厂的运营过程中，尚需探索新的先进处理工艺流程和分选设备，找到适合我国不同地区情况的垃圾处理处置方案，以期在垃圾处理工艺和自动化分选设备上有所突破，做到工艺先进、占地面积小、投资省，对二次污染控制更易，资源化程度高。

（4）城市垃圾一般未进行分类收集，从垃圾产生源头加以治理，减少垃圾量，加强垃圾分类管理，把有机垃圾、无机垃圾、可回收利用垃圾、不可回收利用垃圾进行分类收集，从源头上控制。实施垃圾分类收集，实行新的垃圾分类方法，大大减少垃圾量（北京垃圾量从20世纪80年代初每年递增8%降至2002年1.5%左右），便于回收利用，降低垃圾处理成本。

（5）垃圾组分是处理厂设计最基础的资料，对垃圾组分应进行长期检测。建议对进厂垃圾组分作进一步的调查、分析，以完善处理厂的预处理。

（6）建议加强垃圾填埋场及其焚烧、堆肥的管理和环境保护，避免造成环境的二次污染。

[1] 曾 伟，钟本和.我国城市生活垃圾堆肥的现状和发展前景[J].湖北植保，2004(2)：28-29.

[2] 周启星，王 新.垃圾分选设备及垃圾处理技术展望[J].环境污染治理技术与设备，2002，3(11)：78-80.

[3] 张禄文.城市生活垃圾破碎筛分设备工艺研究[D].昆明：昆明理工大学，2004.

[4] 张 荣，施 昱.城市生活垃圾自动分选技术[J].环境科学与技术，2008，31(2)：104-107.

[5] 陈今朝，宋 强.风力分选垃圾技术的探讨[J].中国资源综合利用，2009，27(3)：26-27.

[6] 刘剑波，张利珍，蒋振山，等.垃圾分选设备中的新技术进展[J].科技信息，2006(6)：16-18.

Discussion on application for municipal solid waste disposal technology and resource

ZHAO Peng，WANG Muping
（Eguard Resources Development Co.,Ltd.,Beijing 101102，China）

The present situation of urban municipal solid waste treatment technology and waste resource recovery were described.The integrated treatment for municipal solid waste in A Suwei of Beijing was analyzed.A frame of reference for the selection of urban Municipal Solid waste treatment processing and development prospects of Municipal Solid waste treatment was provided.

municipal solid waste;disposal technology;resource

X799.3

A

1674-0912（2010）04-0036-04

2010－01－19）

赵 鹏（1977－），男，北京丰台人，工程师，专业方向：环境污染与控制。