城市有机废物再利用的可行性分析

李 莉

(山西省环境监测中心站，山西 太原 030027)

1 固体废物的总量和组成

城市固体废物包括:生活或家庭垃圾、社会公益部门所产生的垃圾(来源于学校、医院、大学、办公室等等)、商业垃圾(来源于饭店、宾馆、市场和工业部门)。

城市固体废物可分为两部分:有机的或可生化降解的废物、无机的或不可生化降解的废物。

有机废物包括厨房垃圾、剩余的食品、腐烂的水果和蔬菜、削剩的皮、麦秸、干草、树叶、花园里的装饰物、谷物的剩余、破布、纸、动物粪便、骨头和皮革等等。典型的工业有机废物包括咖啡壳、椰子壳和木屑。

无机固体废物包括泥土(灰尘、石头、砖块等)、煤块、煤渣、玻璃、塑料、橡胶、含铁的和不含铁的金属等等。

大多数家庭垃圾、一部分商业垃圾和工业垃圾是有机物，而社会公益部门所产生的垃圾中有机废物很少。大约有75%的城市固体废物来源于生活垃圾，15%来源于商业和工业垃圾。这些废物形成了有价值的再生资源，因为它们数量大、易收集。同样的原因，一些类型的工业废物，比如木屑，相对比较容易被再利用。不过，很大一部分有机废物是和无机废物一起被处置的。城市固体废物的组成也和产生这些废物的人们的经济水平紧密相关。

表1列出了低、中、高收入国家城市固体废物中有机物所占比例。在工业化国家中，20%～50%的城市固体废物是有机物，相比之下，低收入国家占到40%～85%。因此，在不发达国家，大量的有机废物形成了重要的再生资源。

从表1可以看出，三种不同国家的市政废物在物理成分上有所不同。低收入国家所产生的废物(大部分为有机物)的湿度和密度较大，使得它们很重且不适合焚化和长途运输，这些废物中含有大量的灰尘和泥土，相应的粒度也较小。在选择治理方法时，必须考虑到废物的组成和性质，以及诸如人口密度、季节、庭院道路、交通条件和土地利用率等方面的因素。

2 有机废物再生方法

由于有机废物在城市废物中占很大比例，我们可以找到更有效地利用这一资源的方法。有机废物可以通过三种途径被再利用:

1)饲养动物(饲料)。2)改良土壤(堆肥)。3)产生能量(生物气或煤球)。

在经济不发达国家前两种方法已非常普遍。图1列出了不同工艺和最终产品。

饲养动物是最容易的方法，大多数情况下，有机废物可以直接喂给家畜而不需经过预处理，但是有时候烧煮或者添加一些有营养物质也是必要的。

表1 低、中、高收入国家市政废物的总量和特征

图1 有机废物的处理工艺和最终产品

堆肥基本上是两种工艺的最终产品:堆肥和厌氧消化。这两种工艺都指有机物的生化降解，但是要经过不同的途径。堆肥很可能是最古老的废物治理方法，它是在有氧的条件下进行的，而厌氧水货则是在无氧的条件下进行。后一种方法既可产生肥料又可产生可燃的气体，我们把它称作“生物气”。联合堆肥是指把家庭有机废物、动物和人的粪便混合进行降解。它的原理和堆肥相同，在有氧的条件下进行。这些工艺之间的界限并不是很严格的。

可燃的有机废物也可被压制成煤球用于做饭的炉灶中，从而变废为宝。所有的这些工艺都可在不同的技术水平和规模下运行，它们也可以联合运用。

3 有机废物再生的经济效益

3.1 成本

3.1.1 原材料成本

家庭有机废物经常可以免费获得，但是，市场、旅店和饭馆的有机废物有时需付费，运输费随着距离不同而改变，应该被加入原材料成本中。由于有机废物体积较大，运输费可能会高些，因此收集点和加工厂的方位需要仔细挑选。

3.1.2 生产成本

加工有机废物的成本主要由所选用的技术来决定。用简单的手工工具和地方自制的设备，生产能力有限(2 t/d～3 t/d)，投资和加工成本也低。较多的资本集中方式会大幅度提高生产能力(10 t/d～100 t/d)，但是需要更多的先进机器设备(例如粉碎机、装货设备、滚筒)和更多的能量，但是需要较少的人和空间。生产最初的成本将会很高，但是随着生产能力的最适度利用，成本将会逐渐降低。

3.1.3 销售成本

到市场的距离是选择合适厂址的一个重要标准。最终产品需要从加工的地点运送至销售点或直接送到顾客手中。通常，运输费用被加入到生产成本中因而直接由顾客来承担。

对许多堆肥生产系统来说，运输费用是一个相当关键的问题。由于城市对混合肥料的需求量非常有限，混合肥料不得不运出城外，常常需要很长一段距离。运输费用会提高混合肥料的市场价格，而乡村的农民又支付不起。因此，大多数情况下，混合肥料的市场被限制在以生产点为圆心的一个有限的圆以内。这个圆的半径大约是25 km，走出这个范围，它的价格就不再有竞争力。

3.1.4 隐含成本

隐含的环境成本很少被考虑到。它和废物加工系统可能引起的污染有关，包括恶臭、污水、空气污染和垃圾的合理处置。例如，居民区饲养的家畜产生大量的粪便，至今没有找到合适的处置方法，这些粪便会严重影响环境和居民的健康。这些有机废物加工的隐含成本很难计算，但是有必要将它们计入整体成本。

3.2 收益

3.2.1 市场价值

有机废物再利用能够带来的最明显的收益是出售产品所获得的收入。除了生产成本，产品的市场价格主要由产品的需求量和竞争产品的价格等因素决定。

如果无机物如塑料、橡胶、玻璃、金属罐等在堆肥之前从收回的固体废物中分离出来，这些可利用的资源将会提供额外的收入。如果废物在发生源分类，塑料和纸等物质可能会更干净些，这样会获得更高点的价格。

3.2.2 隐含收益

资源再生同时也产生了其他一些很难量化的收益:

1)资源再生可以减少进口原材料和化石燃料的需求，这样节约了外汇;

2)固废的减少减轻了环境污染，从而对环境产生正面影响，对公众健康和安全标准有所改善;

3)再生企业创造了创收和就业机会;

4)从废物中得到的燃料(煤球或生物气)，可以减少木材的需求，这样有助于减少森林的砍伐。

4 对环境和健康的影响

有机废物再生过程中也会对环境和健康造成危害，其中危害最严重的是病原体和重金属。我们应该寻找尽可能减少这些危害的方法。

4.1 病原体

城市固体废物可能包含有大量的病原体微生物。这一点在有机废物被用作混合肥料或动物饲料时尤其需要注意。有时为了增加混合肥料的营养价值而加入的污泥或人类粪便通常比固体废物含有更多的病原体(尤其是粪便中)。

可以引起疾病的微生物有两种类群。一级病原体，通常存在于原始垃圾中，它可以使健康人受感染。一级病原体包括细菌、病毒、微生物和虫卵。它们引起的大多数疾病(例如腹泻和痢疾)通过粪便—口腔这一路径传播。引起这些疾病的微生物被病人排出，再通过口腔(饮用被粪便污染的水)或皮肤进入其他人的体内。生物降解过程中产生的微生物(真菌和产酸菌)被称作二级病原体，这些病原体可以引起严重的传染病或呼吸系统疾病，通常是那些免疫能力较弱的人容易感染。垃圾还会使鼠类大量繁殖，通过它们传播疾病，例如瘟疫、伤寒和鼠咬热。苍蝇和其他昆虫也可以传播疾病。

由病原体引起的疾病的传播受多种因素影响，包括病原体的数量、免疫力、繁殖率。决定病原体生存的重要条件是温度和时间，温度越高，杀死病原体所需时间越短，反之，温度越低，杀死病原体所需时间越长。高温是杀死病原体的最有效方法，因为这些生物是由蛋白质组成，在50℃ ～70℃时就失去活性。

人类和动物的粪便会被用于联合堆肥或厌氧降解，堆肥中的病原体不能被完全杀死，主要由于以下几点:

1)由于堆肥物质的多相性，病原体会形成细菌凝块，保护它们不被高温完全破坏。2)堆肥中的温度通常不均匀，靠近外表面的温度总是比内部低，除非堆肥不停地完全混合，这样整个堆肥的病原体杀死率就被降低。3)在堆肥过程中，许多病原体(如产孢子菌、胞囊和虫卵)只是部分失活。如果环境适宜，比如在潮湿的庄稼地里，它们会再次生长并且具有了传染性。

4.2 重金属

少量的金属如锌和镁是生物体生长的必需元素。但是，如果吸收过量的这些元素，会引起急性或慢性的疾病。其他金属，如汞和镉，是不需要的有毒元素。这些重金属的存在会影响到有机废物再生最终产品的质量和适用性，例如混合肥料和用被污染的物质饲养的动物的肉。它们对环境产生很大的危害。当重金属达到或超过一定浓度时，会对土壤和植物产生不良影响，如果它们进入了食物链，会对人类和动物的健康产生毒害作用。不同的金属和各类浓度，会对健康产生不同的影响。

4.3 预防措施

在废物处理系统中，用于改进卫生和健康标准的预防措施有许多，这些方法在所有堆肥和联合堆肥系统中被大力推荐:

1)鼓励工人严格搞好个人卫生，提供清洗设备。

2)在高温、干燥的季节，堆肥地区应定期洒水以避免灰尘飞扬。

3)在筛分、搅动等过程中，孢子会飞扬起来，这时应戴手套、防护面具、穿靴子等防护用品。

4)在恶劣的天气条件下，工人必须戴防护面具、口罩或其他东西遮住口鼻，避免吸入灰尘。

5)避免皮肤与正在进行生物降解的物质接触。

6)废物处理厂应远离医院和居民区。厂间距离至少在1 km以上。

不需翻动的堆肥工艺，例如中国的堆肥系统和强行通风的堆肥系统，不会对工人的健康产生威胁。在堆肥施用于土壤之前，必须通过测定金属和病原体的量来检验它的质量。为了保证肉的质量，用有机废物饲养的动物也必须符合当地的安全和健康标准。

［1］谭晓宁.城市建筑废弃物资源化利用探讨［J］.山西建筑，2010，36(1):352-353.