垃圾管道气力输送系统优缺点及应用前景分析

李　征，郑福居，李　佳，魏建民，梁静波

（1.天津大学机械工程学院，天津　300072；2.天津生态城环保有限公司，天津　300467）

垃圾管道气力输送系统优缺点及应用前景分析

李征1，2，郑福居2，李佳1，魏建民2，梁静波2

（1.天津大学机械工程学院，天津300072；2.天津生态城环保有限公司，天津300467）

结合中新天津生态城垃圾气力输送系统使用经验，对该系统的优缺点进行分析，并提出了相应的解决办法。立足于当前国家的政策，分析了本系统的应用前景。

垃圾气力输送系统；资源化；国家政策；应用前景

1　垃圾气力输送现状及优缺点

1.1垃圾气力输送系统分类

目前，从垃圾处理量上，垃圾管道气力输送系统分为4类：大型系统、中型系统、小型系统和移动式系统。大型系统由独立式集装箱、压实机、分离器、风机等设备组成，需要配备大型固定中央收集站，厂站最大面积1 200 m2，厂站高度10 m，管道最大长度1.5 km，最大日处理能力30 t；中型系统与大型式系统相比没有旋风分离器，通过格栅实现气固分离，厂站规模适中，最大面积900m2，厂站多和已有建筑地下空间合建，最大日处理能力12 t，管道最大长度1 km；小型系统没有分离器和压实机，需要配备小型厂站，管道最大长度800 m，日处理能力5～7 t；移动式系统由车载抽风、除臭和集装箱装置等设备组成，车辆移动式作业，需交通便利无障碍的停车用地，管道最大长度500 m，日处理能力0.5～8 t。大型系统是大规模、集约式系统，需要在土地规划时和市政管网一起规划设计和施工；中小型固定式系统是分散式系统，可以和相关地块建筑一起规划和施工；移动式系统没有固定式厂站，垃圾管网和相关小区一起规划施工。

垃圾收集系统根据垃圾投放口的位置分为室外型和入户型。室外型的垃圾收集系统投放口位于建筑外部，用户需要将垃圾打包后带到建筑外，投入垃圾投放口中；入户型的系统在每一个楼层内都有一个垃圾投放口，用户在楼层之内即可实现垃圾投放。

1.2垃圾气力输送系统优点

1） 降低对环境影响。垃圾气力输送系统通过地下管道进行垃圾输送，整个收集过程在地下密闭管道中进行，直接避开了太阳照射，减缓了生活垃圾的自然发酵，杜绝了恶臭、蚊蝇、噪声对公共环境的影响；收集过程取消了传统的垃圾收集车，避免了垃圾车穿行于居民区和公共交通，减轻了环境污染和交通压力。

2）提高垃圾输送效率。在垃圾气力输送过程中，垃圾在管道内以70 km/h的速度在管道内运行，以中新天津生态城为例，垃圾在1 min内即可从最远端小区输送至中央收集站，速度远快于以三轮车进行垃圾收集的传统方式；由于垃圾收集在管道之内进行，因而垃圾收集工作不受天气影响，可以及时地对各用户区域的垃圾进行收集；在垃圾气力输送末端，垃圾进入中央收集站后被压缩存储在集装箱内，然后被运走，垃圾收集站不积存垃圾，不需要垃圾存储区；整个垃圾收集过程通过电脑控制。

3） 降低人工成本，改善垃圾收集人员工作环境。正常垃圾收集过程中，仅需1名工作人员坐在中央收集站的办公室，通过监控系统对各个小区的垃圾收集过程进行监测，对整个垃圾收集过程进行监控。

4） 有利于垃圾资源化。垃圾管道气力输送可以通过管道在一次抽吸过程中对同一类型垃圾进行输运，从而在一次垃圾输送过程中收集大规模的同类型垃圾，减轻了垃圾后期分拣工作，减少垃圾资源化成本。

1.3垃圾气力输送的缺点、成因及解决办法

1） 技术垄断，前期投入成本高。垃圾气力输送系统前期需要进行管网铺设和场站建设，相对于传统垃圾输送方式，其前期成本较高。以中新生态城为例，最长管网长度为1.5 km的垃圾收集系统，1套系统的前期投入成本0.9亿～1亿元，其中设备费用占80%。较高的前期成本极大地限制了这种技术的推广，造成成本高昂的一个主要原因是技术垄断，由技术垄断造成价格垄断，目前国内成功应用的垃圾气力输送系统均由国外供应商提供设备。由系统成本构成可以看出，设备费用为此项技术的最大支出。根据经验，同样设备如果实现国产化，成本减少1/3～1/2。以最简单的设备检修口为例，国外提供的价格为2 670元，如果由国内生产加工，成本不超过1 000元，因此必须对此项技术进行国产化以降低前期成本。

2）易堵塞。造成垃圾堵塞的原因：①垃圾黏度过大。黏度较大的垃圾会黏附在管道，并且随着垃圾输送次数增大，会有越来越多的垃圾黏附在这些位置，尤其是在弯头处，造成管道截面的减小，引起管道阻力增大，造成堵塞。一般的生活垃圾的黏度并不足以造成管道堵塞，目前由国外供应商提供的垃圾气力输送系统不允许投放餐厨垃圾，然而目前国内的垃圾分类并不完善，居民的垃圾分类意识还不强，在中新天津生态城用户依然将餐厨垃圾和其他生活垃圾一起投入垃圾气力输送系统，但到目前为止，并未发生1例因餐厨垃圾造成的堵塞，仅有的1次堵塞事故是因为用户将室内装修用的腻子投入垃圾管道，最终造成管道堵塞。②投放垃圾过大。目前世界范围内应用的垃圾气力输送管道直径多为500 mm，允许投放的垃圾尺寸为400 mm× 400 mm，垃圾尺寸过大会卡在管道中造成设备堵塞，目前中新生态城垃圾气力输送系统已经发生多次因用户将垃圾挤压塞进垃圾管道而造成的管道堵塞事故。③管道漏气、气速下降造成堵塞。垃圾管道气力输送是通过负压抽吸进行垃圾输送，即压力输送，要求系统整体密封性较好，当系统漏气时，管道内压力下降，气体流速下降，垃圾滞留，最终造成管道堵塞。④除臭系统阻力过大。垃圾气力输送系统的动力源为风机，风机的额定输出压力分为2部分，风机前抽吸压力和风机后排气压力。垃圾气力输送系统风机后为除尘、除臭系统，风机排出的气体经过除尘除臭之后排放至大气环境。除尘、除臭系统同样消耗一部分风机压力，当此部分压力消耗过大时会造成风机前端压力过小，进而造成管道流速下降，管道堵塞。目前在中新生态城使用的垃圾气力输送系统对除尘除臭系统的前后端压力进行实时监测，以确保此部分压力损耗在合理范围内。对此的解决办法：①规范用户垃圾投放，建筑垃圾、大件不得投入垃圾输送系统，建立建筑垃圾、大件垃圾的专门回收机制。②整套系统加工、施工、安装时严格按照标准进行，做好系统密封。③对于除尘、除臭系统做好定期清洗，定期更换，实时监测除尘除臭系统前后端压损，保证此部分系统压差在合理范围内。

3）除臭效果差。国外的垃圾气力输送系统收集站多采用半地下或全地下模式，由于垃圾产生的臭气成分主要为NH3、H2S，这些气体分子体积质量大，多位于收集站空间下部，当收集站为地下或者半地下时，臭气多位于收集站内，无法向周围环境扩散，经过除臭处理后，对周围环境几乎没有影响。然而地下或半地下收集站建设成本较高，国内系统多采用地上收集站，臭气容易向周围环境扩散，同时除臭系统采用的是活性炭除臭，使用一段时间之后除臭效果会下降，进而对周边环境造成影响。因此，在以后的垃圾除臭系统中尽量采用地下或半地下收集站，或者应用寿命较长的除臭方法，例如催化氧化法、等离子法等。

4）自动化程度高，需要对相关人员进行培训。由于气力管道输送系统采用电脑程序控制垃圾收集过程，自动化程度高，需要对操作和管理人员进行培训，并要求操作人员定期进行巡查、维修和保养，以确保系统正常运行。

2　应用前景分析

2.1符合新的环保法规

2015年1月1日新环保法明确规定“地方各级人民政府应当采取措施，组织对生活废弃物的分类处置、回收利用。”“公民应当遵守环境保护法律法规，配合实施环境保护措施，按照规定对生活废弃物进行分类放置，减少日常生活对环境造成的损害。”生活垃圾气力输送技术实现无污染的垃圾输送，有助于垃圾的回收利用，符合国家新的环保法规，为国家环保政策要求的顺延。

2.2有利于建设生态城市

1996年以来，我国提出了一系列生态城市建设方案，推动我国生态城市的建设，截止到2011年我国287个地级以上城市提出“生态城市”建设目标的有230多个。城市绿化系统是生态城市的基本组成部分［2］，生态城市建设需要大面积的绿地，这必然占用大量的地表空间，相对应地减少地表建筑面积，为了建设足够容量的生态城市，必然要求大力开发地下空间，垃圾管道气力输送技术通过地下管道进行垃圾输送，符合生态城市的发展需要。

2.3有利于可持续发展

我国人口众多，人均占有资源少，同时过去经济高速发展也造成了巨大的环境问题，因此必须进行可持续发展，1995年我国政府把可持续发展作为国家的基本发展战略。垃圾气力管道输送技术能有力地支持垃圾回收，减少回收过程中垃圾分拣时间，因此符合可持续发展的需要。

2.4符合绿色建筑要求

2006年，住房和城乡建设部正式颁布了《绿色建筑评价标准》。封闭的垃圾管道气力输送系统地表占地面积小，对周围环境污染小，符合绿色建筑的要求。新加坡政府已经把垃圾管道输送系统列为绿色建筑的加分项［3］。

［1］ 周冰.垃圾收集领域的一次“革命”：“垃圾分类收集气力输送系统”的诞生和应用［J］.环境经济，2006（9）：62-63.

［2］ 李鹏.面向生态城市的地下空间规划与设计研究及实践［D］.上海：同济大学，2007.

［3］ 王洪铨.垃圾自动收集系统在圣陶沙名胜世界的应用［J］.福建建筑，2015（6）：127-130.

Strengths and Weaknesses of Waste Pipe Pneumatic Transmission System and Its Application Prospect Analysis

Li Zheng1，2，Zheng Fuju2，Li Jia1，Wei Jianmin2，Liang Jingbo2
（1.School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin300072；2.Sino-Singapore Tianjin Eco-city Environmental Protection Co.Ltd.，Tianjin300467）

Strengths and weaknesses of waste pneumatic transmission system were analyzed combining with its application experience in Sino-Singapore Tianjin Eco-city.The solutions were proposed for its weaknesses.According to the current government policy，we analyzed thissystem application prospect.

waste pneumatic transmission system；resource recovery；government policy；application prospect

X799.3；X705

B

1005-8206（2016）04-0091-03

2016-07-12

李征（1985—），工程师，主要从事装备设计研发工作。E-mail：lizheng@tjeco-city.com。