摘 要：分析了垃圾成分及影響因素，著重介紹了垃圾資源化堆肥技術(shù)和其它資源化處理技術(shù)，提出了圾資源化亟待解決的幾個問題。

關(guān)鍵詞：城市垃圾；資源化；垃圾堆肥；亟待解決的問題

一、城市垃圾成分與處理方法分類

1．城市垃圾的成分

城市垃圾的構(gòu)成主要受地理條件、生活習慣、居民生活水平和民用燃料結(jié)構(gòu)的影響。我國城市垃圾在產(chǎn)量迅速增加的同時，垃圾構(gòu)成也發(fā)生了很大的變化。表現(xiàn)為有機物增加，可燃物增多，可利用價值增大。

(1)民用燃料結(jié)構(gòu)對垃圾的影響

影響城市垃圾組分的一個重要因素是燃料消費結(jié)構(gòu)。我國是以煤為主要燃料的國家，一次能源的75％是煤炭。煤炭不僅廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，同時也是家庭燃料的重要組成部分。近年來隨著城市集中供熱和煤氣化的普及，民用燃料的消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，同時也帶來了城市垃圾組分的變化。燃煤區(qū)垃圾中的無機組分明顯高于燃氣區(qū)，而燃氣區(qū)垃圾中的有機組分和可回收廢品的比例明顯高于燃煤區(qū)，變化最大的組分就是垃圾中的煤灰量。另一方面，燃煤區(qū)居民的生活水平往往也低于燃氣區(qū)。在燃氣區(qū)，由于垃圾中煤灰量的減少，廚余成為主要組分，因此，垃圾的含水量相對增加。

(2)居民生活水平和消費結(jié)構(gòu)對垃圾的影響

居民生活水平和消費結(jié)構(gòu)的改變不僅影響城市垃圾的產(chǎn)生量，也是影響垃圾成分的重要因素。隨著生活水平的提高，生活垃圾中煤渣含量持續(xù)下降，易堆腐垃圾和廢品的含量持續(xù)增長。這種影響也反映在同一城市不同地區(qū)：高級住宅區(qū)的垃圾中可回收廢物(塑料、紙類、金屬、織物和玻璃)的含量明顯高于普通住宅區(qū)；而普通居民生活水平不高，垃圾中廚余物含量較高，因而垃圾含水率較高、熱值較低。

(3)垃圾產(chǎn)生源對垃圾的影響

我國城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保潔垃圾、集團垃圾三大類構(gòu)成。居民生活垃圾數(shù)量居首位且成分復雜，受時間季節(jié)影響較大；街道保潔垃圾主要含泥砂、落葉、包裝物等，有機物成分相對少，含水率較低；集團垃圾成分隨發(fā)生源不同而變化，相對來講成分較為單一穩(wěn)定，平均含水量較低，易燃物、特別是高熱值的易燃物多。

(4)城市特征對垃圾構(gòu)成的影響

城市垃圾的產(chǎn)生量及其構(gòu)成，與城市的規(guī)模、性質(zhì)、功能和地理位置有很大關(guān)系，其特點是：

①大城市與中小城市垃圾構(gòu)成有十分明顯的區(qū)別。大城市的生活垃圾構(gòu)成中有機物成分占總量的31％～36％，無機成分約占60％，廢品約占4％-6％；中小城市的生活垃圾有機成分約占其總量的20％，無機成分約占65％，廢品的比重更低。大城市雖然地理環(huán)境等基礎(chǔ)條件不同，但是由于城市居民的消費水平都比較高，所以城市垃圾的有機含量的差別相對較小。

②中小城市的居民消費水平及生活能源氣化率都比較低，有機物成分約占生活垃圾總量的22．48％，無機物成分約占65％，其余為廢品。南方城市垃圾中的有機物高于北方城市。

③城市氣化率、集中供熱面積及人均煤購買量對垃圾的產(chǎn)量和構(gòu)成具有明顯的影響。城市氣化率低和集中供熱面積小的城市或地區(qū)，其垃圾產(chǎn)量的絕對值和煤灰的含量相應(yīng)要高；反之則要低一些。

④由于產(chǎn)品的過量包裝和一次性用品的大量消費，包裝廢物在城市垃圾中的比重增加，并對環(huán)境造成極大污染。

2．城市垃圾處理方法分類

目前國內(nèi)外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒等，這三種垃圾主要處理方式的比例，因地理環(huán)境、垃圾成份、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素不同而有所區(qū)別，很難有統(tǒng)一的模式。但最終都是以無害化、資源化、減量化為處理目標。從應(yīng)用技術(shù)看，國外主要是填埋、焚燒、堆肥、綜合利用等方式，機械化程度較高，且形成系統(tǒng)及成套設(shè)備。從國外多種處理方式的情況看，有以下趨勢：(1)工業(yè)發(fā)達國家由于能源、土地資源日益緊張，焚燒處理比例逐漸增多；(2)填埋法作為垃圾的最終處置手段一直占有較大比例；(3)農(nóng)業(yè)型的發(fā)展中國家大多數(shù)以堆肥為主；(4)其它一些新技術(shù)，如熱解法、填海、堆山造景等技術(shù)，正不斷取得進展。

二、城市垃圾堆肥技術(shù)

1．堆肥原理與工藝組成

好氧堆肥過程是有機物在有氧的條件下，利用好氧微生物所分泌的外酶將有機固體廢物分解為溶解性有機物質(zhì)，再滲入到細胞中。微生物通過代謝活動，把其中一部分有機物氧化成簡單的無機物，為生物生命活動提供所需的能量，另一部分有機物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，形成新的細胞體，使微生物不斷增殖。

堆肥反應(yīng)是利用微生物使有機物分解、穩(wěn)定化的過程，因此微生物在堆肥過程中起著十分重要的作用。堆肥微生物可以來自自然界，也可利用經(jīng)過人工篩選出的特殊菌種進行接種，以提高堆肥反應(yīng)速度。堆肥微生物主要有細菌、真菌和放線菌等，而在堆肥過程中堆肥微生物的數(shù)量和種群不斷發(fā)生變化。

堆肥過程大致可分以下幾個階段。堆肥初期常溫細菌(或稱中溫菌)分解有機物中易分解的糖類、淀粉和蛋白質(zhì)等產(chǎn)生能量，使堆層溫度迅速上升，稱為升溫階段。但當溫度超過50℃時，常溫菌受到抑制，活性逐漸降低，呈孢子狀態(tài)或死亡，此時嗜熱性微生物逐漸代替了常溫性微生物的活動。有機物中易分解的有機質(zhì)除繼續(xù)被分解外，大分子的半纖維素、纖維素等也開始分解，溫度可高達60~70攝氏度，稱為高溫階段。溫度超過70攝氏度時，大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜，微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)，堆肥過程在高溫持續(xù)一段時間后，易分解的或較易分解的有機物已大部分分解，剩下的是難分解的有機物和新形成的腐殖質(zhì)。此時，微生物活動減弱，產(chǎn)生的熱量減少，溫度逐漸下降，常溫微生物又成為優(yōu)勢菌種，殘余物質(zhì)進一步分解，堆肥進入降溫和腐熟階段。

現(xiàn)代化的堆肥過程一般是好氧堆肥過程。好氧堆肥工藝由前處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵、后處理及貯存等工序組成。發(fā)酵過程主要有野積式和發(fā)酵倉式兩大類。發(fā)酵倉又可以有槽式、筒式、立式、臥式等許多形式。

2．國內(nèi)外城市垃圾堆月巴系統(tǒng)范例

(1)德國FLESBURG高速堆肥系統(tǒng)

FLESBURG高速堆肥廠位于德國FLESBURG，每天處理量350-400噸。堆肥原料是城市生活廢棄物及污泥，處理工藝流程如圖1所示。

圖1 德國FLESBURG系統(tǒng)工藝流程

生活廢棄物載重車經(jīng)地磅稱重計量后，卸人廢料倉。由起重機逐漸把廢棄物吊裝到給料裝置內(nèi)，經(jīng)鋼帶輸送機送往破碎機，壓縮破碎后的物料與污泥混合，由鏈式輸送機經(jīng)磁選機，送往轉(zhuǎn)動的消化滾筒。由磁選機分離出的鐵類物質(zhì)經(jīng)壓力機壓縮成型。在消化滾筒內(nèi)最佳的填料率為總?cè)莘e的70％。在物料表面用污泥泥漿噴霧以保持最佳的含水率，充分供氧并確保與物料的廣泛接觸�；旌衔锪显诔掷m(xù)的回轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)攪動、跌落、破碎，經(jīng)過24-48小時的處置，通過高溫快速實現(xiàn)了微生物的分解，并可獲得較好的殺菌效果。在滾筒末端聯(lián)接一個同步轉(zhuǎn)動篩，篩孔尺寸40-70mm。大的物料從末端排出，送去填埋；篩下的堆肥物經(jīng)過傳送帶進入細顆粒的分選機，最終獲得較細的一次發(fā)酵堆肥。這種肥用于土壤改良是不行的，需要二次發(fā)酵處理，廠方一般把它出售給農(nóng)民，由農(nóng)民自己分散堆積，腐熟穩(wěn)定后再使用于農(nóng)田。消化滾筒內(nèi)的惡臭氣體，隨時由風機抽吸壓人土壤除臭系統(tǒng)進行凈化處理。

(2)法國SILODA快速堆肥系統(tǒng)

SILODA‘陜速堆肥系統(tǒng)使用于法國貝魯特家庭廢物處理廠，建筑面積4500m2，日處理量700噸，原料為城市生活垃圾。堆肥廠處理系統(tǒng)可以分為三部分：

①預(yù)處理

該過程主要是物理處理過程。城市生活垃圾通過破碎、篩選、磁選可得到一定粒徑(約5cm)的可堆肥物。

②發(fā)酵處理

可堆肥物通過可逆式皮帶機進入一次發(fā)酵倉。倉內(nèi)分為若干小池，在旋轉(zhuǎn)式攪拌機的作用下堆肥物在池內(nèi)翻動、攪拌以及輸送。在充分供氧給水的條件下，經(jīng)過7 -10天的時間完成一次發(fā)酵�？啥逊饰飶牡谝怀刂鸩睫D(zhuǎn)移到最后一池，直到轉(zhuǎn)送到倉外的皮帶機上，送進二次靜態(tài)發(fā)酵場，有機物經(jīng)過30-60天的消化，最終可制成完全腐熟無害穩(wěn)定的肥料。

③精致處理

腐熟的粗肥料經(jīng)過振動篩分，除掉異物，最終得后到一定粒徑的優(yōu)質(zhì)肥料。

(3)北京南宮垃圾堆肥廠

南宮堆肥廠是德國政府贈款在北京市興建的五個垃圾處理項目之一，和馬家樓轉(zhuǎn)運站、安定衛(wèi)生填埋場配套構(gòu)成北京西南線垃圾處理系統(tǒng)，現(xiàn)主要處理宣武區(qū)和豐臺區(qū)部分垃圾。堆肥廠占地面積63000m‘，南宮堆肥廠采用強制通風隧道式耗氧發(fā)酵技術(shù)處理垃圾。日處理垃圾能力為400噸，每年可處理垃圾14萬噸，垃圾主要來源于馬家樓垃圾轉(zhuǎn)運站，每天約300噸；小武基轉(zhuǎn)運站的15~60毫米的堆肥垃圾，每天約100噸。

堆肥垃圾進廠后進行稱重計量，布料機把垃圾送入30個主發(fā)酵隧道，每個發(fā)酵隧道200立方米，垃圾經(jīng)過2個星期的高溫發(fā)酵后，垃圾體積可下降30％-40％，傳送系統(tǒng)把發(fā)酵的垃圾轉(zhuǎn)送到后熟化區(qū)，再進行3個星期的熟化，經(jīng)過篩分分成垃圾肥和殘渣，殘渣運到安定填埋場填埋，垃圾肥轉(zhuǎn)入最終熟化區(qū)再進行3個星期的熟化后，經(jīng)過一系列篩分制成0-12毫米的成品垃圾肥。

在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)生的氣體，如氨氣、硫化氫等有害氣體通過生物過濾加以控制；生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水，在生產(chǎn)中循環(huán)使用；生產(chǎn)車間采用全封閉式作業(yè)，避免噪聲和粉塵對環(huán)境的污染；環(huán)境和垃圾肥定期進行檢測，有關(guān)指標符合國家標準。

三、其它城市垃圾資源化技術(shù)

1．生活垃圾提取乙醇和氣體技術(shù)

烏克蘭、美國和英國進行了利用生活垃圾提取工業(yè)乙醇的試驗。主要用鹽酸作為催化劑，在高溫下將垃圾浮選后產(chǎn)生的輕質(zhì)成分(含有大量纖維素)進行水解，同時提取糖，糖水發(fā)酵后還原成乙醇，在水解過程中還產(chǎn)生電能。試驗室提取乙醇濃度為1.6％，經(jīng)蒸餾后其濃度可達95％。

2．垃圾制取紙漿技術(shù)

日本進行過兩年的"資源再生利用技術(shù)裝置究實驗，其工藝流程如圖2。

圖2 日本垃圾制漿工藝流程

本工藝要求精制紙漿含紙率在80％以上才能供給工程應(yīng)用，因此預(yù)處理裝置提供符合要求的紙漿化原料成為實現(xiàn)工藝目的的關(guān)鍵。

3．蒸氧垃圾磚技術(shù)

蒸氧垃圾磚是一種水膠性硅酸鹽建筑材料，它與蒸氧煤渣磚、蒸氧粉煤灰磚等建筑材料的生產(chǎn)原理一樣，是利用無機垃圾中的活性Si02和A120，(主要在煤灰中)，在一定的溫度和濕度條件下，與石灰中的有效CaO作用，生成有膠結(jié)能力的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，因其水化生成物具有類似于普通硅酸鹽水化物的性質(zhì)，所以垃圾磚具有墻體材料所需要的強度和力學性能。西安曾在渭北煤田地區(qū)進行過試驗，此方法可以根據(jù)實際情況應(yīng)用在燃煤為主的中小城市。

四、城市垃圾資源化亟待解決的技術(shù)問題

1．垃圾成分指標

城市垃圾成分十分復雜，在目前無法廣泛實現(xiàn)分類收集的情況下，應(yīng)加強城市垃圾研究力度，制定并不斷完善關(guān)于城市垃圾資源化的標準，細化垃圾成分指標，為城市垃圾資源化技術(shù)的發(fā)展提供依據(jù)。

2．垃圾分選的細化

垃圾分選的細化直接影響到垃圾資源化工藝實現(xiàn) 的可行性，因此，加強垃圾分選技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，對于 城市垃圾資源化技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

3．二次污染的預(yù)防措施

在垃圾資源化技術(shù)發(fā)展的同時，應(yīng)該注意二次污染問題，尤其應(yīng)針對所產(chǎn)生的廢水、廢氣的特點，改進傳統(tǒng)處理方法，實現(xiàn)工藝目的的同時防止二次污染的產(chǎn)生。
 

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