摘要：本文通過對(duì)我國(guó)城市垃圾無害化、減量化和再資源化處理技術(shù)進(jìn)行了闡述。對(duì)比分析可知，水泥廠處理城市垃圾是今后我國(guó)應(yīng)大力推廣的有效方法之一。

關(guān)鍵詞：填埋、堆肥、焚燒、熱解

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展和人口水平的提高，城市垃圾產(chǎn)生量越來越多，近年來增長(zhǎng)率達(dá)到5％～8％。2001年，城市生活垃圾達(dá)到1.35億噸。城市歷年來垃圾堆存量高達(dá)66億噸，侵占35億多平方米的土地。全國(guó)660個(gè)城市中已有200多個(gè)城市陷入垃圾包圍之中。如何妥善處理城市垃圾，實(shí)現(xiàn)垃圾的無害化、減量化和再資源化，已成為世界各國(guó)面臨的重大問題。

垃圾污染矛盾的爆發(fā)是在20世紀(jì)50～60年代。60年代中期以后，逐漸形成了填埋、焚燒、堆肥等一系列的處置方法。對(duì)垃圾處理方法的應(yīng)用不僅與垃圾成分有關(guān)，而且還取決于技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平等因素。從垃圾成分來看，有機(jī)物含量高的垃圾，宜采用焚燒法；無機(jī)物含量高的垃圾，宜采用填埋法；可降解的有機(jī)物多宜采用堆肥法；但不同國(guó)家國(guó)情不同，處理方法也有差異；如美國(guó)國(guó)土面積大主要采用填埋法處理垃圾，因填埋法較焚燒法便宜；而日本、瑞士、荷蘭、瑞典、丹麥等土地資源少技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)的國(guó)家，則大多采用焚燒法處理垃圾。在我國(guó)考慮到土地資源有限，城市人口不斷膨脹的現(xiàn)實(shí)。采用焚燒法來處理城市垃圾的比例將逐年增大。但焚燒后仍有30％左右無機(jī)渣未能進(jìn)行有效處理，其對(duì)環(huán)境將會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。目前，世界各國(guó)對(duì)城市垃圾處理方法主要有：

一、垃圾填埋法

填埋處理是城市生活垃圾最基本的處理方法。它是將垃圾埋入地下，通過微生物長(zhǎng)期的分解作用，使之分解成無害的化合物。它分為簡(jiǎn)易填埋、衛(wèi)生填埋、壓縮填埋、破碎填埋四種方法。衛(wèi)生填埋是各國(guó)應(yīng)用的最普通的方法，其工藝流程見圖一。

圖1.生活垃圾填埋作業(yè)流程圖

垃圾填埋場(chǎng)垃圾有垃圾車或壓實(shí)機(jī)壓實(shí)。既提高場(chǎng)地利用率，又減少了雨水對(duì)垃圾的沖刷�，F(xiàn)代化大型垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)多采用單元填埋法，對(duì)垃圾應(yīng)逐層壓實(shí)和每日覆蓋。

填埋垃圾經(jīng)微生物的好氧分解和厭氧分解產(chǎn)生大量填埋沼氣，其成分主要有：CH4、CO2、NH3、H2S等，其中CH4、CO2占絕大多數(shù)。由于氣體擴(kuò)散，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到5％～15％，在有氧條件下可能發(fā)生爆炸；CO2易溶于水，不僅會(huì)導(dǎo)致地下水PH值降低，而且會(huì)使地下水的硬度及礦物質(zhì)增加；此外，植物由于受根部積聚的CO2和甲烷的影響，因缺氧而危害其生長(zhǎng)。因此，必須對(duì)填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體加以收集控制，排除燒掉，或作為能源加以回收利用。通常采取的方法有：⑴通過石籠等形式將填埋沼氣到排；⑵進(jìn)石籠和收集灌將沼氣導(dǎo)排并使安全燃燒；⑶經(jīng)管網(wǎng)系統(tǒng)收集凈化作能源回收利用。

填埋場(chǎng)另一關(guān)鍵是滲透液引起的二次污染問題。垃圾經(jīng)微生物分解和地表水的影響會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的滲透液。其是一種高濃度有機(jī)廢水，它會(huì)穿透周圍地層，對(duì)飲用水造成污染。因此，在垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)采取特殊措施保護(hù)地下水，常用方法有：（1）、設(shè)置防滲襯里；（2）設(shè)置導(dǎo)流渠或?qū)Я鲏危唬?）選擇合適的覆蓋材料。

由于早期垃圾填埋未控制其對(duì)地下水及周圍大氣污染，造成嚴(yán)重的后果。目前，美國(guó)每年要?jiǎng)佑冒賰|美元來清理過去的填埋物，以消除污染�，F(xiàn)今，垃圾產(chǎn)量大增，成份更加復(fù)雜，對(duì)環(huán)境造成污染的可能性大大增加。所以人們對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的環(huán)境影響越來越重視，垃圾填埋場(chǎng)操作運(yùn)行管理越來越嚴(yán)格。

2、堆肥法

堆肥工藝是一種古老的有機(jī)固體廢物的生物處理技術(shù)。早在化肥廣泛使用于農(nóng)業(yè)之前，堆肥一直是農(nóng)業(yè)肥料的來源。該法是使垃圾糞便中的有機(jī)物，在微生物作用下，進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，最后形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，用作肥料或改良土壤。根據(jù)堆肥原理，可分為厭氧法和好氧法兩種。厭氧分解需在嚴(yán)格缺氧條件下進(jìn)行，厭氧微生物分解生長(zhǎng)較慢，故應(yīng)用不多。但作為一種可持續(xù)發(fā)展的垃圾處理方法，這種處理方法預(yù)計(jì)會(huì)大幅度增加�，F(xiàn)在，厭氧法已經(jīng)在越來越多國(guó)家的垃圾處理中扮演重要角色。好氧分解過程可同時(shí)產(chǎn)生高溫，可殺滅病蟲卵、細(xì)菌等。我國(guó)主要采用好氧分解法。其工藝流程如圖2.

堆肥技術(shù)工藝比較簡(jiǎn)單，適合于易腐有機(jī)質(zhì)含量較高的垃圾處理，可對(duì)垃圾中的部分組分進(jìn)行資源利用，且處理成本較低。堆肥技術(shù)在歐美起步較早，目前已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化的應(yīng)用水平。如：1933年，丹麥的Dano堆肥化方法，標(biāo)志著機(jī)械化堆肥工藝的開端；1939年，EarpThomas發(fā)明的立式多段發(fā)酵塔標(biāo)志堆肥技術(shù)已經(jīng)初步形成了現(xiàn)代化生產(chǎn)方式和規(guī)模。近年來，堆肥處理逐漸呈上升趨勢(shì)。

圖2.堆肥法生產(chǎn)工藝流程圖

英國(guó)政府正在大范圍推廣該項(xiàng)目。采用各種措施實(shí)現(xiàn)垃圾的回收利用。目前，已有33％的垃圾用于堆肥�，F(xiàn)在，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家把垃圾堆肥也看成可降解有機(jī)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。

3、焚燒法

焚燒法處理城市垃圾，可以使垃圾減重、減容，并可使某些有害成份分解和去除，是較理想的處理方法。但因該法對(duì)垃圾熱值要求較高，設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高，焚燒中會(huì)產(chǎn)生二次污染等原因。該法多集中在發(fā)達(dá)國(guó)家。如：日本焚燒法處理量約占75％、德國(guó)和法國(guó)占30～50％。瑞士也以焚燒法為主。焚燒法工藝如圖3所示：

圖3：垃圾焚燒工藝流程圖

焚燒法處理垃圾已有上百年歷史，但出現(xiàn)有控制的焚燒（煙氣處理、余熱利用、灰渣綜合利用）只是近來出現(xiàn)的事。與填埋法相比，具有占地小、場(chǎng)地易選擇、處理時(shí)間短、減量化顯著、無害化較徹底以及可回收余熱等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó)雖多數(shù)城市垃圾仍然采用填埋法處理。但考慮到土地資源有限，城市人口膨脹的現(xiàn)實(shí)。采用焚燒法處理城市垃圾其比例將會(huì)逐年增長(zhǎng)。但焚燒余留的約30℅的無機(jī)渣，若不進(jìn)行有效處理，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。

3.1焚燒熱能的利用

焚燒可使可燃成分充分氧化，產(chǎn)生熱能用于發(fā)電和供熱。美國(guó)西屋公司和奧康諾公司聯(lián)合研制垃圾轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)的焚燒爐在燃燒垃圾時(shí)，可將濕度7％的垃圾變成干燥的固體進(jìn)行焚燒，焚燒效率達(dá)95％以上。同時(shí)，焚燒爐表面的高溫將熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽，可用于暖氣、空調(diào)等設(shè)備及蒸汽鍋爐發(fā)電等方面。

近年來我國(guó)對(duì)垃圾發(fā)電產(chǎn)生再生資源技術(shù)日益重視。如寧波楓林垃圾發(fā)電廠，總投資4億多元，用于城市垃圾的焚燒處理。此外，浙江余杭錦江熱電廠、浙江喬司垃圾發(fā)電廠以及近年來全國(guó)各地陸續(xù)建立起多個(gè)垃圾發(fā)電廠。據(jù)測(cè)定，2噸垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量約相當(dāng)于1噸煤燃燒的熱能。有專家預(yù)測(cè)，21世紀(jì)垃圾發(fā)電將成為與太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電并駕齊驅(qū)的新能源。

垃圾焚燒法雖具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但受到垃圾成分的限制。當(dāng)熱值低于3.3MJ/Kg時(shí)，因難以自然，采用輔助燃燒進(jìn)行燃燒既消耗能源又不經(jīng)濟(jì)，此法就不在適宜�？紤]到我國(guó)城市垃圾中無機(jī)成分居多。如表一所示。采用焚燒法不經(jīng)濟(jì)，而填埋法又受土地資源限制，應(yīng)找出適合我國(guó)國(guó)情的垃圾處理方法。

3.2焚燒無機(jī)渣的應(yīng)用

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外垃圾處理技術(shù)系統(tǒng)的研究，水泥廠一次性無害化處理城市垃圾在國(guó)外已有二十多年的實(shí)踐，其經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。這一技術(shù)不僅符合我國(guó)國(guó)情，而且與其他方法相比具有很大優(yōu)勢(shì)。符合我國(guó)垃圾無害化、減量化和再資源化的原則。因而今后應(yīng)成為我國(guó)城市垃圾處理的首選方法。這種處理方法具有：

3.2.1水泥廠一次無害化處理城市垃圾，在國(guó)外已有20多年的經(jīng)驗(yàn)。值得我們借鑒。目前，在美國(guó)、加拿大、瑞典已建有數(shù)百家這樣的水泥廠。大大緩解了垃圾處理和建廠投資。這種水泥國(guó)際上稱之為“生態(tài)水泥”。并作為21世紀(jì)水泥工業(yè)的發(fā)展方向。如瑞典諾迪克公司加工各種廢油用作水泥窖的二次燃料，以替代燃燒煤。瑞士更是計(jì)劃到2010年將水泥工業(yè)利用二次燃料利用比例提高到60％。我國(guó)是一個(gè)能耗大國(guó)，如能充分運(yùn)用這一技術(shù)，將會(huì)獲得巨大的能源效益。

3.2.2.城市垃圾焚燒后用于水泥生產(chǎn)，對(duì)水泥質(zhì)量不會(huì)產(chǎn)生影響。據(jù)河南省環(huán)境保護(hù)所與鄭州金龍水泥股份公司對(duì)水泥廠一次性無害化處理城市垃圾研究發(fā)現(xiàn)，在高溫處理過程中，水泥窖中堿性物可與垃圾中酸性物化合生成穩(wěn)定鹽類，便于廢氣的凈化處理。同時(shí)，城市垃圾中的建筑垃圾可變?yōu)橹苯永觅Y源。令治污界頭痛的重金屬和廢渣經(jīng)加熱分解后，與水泥生料一起充分?jǐn)嚢�、煅燒，最終固定在水泥熟料的晶體中，不能再擴(kuò)散出來，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)僅北京市每年產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物約24萬噸，其中70％適于水泥回轉(zhuǎn)窖中焚燒。

3.2.3垃圾焚燒能達(dá)到無害化處理的效果。城市垃圾焚燒處理溫度應(yīng)在1200度以上，時(shí)間大于2秒，且充分?jǐn)嚢�。目前的焚燒爐很難滿足這些要求。而水泥廠回轉(zhuǎn)窖則完全符合這些條件。目前，國(guó)內(nèi)水泥廠回轉(zhuǎn)窖內(nèi)氣溫可達(dá)1300～1800℃之間，有的甚至達(dá)到2000℃。在如此高溫下，垃圾中有機(jī)物、無機(jī)物將全部被分解，加之窖內(nèi)負(fù)壓作用，焚燒產(chǎn)生的有害氣體不會(huì)冒出窖外。通過加設(shè)高效尾氣凈化處理設(shè)備，就不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

3.2.4.垃圾焚燒產(chǎn)生的無機(jī)渣用于水泥生產(chǎn)，能降低水泥生產(chǎn)成本。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市垃圾成分在不斷變化。如：日本60年代垃圾熱值約為800～1000KJ/Kg。這樣水泥廠一次性無害化處理城市垃圾中，可部分代替煤，焚燒后的垃圾殘?jiān)瘜W(xué)成分與黏土接近，可最終成為水泥熟料。據(jù)鹽城工學(xué)院材料系李玉華等人研究表明：水泥中摻入不大于

30％的垃圾焚燒無機(jī)渣，對(duì)水泥強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)水泥稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性不會(huì)產(chǎn)生影響。因而，垃圾焚燒后用于水泥混合材料，既降低了成本，又保護(hù)了環(huán)境，是無害化、資源化處理垃圾的有效方法之一。

3.2.5.水泥廠處理城市垃圾成本低于填埋和焚燒。專家對(duì)此進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算：以每天生產(chǎn)2500噸垃圾，并以10％年增長(zhǎng)率計(jì)算。城市垃圾處理設(shè)施投資約6億元。每年維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用超過1000萬元。若全部采用水泥廠一次性無害化處理，需固定資產(chǎn)投資1.6億元。遠(yuǎn)低于建設(shè)垃圾堆場(chǎng)、焚燒處理廠和垃圾電廠的費(fèi)用。運(yùn)行后每年可節(jié)約專門城市垃圾處理費(fèi)約600萬元，節(jié)約燃煤80萬元，節(jié)約黏土運(yùn)輸費(fèi)用200萬元，每年綜合經(jīng)濟(jì)效益超出800萬元。

4、熱解法

近幾年來國(guó)際上較為流行垃圾熱解氣化處理方法。以瑞士ThermoselectS.A.技術(shù)為代表，成為第三代垃圾處理方法。熱解法是有機(jī)物在無氧或缺氧條件下的高溫加熱分解技術(shù)，利用熱能使高分子物化合斷裂，由大分子量有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子可燃?xì)怏w（氫氣、CH4、CO等）、液體燃料（甲醇、丙酮、焦油等）和焦炭的過程。與焚燒法相比，無明火燃燒，重金屬大都保持原狀在殘?jiān)�。熱解產(chǎn)生的燃?xì)�、燃油便于�?chǔ)存運(yùn)輸。克服了焚燒方法僅能回收能量，易產(chǎn)生二次污染問題。但該法僅適于有機(jī)廢棄物處理。目前，國(guó)外運(yùn)用較多。如日本三菱公司熱解廢塑料處理系統(tǒng)，美國(guó)的回轉(zhuǎn)窖熱分解處理裝置等。

綜上所述，在目前我國(guó)多數(shù)城市垃圾不太適宜焚燒用于發(fā)電，而填埋又受土地資源限制的情況下，采用經(jīng)濟(jì)高效的水泥廠處理城市垃圾是值得推廣應(yīng)用的有效方法。這種方法真正實(shí)現(xiàn)了垃圾的“減量、再用、循環(huán)”的無害化處理。但鑒于這一無害化處理城市垃圾的方法在我國(guó)剛剛起步，加之政府部門認(rèn)識(shí)不足，而生產(chǎn)企業(yè)害怕風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致這一新技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用受到限制。要解決這一問題，推廣這項(xiàng)新技術(shù)，需要各級(jí)政府職能部門高度重視城市垃圾處理問題，樹立用現(xiàn)代化垃圾處理方式解決城市現(xiàn)代化進(jìn)程中產(chǎn)生的垃圾的觀念。

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