我國城市生活垃圾堆肥現(xiàn)狀與處理技術

我國城市生活垃圾堆肥現(xiàn)狀與處理技術

隨著城市化進程的加快，城市垃圾逐漸成為城市發(fā)展的負擔。我國作為擁有13億人口的世界第一人口大國,肩上扛起了世界最重的垃圾包袱。以北京為例,截至2008年,平均每天產(chǎn)出1.84萬t生活垃圾,“年產(chǎn)量”高達672.00萬t,并以8.0%~10.0%的速度繼續(xù)增長,增速堪比GDP。據(jù)中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會城市生活垃圾處理委員會資料顯示,目前中國城市垃圾處理中填埋法處理的垃圾占70%,堆肥占20%,焚燒占5%,其他(包括露天堆放、回收利用)占5%。1利用資源的總量垃圾填埋法是我國的垃圾處理主要方式。而垃圾填埋的弊端越來越明顯。其一,所修建的垃圾填埋場占地面積大,耗費大量土地資源,且可持續(xù)使用時間較短(大約十年左右),造價相當高;其二,垃圾中大部分可回收利用的資源一同填埋,造成可回收利用資源的浪費;其三,垃圾填埋場的滲出液容易污染其周圍的土壤和水體;其四,盡管一般固體廢棄物的污染程度也遠遠低于有害危險廢棄物,但是由于一般固廢種類繁多,成分相對復雜,如果沒有妥當?shù)陌踩幚泶胧?廢棄物不能得到有效地處理處置,同樣會對周邊自然環(huán)境及社會環(huán)境造成嚴重影響;其五,目前垃圾填埋普遍采用的高密度PVC薄膜使用壽命少于30年,垃圾在厭氧環(huán)境中發(fā)酵后,重金屬滲透到土壤與地下水污染問題會延后反應。相對于焚燒技術而言,由于填埋的污染物不容易檢測,對周邊生態(tài)環(huán)境的污染可能更大。而且垃圾填埋處理比焚燒處理散發(fā)更多的甲烷等溫室效應氣體不符合低碳生活要求。因此,我國城市固廢垃圾處理技術急需改進。2堆肥污染土壤污染。據(jù)城市環(huán)境堆肥過程的各垃圾堆肥法就是利用自然界的微生物有機分解垃圾,形成的肥料作為農(nóng)作物的營養(yǎng),從而達到處理垃圾、提高土壤肥力,同時達到凈化城市環(huán)境的目的。但是堆肥過程中的重金屬會殘留在土壤中,對土壤造成污染,并且這種方法需要人工將有機垃圾無機垃圾分類。目前我國垃圾還無法真正實現(xiàn)分類收集,所以,在我國城市固廢處理中,正是由于堆肥原料基本為混合型城市生活垃圾,堆肥產(chǎn)品質(zhì)量差,且原始堆肥中,單純的廚余類有機物水分含量較高,影響堆肥過程與效果,更影響市場效益等。3生物處理技術的應用城市垃圾焚燒(發(fā)電)法是世界上許多先進國家和地區(qū)最常采用的方法,與其它處理城市垃圾的方法相比,具有占地少、可回收能源、達到減量化和資源化等優(yōu)點。但是,當今最好的焚燒設備,在運轉正常的情況下,也將釋放出75種可能會導致胎兒畸形與數(shù)種癌癥的有害物質(zhì),灰燼中的有毒有害物質(zhì)就更多了,如達到危險濃度的鉛、鎘等重金屬等。如何處理這些灰燼和消除對大氣的污染,是垃圾焚燒法有待解決的問題。早在1985年美國就因環(huán)保方面因素取消了137座垃圾焚燒爐興建計劃,1992年加拿大安大略省通過了垃圾焚燒爐使用的禁令,1996年,北美洲五大湖區(qū)52個焚化爐結束運作,德國、荷蘭、比利時等國也相繼頒布了“焚燒爐禁建令”,我們的近鄰日本到2000年7月止,關閉了4600余座垃圾焚燒設施,即使經(jīng)濟不太發(fā)達的菲律賓也頒布了垃圾焚燒設施建設的禁令。導致各國政府紛紛立法關閉、禁建垃圾焚燒設施的直接原因是:人們發(fā)現(xiàn)在垃圾的焚燒過程中會產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì),其中最為危險的當屬被國際組織列為人類一級致癌物中毒性最強的二惡英。二惡英主要是由垃圾中的塑料制品焚燒產(chǎn)生,它不僅具有強致癌性,而且具有極強的生殖毒性、免疫毒性和內(nèi)分泌毒性,并且越來越多的研究顯示,其對人類的遠期危害遠比我們目前掌握的情況嚴重。這種比氫化鉀毒性還要大1000多倍的化合物,由于化學結構穩(wěn)定,親脂性高,又不能生物降解,因而具有非常高的環(huán)境滯留性。無論存在于空氣中、水還是土壤中,它都能強烈地吸附在顆粒上,借助于水生和陸生食物鏈不斷富集而最終危害人類。2001年3月,由英國?？扇卮髮W的國際綠色和平組織研究實驗室發(fā)表的《焚化爐與人類健康》的長篇報告,通過對二惡英與焚化爐關系的專門研究,糾正了許多傳統(tǒng)的誤解:雖然經(jīng)過改良的新型焚化設施通過煙氣排放的二惡英及重金屬降低,然而在灰燼中的二惡英及重金屬含量卻相應提高,仍然造成環(huán)境污染;焚化爐不能完全消除廢物中的有毒物質(zhì),而只是改變了它們的形態(tài),部分物質(zhì)的毒性甚至比原來更高;所謂焚燒可減少廢物的重量和體積,不過是針對灰燼而言,如果將焚化爐有毒氣體輸出量加起來,總輸出量將超過廢物原來的重量。通過對芬蘭、西班牙、德國等歐盟國家在垃圾焚化設施附近的居民的監(jiān)測研究,指出垃圾焚化對人類健康的嚴重影響包括(兒童和成人)患上癌癥、呼吸道疾病、心臟病、免疫系統(tǒng)失調(diào)、過敏癥及先天畸形等疾病。足夠的證據(jù)顯示焚化爐對環(huán)境造成污染,對人類健康造成傷害,理應被全面取締。美國亞利桑那大學的JostO.L.Wendt教授提出了“健康影響工程的概念”(HealthEffectsEngineering)的概念,將燃燒和焚燒過程中的污染物處理作為一個“系統(tǒng)工程”來加以對待,強調(diào)了污染物處理的系統(tǒng)化和貫穿燃燒過程始終的原則?！敖】涤绊懝こ獭边@一概念的含義是在燃料燃燒過程中和其排放物對健康的影響之間找到一種聯(lián)系。例如,為了研究燃料的成分和燃燒調(diào)整對顆粒物排放的毒性的影響,分別研究了煤燃燒產(chǎn)物、垃圾焚燒產(chǎn)物、兩者混合物和摻鋅和硫的蒸發(fā)油中所含的可吸入粒子對肺的損害。在這一過程中,健康影響工程的作用就是設計工程的方法來降低燃燒排放出的顆粒物的毒性,包括采用吸附劑降低顆粒物對肺的損害。在德國,由于垃圾焚燒廠需要滿足政府越來越嚴格的污染控制要求,導致垃圾焚燒廠的成本越來越高,而能源轉換的效率越來越低。德國漢堡技術大學的JoachimWerther教授介紹了德國近年來在垃圾焚燒處理的新趨勢。將垃圾焚燒廠裝備模塊式的氣體凈化裝置;將廢棄物加入現(xiàn)有的電站進行混燒;生活垃圾加入常規(guī)電廠的實驗也在進行之中。生活垃圾首先在回轉窯中進行熱解,溫度為450~550°C,時間為1h,熱解后的產(chǎn)物首先進行分離,以脫出金屬,剩下的熱解焦炭被直接加到煤斗中進入燃燒室。這種方法可以利用電廠的現(xiàn)有設備,大大節(jié)約處理成本。傳統(tǒng)垃圾焚化溫度在800~950℃,能量利用率低,只有27%,強制氧化燃燒,煙塵量大;金屬、N、S充分氧化導致煙氣中重金屬氧化物、NOx、SO2含量高,二惡英更高達136ng/Nm3,必須采取多級嚴格的煙氣凈化措施。而熱解汽化轉化合成氣溫度在900~1600℃,能效30%~40%,理論上能效可高達80%!而我國目前也正在推行熱解氣化城市固廢垃圾技術,代表性的技術就是中宜匯富的低熱值生活垃圾熱解氣化焚燒工藝。該項技術是氣化與熔融處理技術的結合使得在對垃圾的有機成分加以利用的同時,可以對無機成分進行穩(wěn)定化無害化處理和資源化利用,從根本上解決了二惡英和重金屬等二次污染問題,已被公認為垃圾焚燒處理的清潔生產(chǎn)工藝,代表了垃圾焚燒技術的發(fā)展方向,有著廣闊的發(fā)展前景。熱解氣化焚燒爐可以抑制二惡英和NOx、SO2的產(chǎn)生,一是因為一燃室缺氧燃燒屬還原性氣氛,N、S極少氧化而殘留在渣中;二是已分解的多氯聯(lián)苯類物質(zhì)在有CuCl2、C原子催化的條件下,在250~300℃期間會再合成二惡英。而一燃室的缺氧燃燒使得Cu的氧化極少,沒有了CuCl2和碳原子的催化,二惡英的合成也就沒有了可能。三是二燃室溫度高達1000℃,停留時間超過2s,能使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康韧耆紵纸?使二惡英殘留量極