成都市城市生活垃圾綜合處理初探
一、前言
隨著經濟的發展、人口的不斷增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的產生量也日漸增多，城市生活垃圾已成為當今世界一大公害，也是目前我國環境污染比較嚴重的問題之一。近幾年來，隨著全國推行新農村建設，人口集中居住，城鎮化程度的加快，也使我國城市生活垃圾產量與日俱增。隨著和諧社會的提出、城市規模的不斷擴大，旅游事業日的益繁榮，對整個城市的全面提升提出了更高的要求，而急增的城市生活垃圾對生態環境造成了嚴重危害，阻礙著國民經濟的可持續發展，已成為一個嚴重的社會問題。為了達到垃圾的無害化、減量化、資源化，目前我國主要采用的垃圾處理方式有衛生填埋、焚燒以及堆肥。
二、成都市垃圾處理現狀及問題
成都市城市生活垃圾處理方式主要是衛生填埋、焚燒發電。衛生填埋是成都市主要的垃圾處理方式，下面是以往收集成都市生活垃圾產量表（2001年至2009年）。
表1成都市生活垃圾產量表
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從表中可以看出成都市每年生活垃圾年產量呈現逐步上升趨勢，年增長率約為8%左右，如此之快的增長速度，相對于成都市固體廢物處理場總的填埋時間而言就有可能提前達到原設計庫容容量。故如何妥善解決成都區生活垃圾出路、延長現有填埋場使用壽命，便成為一個新的問題。為了能減緩成都市生活垃圾衛生填埋日處理負荷量，成都市于2005年采用政府特許經營模式開始動工修建了第一座成都市洛帶生活垃圾焚燒發電廠，日處理能力1200t/d，目前已運行兩年。
但這兩種方法都有自身局限性。衛生填埋不僅填埋掉了廢物，也填埋掉了可回收利用的有效資源，沒有完全做到垃圾處理資源化，衛生填埋不僅占用大量土地面積，而且對環境造成二次污染，比如地下水環境污染、土壤污染、填埋堆體所產生的惡臭污染等；由于城市生活垃圾含水率較高，導致垃圾滲瀝液量大、濃度高，滲濾液處理達標排放或能夠送城市污水處理廠處理后達標排放的填埋場較少，地下水污染地表水的污染事故不斷出現；填埋氣體處理也是一個嚴重的問題，目前大多為敞開式排放或通過豎井排放，容易造成安全隱患，也是產生惡臭的主要原因，即使在封場后相當長的時間里，這些污染仍將繼續存在。
對于垃圾焚燒發電而言，一是工程投資大，據統計，目前國內利用國外先進焚燒技術建造的焚燒廠普遍建設工程投資大，折合噸工程投資約50～75萬元；而引進技術，關鍵設備國內生產的噸工程投資約35～45萬元，技術和設備全國產化的噸工程投資只要25～30萬元。
二是由于生產成本高，據統計，我國目前運轉基本正常的國外技術建造的焚燒廠的運行費用為180～300元/噸，國內技術建造的焚燒廠的運行費用也在100元/噸左右；
三是由于我國的城市生活垃圾的基本特點是含水率高、低熱值、垃圾成份比較復雜。引進的爐排爐一般適應處理國外成份相對簡單、低位熱值高（一般都在6000KJ/kg以上），水分含量低的生活垃圾；針對國內的生活垃圾特性，在進行垃圾焚燒時，必須添加輔助燃料助燒，這又無形中增加了垃圾焚燒運行成本。
四是垃圾焚燒中產生的飛灰處理問題。垃圾焚燒時所采用的焚燒爐設備不同，產生的飛灰量也有很大的差別，機械爐排爐焚燒所產生的飛灰量約為垃圾處理量的3%～5%，而流化床焚燒爐焚燒所產生的飛灰量就高得多，約為垃圾處理量的15%～25%。如按焚燒處理垃圾1200噸/天計算，最少產生飛灰量約為36噸～60噸之間。目前除個別高水平建設和管理的焚燒廠外，其余焚燒廠飛灰處置沒得到足夠重視，，其次垃圾焚燒中產生的爐渣量約為垃圾處理量的20%左右，而產生的這些飛灰與爐渣就變成有危險性的固體廢棄物例如含極高的重金屬等，在發達國家，這些是要把它當成一個危險性固體廢棄物來處理的，處理費也是非常高的，在我國大多填埋處理或作為建筑材料利用，安全隱患大。
五是垃圾焚燒中產生的二次污染的問題也是相當嚴重的，例如空氣污染問題，像我們講的一些有毒的氣體，不光是二惡英，會造成嚴重的空氣污染，還有其它的氮氧化物、硫的氧化物會造成酸雨，粉塵亦造成空氣污染，二氧化碳造成溫室效應等等。
此外，由于國內混合收集生活垃圾中廚余垃圾含量較高，導致爐內燃燒易結焦成塊，再加上玻璃碎片等硬物料易嚴重破壞布風系統，有時會出現爐內燃燒不均勻、爐溫偏低、熱灼減量高、爐排磨損大等問題。
三、生活垃圾堆肥處理
1、生活垃圾堆肥處理技術
生活垃圾堆肥主要是利用多種微生物的作用，將垃圾成份中有機殘體，進行礦質化、腐殖化和無害化，使各種復雜的有機態的養分，轉化為可溶性養分和腐殖質，同時利用堆積時所產生的高溫（60～70℃）來殺死原材料中所帶來的病菌、蟲卵和雜草種子，達到無害化的目的。
在我國常用的生活垃圾堆肥技術大致可分為簡易堆肥、好氧堆肥和厭氧堆肥三類。
一是簡易堆肥，工程規模較小、機械化程度低、主要采用靜態發酵工藝、環保措施不齊全、投資及運行費用均較低。簡易高溫堆肥技術一般在中小型城市應用較多。
二是好氧堆肥，工程規模相對較大、機械化程度較高、一般采用動態或半動態好氧發酵工藝、有較齊全的環保措施、投資及運行費用均高于簡易高溫堆肥技術。
三是厭氧堆肥，工程規模普遍較大，機械化程度相當高，一般采用濕式或干式厭氧發酵工藝，發酵周期可縮短至15～20天后，沼氣收集后可用于發電等，生活垃圾資源化利用率較高，投資及運行費用高于好氧堆肥，占地面積少于好氧堆肥。厭氧堆肥技術在歐洲有較多的應用實例，國內上海等地則還能夠在實施項目。
生活垃圾堆肥產物的功效主要表現在以下幾個方面，第一個就是吸水性和持水性，就是它能把水分吸住，而且保持在那里。因為堆肥的吸水性持水性高的話，混到土里面可以幫土壤畜水在里面。目前傳統堆肥根據一些實驗，它的吸水量差不多可有0.8倍，即一公斤可以吸水0.8公斤。第二功效是吸肥和持肥。所謂肥份就是講的氮磷鉀。纖維素和腐殖質正好有很強的這第二功效。國內自從用化肥以后，農田的土地很易板結，也變得貧脊了。板結以后土壤對吸肥及持肥的能力降低，如果加肥料到農田以后在灌溉澆水時，大部分肥分就沖掉了。根據一些資料記載，肥分流失率可達50%甚至70%，因此對農民造成很大的損失。如果能夠在土中加進堆肥，它對吸氮磷鉀的能力便很強。有足夠的有機肥在土壤裹，農民再加肥料的話，肥料就沖不走了，就不會損失掉肥分。這樣做對環境保護來講也是非常重要的，舉個例子，約兩年前，太湖有極嚴重的藍藻事件。國內專家都知道，這個藍藻事件，一般來講是水太優化造成的，也就是水中肥分太高，氮磷鉀都跑到水里面了。天然水體中肥分的來源，一個是我們都市污水，另外一個就是這個灌溉的水。因為太湖四周圍是一個大的農業生產區，土壤吸肥能力甚為不足。第三個特性就是土壤粿粒保持及耐沙化。堆肥像纖維素、腐殖質，加到土壤里面是可以固土壤的顆粒。這種特性，其實已經有很多人做過研究，它可以固沙，不止是沙，所有土壤顆粒，大大小小均可。在我國國內荒漠化相當嚴重，中國是世界上最嚴重荒漠化的一個國家。據統計我國每年荒漠化土地在約3500平方公里的土地。這個荒漠化就是經過數萬年不停的風吹外加植被的破壞，荒漠化的地方一般都有很強的風，它吹的時候把比較小的顆粒，像矽質和黏質的土壤顆粒吹走了，剩下的就是沙。這一吹的話就造成沙塵暴，所以沙塵暴其實是荒漠化的一個結果。如果我們可以把堆肥混在土里面的話，它就可以固定它而很難被吹走。這是第三個效應，它可以固沙，這也是非常重要的，這個方法可以協助解決我們荒漠化的問題。第四個功效是，有機肥加到土壤里面可以把土壤變得疏松透氣。很多植物的根部是需要透氣的。加了有機肥就可以增加這一點。第五功效點是隔熱和保溫，這一點對于植物的種子發芽的時候特別重要，因為溫度變化很大很多就沒有辦法發芽，就死掉了，保溫情況很好，發芽的百分比就非常高。第六個功效就是透水性。堆肥不止是可以增加吸水和持水，還可以讓水分在里面流動。土壤加入有機肥會使得土壤比較蓬松，水分比較容易流動，這個透水性可以防澇，對植物生長很有利。
針對堆肥的這些功效，堆肥產品不僅可以制作肥料或農田土壤改良，還可作為礦山開采場、垃圾填埋場的綠化以及垃圾填埋場的覆土。
在費用上，生活垃圾堆肥建設費用基本為噸工程投資為23～32萬元，運行處理成本為50元/噸左右。
在環境污染方面，在對地表水、地下水污染方面較少，主要就是存在一定的惡臭氣體、粉塵污染，但通過控制技術都能很好的解決污染問題。
但堆肥處理也存在一定的問題，其問題主要不是技術因素，而主要表現在非技術因素方面，歸納如下：
一是混合收集的生活垃圾雜質含量高，為保證產品質量而采用復雜的分離過程導致產品成本高，沒有政府的補貼，是很難運行下去的；
二是一般堆肥廠的粗堆肥產品只能作為土壤改良劑，其銷路取決于堆肥廠所在地區封條件的適宜性，在粘性土壤地區，特別是南方的紅黃粘土、磚紅粘土、紫色土地區有較好的銷路；
三是堆肥廠產品的經濟服務半徑一般較小。質量較差的粗堆肥產品一般只能就近銷售，利用粗堆肥產品制造的復合肥，其銷售也面臨一般化肥和復合肥的競爭；
四是生活垃圾處理的連續性和堆肥產品銷售季節性之間存在的固有盾，也會增加生活垃圾的處理成本和堆肥產品的生產成本。
目前在成都市大力倡導田園城市的生態城市下，綠地建設是其重要組成部分之一。如果政府倡導、政策上給與更多的支持，在城市范圍內開辟垃圾堆肥產品系列的草坪、花卉、樹木的種植、試驗等等，不僅宣傳綠色，更是以行動倡導綠色，根據一些文獻報導，在美國僅公路兩側綠化項目每年就可以消納數萬噸的垃圾堆肥，因為美國規定公路兩側綠化地土壤有機質含量必須超過5%-8%，所以建設單位多選用成本較低的垃圾堆肥產品。在這種情況下，堆肥的銷售問題基本上得到了解決。
2、成都市生活垃圾成份分析
成都市環境衛生監測中心每年都進行了對成都市中心城區生活垃圾常規監測分析，以下是成都市中心城區生活垃圾物理成份、含水率往年百分比分析結果，見表2
表2 2001年-2009年成都市中心城區生活垃圾物理成份、含水率分析
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從上表分析結果來看成都市生活垃圾有機物含量基本上在50%～60%之間，可回收物占30%左右，無機物占8%左右，含水率平均約為56%。
2010年成都市環境衛生監測中心對成都市區生活垃圾進行了元素分析，結果見下表3
表3成都市中心城區生活垃圾元素分析
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根據表中分析，成都市中心城區生活垃圾碳氮比約為21：1。
依據中華人民共和國行業標準《城市生活垃圾好氧靜態堆肥處理技術規程》CJJ/T52-93中規定生活垃圾作為堆肥原料時進倉條件要求：含水率宜為40%～60%；有機物含量為20%～60%；碳氮比為20：1～30：1；重金屬含量指標應符合現行國家標準《城鎮垃圾農用控制標準》的規定，成都市生活垃圾可以用堆肥處理。
四、城市生活垃圾綜合處理技術
城市生活垃圾綜合處理技術是在克服單一處理方法缺點的基礎上，必須采取多種技術對其進行綜合處理才能達到垃圾處理的減量化、資源化、無害化。但是，這需要在一個新的基礎上去考慮綜合處理模式中各種技術的地位和作用。
針對我國混合收集垃圾的特點，將生物處理技術作為填埋或焚燒的預處理技術，是解決我國垃圾處理難題的一種有前途的技術組合。近10年來，機械生活處理技術在歐洲作為填埋處理或焚燒處理的預處理技術得到了快速發展，已經出現了機械生物處理——衛生填埋、機械生物處理——焚燒發電等一些綜合處理的趨勢。
機械生物處理技術，是采用機械或其他物理方法與生物工藝相結合，對垃圾中可生物降解組分進行處理和轉化，并使之達到穩定化的技術。這種技術實際上是在混合垃圾堆肥處理的基礎上衍生發展而來的，但更多地采用了高效的機械或物理分選技術，強化了材料的分選回收或發酵過程的控制。混合垃圾經機械生物處理后，95%的可降解TOC（總有機碳）和86%的非纖維素碳水化合物得到轉換，垃圾重量、體積和含水率都會減小，熱值增大，有利于后續處理并能減輕對環境的影響。如減少了填埋過程中的填埋氣體、滲濾液，減少占地空間等。經過機械生物處理穩定化的垃圾，填埋后滲濾液和填埋氣體產生的污染可以減少95%。假設原始生活垃圾含水率為60%，經垃圾堆肥處理后，含水率一般可降為20%～30%，假定下降到25%，而這含水率的減少，對垃圾的熱值貢獻很大。我們可以通過一些數據來初步估算在生活垃圾焚燒過程中其含水率對垃圾熱的影響變化，在通常情況下，原始垃圾含水率為40%～70%時，焚燒場垃圾收集池中析出的滲瀝液量約為6%～20%，那么在上面我們的假設中，原始垃圾產生的滲瀝液約為17%，經堆肥處理后，垃圾滲瀝液將下降到7%左右，從而使垃圾滲瀝液減少10%左右。由于析出滲瀝液后的垃圾熱值在邊界條件具有不確定的因素，但一般可按垃圾滲瀝液減少1%，垃圾熱值增加104kJ/kg進行計算，因此經過垃圾堆肥后，垃圾熱值無形中就增加了1040kJ/kg左右。而這增加的熱值對于垃圾焚燒來說，可是不容忽視的，一來熱值的增高，在垃圾焚燒時所投入的助燃劑就降低，垃圾的粒徑比較均勻，對焚燒爐型的選擇及設備損壞程度都得到了改善，從而降低了垃圾焚燒時運行成本。二來垃圾所產生的滲瀝液也減少，對焚燒廠建立污水處理系統減少了處理負荷，其次還減少空氣環境污染。
近年來在意大利、西班牙實施的幾個綜合處理項目表明，在對垃圾進行破碎，并經過通風發酵預處理的前提下，熱值能從2000kcal/kg提高到3000kcal/kg，經過適當分選后再采用流化床進行焚燒處理，熱能利用率可以達到30%以上。
五、結論
從系統管理的角度出發，抓好垃圾源頭減量工作，盡量少產生垃圾，將已產生垃圾最大程度回收利用，再通過衛生填埋、堆肥、焚燒制能等工程技術措施減容及進一步資源化，是符合循環經濟和可持續發展要求的做法。綜合分析垃圾處理技術的可靠性、經濟性、實用性和所能達到的無害化、減量化、資源化效果等方面，衛生填埋、焚燒、堆肥都有各自的優缺點和適用條件，如果成都市生活垃圾處理在堅持因地制宜、技術可行、設備可靠、適度規模、資源利用和綜合治理的原則下，采用三種主要方法適當組合，能取得更大的環境效益、社會效益和經濟效益。
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