城市生活垃圾处理处置

城市生活垃圾处理处置 城市生活垃圾主要来自城市居民日常生活与消费，包括商业及娱乐消费活动，城市园林绿化及落叶、市政建设与维修等方面产生的一般性垃圾，还包括人畜粪便、厨房废弃物、污水处理的污泥、垃圾收集处理的残渣与粉尘等固体物质。1. 城市生活垃圾处理技术现状与进展对于城市生活垃圾，常见的处理有五种，包括填埋、堆肥、焚烧、热解和固化等。1.1 填埋技术 我国国土面积辽阔，填埋是一种常见的垃圾处理方式，也是其它处理方式无法处理的固态残留物的最终处置方式。日本废弃物最终处理场指南中指出“填埋处理是用不影响生活环境的保护方法，将废弃物适当地处存。同时利用自然界的代谢功能将其稳定化、无害化。”卫生填埋场应具有贮留垃圾、隔断垃圾与外界水力联系、一定程度处理水、气和垃圾的能力。1.1.1填埋技术分类根据所选场址地貌不同，有不同的填埋形式，常见的有倾斜面堆积法、填坑法、掘埋法和平地堆积法。根据氧气需要状况，一般可以分为厌氧型填埋、半好氧型填埋和好氧型填埋。好氧填埋和半好氧填埋除了生物降解过程在地下进行外，其他方面类似堆肥处理。好氧填埋能实现垃圾快速稳定，减少渗滤液和填埋气产量，但同时增加了处理系统的初期投资及运行费用，在实际填埋处理中，主要采用厌氧型填埋。在厌氧填埋法中，露天填埋因无法控制处理渗滤液和填埋气，已被许多国家明令禁止，由此基础上发展起了卫生填埋，对于危险废弃物的填埋还应做到安全填埋。1.1.2填埋技术关键卫生填埋场合理选址是填埋的基础。在进行厂址选择时应综合考虑工程、环境、法律、经济等因素。工程上应保证填埋场有足够大的填埋容量，填埋物的运输距离应尽可能短。在环境上要充分考虑水文地质条件以控制填埋场渗滤液对水源的污染，要注意避开洪泛区、避开专用水源蓄水层及地下水补充区、避开风景区及珍贵动物保护区、避开与考古学历史学和古生物学有关联的地区等，并选在城市常年主导风向的下风区。经济方面考虑，应综合考虑占地费和运输成本，考虑场地平整、筑坝、铺置衬底等设施的费用。1.1.3填埋过程物质变化：第一阶段为好氧分解阶段，该阶段不产生填埋气但产酸（酸性环境为后续厌氧分解创造条件），第二阶段为厌氧分解，pH和填埋气产量都开始上升，第三阶段为稳定产气阶段，填埋气产量和产气中甲烷浓度升高到最大值，第四阶段为长时间的厌氧分解半衰期或稳定阶段，可降解有机物减少，填埋气产量逐渐下降。1.2 堆肥技术堆肥是将含有机物的废物在有控制的条件下进行的生物稳定化过程。1.2.1堆肥工艺分类根据堆肥的温度，可将堆肥分为中温堆肥和高温堆肥（高温堆肥要求温度为5560），根据地点和机械化程度分为露天堆肥、机械堆肥和卫生填筑堆肥，根据氧气的需求可分为厌氧堆肥和好氧堆肥。1.2.2堆肥技术关键堆肥技术的关键是堆肥的条件，包括供氧、含水量、碳氮比和pH值等。在堆肥过程中，氧气供应是通过堆肥无聊的缝隙渗入，供氧水平取决于物料间孔隙率，在机械堆肥中由于机械能对堆肥物料进行连续翻转，使其与空气充分接触，因而发酵周期短（仅17天）。正常进行的堆肥含水量下限为4050%，低于该值微生物的活性明显下降从而影响微生物对物料的分解。碳氮比显著影响微生物的生长速度，当其为1025时，有机物的降解速度最大。1.2.3堆肥过程工业化堆肥生产一般有原料预处理、发酵和后处理三步。好氧堆肥常分为三个阶段，第一阶段是堆肥初期的中温阶段，以嗜温性微生物为主，堆体温度从环境温度升至45左右，第二阶段为高温阶段，嗜热微生物上升为主导微生物，堆肥温度升至更高；第三阶段为降温阶段，也是堆肥腐熟阶段，嗜温性微生物又占据优势，残余难分解有机物进一步分解，温度开始下降。1.3 焚烧技术焚烧是一种高温热处理方法，以一定过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧，使之变成惰性残余物的处理方法，是最彻底的处理技术。焚烧反应系统主要包括废物燃料、氧化剂、稀释剂和辅助燃料。1.3.1焚烧技术分类根据燃烧技术的不同可以分为层状燃烧技术、流化床燃烧技术和旋转燃烧技术（也称回转窑式燃烧技术）等。炉排是层状燃烧的主要设施，垃圾首先经过预热区，在前期炉内燃烧的辐射热和烟气余热烘烤干燥后随炉排进入燃烧区，燃尽的残渣被炉排送至除渣口。流化床燃烧技术先从炉底装填垃圾并送气，在超过一定流速后，砂粒达到流动浮游状态形成流动层，适合焚烧湿度大、热值相对低的垃圾。旋转炉燃烧技术中垃圾进入时炉内热烟气对垃圾干燥处理，当预处理达到要求温度时燃烧并在滚筒内滚动、残渣落到筒底部出口排出。1.3.2焚烧技术关键影响焚烧过程的因素主要包括温度、停留时间、搅动程度和空气量。为了焚烧完全，同时尽量降低二噁英等有害物质生成，要求焚烧炉出口温度为850950，垃圾在焚烧炉中的停留时间控制在2s以上。搅动程度影响着垃圾与空气的接触面积，以及在焚化炉中燃烧的时长，进而影响燃烧的充分性。空气量直接影响燃烧的充分性，完全燃烧时所需的最小空气量称为理论空气量，其值可根据垃圾中物质组成及相应燃烧反应式估算，实际燃烧过程中所需空气量会高于理论空气量，实际操作中应保证空气量高于理论空气量。1.3.3焚烧过程焚烧处理的大部分垃圾为含水固态物，在燃烧中的分解过程大致为：固体表面水分蒸发固态物内部水分蒸发固态物可燃部分燃烧着火固定碳的表面燃烧，着火前的过程为干燥过程，其后为燃烧过程。1.4 热解和固化除三种主要处理方法外，热解和固化也是城市生活垃圾的处理方法。热解是将有机化合物在缺氧的条件下利用热能使化合物化学键断裂，由大分子量的有机物转化成小分子量的燃料气、液状物（油脂等）及焦炭等。与焚烧的主要区别是氧气条件及生成产物。热解产物中能回收可以输送、贮存的能源（如油或燃料气），但其工艺要求也更高，设备费用和处理成本都相对更高。城市垃圾的热解难度主要在以下几点，首先垃圾成分复杂，不同物质热解温度不同，热解条件难以控制；第二在于垃圾成分经常变化，实际应用复杂度远高于实验室条件；我国垃圾中厨余垃圾多，含水率很大，纸张等高热值可分解物比例相对较少，热分解能量平衡困难，回收物热值低。固化处理是把水泥、沥青、塑料、石膏、水玻璃等凝结剂同固体废弃物加以混合进行固化，或是在城市垃圾中加入硅酸钠、粘土之类的添加剂一起烧结固化（玻璃化），使得其中有害物质封闭在固化体内不易浸出，达到稳定无害化目的。其工艺简单，首批投资费用较低，能有效封闭垃圾中的有害物质，但减量效果差，且对于有毒垃圾的处理成本高。2城市生活垃圾处理技术展望 随着生活垃圾的热值提高，垃圾分类系统的完善，焚烧系统完善，焚烧技术实现垃圾减量化、资源化技术的优势凸显，与其他发电方式相比其成本低廉。废物资源化的垃圾焚烧发电厂将是一种垃圾处理的发展方向。2.1垃圾分选系统生活垃圾焚烧发电与普通发电厂相比，由于垃圾成分复杂，会有大量含氯物质释放，大部分以HCl形式，在高温下易腐蚀发电厂金属设备。为了避免HCl的腐蚀，一个方法是在焚烧前对垃圾进行分类。我国现在对垃圾以人工分选为主，在国外，利用计算机控制红外和X射线探测进行垃圾分选的技术正在发展完善。2.2焚烧无害化焚烧过程中能产生多种有害物质，如含重金属的飞灰、有害焚烧气等。焚烧发展的重要方向是使其产物无害化。采取气体污染控制装置（APCDs, Air pollution control devices for MSW）能移除多种污染物（如某些特殊物质，重金属，酸性气体，有机物等），这些装置包括静电除尘（ESP）、织物滤尘器（FF）、干式除尘器（DS）、湿式除尘器（WS）、气流床吸附器、循环流化床、移动床吸附器及选择性催化反应器等。瑞典哥德堡就因对焚烧气处理的要求而重建了一个焚烧发电厂，装备了气体清洁系统.经过湿式气体清洁处理，所有的重金属、汞蒸汽、氯化氢和其他有毒物质进入水中，水处理系统再使他们无害化（主要通过沉淀槽和砂过滤器进行反应及过滤）。锅炉和气体清洁系统的发展（比如用织物滤尘器代替静电除尘）使得焚烧负面影响明显降低，并且降低了系统运行成本。