城市生活垃圾综合处理工艺及发展趋势探讨*

王毅琪，赵玉柱，刘 佳

（中国科学院生态环境研究中心鄂尔多斯固体废弃物资源化工程技术研究所，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 城市生活垃圾现状

1.1 污染现状

由于城镇化进程的加快，生活垃圾激增，垃圾处理能力相对不足，很多城市面临“垃圾围城”的困境。目前我国城镇生活垃圾年产生量过亿吨，占世界垃圾总产生量的20%左右，且每年以8%～9%的速度增长，甚至部分城市增长速率达到15%～20%，可见垃圾污染现象的严重性。有相关专家预测我国城市垃圾2030年将达到4.09亿t，2050年达到5.28亿t［1］。

1.2 收运现状

我国大多数城市生活垃圾的收运方式一般为：垃圾发生源-垃圾桶/点-垃圾车-中转站-填埋场处置，形成一套固定模式的收运、处置系统，属于混合收集。这种混合收集方式简单易行、运行费用低，但是，由于收运过程中各种垃圾混杂在一起，降低了垃圾中有用物质的纯度，不利于回收物质的再利用，同时也增加了城市生活垃圾的处置费用和处理难度。截至2010年底，全国设市城市和县城生活垃圾年清运量为2.21亿t。

1.3 处理技术现状

近年来，城市生活垃圾处理能力和处理设施数量增长快速，城镇环境总体上得到了较大的改善。“十一五”期间全国城镇生活垃圾无害化处理率为63.5%，但是受经济发展水平的局限，我国城市生活垃圾处理起步晚、总体水平还很落后。目前生活垃圾处理技术主要有填埋法、堆肥法和焚烧法。根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，现阶段我国垃圾仍以填埋为主，占总处理的70%以上。表1为截止2010年“十一五”期间全国城镇生活垃圾处理状况。

表1 2010年全国城镇生活垃圾无害化处理情况

填埋法是我国目前主要的垃圾处理方法，具有操作简单、处理量大等优点，但该方法存在占地大、浪费生活垃圾中的可回收资源等缺点，即使在20世纪三四十年代，英美采用生活垃圾卫生填埋技术［2］以来，依然存在渗沥液污染地下水以及沼气引发爆炸的危险，随着资源化利用率的提高，填埋法在垃圾处理中所占的比例将会越来越小［3］。我国堆肥处理城市生活垃圾始于20世纪五六十年代，经过数十年发展，工艺技术较成熟［4］。通过堆肥处理城市垃圾可产生大量肥料，但存在能耗大、肥效低、卫生条件差等缺点，因此堆肥法在垃圾处理中的地位也逐年下滑，发展进程不甚理想，但是在二线城市仍极具吸引力，是目前最为绿色的处理工艺［5］。焚烧法处理城市生活垃圾处理周期短、占地少、可有效消除病源菌，最接近减量化、资源化和无害化原则［6-7］，但由于目前我国城市垃圾热值低，往往需要添加其他辅助燃料，而且设备一次性投资大、运行费用高，该方法主要应用于人口密度较高的沿海发达地区。

2 生活垃圾综合处理

2.1 生活垃圾综合处理概念

生活垃圾综合处理是指把目前常用的处理方法前分选、卫生填埋、堆肥、焚烧等有机结合，开辟出一条真正达到生活垃圾的减量化、资源化和无害化目的处理方法。生活垃圾综合处理的概念有2层含义：宏观和具体。宏观方面是一个区域的概念，是指某一个区域的垃圾处理系统是由回收、填埋、焚烧及堆肥等多种工艺技术组成的、较合理的处理系统，即区域综合处理系统；具体含义是一个工厂的概念，是指某一个由回收、堆肥、填埋及焚烧等2种以上工艺技术组成的、较合理的处理厂，即综合处理厂。

2.2 综合处理前分选

在混合收集的情况下，第1道工序就是垃圾分选，既可改善垃圾品质，又可提高处理效率。垃圾分选一般包括人工分选和机械分选。人工分选的目标是生活垃圾中的有用物质，如废纸、玻璃、铁、铝、废木头、铜线、骨头、废电池等，是最早最简单的分选方法，适用于收集站、处理中心、转运站或垃圾场。机械分选是根据废物的属性进行分选，如根据粒度、密度、电性、光电性、磁性及摩擦性等差异的特性分为筛选、重力分选、电力分选、光电分选、磁力分选、摩擦分选。各地区可以根据本地区的垃圾属性进行相关配套的垃圾分选系统。

2.3 综合处理工艺

综合处理将回收、分选、填埋、堆肥、焚烧等2种以上工艺技术有机结合，因地制宜，充分发挥各种垃圾处理系统的优势，扬长避短，从而真正实现固体废物的减量化、资源化和无害化。各地区结合自身实际情况开展适合本地区的综合处理工艺，东部、南部地区人口众多、土地紧缺、经济发达，可以采取以焚烧为主的综合处理工艺，西部和北方地区经济较为不发达，人均占地面积相对大，可以考虑采取堆肥、厌氧发酵为主的综合处理工艺。

城市生活垃圾综合处理工艺是将分选、联合厌氧发酵处理、焚烧综合处理、填埋有机结合，筛上物焚烧以及生产RDF，利用所产生的热量可以发电或者热值自用，筛下物发酵处理，并制得相关产品，见图1。

图1 城市生活垃圾综合处理工艺方案

工艺中联合厌氧发酵是指将生活垃圾中的有机物与其他有机废物在厌氧发酵罐中通过调节降解周期进行混合厌氧发酵［8］。这不仅可以提高资源化利用率，产气率也相应提高。

2.4 资源再利用工艺

2.4.1 衍生燃料制造

垃圾衍生燃料（RDF） 是分选设备筛选得到的大件干扰物中的高热值可燃物（热值在16 700 kJ/kg以上），主要是塑料，通过粉碎后与其他可燃性固体废物（布料、木料、皮革等） 经混合，压缩成所需形状［9］。其优点：①RDF的热值高，可达12 500～17 500 kJ/kg，燃点为210～230℃，可作锅炉燃料；②产品质量较一致，含水率低于10%，燃烧稳定、温度高，避免二恶英类有毒气体的产生；③燃烧完全，灼烧减量低，产生的烟气不需要复杂地处理，减少了相关处理设备的投资；④RDF具有防腐性，容易储存，便于运输。

2.4.2 联合厌氧发酵产沼气及沼气发电

城市生活垃圾综合处理采用的分选工艺能够快速、高效地收集厌氧发酵产沼气的原料，主要包括厨余、果蔬等多种易腐有机成分，再添加污泥、粪便等其他有机固体废物进行联合厌氧发酵，启动速度快、产气率高、底物降解速度和降解率较高。

由联合厌氧发酵产生的沼气可用于燃烧发电或提纯后制天然气，用于内燃机发电。此外，沼气发电机组发电产生的余热，还可循环利用，用于沼气发酵过程的增温、保温，从而进一步提高再生能源的利用效率。

2.4.3 沼渣沼液制肥

沼渣沼液中含有丰富的N、P、K等营养元素以及有机质、腐殖酸等，经过固液分离，可单独制作固态肥和液态肥，或可以适当比例混合制造有机复合肥，产品酸碱度适中，具有速缓兼备的肥效特点，便于存储和销售，有利于开展独立经营，从而提高生活垃圾中资源物质的利用率，具有较好的经济价值。图2为沼渣沼液制造有机肥工艺。

图2 沼液沼渣制造有机肥工艺

2.4.4 建材原料

由分选设备分选得到的碎石、玻璃、砖块可直接用于建材生产，焚烧系统产生的炉渣经过无害化处理可作为制造水泥的有效成分，为垃圾的资源化拓宽了道路。

3 综合处理优势

3.1 无害化处理率高

生活垃圾经过综合处理后，易腐物和可燃物都得到充分利用，填埋物比例缩小，只占总体积的15%～20%，填埋物主要为瓦砾、砖头等无机垃圾，不会带来严重的二次污染，节省了土地空间［10］；联合厌氧发酵产气率高，沼气制沼肥，产物绿色无污染，而且处理费用低，产品质量好。综合处理中仅可燃垃圾进行焚烧，垃圾热值提高，垃圾容易燃烧，产生的烟气少，二恶英类污染物排放减少；因而综合处理提高了无害化处理效率，减少了环境污染。

3.2 资源化利用水平高

生活垃圾综合处理注重资源的梯度利用与再循环利用，能回收的资源进行回收利用，如金属、塑料和纸类的回收；得到的能源物质主要有：沼气、热能、电能等，得到的资源物质主要有：固态肥、液态肥、商品有机肥、RDF衍生燃料、车载燃料、工业原料等，可见综合处理相比较单一的处理工艺资源化利用水平明显提高。

3.3 处理成本低、经济效益好

几座废物处理厂合并为1座综合处理厂，可减少投资和占地，最大化地实现垃圾资源化，将垃圾中的不同成分合理有效利用，实现垃圾的梯度利用，避免了垃圾的重复处理，相比单一的传统处理方法降低了生活垃圾的处理成本，在经济上可行；综合处理产生的能源和资源可供销售，增加了经济效益。

3.4 保障生活垃圾全过程管理新模式的构建

生活垃圾综合处理以循环经济的“3R”原则为基础，综合考虑社会公众、技术经济、政府管理、环境保护等层面的多目标需求，各环节均最大程度地实现资源化与无害化，为“源头减量、分类投放、清洁直运、资源化利用、无害化处置”这一新的城市生活垃圾全过程管理模式提供保障。

4 结束语

生活垃圾综合处理具有运营成本低、利润率高、利于推广、无害化程度和资源利用率高等特点，并实现了再生资源的梯度利用与系统内的循环利用，大大减少了物质能源的浪费和污染。

随着经济实力的增强，生活垃圾收运处理设施的完善，以及高科技的现代化机械的投入，信息系统的应用，城市生活垃圾的综合处理将得到更为广泛的推广。

［1］李橙，田在峰，王月锋.我国垃圾综合处理现状及其发展前景研究［J］.绿色科技，2012（9）：150-153.

［2］范留柱.国内外生活垃圾处理技术的研究现状及发展趋势［J］.中国资源综合利用，2007，125（7）：26-28.

［3］谭万春，王云波.城市垃圾的综合处理与能源回收［J］.长沙理工大学学报：社会科学版，2006，21（2）：44-46.

［4］李季，彭生平.堆肥工程实用手册［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［5］严光亮，赵由才.简析我国城市生活垃圾处理技术特点及发展趋势［J］.环境卫生工程，2011，19（3）：32-33.

［6］张英民，尚晓博，李开明，等.城市生活垃圾处理技术现状与管理对策［J］.生态环境学报，2011，20（2）：389-396.

［7］赵鹏，王木平.城市生活垃圾处理技术和资源化应用探讨［J］.再生资源与循环经济，2010，3（4）：36-39.

［8］赵玉柱，夏晓华，吉恒，等.城市有机固体废弃物联合厌氧发酵工艺［J］.水工业市场，2011（10）：55-58.

［9］余洁.关于中国城市生活垃圾分类的法律研究［J］.环境科学与管理，2009，34（4）：13-15.

［10］陈晓燕，杜波.城市生活垃圾处理技术的现状与发展趋势［J］.内蒙古环境科学，2009，21（1）：64-67.