城市生活垃圾綜合處理技術探討

摘要: 隨著生活垃圾處理場在全國各地大規模建設，采取何種處理技術成為建設的關鍵。本文主要結合漳州市生活垃圾無害化綜合處理場的工程實際，探討垃圾處理技術路線選擇的依據，并就綜合處理技術各工藝系統(前分選、高溫濕解制肥、焚燒、衛生填埋)和運行情況進行說明闡述。依此提出目前我國中小城市在建設垃圾處理場時應注意的問題，并就采用何種垃圾處理技術提出對策和建議。

關鍵詞: 生活垃圾;綜合處理技術;衛生填埋;焚燒;高溫制肥;垃圾前分選

隨著我國城市人口的增長、城市規模的擴大以及居民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾近幾年的產量都以8%的速度快速遞增，人均日產垃圾約1公斤左右。根據垃圾處理的“減量化、資源化、無害化”目標原則，我國近幾年新建了一批生活垃圾處理場。采用的處理技術不外乎衛生填埋、焚燒、堆肥等三種，各個城市垃圾處理所采取的技術要因地制宜，符合當地的經濟、社會、地理位置、環境等實際情況。本文針對福建省漳州市生活垃圾無害化綜合處理場采用的垃圾綜合處理技術進行深入探討。

一、技術路線的選擇依據

漳州市位于福建省最南部，市區人口約40萬。市區原有的垃圾簡易填埋場建于1982年，離市區約3公里。受當時經濟技術限制和人們的環保意識局限性，設計建設運行管理極不規范，對環境造成嚴重危害。隨著城市經濟社會的發展，建設一座新的垃圾處理場成為當務之急。在選擇垃圾處理技術路線時，主要考慮以下因素的影響:

1、漳州生活垃圾的物理和化學成分組成及變化趨勢;

2、漳州的經濟實力和投資能力;

3、漳州的城市建設和社會發展對環境的要求;

4、垃圾處理場的位置、地形、工程地質和水文地質條件;

5、各種垃圾處理方式的特點;

6、投入產出比;

7、技術與設備的可靠性和適應性;

8、對資源再利用的潛力和程度。

綜合各種因素和前瞻性的判斷，漳州市生活垃圾無害化綜合處理場最終采用以高溫濕解制肥為主、衛生填埋和焚燒為輔的綜合處理工藝。建成后的漳州市生活垃圾無害化綜合處理場位于龍海市九湖鎮木棉村九龍嶺的324國道旁，距市區約15公里，占地587畝，總投資9800多萬元。該場由建設部城建研究院環衛工程研究所設計，采用綜合性處理工藝，日處理垃圾400噸，其中BPY制肥200噸、焚燒100噸、衛生填埋100噸，日處理垃圾滲濾液500噸。使用年限近期20年，遠期50年。

二、垃圾處理各工藝選擇和運行情況

漳州市生活垃圾無害化綜合處理場總體工藝流程圖如下:

1、垃圾前分選系統工藝說明

由垃圾車運來的原生垃圾倒入存儲料槽，并由存儲上料輸送機輸送到給料機，通過均勻給料均勻地送給手選皮帶機，按要求分選出鐵器、大件家俱、大磚石、燈管、玻璃等，分類投入下料箱中，回收或填埋處理。剩余物料進入破袋機破袋，然后通過上料輸送機進入滾筒篩分機進行篩分。第一道篩下物(有機物)進入高溫濕解制肥系統，第二道篩下物進入風力選別機進行風選處理，重物料進入儲料槽，待填埋處理，輕物料和篩上物分別通過落料斗進入第二道手選皮帶機，進行人工分選的同時進行除鐵(磁選)處理，然后進入破碎機，破碎完的物料通過出料輸送機送至焚燒車間垃圾儲料坑，待焚燒處理。這其中存儲料槽中有滲瀝液，通過滲瀝液的回收系統將其送至污水廠處理，存儲上料輸送機和手選皮帶機上部都設有風管收集口(負壓點)，將產生的廢氣收集并經風力選別機送入焚燒車間垃圾儲料坑，再引入焚燒爐進行焚燒處理。

前分選系統運行至今，總體情況良好。存在的主要問題是垃圾腐蝕性很強，需經常檢修部分構件，破袋機和后段破碎機運作效果不佳，滾筒篩分機的工作原理是按垃圾的塊狀大小進行篩分，不能很好地區分有機物和無機物，需進一步改進。

2、高溫濕解制肥系統工藝說明

在選擇垃圾堆肥技術時，我們主要比較了高溫好氧堆肥和高溫濕解制肥兩種技術，基于避免對場區環境的二次污染和回收利用焚燒爐產生的蒸汽這兩方面考慮，最終選擇由中科院工程熱物理研究所和北京博朗環境工程技術有限公司合作開發的高溫濕解制肥系統。它具有如下特點:

①、垃圾制肥時間短，全過程僅需6小時;

②、清潔化生產，有利于場區環境保護;

③、利用垃圾焚燒產生的蒸汽進行高溫濕解和肥料烘干，降低運行費用;

④、減量化、資源化、無害化程度高;

⑤、適應能力強，操作簡便靈活。

具體工藝流程是:由前分選系統篩分下來的第一道篩下物(有機物)，經皮帶輸送機和斗式提升機運至濕解釜上部裝料平臺，經皮帶秤計量后將物料裝入釜中，加蓋后通入0.5-2.0Mpa的飽和蒸汽，在此壓力下(溫度為150-210℃)進行濕解。其主要作用是對垃圾進行高溫高壓，徹底消毒滅菌，對其他生物和草籽等進行殺滅，使其不能復生，并對可降解物進行分解與再合成，可降解的有機物轉化為類黃腐酸的物質，利用其作為有機物肥料的基料。濕解終了時通過自動噴放閥向排料倉進行排料。排料倉的作用是將濕解釜中的物料排出來，對高溫高壓物料進行閃蒸，以除去部分水分。排料完成后，物料經螺旋輸送進入干燥工序。與此同時，噴放出去的蒸汽中含有少量的有害氣體，通過噴射冷凝器噴射18倍蒸汽量的水將其冷凝處理，每釜大約產生500Kg冷凝污水，該污水收集后用管道泵送至污水處理車間集中處理。進入干燥工序的物料含水率約為60%左右。本項目采用的干燥機為蒸汽加熱的圓盤干燥機，它以垃圾焚燒產生的蒸汽為熱源，它的優點是熱利用率高，可達90%，汽凝水全部返回鍋爐，物料經干燥后含水率在15%以下。干燥后的物料送到制肥工序，大致分為粉碎、造粒、干燥和計量包裝等階段。整個生產流程具有較大的適用性和靈活性。

高溫濕解制肥系統運行情況總體良好。由于垃圾分類不徹底，篩分工序也不夠細致，制肥的原料中含有很多沙粒，運行出現最大的問題是設備的磨損和腐蝕很快，尤其是一些輸送的設備和圓盤干燥機，這增加了大量的維修工作。另外肥料中玻璃碎渣無法去除，這跟垃圾的源頭分類收集和前處理關系密切，有待進一步在實踐中解決。

3、焚燒系統工藝說明

基于對漳州垃圾成分的分析，混合垃圾經篩分后的篩上物低位熱值已達1000-1400kcal/kg，具有含水分較低、發熱值較高的特點，已能滿足焚燒條件。在選擇焚燒技術時主要比較了兩種國內應用較多、技術較成熟的爐排爐和流化床。經過比選，最終選擇中科院工程熱物理研究所開發的100噸/日循環流化床垃圾焚燒爐。它具有如下特點:

①、適應性較廣，垃圾燃燒、燃燼充分，減量化程度高;

②、不需要復雜的垃圾預處理系統;

③、通過燃燒控制和尾氣凈化除塵，污染物排放量很少;

④、結構簡單，高溫區沒有運動部件故障少;

⑤、制造技術成熟，造價較低;

⑥、操作運行較簡單，尤其是啟爐和停爐。

具體工藝流程是:垃圾經分選后進入密封的垃圾貯存倉，倉內垃圾由專用抓吊進行摻混并抓取投送進焚燒爐給料斗。垃圾儲料坑可儲存500噸垃圾，底部設有污水導排溝，垃圾的滲濾液經導排溝排入污水井，再用污水泵抽送到污水車間進行處理。垃圾經給料機喂入爐內，在爐膛進行燃燒。燃燒所需的空氣由鼓風機從垃圾儲料坑抽吸，經空氣預熱器預熱后送入焚燒爐內，燃燒產生的高溫煙氣進入尾部煙道經余熱鍋爐和空氣預熱器冷卻到200°C左右。余熱鍋爐產生的蒸汽供給制肥車間使用或直接排空。焚燒爐設有輔助燃燒系統，用于點火起動和垃圾熱值過低時助燃。從空氣預熱器排出的煙氣經過尾氣凈化裝置和布袋除塵器，除去有害的氣體和粉塵，凈化后的煙氣經引風機、煙囪排入大氣。垃圾中的不可燃物從爐底和床料一起經水冷滾筒出渣機排入滾筒篩，篩分后的床料通過多斗提砂機送回爐內，保持爐內物料平衡。不可燃物進入斗鏈輸送機，其中的金屬通過磁選機分選出，其它的送到渣倉。從尾部煙道、尾氣凈化裝置、除塵器分離出的飛灰經螺旋輸送機送到灰倉。渣和飛灰定期由專用車輛運到填埋場進行安全填埋處理。

幾年的運行表明:垃圾經循環流化床焚燒后非常干凈徹底，爐渣和飛灰約占總量的15%左右，垃圾的減量化程度高。焚燒爐運行工況滿足煙氣在850°C以上停留2秒的規定，抑制二惡英等高毒性物質的合成，煙氣經干法除酸凈化和布袋除塵后排放，環保部門監測的指標全部合格。循環流化床鍋爐的壓火和熱啟動非常方便，有利于搶修運行中出現的設備故障。但也出現一些問題，如運行時正壓情況較多，這與垃圾給料的均勻性和單位給料重量有關。我們已對給料系統進行了一次改造，即從雙螺旋給料改為大滾筒給料，均勻性有了很大提高，運行中正壓情況大大減少。另外在春夏季節雨量較多的時候，垃圾含水率較高，運行時要添加約10%的輔助燃料，成本較高，經濟性差。由于垃圾焚燒的特殊性，后部的空預器和除塵器箱室容易腐蝕，對流管束容易積灰塊，這給日常維修和清理保養帶來很大困難。

4、衛生填埋系統工藝說明

垃圾進入填埋庫區后，采用分單元分區分層進行填埋作業，每日一個單元，單元大小由日垃圾填埋量確定。垃圾經攤鋪、分層壓實、消殺、用粘土覆蓋。在填埋的過程中，每隔2.5m進行一次中間覆蓋，每隔5m填埋體向里收縮2m。隨著填埋高度的升高，填埋體外坡做永久性覆蓋。當填埋達到最終標高(即終場后)，填埋體頂面亦同外坡一樣覆土壓實。并進行最終覆土并做表層綠化，以防水土流失。填埋場分為東西兩區，有效庫容為139萬立方米，目前使用的是東填埋區，有效容積約70.5萬立方米，整個填埋區設有透水垃圾壩、截洪溝、滲濾液導流盲溝、導氣石籠、截污壩和污水調節池等。

填埋場自建成投運以來，一直按照《生活垃圾衛生填埋技術規范》、《城市生活垃圾衛生填埋場運行維護技術規程》等要求進行無害化填埋作業，并已通過國家住房和城鄉建設部組織的生活垃圾填埋場無害化等級評定。2008年漳州市獲得國家衛生城市稱號，這與垃圾場的成功運行是分不開的，該項目取得了明顯的環境效益和社會效益。

三、對策與建議

正逢國際金融危機時，我國為了擴大內需，拉動經濟的平穩增長，投入大筆資金進行一些民生項目和基礎設施建設，其中也包括環保類基礎設施建設。全國各地都在爭取中央專項資金用于垃圾場和污水場的建設。當務之急，如何選擇一種較好的垃圾處理工藝成為當前建設垃圾處理場的關鍵。筆者認為在目前中國的大部分中小城市宜鼓勵采用多種處理技術綜合配置、有效集成，在滿足垃圾處理“減量化、資源化、無害化”目標的同時，確保垃圾得到穩定、高效的處理，避免突發事件的發生。具體原因如下:1、中小城市的目標垃圾量較少，不能形成規模，很難吸引有實力的大集團進行垃圾焚燒發電項目的投資;2、中國目前缺乏垃圾處理的區域性規劃，一般以縣(市)為單位，不能很好地統籌垃圾資源，缺乏有效的處理方式;3、采用綜合處理工藝可以有效應對各種情況，增加靈活性和可選性，避免垃圾得不到及時處理，造成垃圾圍城的突發事件。比如筆者所在的垃圾處理場，當垃圾有機肥銷路不佳時，可以停制肥系統，只運作焚燒系統和填埋系統;當焚燒系統檢修時，可以運作分選系統和填埋系統;當焚燒、制肥、分選等系統都停運后，垃圾可以全部做填埋處理。當然沒有一種固定的處理方式能解決所有垃圾處理問題，筆者曾參加幾個縣城的垃圾場工可論證會，有的全部采用衛生填埋，不顧及垃圾場選址和征地的困難，況且當地對農用垃圾肥有需求，這樣垃圾場的使用年限將大大減少。有的采用高溫熱裂解技術，妄圖把所有垃圾變費為寶，沒有建設必要的無害化填埋場，這必將增加環境二次污染和垃圾不能及時清運處理的風險。

我國幅員遼闊，各地區經濟發展水平不同，環境和地理地質條件千差萬別，因此在選擇垃圾處理工藝技術要因地制宜，符合當地的實際情況。比如在人口相對稀少、土地資源豐富且降雨少的西北部地區宜采用衛生填埋技術，在經濟較發達的地區宜采用先進的焚燒處理技術，在堆肥產品有出路的城市可適當采用制肥技術。從工藝技術發展來看，未來十幾年衛生填埋在我國的中小城市仍然是主要的處理方式，焚燒在一些大中型城市將得到快速發展，制肥技術的發展將越來越謹慎。

參考文獻:

1、建設部城市建設研究院《漳州市九龍嶺生活垃圾綜合處理場工程可行性研究報告》

2、張益、趙由才《生活垃圾焚燒技術》，化學工業出版社，2000.8

3、《生活垃圾衛生填埋技術規范》CJJ17-2004

4、《城市生活垃圾衛生填埋場運行維護技術規程》CJJ93-2003

5、《中國環境報》固廢刊，2009.2.5