城市有機廢物再利用的可行性分析

李 莉

(山西省環境監測中心站，山西 太原 030027)

1 固體廢物的總量和組成

城市固體廢物包括:生活或家庭垃圾、社會公益部門所產生的垃圾(來源于學校、醫院、大學、辦公室等等)、商業垃圾(來源于飯店、賓館、市場和工業部門)。

城市固體廢物可分為兩部分:有機的或可生化降解的廢物、無機的或不可生化降解的廢物。

有機廢物包括廚房垃圾、剩余的食品、腐爛的水果和蔬菜、削剩的皮、麥秸、干草、樹葉、花園里的裝飾物、谷物的剩余、破布、紙、動物糞便、骨頭和皮革等等。典型的工業有機廢物包括咖啡殼、椰子殼和木屑。

無機固體廢物包括泥土(灰塵、石頭、磚塊等)、煤塊、煤渣、玻璃、塑料、橡膠、含鐵的和不含鐵的金屬等等。

大多數家庭垃圾、一部分商業垃圾和工業垃圾是有機物，而社會公益部門所產生的垃圾中有機廢物很少。大約有75%的城市固體廢物來源于生活垃圾，15%來源于商業和工業垃圾。這些廢物形成了有價值的再生資源，因為它們數量大、易收集。同樣的原因，一些類型的工業廢物，比如木屑，相對比較容易被再利用。不過，很大一部分有機廢物是和無機廢物一起被處置的。城市固體廢物的組成也和產生這些廢物的人們的經濟水平緊密相關。

表1列出了低、中、高收入國家城市固體廢物中有機物所占比例。在工業化國家中，20%～50%的城市固體廢物是有機物，相比之下，低收入國家占到40%～85%。因此，在不發達國家，大量的有機廢物形成了重要的再生資源。

從表1可以看出，三種不同國家的市政廢物在物理成分上有所不同。低收入國家所產生的廢物(大部分為有機物)的濕度和密度較大，使得它們很重且不適合焚化和長途運輸，這些廢物中含有大量的灰塵和泥土，相應的粒度也較小。在選擇治理方法時，必須考慮到廢物的組成和性質，以及諸如人口密度、季節、庭院道路、交通條件和土地利用率等方面的因素。

2 有機廢物再生方法

由于有機廢物在城市廢物中占很大比例，我們可以找到更有效地利用這一資源的方法。有機廢物可以通過三種途徑被再利用:

1)飼養動物(飼料)。2)改良土壤(堆肥)。3)產生能量(生物氣或煤球)。

在經濟不發達國家前兩種方法已非常普遍。圖1列出了不同工藝和最終產品。

飼養動物是最容易的方法，大多數情況下，有機廢物可以直接喂給家畜而不需經過預處理，但是有時候燒煮或者添加一些有營養物質也是必要的。

表1 低、中、高收入國家市政廢物的總量和特征

圖1 有機廢物的處理工藝和最終產品

堆肥基本上是兩種工藝的最終產品:堆肥和厭氧消化。這兩種工藝都指有機物的生化降解，但是要經過不同的途徑。堆肥很可能是最古老的廢物治理方法，它是在有氧的條件下進行的，而厭氧水貨則是在無氧的條件下進行。后一種方法既可產生肥料又可產生可燃的氣體，我們把它稱作“生物氣”。聯合堆肥是指把家庭有機廢物、動物和人的糞便混合進行降解。它的原理和堆肥相同，在有氧的條件下進行。這些工藝之間的界限并不是很嚴格的。

可燃的有機廢物也可被壓制成煤球用于做飯的爐灶中，從而變廢為寶。所有的這些工藝都可在不同的技術水平和規模下運行，它們也可以聯合運用。

3 有機廢物再生的經濟效益

3.1 成本

3.1.1 原材料成本

家庭有機廢物經常可以免費獲得，但是，市場、旅店和飯館的有機廢物有時需付費，運輸費隨著距離不同而改變，應該被加入原材料成本中。由于有機廢物體積較大，運輸費可能會高些，因此收集點和加工廠的方位需要仔細挑選。

3.1.2 生產成本

加工有機廢物的成本主要由所選用的技術來決定。用簡單的手工工具和地方自制的設備，生產能力有限(2 t/d～3 t/d)，投資和加工成本也低。較多的資本集中方式會大幅度提高生產能力(10 t/d～100 t/d)，但是需要更多的先進機器設備(例如粉碎機、裝貨設備、滾筒)和更多的能量，但是需要較少的人和空間。生產最初的成本將會很高，但是隨著生產能力的最適度利用，成本將會逐漸降低。

3.1.3 銷售成本

到市場的距離是選擇合適廠址的一個重要標準。最終產品需要從加工的地點運送至銷售點或直接送到顧客手中。通常，運輸費用被加入到生產成本中因而直接由顧客來承擔。

對許多堆肥生產系統來說，運輸費用是一個相當關鍵的問題。由于城市對混合肥料的需求量非常有限，混合肥料不得不運出城外，常常需要很長一段距離。運輸費用會提高混合肥料的市場價格，而鄉村的農民又支付不起。因此，大多數情況下，混合肥料的市場被限制在以生產點為圓心的一個有限的圓以內。這個圓的半徑大約是25 km，走出這個范圍，它的價格就不再有競爭力。

3.1.4 隱含成本

隱含的環境成本很少被考慮到。它和廢物加工系統可能引起的污染有關，包括惡臭、污水、空氣污染和垃圾的合理處置。例如，居民區飼養的家畜產生大量的糞便，至今沒有找到合適的處置方法，這些糞便會嚴重影響環境和居民的健康。這些有機廢物加工的隱含成本很難計算，但是有必要將它們計入整體成本。

3.2 收益

3.2.1 市場價值

有機廢物再利用能夠帶來的最明顯的收益是出售產品所獲得的收入。除了生產成本，產品的市場價格主要由產品的需求量和競爭產品的價格等因素決定。

如果無機物如塑料、橡膠、玻璃、金屬罐等在堆肥之前從收回的固體廢物中分離出來，這些可利用的資源將會提供額外的收入。如果廢物在發生源分類，塑料和紙等物質可能會更干凈些，這樣會獲得更高點的價格。

3.2.2 隱含收益

資源再生同時也產生了其他一些很難量化的收益:

1)資源再生可以減少進口原材料和化石燃料的需求，這樣節約了外匯;

2)固廢的減少減輕了環境污染，從而對環境產生正面影響，對公眾健康和安全標準有所改善;

3)再生企業創造了創收和就業機會;

4)從廢物中得到的燃料(煤球或生物氣)，可以減少木材的需求，這樣有助于減少森林的砍伐。

4 對環境和健康的影響

有機廢物再生過程中也會對環境和健康造成危害，其中危害最嚴重的是病原體和重金屬。我們應該尋找盡可能減少這些危害的方法。

4.1 病原體

城市固體廢物可能包含有大量的病原體微生物。這一點在有機廢物被用作混合肥料或動物飼料時尤其需要注意。有時為了增加混合肥料的營養價值而加入的污泥或人類糞便通常比固體廢物含有更多的病原體(尤其是糞便中)。

可以引起疾病的微生物有兩種類群。一級病原體，通常存在于原始垃圾中，它可以使健康人受感染。一級病原體包括細菌、病毒、微生物和蟲卵。它們引起的大多數疾病(例如腹瀉和痢疾)通過糞便—口腔這一路徑傳播。引起這些疾病的微生物被病人排出，再通過口腔(飲用被糞便污染的水)或皮膚進入其他人的體內。生物降解過程中產生的微生物(真菌和產酸菌)被稱作二級病原體，這些病原體可以引起嚴重的傳染病或呼吸系統疾病，通常是那些免疫能力較弱的人容易感染。垃圾還會使鼠類大量繁殖，通過它們傳播疾病，例如瘟疫、傷寒和鼠咬熱。蒼蠅和其他昆蟲也可以傳播疾病。

由病原體引起的疾病的傳播受多種因素影響，包括病原體的數量、免疫力、繁殖率。決定病原體生存的重要條件是溫度和時間，溫度越高，殺死病原體所需時間越短，反之，溫度越低，殺死病原體所需時間越長。高溫是殺死病原體的最有效方法，因為這些生物是由蛋白質組成，在50℃ ～70℃時就失去活性。

人類和動物的糞便會被用于聯合堆肥或厭氧降解，堆肥中的病原體不能被完全殺死，主要由于以下幾點:

1)由于堆肥物質的多相性，病原體會形成細菌凝塊，保護它們不被高溫完全破壞。2)堆肥中的溫度通常不均勻，靠近外表面的溫度總是比內部低，除非堆肥不停地完全混合，這樣整個堆肥的病原體殺死率就被降低。3)在堆肥過程中，許多病原體(如產孢子菌、胞囊和蟲卵)只是部分失活。如果環境適宜，比如在潮濕的莊稼地里，它們會再次生長并且具有了傳染性。

4.2 重金屬

少量的金屬如鋅和鎂是生物體生長的必需元素。但是，如果吸收過量的這些元素，會引起急性或慢性的疾病。其他金屬，如汞和鎘，是不需要的有毒元素。這些重金屬的存在會影響到有機廢物再生最終產品的質量和適用性，例如混合肥料和用被污染的物質飼養的動物的肉。它們對環境產生很大的危害。當重金屬達到或超過一定濃度時，會對土壤和植物產生不良影響，如果它們進入了食物鏈，會對人類和動物的健康產生毒害作用。不同的金屬和各類濃度，會對健康產生不同的影響。

4.3 預防措施

在廢物處理系統中，用于改進衛生和健康標準的預防措施有許多，這些方法在所有堆肥和聯合堆肥系統中被大力推薦:

1)鼓勵工人嚴格搞好個人衛生，提供清洗設備。

2)在高溫、干燥的季節，堆肥地區應定期灑水以避免灰塵飛揚。

3)在篩分、攪動等過程中，孢子會飛揚起來，這時應戴手套、防護面具、穿靴子等防護用品。

4)在惡劣的天氣條件下，工人必須戴防護面具、口罩或其他東西遮住口鼻，避免吸入灰塵。

5)避免皮膚與正在進行生物降解的物質接觸。

6)廢物處理廠應遠離醫院和居民區。廠間距離至少在1 km以上。

不需翻動的堆肥工藝，例如中國的堆肥系統和強行通風的堆肥系統，不會對工人的健康產生威脅。在堆肥施用于土壤之前，必須通過測定金屬和病原體的量來檢驗它的質量。為了保證肉的質量，用有機廢物飼養的動物也必須符合當地的安全和健康標準。

［1］譚曉寧.城市建筑廢棄物資源化利用探討［J］.山西建筑，2010，36(1):352-353.