對生活垃圾處理現狀的分析及優化處理方法的研究

摘 要：目前我國垃圾處理的相關法律和流程還處于逐步完善的階段，隨著垃圾污染日益嚴重，生活垃圾分類處理的重要性非常突出。我們通過對“朝陽循環經濟園”、“昌平阿蘇衛垃圾填埋場”等公司和社區進行實地調研，采用數學建模的方法得出不同成分垃圾的最優處理方法，有利于更加方便快捷地對垃圾進行分類處理。

關鍵詞：生活垃圾；循環經濟產業園；垃圾填埋場；優化方法；社區調研；可持續發展

1 背景

生活垃圾的成分和特征受居民生活水平、能源結構、季節變化等因素的影響，具有復雜性、多變性和地域差異性等特點。目前我國垃圾處理技術主要有填埋，焚燒，堆肥三種處理方式，但是由于相關法律和流程還在起步當中，并且單一的垃圾處理技術存在一定的弊端，會造成二次污染或者資源浪費，因此，急需找到合理的垃圾綜合處理方法。從節能減排和循環經濟的角度，垃圾分選回收利用，垃圾的綜合處理是未來的一個發展趨勢。各國對生活垃圾的處理方法隨國情而不同，因此為了找到適合我國國情的垃圾處理技術，必須對我國垃圾的狀況、處理技術等進行深入全面的了解。故此，我們通過垃圾填埋場實地調研和深入居民區問卷調查相結合的方法，掌握目前我國垃圾處理技術現狀、存在的問題，并根據調研所得實際數據，建立較優的垃圾處理數學模型，為垃圾綜合利用提供理論支持。

2 北京市垃圾處理現狀的實地調研

實地調研的重點為朝陽區和昌平區，城區生活垃圾處理的模式和郊區處理模式相結合，分析不同模式的優缺點，為不同地區垃圾處理模式的選擇提供參考。通過查閱資料發現，北京市每天產生垃圾16000噸，平均每人每天產生垃圾1公斤，現在北京市的垃圾占用土地達2萬多畝，按現在垃圾產量，每年須占土地500畝。露天堆放的垃圾不僅影響城市景觀，同時污染了大氣，水和土壤，對城市居民的健康構成威脅。據估算，每年年產1.5億噸的城市垃圾中，被丟棄的“可再生垃圾”價值高達250億。

為了更細致的了解北京垃圾綜合處理情況，我們走訪了北京市昌平區“阿蘇衛垃圾填埋場”和朝陽循環經濟經濟產業園。

阿蘇衛垃圾衛生填埋場位于昌平區境內，于1994年建成，并于1994年12月26日投入運行，是北京市第一座符合國際衛生標準的大型垃圾填埋場，填埋場總占地面積60.4公頃，設計填埋容量1191萬立方米，設計處理能力2000噸/天。主要對原東西城區、部分朝陽區及昌平區的全部生活垃圾實施全密閉作業。2013年填埋量123.2萬噸，日平均3374噸。2010年初，填埋場對填埋區實施了氣體表面收集及全密閉工程，在短時間內使非作業區實現了HDPE膜全密閉覆蓋，成為北京市首個實現全密閉作業的示范單位，并在全市推廣，同時全密閉作業納入市市政市容委考核體系。

阿蘇衛垃圾衛生填埋場滲瀝液處理工藝采用了國內先進的“UASBF +A/O-MBR+NF+RO”組合工藝技術，設計能力600噸/天，系統凈化后的水達到北京市地方二級排放標準，部分回用于廠區綠化和道路噴灑降塵。因此如今的處理設施能夠使滲濾液中的N污染物和懸浮物在經過預處理后，污染物去除率達到99%以上，最終使垃圾里降解出的滲透液變成清亮透徹且符合國家標準的中水，用于壓塵和澆灌。

阿蘇衛垃圾衛生填埋場通過燃燒和沼氣發電兩種形式對填埋氣進行綜合利用，將部分可燃氣體產生的熱量對場區進行供暖；利用垃圾產生的沼氣發電，并實現了并網，目前4臺機組，裝機容量約為5，000KW，近3年沼氣發電量5000多萬度電，在環境治理、節能減排方面做出了很大貢獻。其滿載發電量可達到每年2100萬千瓦時，滿足1.7萬戶居民家庭用電需要。為了減少沼氣對周邊環境的影響，采用了氣體表面收集及全密閉方式，在填埋堆體傳統治理工藝基礎上，增加覆蓋400mm的粘土層，并在粘土層上鋪設一層50mm厚的滲濾液及沼氣導排收集層，再在整個堆體上覆蓋1.5mm厚的高密度聚乙烯膜，以保證臭氣與外界空氣相隔。

3 堆肥等垃圾綜合處理方式

采用前分選系統加堆肥工藝為主的綜合處理工藝，生活垃圾首先進行前分選工藝，通過機械、人工分選，將混合垃圾中可利用的東西（塑料，金屬等）、無機物（砂石，瓦礫等）及可降解有機物（菜葉，果皮等）徹底分離。可利用物進入資源回收系統，無機物進行填埋，可降解堆肥的有機物經過兩級發酵工藝后制成腐熟肥料和有機肥量出售。實現了城市生活垃圾的資源化、減量化、無害化。

整個朝陽經濟產業園分為四個項目，不同項目負責不同類型的垃圾處理任務。整個產業園既發揚了傳統的垃圾處理模式，也開發或引進新的垃圾處理方法。

傳統的垃圾處理模式主要是填埋和焚燒。高安屯衛生填埋場總占地面積為41.64公頃，總容積為892萬立方米，日可填埋1000噸生活垃圾。在垃圾處理過程中，使用了高密度聚乙烯膜和膨潤土墊雙層防滲材料、配套設施有滲瀝液收集處理系統、填埋氣收集處理系統和地下水質監測井等。與此同時，利用填埋氣發電為車間和辦公區域供電供暖，以此實現了節能減排和資源循環利用。

高安屯垃圾焚燒發電廠是產業園中的大型生活垃圾焚燒項目，占地面積4.6公頃，日處理生活垃圾1600噸。焚燒系統采用SN型爐排爐技術，轉化率在60%以上，是目前亞洲單線處理規模最大的項目。該廠年處理生活垃圾53.3萬噸，余熱發電每年額定發電量2.2億度，相當于每年節約7萬噸標準煤。采用中水作為循環冷卻水，每年節省160萬噸市政供水資源，有效實現資源綜合利用。

在新的垃圾處理理念中，朝陽經濟產業園將不同垃圾分類，主要將醫療和廚余垃圾從普通生活垃圾中分離出來。

高安屯醫療垃圾處理廠是產業園中專門負責處理醫療垃圾的項目，占地1.58公頃，設計日處理能力40噸。高安屯餐廚廢棄物資源化處理中心占地面積2.13公頃，設計日處理能力400噸，工程分二期建設，處理中心采用高溫好氧發酵生化處理技術制成微生物菌劑，可用于有機農業。一期規模為日處理200噸，現已完成建設，正在進行設備調試。通過現場工作人員的介紹，我們了解到整個項目運行后，可解決北京市東部區域餐廚垃圾處理問題，是目前國內規模最大的餐廚廢棄物資源化處理廠。

在對垃圾處理公司進行實地調研的同時，我們也對學校周邊社區進行了調查研究，為了使得我們對居民的調查盡可能全面，我們設計了一份調查問卷，經過統計，問卷的數據如下：

贊同垃圾應該分類處理，而不同的方法也各有利弊。生活垃圾污染日益嚴重，其分類回收十分必要，但目前仍比較困難，單薄的環保意識、薄弱的宣傳力度及不夠完善的設施等方面都是造成生活垃圾分類回收困難的原因，詳見圖3。

在調研當中，我們收集了大量數據，并對此進行了系統、科學的數學建模，基于層次分析法的不同種垃圾優化處理評估方案。

4 影響城市垃圾處理方案選擇的因素

（1）減量化程度：指通過該方案處理后減少的垃圾量，可用所減少的垃圾量占垃圾總量的百分數來表示。減量化程度的高低直接反映著城市垃圾處理方案的好壞。（2）資源利用：指垃圾資源利用率，可用綜合利用垃圾量占垃圾總量的百分數來表示。（3）處理費用：包括所投入的機器維護、人工費用等各種費用。運行費用的高低是一個方案優劣最重要的指標。（4）操作管理：指政府對城市垃圾處理系統管理的方便程度。（5）環境污染：在垃圾運輸，保管和處理過程當中，對環境造成污染程度。（6）居民分類程度：居民對垃圾處理方面知識的匱乏，以及在生活中難以實現將垃圾分類。

5 國內外幾種重要垃圾處理方法

（1）焚燒，是將垃圾直接或混入少量燃料送入垃圾焚燒爐中燃燒，放出熱量，轉化成可以利用的熱能和量少而性質穩定的固體殘渣。熱能可以利用，性質穩定的殘渣可直接進行填埋。經過焚燒，垃圾中的病毒，細菌等被消滅，有機質廢氣等被高溫分解，垃圾的體積也可以減少80%-90%，焚燒工藝處理垃圾能以最快的速度實現減量化和無害化的最終目標。（2）堆肥，即利用各種微生物，有控制地促使垃圾中可降解有機物向穩定的腐殖質轉化。根據堆肥過程中微生物對氧氣不同的要求，又可分為好氧和厭氧兩類。好氧堆肥效率相對較高。目前國內外普遍使用的是好氧高溫堆肥。（3）衛生填埋，是將垃圾置于相對封閉的系統中，使之對周圍環境的影響降到最小程度，填埋不僅是目前最主要的垃圾處理方法，也是其他處理方法二次廢物的最終處置途徑，是必不可少的。

6 新鮮垃圾的分類

對居民生活垃圾進行調查，把新鮮垃圾大致分為以下幾種成分：玻璃/陶瓷，紙，磁性物質，塑料，食物殘渣，煤灰，石頭水泥塊，雜物，有機物/塵土/灰。

7 層次分析法確定最優化方案模型

文章以塑料一種成分為例，建立模型得出其最優化處理方案。

7.1 原理簡介

根據問題的性質和要達到的總目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關聯影響以及隸屬關系將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結構模型，從而最終使問題歸結為最低層（供決策的方案，措施等）相對于最高層（總目標）的相對重要權值的確定或相對優劣次序的排定。

7.2 模型的建立與求解

目標層為選擇出一個綜合最佳的方案。準則層為選擇的評價指標，包括：B1減量化程度，B2資源利用，B3處理費用，B4操作管理，B5環境污染，B6居民分類程度。方案層為可選擇處理的方案，有：P1焚燒，P2堆肥，P3衛生填埋。

綜上，塑料選用焚燒處理為其最佳方案。用以上方法可分別得出最優方案，即：用于堆肥處理的垃圾成分為有機物，食物殘渣；用于焚燒處理的垃圾成分為塑料垃圾、非塑料垃圾；用于填埋的垃圾成分為玻璃/陶瓷，煤灰，石頭/水泥塊等。

8 結束語

我國的垃圾處理的相關法律和流程還在起步當中，在生活垃圾處理問題日益突出的今天，我們急需找到生活垃圾的優化科學分類處理方法。因此，我們在這一年時間中走訪了“朝陽循環經濟園”、“昌平阿蘇衛垃圾填埋場”等公司和社區并進行實地調研，在掌握大量數據后采用數學建模的方法得出不同成分垃圾的最優處理方法，并最終給出合理建議.

參考文獻

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