垃圾管道氣力輸送系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景分析

李　征，鄭福居，李　佳，魏建民，梁靜波

（1.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津　300072；2.天津生態(tài)城環(huán)保有限公司，天津　300467）

垃圾管道氣力輸送系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景分析

李征1，2，鄭福居2，李佳1，魏建民2，梁靜波2

（1.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300072；2.天津生態(tài)城環(huán)保有限公司，天津300467）

結(jié)合中新天津生態(tài)城垃圾氣力輸送系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的解決辦法。立足于當(dāng)前國家的政策，分析了本系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

垃圾氣力輸送系統(tǒng)；資源化；國家政策；應(yīng)用前景

1　垃圾氣力輸送現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

1.1垃圾氣力輸送系統(tǒng)分類

目前，從垃圾處理量上，垃圾管道氣力輸送系統(tǒng)分為4類：大型系統(tǒng)、中型系統(tǒng)、小型系統(tǒng)和移動(dòng)式系統(tǒng)。大型系統(tǒng)由獨(dú)立式集裝箱、壓實(shí)機(jī)、分離器、風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成，需要配備大型固定中央收集站，廠站最大面積1 200 m2，廠站高度10 m，管道最大長度1.5 km，最大日處理能力30 t；中型系統(tǒng)與大型式系統(tǒng)相比沒有旋風(fēng)分離器，通過格柵實(shí)現(xiàn)氣固分離，廠站規(guī)模適中，最大面積900m2，廠站多和已有建筑地下空間合建，最大日處理能力12 t，管道最大長度1 km；小型系統(tǒng)沒有分離器和壓實(shí)機(jī)，需要配備小型廠站，管道最大長度800 m，日處理能力5～7 t；移動(dòng)式系統(tǒng)由車載抽風(fēng)、除臭和集裝箱裝置等設(shè)備組成，車輛移動(dòng)式作業(yè)，需交通便利無障礙的停車用地，管道最大長度500 m，日處理能力0.5～8 t。大型系統(tǒng)是大規(guī)模、集約式系統(tǒng)，需要在土地規(guī)劃時(shí)和市政管網(wǎng)一起規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工；中小型固定式系統(tǒng)是分散式系統(tǒng)，可以和相關(guān)地塊建筑一起規(guī)劃和施工；移動(dòng)式系統(tǒng)沒有固定式廠站，垃圾管網(wǎng)和相關(guān)小區(qū)一起規(guī)劃施工。

垃圾收集系統(tǒng)根據(jù)垃圾投放口的位置分為室外型和入戶型。室外型的垃圾收集系統(tǒng)投放口位于建筑外部，用戶需要將垃圾打包后帶到建筑外，投入垃圾投放口中；入戶型的系統(tǒng)在每一個(gè)樓層內(nèi)都有一個(gè)垃圾投放口，用戶在樓層之內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)垃圾投放。

1.2垃圾氣力輸送系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1） 降低對(duì)環(huán)境影響。垃圾氣力輸送系統(tǒng)通過地下管道進(jìn)行垃圾輸送，整個(gè)收集過程在地下密閉管道中進(jìn)行，直接避開了太陽照射，減緩了生活垃圾的自然發(fā)酵，杜絕了惡臭、蚊蠅、噪聲對(duì)公共環(huán)境的影響；收集過程取消了傳統(tǒng)的垃圾收集車，避免了垃圾車穿行于居民區(qū)和公共交通，減輕了環(huán)境污染和交通壓力。

2）提高垃圾輸送效率。在垃圾氣力輸送過程中，垃圾在管道內(nèi)以70 km/h的速度在管道內(nèi)運(yùn)行，以中新天津生態(tài)城為例，垃圾在1 min內(nèi)即可從最遠(yuǎn)端小區(qū)輸送至中央收集站，速度遠(yuǎn)快于以三輪車進(jìn)行垃圾收集的傳統(tǒng)方式；由于垃圾收集在管道之內(nèi)進(jìn)行，因而垃圾收集工作不受天氣影響，可以及時(shí)地對(duì)各用戶區(qū)域的垃圾進(jìn)行收集；在垃圾氣力輸送末端，垃圾進(jìn)入中央收集站后被壓縮存儲(chǔ)在集裝箱內(nèi)，然后被運(yùn)走，垃圾收集站不積存垃圾，不需要垃圾存儲(chǔ)區(qū)；整個(gè)垃圾收集過程通過電腦控制。

3） 降低人工成本，改善垃圾收集人員工作環(huán)境。正常垃圾收集過程中，僅需1名工作人員坐在中央收集站的辦公室，通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各個(gè)小區(qū)的垃圾收集過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)整個(gè)垃圾收集過程進(jìn)行監(jiān)控。

4） 有利于垃圾資源化。垃圾管道氣力輸送可以通過管道在一次抽吸過程中對(duì)同一類型垃圾進(jìn)行輸運(yùn)，從而在一次垃圾輸送過程中收集大規(guī)模的同類型垃圾，減輕了垃圾后期分揀工作，減少垃圾資源化成本。

1.3垃圾氣力輸送的缺點(diǎn)、成因及解決辦法

1） 技術(shù)壟斷，前期投入成本高。垃圾氣力輸送系統(tǒng)前期需要進(jìn)行管網(wǎng)鋪設(shè)和場(chǎng)站建設(shè)，相對(duì)于傳統(tǒng)垃圾輸送方式，其前期成本較高。以中新生態(tài)城為例，最長管網(wǎng)長度為1.5 km的垃圾收集系統(tǒng)，1套系統(tǒng)的前期投入成本0.9億～1億元，其中設(shè)備費(fèi)用占80%。較高的前期成本極大地限制了這種技術(shù)的推廣，造成成本高昂的一個(gè)主要原因是技術(shù)壟斷，由技術(shù)壟斷造成價(jià)格壟斷，目前國內(nèi)成功應(yīng)用的垃圾氣力輸送系統(tǒng)均由國外供應(yīng)商提供設(shè)備。由系統(tǒng)成本構(gòu)成可以看出，設(shè)備費(fèi)用為此項(xiàng)技術(shù)的最大支出。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，同樣設(shè)備如果實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，成本減少1/3～1/2。以最簡單的設(shè)備檢修口為例，國外提供的價(jià)格為2 670元，如果由國內(nèi)生產(chǎn)加工，成本不超過1 000元，因此必須對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行國產(chǎn)化以降低前期成本。

2）易堵塞。造成垃圾堵塞的原因：①垃圾黏度過大。黏度較大的垃圾會(huì)黏附在管道，并且隨著垃圾輸送次數(shù)增大，會(huì)有越來越多的垃圾黏附在這些位置，尤其是在彎頭處，造成管道截面的減小，引起管道阻力增大，造成堵塞。一般的生活垃圾的黏度并不足以造成管道堵塞，目前由國外供應(yīng)商提供的垃圾氣力輸送系統(tǒng)不允許投放餐廚垃圾，然而目前國內(nèi)的垃圾分類并不完善，居民的垃圾分類意識(shí)還不強(qiáng)，在中新天津生態(tài)城用戶依然將餐廚垃圾和其他生活垃圾一起投入垃圾氣力輸送系統(tǒng)，但到目前為止，并未發(fā)生1例因餐廚垃圾造成的堵塞，僅有的1次堵塞事故是因?yàn)橛脩魧⑹覂?nèi)裝修用的膩?zhàn)油度肜艿溃罱K造成管道堵塞。②投放垃圾過大。目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用的垃圾氣力輸送管道直徑多為500 mm，允許投放的垃圾尺寸為400 mm× 400 mm，垃圾尺寸過大會(huì)卡在管道中造成設(shè)備堵塞，目前中新生態(tài)城垃圾氣力輸送系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生多次因用戶將垃圾擠壓塞進(jìn)垃圾管道而造成的管道堵塞事故。③管道漏氣、氣速下降造成堵塞。垃圾管道氣力輸送是通過負(fù)壓抽吸進(jìn)行垃圾輸送，即壓力輸送，要求系統(tǒng)整體密封性較好，當(dāng)系統(tǒng)漏氣時(shí)，管道內(nèi)壓力下降，氣體流速下降，垃圾滯留，最終造成管道堵塞。④除臭系統(tǒng)阻力過大。垃圾氣力輸送系統(tǒng)的動(dòng)力源為風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的額定輸出壓力分為2部分，風(fēng)機(jī)前抽吸壓力和風(fēng)機(jī)后排氣壓力。垃圾氣力輸送系統(tǒng)風(fēng)機(jī)后為除塵、除臭系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)排出的氣體經(jīng)過除塵除臭之后排放至大氣環(huán)境。除塵、除臭系統(tǒng)同樣消耗一部分風(fēng)機(jī)壓力，當(dāng)此部分壓力消耗過大時(shí)會(huì)造成風(fēng)機(jī)前端壓力過小，進(jìn)而造成管道流速下降，管道堵塞。目前在中新生態(tài)城使用的垃圾氣力輸送系統(tǒng)對(duì)除塵除臭系統(tǒng)的前后端壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保此部分壓力損耗在合理范圍內(nèi)。對(duì)此的解決辦法：①規(guī)范用戶垃圾投放，建筑垃圾、大件不得投入垃圾輸送系統(tǒng)，建立建筑垃圾、大件垃圾的專門回收機(jī)制。②整套系統(tǒng)加工、施工、安裝時(shí)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，做好系統(tǒng)密封。③對(duì)于除塵、除臭系統(tǒng)做好定期清洗，定期更換，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)除塵除臭系統(tǒng)前后端壓損，保證此部分系統(tǒng)壓差在合理范圍內(nèi)。

3）除臭效果差。國外的垃圾氣力輸送系統(tǒng)收集站多采用半地下或全地下模式，由于垃圾產(chǎn)生的臭氣成分主要為NH3、H2S，這些氣體分子體積質(zhì)量大，多位于收集站空間下部，當(dāng)收集站為地下或者半地下時(shí)，臭氣多位于收集站內(nèi)，無法向周圍環(huán)境擴(kuò)散，經(jīng)過除臭處理后，對(duì)周圍環(huán)境幾乎沒有影響。然而地下或半地下收集站建設(shè)成本較高，國內(nèi)系統(tǒng)多采用地上收集站，臭氣容易向周圍環(huán)境擴(kuò)散，同時(shí)除臭系統(tǒng)采用的是活性炭除臭，使用一段時(shí)間之后除臭效果會(huì)下降，進(jìn)而對(duì)周邊環(huán)境造成影響。因此，在以后的垃圾除臭系統(tǒng)中盡量采用地下或半地下收集站，或者應(yīng)用壽命較長的除臭方法，例如催化氧化法、等離子法等。

4）自動(dòng)化程度高，需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)。由于氣力管道輸送系統(tǒng)采用電腦程序控制垃圾收集過程，自動(dòng)化程度高，需要對(duì)操作和管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，并要求操作人員定期進(jìn)行巡查、維修和保養(yǎng)，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2　應(yīng)用前景分析

2.1符合新的環(huán)保法規(guī)

2015年1月1日新環(huán)保法明確規(guī)定“地方各級(jí)人民政府應(yīng)當(dāng)采取措施，組織對(duì)生活廢棄物的分類處置、回收利用。”“公民應(yīng)當(dāng)遵守環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)，配合實(shí)施環(huán)境保護(hù)措施，按照規(guī)定對(duì)生活廢棄物進(jìn)行分類放置，減少日常生活對(duì)環(huán)境造成的損害。”生活垃圾氣力輸送技術(shù)實(shí)現(xiàn)無污染的垃圾輸送，有助于垃圾的回收利用，符合國家新的環(huán)保法規(guī)，為國家環(huán)保政策要求的順延。

2.2有利于建設(shè)生態(tài)城市

1996年以來，我國提出了一系列生態(tài)城市建設(shè)方案，推動(dòng)我國生態(tài)城市的建設(shè)，截止到2011年我國287個(gè)地級(jí)以上城市提出“生態(tài)城市”建設(shè)目標(biāo)的有230多個(gè)。城市綠化系統(tǒng)是生態(tài)城市的基本組成部分［2］，生態(tài)城市建設(shè)需要大面積的綠地，這必然占用大量的地表空間，相對(duì)應(yīng)地減少地表建筑面積，為了建設(shè)足夠容量的生態(tài)城市，必然要求大力開發(fā)地下空間，垃圾管道氣力輸送技術(shù)通過地下管道進(jìn)行垃圾輸送，符合生態(tài)城市的發(fā)展需要。

2.3有利于可持續(xù)發(fā)展

我國人口眾多，人均占有資源少，同時(shí)過去經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展也造成了巨大的環(huán)境問題，因此必須進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展，1995年我國政府把可持續(xù)發(fā)展作為國家的基本發(fā)展戰(zhàn)略。垃圾氣力管道輸送技術(shù)能有力地支持垃圾回收，減少回收過程中垃圾分揀時(shí)間，因此符合可持續(xù)發(fā)展的需要。

2.4符合綠色建筑要求

2006年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式頒布了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。封閉的垃圾管道氣力輸送系統(tǒng)地表占地面積小，對(duì)周圍環(huán)境污染小，符合綠色建筑的要求。新加坡政府已經(jīng)把垃圾管道輸送系統(tǒng)列為綠色建筑的加分項(xiàng)［3］。

［1］ 周冰.垃圾收集領(lǐng)域的一次“革命”：“垃圾分類收集氣力輸送系統(tǒng)”的誕生和應(yīng)用［J］.環(huán)境經(jīng)濟(jì)，2006（9）：62-63.

［2］ 李鵬.面向生態(tài)城市的地下空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究及實(shí)踐［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

［3］ 王洪銓.垃圾自動(dòng)收集系統(tǒng)在圣陶沙名勝世界的應(yīng)用［J］.福建建筑，2015（6）：127-130.

Strengths and Weaknesses of Waste Pipe Pneumatic Transmission System and Its Application Prospect Analysis

Li Zheng1，2，Zheng Fuju2，Li Jia1，Wei Jianmin2，Liang Jingbo2
（1.School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin300072；2.Sino-Singapore Tianjin Eco-city Environmental Protection Co.Ltd.，Tianjin300467）

Strengths and weaknesses of waste pneumatic transmission system were analyzed combining with its application experience in Sino-Singapore Tianjin Eco-city.The solutions were proposed for its weaknesses.According to the current government policy，we analyzed thissystem application prospect.

waste pneumatic transmission system；resource recovery；government policy；application prospect

X799.3；X705

B

1005-8206（2016）04-0091-03

2016-07-12

李征（1985—），工程師，主要從事裝備設(shè)計(jì)研發(fā)工作。E-mail：lizheng@tjeco-city.com。