垃圾分類資源化處理工藝路線探討

樊軍

【摘要】：本文對垃圾分類資源化處理工藝的基本原理、系統組成、發展現狀、技術難點、發展方向等進行了論述。垃圾分類資源化處理工藝以生活垃圾的理化特點為研究基礎，注重生活垃圾的分類和分選，對城市生活垃圾進行資源化處理處置。垃圾分類資源化處理系統主要由分選系統、厭氧發酵系統、沼氣凈化和利用系統、制肥系統、污水處理系統、除臭系統等組成。該工藝路線，技術綜合程度高，對城市固廢管理水平要求較高，在國內應用較少，但其可以協同處理餐廚垃圾、養殖糞便等城鄉垃圾，是城鄉垃圾綜合處置的優選方案。

【關鍵字】：生活垃圾；垃圾分選；厭氧發酵；資源化

1.基本原理

生活垃圾的處理處置是我國城鎮化過程中亟需解決的重大環境問題之一。由于其成分的復雜性決定了單一的技術難以實現垃圾處理的無害化、減量化和資源化。垃圾分類資源化處理即根據生活垃圾的組分特性，通過集成多種處理技術，有針對性性地對生活垃圾進行處理處置。垃圾分類資源化處理可以從廣義和狹義兩個層面理解[1]。廣義層面上是指某個區域的生活垃圾處理系統采用并建有焚燒、填埋、回收、生化等多種處理設施；狹義層面上是指某一綜合處理廠同時采用了分選、填埋、生化等技術。

垃圾分類資源化處理的目的是將垃圾中可被利用資源回收利用，其余不可直接利用物質進行厭氧發酵、焚燒或填埋處理[2， 3]。

垃圾分類資源化處理的工藝組合有多種，如“分選+焚燒”“分選+堆肥+焚燒”、“分選+焚燒+填埋”、“分選+回收+厭氧發酵”等等[4， 5]。本文重點介紹以“機械分選+厭氧發酵+熱解”主工藝的垃圾分類資源化處理工藝路線。

2工藝系統

垃圾分類資源化處理路線的流程圖如下：

本工藝系統可分為四個部分：分選系統、厭氧發酵系統、可燃物利用系統、污水和臭氣處理系統。

2.1前分選系統

生活垃圾運輸車輛將垃圾倒入集料倉，集料倉的垃圾向前推進，由柔性破袋機將袋裝垃圾破開，使垃圾成散狀。通過皮帶運輸機將散狀垃圾進行磁分選，把垃圾里的金屬部分分選出來。磁分選后，大件干擾物紡織品、木材、玻璃瓶、大塊的磚頭瓦塊等由人工取出，其余垃圾全部進入滾筒篩進行篩分。篩上物品主要有塑料和紙，將篩上物進行風選，把里面的大部分塑料選出，其余物品濕解攪拌，最終將紙和剩余塑料進行分離；所剩的篩下可發酵有機物進入生物質分離器和除砂罐，生物質在被打成漿液的過程中，進一步除去里面的塑料片以及砂土等雜質。

2.2厭氧發酵系統

分選出的有機漿液進入調節罐，按中溫厭氧發酵所要求的C、N比、PH值、溫度、物料濃度進行調節后進入發酵罐，在嚴格的厭氧條件下并輔之以機械攪拌，經過20天的發酵，將所產生的沼氣通過脫硫、脫水后進入沼氣利用系統或直接提純成生物天然氣。

2.3可燃物利用系統

以紙張、塑料、織物、竹木為主的“可燃垃圾”進入到干燥器進一步干燥，干燥后的垃圾在無氧、高溫（500～600℃，或800～1000℃）環境下，經過一定的反應時間，被分解成可燃氣、焦油和炭渣。

2.4臭氣和污水處理系統

臭氣和污水處理為項目配套設施。

3 技術難點

垃圾分類資源化處理工藝的核心是分選。即根據生活垃圾特性，如有機特性（生物質）、燃燒特性（紙塑、布料、竹木）、建材特性（渣土、金屬、玻璃）等，利用物理分選技術把混合垃圾中的不同組分按處理目的進行分離，使不同組分分別進行處理，這也是應用最多的綜合處理工藝，其探討重點集中在分選系統[6]。垃圾分選之所以如此重要是因為：1）我國生活垃圾基本還是混合收集，在發達國家由居民進行的分類工作不得不由廠內的分選系統完成；2）分選效果的好壞直接決定后續處理工序的成敗[7]。

由于我國城市生活垃圾的組成負責而不穩定，通常采用人工分選與機械分選結合的方式。但從全國現有的生活垃圾分選現狀來看，凡是有人工分選的垃圾處理廠，工作環境普遍比較惡劣，嚴重影響了分選技術的推廣。實現生活垃圾的機械分選是唯一出路。下圖是一個全機械的生活垃圾分選系統。

適用于城市生活垃圾的分選技術是以粒徑、密度差等為基礎的分選方法為主，而以磁性、電性、光學等性質差別為基礎的分選方法為輔。利用滾筒篩、圓盤篩、振動篩等可以分離出各種粒徑的垃圾；通過風選機的氣流作用，可以分離出重、中重、輕物質；采用磁選機，可以將黑色金屬分出；采用渦電流可以將銅鋁等選出；而由于中國城市生活垃圾收集時多包裹在垃圾袋內，所以破袋機以及破碎機等也是必備設備。

分選系統的技術難點在于各單體設備都不可能做到很好的分選效果，需要各個設備的配套組合，還要根據我國不同地區、不同季節的垃圾做出調整。

4優勢分析

相對于傳統的垃圾處理方式，垃圾分類資源化處理是垃圾處理的一個新的技術方向，更符合生態城市建設中垃圾減量化、資源化、無害化的發展需要。該綜合處理方法具有以下優勢：

4.1工藝更合理

以垃圾分類分選為保證，回收有用物，分離出高純度的有機質；以有機質聯合厭氧產沼氣技術為核心，可以協同處理城市餐廚、污泥、糞便，并生產沼氣、有機顆粒肥。

4.2節能環保

有機生活垃圾產生的沼氣凈化后可發電，每一噸生活垃圾可產生約50立方的沼氣，1立方沼氣可發1.8～2.2度電，相比于垃圾焚燒發電污染低，危害小，CO2和甲烷排放少，特別適合含水率高、有機質含量高的中國垃圾。

4.3實現最大限度的垃圾資源化

生活垃圾的綜合處理充分考慮了物料的屬性，最大限度發揮生活垃圾中不同物料的價值。如塑料清洗后造粒，可燃物料做燃料棒，金屬回用，含水率高的生物質發酵產沼氣和有機肥，石瓦經重壓粉碎后制成免燒環保磚。

結論

1）垃圾分類資源化處理路線符合國家大的方針政策。 填埋、焚燒、堆肥等處理方式由于其自身的固有缺點遇到了困難，為垃圾分類資源化處理路線提供了產業化推廣的廣闊空間。

2）城市生活垃圾分類、回收和再利用管理體系有待建立。需研制符合我國實際情況的標準化、系列化、智能化的城市垃圾分類資源化處理與能源化裝備及安全控制系統[8]。

3）本行業領域的專業人才與創新型企業嚴重缺乏。需要企業、研究院所共同合作，加大人才培養，加快技術創新，進一步開發分選與均質預處理技術與裝備，發酵廢渣廢水無害化處理與資源化利用技術等。

【參考文獻】：

[1]朱宏偉 生活垃圾綜合處理技術[J]. 環境衛生工程，2003，11（4）；

[2]王旭琴 城市生活垃圾綜合處理技術在東勝區的應用[J]. 北方環境，2011，23（8）；

[3]盛奎川，林福呈，閔航 城鎮生活垃圾綜合處置系統及關鍵技術的研究進展[J]. 浙江大學學報，2005，31（2）；

[4]劉幼瓊，王延濤 祁縣生活垃圾綜合處理工藝設計[J]. 科技情報開發與經濟，2011，21（9）；

[5]馮昌月，淺談生活垃圾綜合處理工藝[J]. 環保論壇，2010，7；

[6]吳玉生，生活垃圾綜合處理探討及發展趨勢[J]. 山西建筑，2008，34（31）；

[7]甄峰，李東生活垃圾處理項目中綜合處理技術的應用[J]. 可再生能源，2012，30（5）；

[8]王維平，張紅櫻 北京市生活垃圾綜合管理機制的構建研究[J]. 經濟師，2013，6。