城市生活垃圾生產現狀及處置方式的研究進展

馬盛偉，朱 磊，李 彬，施沈杰

(1.蘇州市吳江區松陵街道建設管理辦公室，江蘇 蘇州 215200；2.蘇州大學 軌道交通學院，江蘇 蘇州 215131)

0 前 言

隨著改革和對外開放的深入，我國經濟快速地發展，人民也從貧困走向了小康和富裕，但是不可避免地帶來了一些負面問題，例如MSW產量的逐年增加。統計數據顯示我國城市平均每人每年產生400 kg以上的MSW,并且該數值每年正在以8%～10%的漲幅速度在提升，若保持該增長速度至2030年時，MSW產量可能會突破4億t[1]。

面對城市生活垃圾造成的一系列問題，黨的“十九大”報告中明確提出：需加強垃圾的處置同時要強化對土壤的管控防止其被污染，建設青山綠水美麗國家。1960年至今，美國、日本、德國、波蘭等發達國家和地區結合理論和實踐，針對城市生活垃圾無害化和減量化處理問題進行了深入和系統的研究，形成了衛生填埋處理、堆肥處理、焚燒處理這三種比較有效對MSW進行減量和低污染或者無害的處置方法[2]。

1 衛生填埋

垃圾填埋運行成本較低、垃圾處理量較大、技術相對簡易，被我國各地廣泛使用。圖1所示為國家統計局統計的十幾年內我國生活垃圾的年清運及填埋總量，以2004年和2016年為時間節點，MSW清運量從2004年的1.55億t增加到2016年的2億t，相應的填埋總量也在逐漸增加，所占比例從2004年的44.4%至2016年的58.3%，與發達國家之間的差距依然較大。

圖1 我MSW年清運及填埋總量

通過全國污染源普查可以發現，大量天然垃圾堆場及早期建設的填埋場結構過于簡易并且設計與施工質量較差，場底一般為天然土層而且沒有實施防滲防污的有效措施。北京市依然有3 000余處的垃圾天然堆場，這些天然堆場及早期填埋場已成為重大環境隱患，甚至已經對周邊生態環境造成了惡劣影響。在2001-2008年的7年間，平均每年有55次的突發性環境污染事件是由垃圾填埋場引起的，人民的生活質量和生態環境不可避免地受到影響，社會經濟也直接和間接地被大量損耗[3]。

為改善并解決這些問題，我國在衛生填埋技術方面做了許多努力，近年來建設的填埋場中，高密度聚乙烯膜在垃圾填埋場里被廣泛用作防污和防滲材料，由此提高防滲垃圾填埋場地防滲性能，從而防止滲濾液的泄漏。而為了對垃圾填埋場中的甲烷等氣體投入市場再次使用，一些垃圾衛生填埋場通過氣體收集井和集氣柜等一系列的收集系統對這些氣體進行了回收[4]。當前，我國垃圾填埋處理的主要研究發展趨勢為生態填埋場即生物反應器填埋場的技術。和傳統填埋場只起到基本的容納和低微的處理效果不同，為了提高場內微生物的生物活性，生態填埋場通過調節場內的相對濕度、養分條件，使垃圾填埋場演變成一個可控制并且穩定的類似有機生物反應器的場所，這項研究能夠縮減垃圾填埋場的穩定時間以及減少垃圾填埋過程中滲濾液[5-6]。由此可見，生態填埋場在我國有著非常關鍵的社會意義并且具有一定的經濟價值。

2 堆肥處理

生活垃圾中有機質含量高、易腐熟的部分常被用堆肥來處理[7]。好氧堆肥就是通過改變廢棄物的碳氮比、含水率等條件來創造一個符合多數微生物生長的環境。在這種條件下，降解的有機物質經過生化反應會逐漸成為腐殖質,且堆肥化是在良好的通風狀況、適宜的溫度、濕度和pH值等條件下，雜草、污泥、垃圾和人畜糞尿等一些可以生物降解的有機廢物通過人為地加速轉變成性質相對穩定的腐殖質和小分子物質等的微生物學過程[7-9]。圖2為好氧堆肥過程示意圖。

圖2 為好氧堆肥過程示意圖

堆肥的工藝過程簡單，并且和焚燒處理與填埋處理相比，其處置成本更低，目前主要應用于農村地區。根據我國居民的消費和飲食習慣，生活垃圾中常帶有易腐有機物成分，堆肥對該類垃圾具有良好的處理效果。另一方面，堆肥無法處置不能生物降解的有機物以及無機物，對這部分的處置難以起到減量的作用并且不能夠消解垃圾的有害物質[10]。同時，生活垃圾中可能混雜有重金屬等有害物質，在制作成堆肥產品后通過生態循環系統對人體健康會造成嚴峻的后果。

由此可知，在堆肥處理的應用和推廣之前，首先需要做的是將垃圾進行準確的分類、收集及運輸，進而對易腐的有機物進行發酵。這樣，在生產和使用有機肥料的過程中盡可能地避免重金屬對農作物和土壤的滲入，真正實現無害化處理。除此之外，由于生活垃圾堆肥產品的肥效和成本等問題，農戶難以信任該類產品，現實中產品市場難以真正打開，因此，政府需要對該產業進行必要的質量監管和經濟支持。

3 焚燒處理

焚燒是廢物的熱破壞過程。通過該過程，部分有機廢物轉化為氣體，另一部分通過高溫氧化的熱分解轉化為固體。表1所示為垃圾焚燒技術的優點[11]。

表1 焚燒處理的優勢

現代焚燒技術首先起源于國外，1874年英國制造并使用了全球上第一座垃圾焚燒爐[12]。相對來看，我國MSW焚燒技術的研發開始時間比較遲，直到1980年以后，我國第一座垃圾焚燒廠才在廣東省深圳市被建立起來。和歐美等發達國家的自主制造不同，在我國焚燒技術發展的早期階段，焚燒處理設備都是通過進口獲得，例如在1988年，深圳市為了興建垃圾焚燒廠，從日本進口了一款焚燒爐，該焚燒爐屬于德國馬丁式爐排型[13]。通過數十載的發展，直到2015年為止，大約220座生活垃圾焚燒處理廠于全國建成并投入了運營。并且，當前我國MSW焚燒處理采用的主要爐型多樣：旋轉窯型焚燒爐和機械爐型排爐以及流化床型焚燒爐等[14]。其中，機械爐排爐有一個缺點：當焚燒的垃圾熱值過低時，垃圾不能與空氣完全充分接觸，因而部分垃圾難以充分燃燒，進而容易產生二噁英等有毒有害物質，從而可能破壞生態系統并影響人體健康。當前，我國大部分MSW熱值已經達到可以充分燃燒的標準，因此，垃圾焚燒處理可以在全國范圍內進行進一步的應用和推廣[15]。

4 總結與展望

對于MSW的處置方式較為多樣，然而并不完善。衛生填埋方式中的滲濾液和有害氣體的泄露從而污染周邊生態環境，由于垃圾分類實施困難導致難以有效收集有機垃圾，從而使堆肥方式的推廣受到局限，焚燒處理會得到有毒物質(飛灰)。為了解決上述問題，實現垃圾的無害化、減量化處理，仍需對垃圾的處置方法進行進一步研究。

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