城市固體廢物處理技術及資源化利用

文_周勇生 清遠市康揚管理咨詢有限公司

1 城市固體廢物的危害

1.1 造成資源浪費

城市化進程伴隨著工業發展，再加上人口數量增多，固體廢物的產量增大。固體廢物處理時，需要投入大量人力、物力，堆放時還會占用一定土地資源，甚至出現垃圾圍城的現象。

1.2 破壞生態環境

城市固體廢物中包括工業固廢，其中含有毒害物質，例如重金屬（鉛、汞、砷）、放射性物質、毒性物質等。這類固體廢物處理時，如果采取的技術方法不當，毒害物質可能進入土壤或水體，造成環境污染破壞。

1.3 威脅人類健康

固體廢物對人類健康的威脅有兩個方面：一是身體健康，例如灼傷、中毒、放射污染等，刺激視覺、嗅覺等感官。二是精神健康，固體廢物自身不穩定，會讓人們處于不安全的生活環境中，影響當地經濟發展。

2 城市固體廢物的單一處理技術

2.1 填埋

對固體廢物進行填埋處理，不僅技術成熟，而且方法簡單、投入成本低，幾乎能對所有的固體廢物進行處理。但是，填埋技術也存在一些弊端，一是土地利用率不高，填埋場的建設會占用大量土地資源；二是存在二次污染，例如降解氣體釋放出來進入大氣，滲濾液浸出污染土壤和水體等；三是安全衛生問題，主要是廢物產生的臭味和病原菌。

2.2 堆肥

堆肥是處理固體廢物的一種常用方法，是在微生物的作用下，促使固體廢物中的有機物發生生物反應、化學反應，最終生成和腐殖質相類似的物質。堆肥處理的優點是投資成本較低，能減少對環境的污染和影響，達到變廢為寶的效果。弊端包括：一是適用范圍窄，無法處理不能腐爛的物質；二是堆肥周期較長，不僅占用大量土地，而且衛生條件差；三是無害化程度不高，經濟性較差。

2.3 焚燒

焚燒處理的優點是處理量大、兼容性好，無害化程度較高；弊端則是：焚燒廠的占地規模大，需要購買先進的焚燒設施，會對周邊環境帶來影響。隨著生物、化學等技術的發展，以氣化處理、熱解處理等代表的新型技術出現，將其應用在固體廢物焚燒中，能進一步提高處理效率，兼顧經濟性和環保性的特點。

3 城市固體廢物的綜合處理技術

填埋、堆肥、焚燒等單一處理技術，具有明確的適用范圍，因城市固體廢物組成復雜，單一處理技術不能取得理想效果，可以采用綜合處理技術，將生物、物理、化學等手段相結合，將不同處理技術的優勢集中起來。

3.1 項目概況

以某城市垃圾綜合處理廠為例，占地面積12萬m2，項目投資成本約1.1億元，服務城市人口55萬人。該處理廠處理的對象，包括城市生活垃圾、餐廚垃圾、污水廠剩余的污泥糞便等。處理廠2015年正式運行后，目前已經穩定運行6年時間，日處理量達到：生活垃圾400t/d，餐廚垃圾60t/d，污泥35t/d，糞便200 t/d。經過處理，肥料和沼氣生成量達到：液態肥160t/d，顆粒有機肥10t/d，沼氣5000m3/d。此外，還能回收大量的金屬、玻璃、紙張和塑料，回收后循環利用。

3.2 工藝流程

該綜合處理系統對固體廢物進行處理時，以厭氧發酵技術為核心，工藝流程如圖1。

圖1 固體廢物綜合處理的工藝流程

3.3 各環節處理技術

3.3.1 前處理

該環節的目的，一是清理糞便和污泥中的雜質，將石頭、塑料、玻璃等物品挑揀出來，最終得到的有機物粒徑均勻、含水率適宜；二是餐廚垃圾實現固液分離和油水分離，包括破碎、離心、勻漿等工藝。前處理之后，所有的廢物可分為三大類，分別是有機物、油脂和雜質。其中，有機物是厭氧發酵的原料；油脂回收后加工制成生物柴油，雜質一部分回收利用（如玻璃、金屬、塑料等），一部分衛生填埋（如石頭、瓦礫等）。實際操作中，前處理環節比較復雜，主要是廢物中的各種成分多，需要采用不同的處理技術。

3.3.2 厭氧發酵

經前處理后，厭氧發酵原料的粒徑＜5mm，先進入調節罐調質，然后加入厭氧菌發酵。該環節系統組成包括厭氧發酵罐、攪拌設備、加熱裝置、物料傳輸單元和沼液收集裝置。該處理廠內共有厭氧發酵罐6組，發酵溫度為35℃，時間周期為14～21天。

3.3.3 制肥

經過厭氧發酵后，沼渣可用于制造肥料，處理步驟如下：先使用壓濾機進行壓濾，再經過烘干機烘干處理，最后調整各種營養元素的比例，在造粒機內得到顆粒狀有機肥。經檢測，這些有機肥的營養含量符合行業標準，不僅團粒結構良好，而且保水性能較高，可以用于農業生產。另外，厭氧發酵后形成的沼液，少數回收經過處理作為工藝水使用，多數制成液態有機肥用在園林綠化工程中。

3.3.4 沼氣利用

厭氧發酵形成的沼氣，收集后進行脫硫、脫水、提純等處理，然后得到純度較高的沼氣再次利用。其中，少部分用于制肥環節，為供熱和烘干提供能量；大部分用于沼氣發電，電力用于車間生產。

從整個工藝處理流程來看，以厭氧發酵為核心的綜合處理技術，既可在廢物中回收利用有價值的物質，又能生產出清潔能源沼氣，另外沼渣和沼液還能制成有機肥，具有良好的經濟效益和環保效益。

4 城市固體廢物的資源化利用途徑

4.1 堅持分類處理

分類是提高資源化利用效率的關鍵。以城市生活垃圾為例，分為可回收、廚余、有害、其他垃圾四大類，不同類型的垃圾不能混裝，應放置在對應的垃圾桶內。堅持垃圾分類，有利于后續的運輸和處理工作，以有機固廢為例，環衛車輛將其集中起來，然后運輸至焚燒廠，在焚燒中發電或供熱，實現資源化利用。

4.2 創新處理工藝

對處理工藝進行創新，提高固體廢物的利用價值，也是資源化利用的有效途徑。以焚燒技術為例，傳統箱式焚燒爐的效率低，易產生有害氣體，通過工藝創新可以解決這些問題。如等離子體垃圾焚燒爐，采用熱源技術，燃燒時溫度達到1300～1400℃，配合電熱轉化技術，可提高熱量利用率。固體廢物進入焚燒爐，經脫水、熱解和裂解，轉化為可燃性氣體，在等離子體高溫環境下二次燃燒，可將毒害物質徹底分解。實際應用表明，經等離子體垃圾焚燒爐處理，固體廢物的體積減小97%，不會產生毒害氣體，且焚燒爐占地面積小。

4.3 避免二次污染

對固體廢物處理時，如何避免二次污染也是一個要點。以填埋處理為例，固體廢物容易產生滲濾液，不僅成分復雜，而且有機物含量高，易造成嚴重的土壤污染和水體污染。對此，可采用滲濾液處置技術，工藝方案包括膜生化反應、超濾、納濾、反滲透，關鍵技術環節如下：①預處理，將大塊雜物隔除，同時調節水量、水質。②厭氧處理，滲濾液進入厭氧罐，加入水解、產酸和甲烷細菌，用于分解有機物。③生物脫氮，經厭氧處理后，滲濾液進入MBR生化池，采用反硝化和硝化工藝，去除有機物，實現生物脫氮效果。④超濾和納濾，使用管式超濾膜，對泥水進行分離，剩余的污泥進入污泥脫水系統。⑤反滲透，使用RO系統，去除有機物、金屬鹽、細菌、膠體粒子等。⑥處理過程中產生的臭氣，收集后進行處理，達標后再排放。滲濾液處理前后的水質比較見表1。

表1 進水水質和出水水質比較

5 結語

城市固體廢物造成資源浪費、破壞生態環境、威脅人類健康，必須進行科學處理。堅持分類處理，創新處理工藝，避免二次污染，才能實現資源化利用，提高固體廢物的利用價值。