城市垃圾新興處置技術現狀及前景展望*

張夢寧 ， 李舒羽

（1. 中央民族大學，北京 100081；2.安徽省新能源協會，安徽 合肥 230041）

隨著時代的發展，我國對垃圾分類的關注越來越多，城市垃圾處置效果卻遠沒有達到人們的預期，城市垃圾爆發式增長與垃圾長期粗獷式處理的矛盾日益尖銳，垃圾污染對環境的影響日益嚴重。城市垃圾中有大量可以回收再利用的資源，如何減少垃圾的產生、如何充分利用垃圾資源是解決城市垃圾的主要途徑。垃圾分類和針對不同種類的垃圾采用不同的垃圾處理技術是實現垃圾無害化和資源化的關鍵。

1 城市垃圾分類的重點和難點

城市垃圾主要分為城市生活垃圾、建筑垃圾、園林綠化垃圾、餐飲垃圾、醫療垃圾等。我國城市垃圾處置主要以減量化、無害化、資源化為基本宗旨，但是在實際操作中垃圾的處置主要以減量化和無害化為主，垃圾的資源化處理沒有得到有效實施。我國城市垃圾資源化起步較晚，垃圾資源化技術相對落后，垃圾資源化利用的產業鏈市場化程度低，相關政策法規及配套制度并不健全，這些都是造成城市垃圾資源化利用率低的原因[1]。

我國城市垃圾綜合處置技術較發達國家落后，城市垃圾處置技術以填埋、堆肥、焚燒為主。隨著技術的發展，單一技術很難高效無污染地處理垃圾，并充分利用垃圾中的有用資源。因此，城市垃圾分類的難點如何匹配成熟先進的處置技術，為城市垃圾分類提供技術支撐，將現有垃圾混合處置技術變成垃圾前端進行有效分類，將垃圾中不同性質的成分轉化成可以再循環利用的資源重新回到生產生活中去。提高垃圾處置的效率，挖掘垃圾資源化的潛能[2]。

2 城市垃圾新興處置技術

2.1 建筑垃圾處置技術

隨著城市化建設的發展，建筑業成為城市經濟發展的重要組成部分，其規模大幅度增長。2009—2018年這10年間，全國年均建筑業房屋施工面積約107.5億m2，產生了大量的城市建筑垃圾。據統計，城市垃圾總量中建筑垃圾的占比已經達到30%～40%。建筑垃圾主要包括建筑渣土、廢磚瓦、廢混凝土、部分散落的砂漿以及少量的廢棄鋼材、木材、玻璃、塑料及各種包裝材料等。目前，建筑垃圾沒有統一的分類標準，原建設部《城市建筑垃圾和工程渣土管理規定（修訂稿）》（2003）按照產生來源將建筑垃圾分為土地開挖垃圾、道路開挖垃圾、建筑施工垃圾、舊建筑物拆除垃圾、建材生產垃圾5大類[3]。建筑垃圾主要的處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 建筑垃圾處理工藝流程圖

由圖1可知，建筑垃圾主要通過兩級破碎和三級篩分對垃圾進行分類和分選，通過該工藝可以最大限度地提高建筑垃圾的利用率。建筑垃圾經過檢測后，物料首先通過一級篩分，初步篩分建筑垃圾的粒徑，可篩分為0～5 mm和5 mm～40 mm粒徑的兩種產品。粒徑大于40 mm的垃圾需要通過一級破碎進行粉碎，再通過磁選機和分選機，去除垃圾中的廢鐵、木材和塑料，剩余的物料進入二級篩分和三級篩分，篩分出不同粒徑要求的骨料，通過這種工藝可以充分地利用建筑垃圾，為建筑垃圾資源化創造條件。建筑垃圾資源化利用，可減少50%的一氧化二氮、9.3%的氮化物和28%的一氧化碳排放，還可以生產出再生粗骨料、細骨料和地面磚、透水磚、再生墻體材料等產品，節約大量天然原材料和煤炭等資源能源[4]。

2.2 園林綠化垃圾的處置技術

根據2019年國家林業和草原局資料，全國園林廢棄物產生量約為4 000萬t。而目前我國園林廢棄物處理采用的是垃圾填埋或傳統堆肥方法，需占用大量土地面積，因此造成了嚴重的土地資源浪費，產生新的環境污染問題[5-7]。

對城市園林廢棄物進行無害化處理及資源化利用，既節約了自然資源，也防止了對環境的污染，并產生了許多園林垃圾處置新技術，如表1所示。

表1 園林垃圾處置新技術

2.3 餐廚垃圾的處置技術

餐廚垃圾分為餐飲垃圾和廚余垃圾。餐廚垃圾的特點是含有機質高，對環境污染嚴重，處理難度大。我國餐廚垃圾的傳統處理方式主要是填埋、焚燒等，隨著技術的不斷進步，堆肥技術、發酵技術、水解技術等已經逐步得到了應用。目前，主要發展的廚余垃圾資源化處理技術有兩項：一是垃圾的機械-生物處理技術，簡稱MBT；二是最大能量化技術，也稱淋濾水解生態處理技術，是將機械分選預處理與淋濾水解處理和生物處理技術相結合的生活垃圾處理技術，簡稱MYT[8]。

MBT技術是一種綜合機械和生物工藝優點的技術，通過傳統的機械工藝與生物處理工藝相結合，將餐廚垃圾變為可回收利用的生物質產品。MBT技術可用于處理未經任何預處理的原始城市餐廚垃圾，既可以用于單種類型的垃圾處理，也可以作為填埋、焚燒和資源化回收等方式的預處理技術。MBT處理工藝流程圖如圖2所示。

圖2 MBT處理工藝流程圖

MYT技術是20世紀末德國發展的機械生物處理技術，是一種生態的能源化處理技術。其工藝是通過淋濾水解技術，將易生物降解的有機質水解酸化后與可燃物料分離，并通過厭氧消化處理，產生的沼氣可以再利用，分離的固態組分經過生物干化技術處理將含水率降低到約為10%后，成為適合發電廠、水泥窯等工業窯爐使用的二級衍生燃料[8]。

2.4 醫療垃圾的處置技術

隨著我國醫療衛生事業的逐漸發展，醫療廢物的產生量也持續增加。醫療廢物既有污染環境的危害性，又具有回收利用價值。對醫療廢物的處理已經引起了世界各國的關注，處理方式都從簡單的消毒滅菌、衛生填埋和焚燒向更徹底、更高效、更安全的處理醫療固體廢棄物技術過渡[9]。

近年來，隨著新一代等離子體技術的發展，等離子處理醫療垃圾成為研究的熱點，首先等離子炬裂解醫療廢棄物中有機成分，生成可燃合成氣，可用于回收提純或發電；再將無機廢物在1 600 ℃高溫下進行等離子體弧熔融處理，得到玻璃態物質，等離子技術可以針對不同廢棄物形態進行處理，并能夠達到近零排放的標準，在完全分解廢棄物的同時，幾乎不產生衍生的有害副產品。等離子技術在實際工作中，溫度在2 000 ℃以上，有害物質瞬間被分解，基本不產生呋喃和二噁英等物質，煙氣排放完全達到國家標準。等離子處理醫療廢棄物工藝流程如圖3所示。

圖3 等離子處理醫療廢棄物工藝流程

3 新興技術對城市垃圾分類處理政策的借鑒

隨著城市化進程的加速，建筑垃圾的產出量也在飛速地增長，建筑垃圾占城市垃圾的30%～40%，隨著技術的發展，建筑垃圾的分類回收系統向著小型化方向發展。政府應改變管理思路，向垃圾資源化利用轉變，通過小型化生產線就地處理建筑垃圾，既能避免收集和運輸過程產生的污染和運輸成本，也能最大限度地挖掘建筑垃圾的資源價值。

園林綠化垃圾產量巨大，現有垃圾處理技術處理時間長，占地大，并不適合所有的園林垃圾。垃圾衍生燃料（簡稱RDF）對于園林垃圾這種主要由木質素組成的垃圾非常適合，可以消納大量的園林綠化垃圾，成為非常優質的替代燃料。

餐廚垃圾的特點就是含水量大，主要由有機質組成，現在的MBT和MYT等處理技術雖然處理量大，但是處理時間長，發酵后的沼渣難以處理。因此可以根據不同餐廚垃圾成分，將餐廚垃圾分類處理，高附加值的油脂類可以通過生物技術制成生物燃油或者通過等離子技術制成高純度氫氣，餐飲剩菜剩飯和廚余垃圾可以通過發酵工藝消解，其沼渣和一次性餐具等一起通過等離子技術熱裂解制成高純度合成氣。

城市垃圾處置要從源頭抓起，充分利用城市垃圾中73%低價值廢棄物，通過先進的技術手段如熱解制氫或者制備工業甲醇的工藝，使低值垃圾變成高值的工業原料，經過前端多重技術處理后，再進入垃圾焚燒廠焚燒發電處理，其產生的飛灰可以通過高溫等離子熔融技術變成熔融態的玻璃體，從而固化有毒的重金屬，并去除飛灰中的二噁英，玻璃態產物也可以作為市政建設的級配材料，或者經過深加工處理成為一種高附加值的工業除銹劑、道路反光材料或油田材料的支撐劑。因此，在生活垃圾的分類政策上，政府應向新興技術給予一定的政策傾斜，并大力倡導垃圾的資源化，從而實現資源循環利用，節約社會資源[10]。

4 總結

綜上所述，城市垃圾種類繁多，產量巨大，其中大部分可以進入資源和能源循環利用的閉環中。只有通過處置技術的不斷革新，才能最大限度地挖掘城市垃圾的潛在價值，從而影響垃圾前端的分類、收集、運輸等方面，為政府制定垃圾處理的政策提供借鑒和技術支撐，早日實現垃圾的減量化、無害化、資源化目標。