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(tǒng)組成、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)難點、發(fā)展方向等進(jìn)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(chǔ)，注重生活垃圾的分類和分選，對城市生活垃圾進(jìn)行資源化處理處置。垃圾分類資源化處理系統(tǒng)主要由分選系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、沼氣凈化和利用系統(tǒng)、制肥系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)等組成。該工藝路線，技術(shù)綜合程度高，對城市固廢管理水平要求較高，在國內(nèi)應(yīng)用較少，但其可以協(xié)同處理餐廚垃圾、養(yǎng)殖糞便等城鄉(xiāng)垃圾，是城鄉(xiāng)垃圾綜合處置的優(yōu)選方案。

【關(guān)鍵字】：生活垃圾；垃圾分選；厭氧發(fā)酵；資源化

1.基本原理

生活垃圾的處理處置是我國城鎮(zhèn)化過程中亟需解決的重大環(huán)境問題之一。由于其成分的復(fù)雜性決定了單一的技術(shù)難以實現(xiàn)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(jù)生活垃圾的組分特性，通過集成多種處理技術(shù)，有針對性性地對生活垃圾進(jìn)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(qū)域的生活垃圾處理系統(tǒng)采用并建有焚燒、填埋、回收、生化等多種處理設(shè)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(shù)。

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(zhì)進(jìn)行厭氧發(fā)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(fā)酵”等等[4， 5]。本文重點介紹以“機(jī)械分選+厭氧發(fā)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(tǒng)

垃圾分類資源化處理路線的流程圖如下：

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

2.1前分選系統(tǒng)

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(jìn)，由柔性破袋機(jī)將袋裝垃圾破開，使垃圾成散狀。通過皮帶運輸機(jī)將散狀垃圾進(jìn)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(jìn)入滾筒篩進(jìn)行篩分。篩上物品主要有塑料和紙，將篩上物進(jìn)行風(fēng)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(jìn)行分離；所剩的篩下可發(fā)酵有機(jī)物進(jìn)入生物質(zhì)分離器和除砂罐，生物質(zhì)在被打成漿液的過程中，進(jìn)一步除去里面的塑料片以及砂土等雜質(zhì)。

2.2厭氧發(fā)酵系統(tǒng)

分選出的有機(jī)漿液進(jìn)入調(diào)節(jié)罐，按中溫厭氧發(fā)酵所要求的C、N比、PH值、溫度、物料濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)后進(jìn)入發(fā)酵罐，在嚴(yán)格的厭氧條件下并輔之以機(jī)械攪拌，經(jīng)過20天的發(fā)酵，將所產(chǎn)生的沼氣通過脫硫、脫水后進(jìn)入沼氣利用系統(tǒng)或直接提純成生物天然氣。

2.3可燃物利用系統(tǒng)

以紙張、塑料、織物、竹木為主的“可燃垃圾”進(jìn)入到干燥器進(jìn)一步干燥，干燥后的垃圾在無氧、高溫（500～600℃，或800～1000℃）環(huán)境下，經(jīng)過一定的反應(yīng)時間，被分解成可燃?xì)?、焦油和炭渣?/p>

2.4臭氣和污水處理系統(tǒng)

臭氣和污水處理為項目配套設(shè)施。

3 技術(shù)難點

垃圾分類資源化處理工藝的核心是分選。即根據(jù)生活垃圾特性，如有機(jī)特性（生物質(zhì)）、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(shù)把混合垃圾中的不同組分按處理目的進(jìn)行分離，使不同組分分別進(jìn)行處理，這也是應(yīng)用最多的綜合處理工藝，其探討重點集中在分選系統(tǒng)[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(fā)達(dá)國家由居民進(jìn)行的分類工作不得不由廠內(nèi)的分選系統(tǒng)完成；2）分選效果的好壞直接決定后續(xù)處理工序的成敗[7]。

由于我國城市生活垃圾的組成負(fù)責(zé)而不穩(wěn)定，通常采用人工分選與機(jī)械分選結(jié)合的方式。但從全國現(xiàn)有的生活垃圾分選現(xiàn)狀來看，凡是有人工分選的垃圾處理廠，工作環(huán)境普遍比較惡劣，嚴(yán)重影響了分選技術(shù)的推廣。實現(xiàn)生活垃圾的機(jī)械分選是唯一出路。下圖是一個全機(jī)械的生活垃圾分選系統(tǒng)。

適用于城市生活垃圾的分選技術(shù)是以粒徑、密度差等為基礎(chǔ)的分選方法為主，而以磁性、電性、光學(xué)等性質(zhì)差別為基礎(chǔ)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(fēng)選機(jī)的氣流作用，可以分離出重、中重、輕物質(zhì)；采用磁選機(jī)，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(nèi)，所以破袋機(jī)以及破碎機(jī)等也是必備設(shè)備。

分選系統(tǒng)的技術(shù)難點在于各單體設(shè)備都不可能做到很好的分選效果，需要各個設(shè)備的配套組合，還要根據(jù)我國不同地區(qū)、不同季節(jié)的垃圾做出調(diào)整。

4優(yōu)勢分析

相對于傳統(tǒng)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(shù)方向，更符合生態(tài)城市建設(shè)中垃圾減量化、資源化、無害化的發(fā)展需要。該綜合處理方法具有以下優(yōu)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(jī)質(zhì)；以有機(jī)質(zhì)聯(lián)合厭氧產(chǎn)沼氣技術(shù)為核心，可以協(xié)同處理城市餐廚、污泥、糞便，并生產(chǎn)沼氣、有機(jī)顆粒肥。

4.2節(jié)能環(huán)保

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

4.3實現(xiàn)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(fā)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(zhì)發(fā)酵產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥，石瓦經(jīng)重壓粉碎后制成免燒環(huán)保磚。

結(jié)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(chǎn)業(yè)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(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)[8]。

3）本行業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)人才與創(chuàng)新型企業(yè)嚴(yán)重缺乏。需要企業(yè)、研究院所共同合作，加大人才培養(yǎng)，加快技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步開發(fā)分選與均質(zhì)預(yù)處理技術(shù)與裝備，發(fā)酵廢渣廢水無害化處理與資源化利用技術(shù)等。

【參考文獻(xiàn)】：

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[2]王旭琴 城市生活垃圾綜合處理技術(shù)在東勝區(qū)的應(yīng)用[J]. 北方環(huán)境，2011，23（8）；

[3]盛奎川，林福呈，閔航 城鎮(zhèn)生活垃圾綜合處置系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報，2005，31（2）；

[4]劉幼瓊，王延濤 祁縣生活垃圾綜合處理工藝設(shè)計[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21（9）；

[5]馮昌月，淺談生活垃圾綜合處理工藝[J]. 環(huán)保論壇，2010，7；

[6]吳玉生，生活垃圾綜合處理探討及發(fā)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(shù)的應(yīng)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(jī)制的構(gòu)建研究[J]. 經(jīng)濟(jì)師，2013，6。