EMBT 技術(shù)在杭州生活垃圾處理中應(yīng)用的研究

王德鋒，張海華，鄭仁棟

（1.杭州臨江環(huán)境能源有限公司，浙江杭州310022；2 杭州市環(huán)境集團(tuán)有限公司，浙江杭州310022）

1 研究背景

生活垃圾是指人們?cè)谌粘Ｉ钪谢蛘邽槿粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物，以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為生活垃圾的固體廢物。 隨著城市化步伐的加速發(fā)展下，城市生活垃圾產(chǎn)量也在快速增長(zhǎng)，經(jīng)預(yù)測(cè)到2030 年，我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量將高達(dá)4.09 億噸[1]。 大量產(chǎn)生的城市生活垃圾將嚴(yán)重困擾我國(guó)城市化發(fā)展。

目前， 我國(guó)傳統(tǒng)的城市生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電及堆肥[2]。其中，衛(wèi)生填埋是目前最常用的處理方式，約占我國(guó)垃圾處理量的60%。該技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低、對(duì)垃圾無(wú)需特殊處理，但因其占用大量土地資源，劣勢(shì)也十分明顯。在土地日益緊張的今天，衛(wèi)生填埋的選址相當(dāng)困難。 焚燒發(fā)電是指將垃圾在鍋爐中焚燒產(chǎn)生熱量用于發(fā)電，焚燒處理減量化效果明顯、占地面積小、選址靈活等特點(diǎn)使其備受發(fā)達(dá)國(guó)家青睞，但焚燒處理的同時(shí)將產(chǎn)生劇毒致癌物質(zhì)，并在焚燒灰燼中富集。 要處理這些污染物，投資規(guī)模巨大，且易引發(fā)群體事件。 堆肥處理是指利用微生物將垃圾中有機(jī)質(zhì)降解轉(zhuǎn)化為土壤肥料，能較好實(shí)現(xiàn)垃圾的資源化利用，但由于城市生活垃圾未分類，使得其中非有機(jī)質(zhì)過(guò)多，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源化利用。

杭州作為著名的國(guó)際風(fēng)景旅游城市和全國(guó)環(huán)保模范城市，近年來(lái)生活垃圾持續(xù)增長(zhǎng)。從杭州市統(tǒng)計(jì)年鑒可知，杭州市主城區(qū)生活垃圾從2010 年6.861 kt/d 增長(zhǎng)到2015 年9.367 kt/d,增長(zhǎng)了36.5%。 目前,主要采用的處理工藝是垃圾焚燒和垃圾填埋。其中焚燒量穩(wěn)定在3.3~3.5 kt/d 左右，而填埋量從2010 年到2015 年增長(zhǎng)了73.11%，這對(duì)于杭州市日益緊缺的土地資源來(lái)說(shuō)是不可承受的。 2010～2015 年杭州市主城區(qū)生活垃圾基本信息及物理成分如表1～表2 所示。

表1 2010～2015 年杭州市主城區(qū)生活垃圾基本信息

表2 2010～2015 年杭州市生活垃圾物理成分 %

由表1 可知，杭州市生活垃圾處理以衛(wèi)生填埋為主、焚燒為輔，基本實(shí)現(xiàn)了生活垃圾無(wú)害化處理。但是，由于衛(wèi)生填埋庫(kù)容資源日益下降，且難以再生，而垃圾焚燒項(xiàng)目也由于“避鄰效應(yīng)”影響而不能盡快實(shí)現(xiàn)。因此，杭州市面臨如何實(shí)現(xiàn)垃圾處理可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

由表2 可知， 杭州市生活垃圾中有70%以上的廚余垃圾，生物利用價(jià)值高，含水率70%左右，焚燒處理較難回收能源。 此外，還有0.23%的金屬類和13%的橡塑類可回收資源，焚燒和填埋都不能得到很好的利用。

因此，本研究針對(duì)杭州市生活垃圾特點(diǎn)，采用處置新技術(shù)的原理和工藝流程對(duì)其進(jìn)行處理，并與傳統(tǒng)方式進(jìn)行了比較。

2 研究目的

本研究針對(duì)杭州市生活垃圾特點(diǎn)，采用新的處置技術(shù)和工藝流程，擬建1 個(gè)50 t/d 的中試規(guī)模體系，進(jìn)行2 個(gè)月的試驗(yàn)，研究EMBT 技術(shù)對(duì)于杭州市生活垃圾處理的適用情況， 以期掌握EMBT 技術(shù)基本原理、設(shè)備工藝參數(shù)、技術(shù)產(chǎn)品特性等內(nèi)容，來(lái)化解生活垃圾環(huán)保設(shè)施建設(shè)鄰避效應(yīng)的問(wèn)題，從而解決杭州市“垃圾圍城”問(wèn)題。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 原理分析

EMBT 技術(shù)（即機(jī)械生物消融技術(shù)），是一種將機(jī)械分選與處理和生物處理相結(jié)合的生活垃圾處理技術(shù)，是在垃圾的機(jī)械生物處理技術(shù)（MBT）技術(shù)上改良的一種新型生活垃圾處理技術(shù)。 MBT 技術(shù)是指將垃圾通過(guò)機(jī)械篩選+生物處理的技術(shù)回收其中的物質(zhì)和能量。 MBT 中的機(jī)械部分主要利用分選和篩分等設(shè)備來(lái)承擔(dān)對(duì)垃圾中的高價(jià)值和含高燃燒值的分離，生物處理部分依賴生物厭氧工藝盡可能地實(shí)現(xiàn)減量化以便后續(xù)處理。 而EMBT 在其基礎(chǔ)上為了獲得更好的減量化和能源化效果，采用了多級(jí)生物處理，采用了生物水解+厭氧產(chǎn)沼+生物干化的多級(jí)生物處理技術(shù)，以期通過(guò)多級(jí)生物處理技術(shù)，盡可能減少后續(xù)固體廢棄物的處理處置，并回收更多的能源物質(zhì)。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

本研究采用預(yù)處理分選+生物水解+厭氧產(chǎn)沼+生物干化的技術(shù)，工藝流程如下圖1 所示。垃圾進(jìn)廠后卸料至卸料坑中的板式給料機(jī)上，經(jīng)板式給料機(jī)勻料后，通過(guò)皮帶提升至破袋滾筒篩，破袋滾筒篩具有破袋和篩分功能，可將重質(zhì)的有機(jī)物含量高的袋子破袋，輕質(zhì)裝有紙張塑料等高熱值的袋子不易被破袋，從篩上物篩出，篩下物經(jīng)磁選后由人工把關(guān)分揀出干擾物，然后進(jìn)入生物水解反應(yīng)器。垃圾在生物水解反應(yīng)器停留2~3 d，生物水解后的物料進(jìn)行擠壓脫水，脫水至40%含水率，脫水固相進(jìn)行生物干化處理，液相經(jīng)漿液預(yù)處理后，渣相去干化，除渣后漿液進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。 項(xiàng)目所產(chǎn)生的污水及臭氣都相應(yīng)進(jìn)入污水處理系統(tǒng)和臭氣處理系統(tǒng)，分別達(dá)標(biāo)排放，并對(duì)回收和廢棄部分進(jìn)行分別計(jì)量。

圖1 EMBT 中試項(xiàng)目工藝流程

3.3 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)兩個(gè)月的試運(yùn)行，系統(tǒng)基本穩(wěn)定，基本數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。 經(jīng)過(guò)EMBT 處理每天能回收金屬0.13 t，占生活垃圾總量的0.3%左右，與杭州市生活垃圾中金屬含量基本相當(dāng)，可以認(rèn)為金屬已全部回收；產(chǎn)生污水27.59 t/d， 約占生活生活垃圾總量的55.2%，與杭州市生活垃圾平均含水率69.98%相比， 已經(jīng)基本將生活垃圾干化，污水送污水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。生產(chǎn)垃圾衍生燃料（RDF）18.44 t/d，損失有機(jī)質(zhì)僅0.37 t/d，僅占生活垃圾的0.7%。 最終仍需填埋處置的殘?jiān)鼉H0.63 t/d，占生活垃圾的1.3%，減量化99%左右。此系統(tǒng)較為適應(yīng)國(guó)內(nèi)生活垃圾，但產(chǎn)生的55.2%的廢水，對(duì)后續(xù)污水處理負(fù)擔(dān)較大。

圖2 EMBT 中試項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)

3.4 與傳統(tǒng)方式對(duì)比

綜上所述，生活垃圾處理無(wú)論是焚燒發(fā)電，還是衛(wèi)生填埋，均面臨“避鄰效應(yīng)”而使項(xiàng)目很難落地。EMBT 技術(shù)屬于常溫下的生物處理技術(shù)， 尤其適宜于含水量高的生活垃圾，不存在二噁英問(wèn)題，污染控制更容易，處理效果更生態(tài)、環(huán)境友好。 EMBT 將從技術(shù)可靠性、占地面積、處理周期、次生污染風(fēng)險(xiǎn)等8 個(gè)方面與傳統(tǒng)方式進(jìn)行對(duì)比分析，詳見(jiàn)表3 所示。

表3 垃圾處理方法比較

4 結(jié)論

通過(guò)中試試驗(yàn)及對(duì)EMBT 技術(shù)原理分析可知，EMBT 處理不占用大量土地資源，不產(chǎn)生二噁英等污染物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好，適宜中國(guó)生活垃圾的實(shí)際情況，更易被大眾接受，可基本回收生活垃圾中全部金屬，并將有機(jī)質(zhì)基本轉(zhuǎn)化為沼氣和RDF，實(shí)現(xiàn)近99%的生活垃圾減量，產(chǎn)生的沼氣和RDF 類能源物質(zhì)，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可再生能源利用有重大價(jià)值。 綜上所示，EMBT 技術(shù)對(duì)于當(dāng)前中國(guó)生活垃圾處理有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。