摘要：本文通過對我國城市垃圾無害化、減量化和再資源化處理技術(shù)進行了闡述。對比分析可知，水泥廠處理城市垃圾是今后我國應(yīng)大力推廣的有效方法之一。

關(guān)鍵詞：填埋、堆肥、焚燒、熱解

隨著我國城市化進程的發(fā)展和人口水平的提高，城市垃圾產(chǎn)生量越來越多，近年來增長率達到5％～8％。2001年，城市生活垃圾達到1.35億噸。城市歷年來垃圾堆存量高達66億噸，侵占35億多平方米的土地。全國660個城市中已有200多個城市陷入垃圾包圍之中。如何妥善處理城市垃圾，實現(xiàn)垃圾的無害化、減量化和再資源化，已成為世界各國面臨的重大問題。

垃圾污染矛盾的爆發(fā)是在20世紀50～60年代。60年代中期以后，逐漸形成了填埋、焚燒、堆肥等一系列的處置方法。對垃圾處理方法的應(yīng)用不僅與垃圾成分有關(guān)，而且還取決于技術(shù)經(jīng)濟水平等因素。從垃圾成分來看，有機物含量高的垃圾，宜采用焚燒法；無機物含量高的垃圾，宜采用填埋法；可降解的有機物多宜采用堆肥法；但不同國家國情不同，處理方法也有差異；如美國國土面積大主要采用填埋法處理垃圾，因填埋法較焚燒法便宜；而日本、瑞士、荷蘭、瑞典、丹麥等土地資源少技術(shù)經(jīng)濟實力較強的國家，則大多采用焚燒法處理垃圾。在我國考慮到土地資源有限，城市人口不斷膨脹的現(xiàn)實。采用焚燒法來處理城市垃圾的比例將逐年增大。但焚燒后仍有30％左右無機渣未能進行有效處理，其對環(huán)境將會產(chǎn)生較大的負面影響。目前，世界各國對城市垃圾處理方法主要有：

一、垃圾填埋法

填埋處理是城市生活垃圾最基本的處理方法。它是將垃圾埋入地下，通過微生物長期的分解作用，使之分解成無害的化合物。它分為簡易填埋、衛(wèi)生填埋、壓縮填埋、破碎填埋四種方法。衛(wèi)生填埋是各國應(yīng)用的最普通的方法，其工藝流程見圖一。

圖1.生活垃圾填埋作業(yè)流程圖

垃圾填埋場垃圾有垃圾車或壓實機壓實。既提高場地利用率，又減少了雨水對垃圾的沖刷�，F(xiàn)代化大型垃圾衛(wèi)生填埋場多采用單元填埋法，對垃圾應(yīng)逐層壓實和每日覆蓋。

填埋垃圾經(jīng)微生物的好氧分解和厭氧分解產(chǎn)生大量填埋沼氣，其成分主要有：CH4、CO2、NH3、H2S等，其中CH4、CO2占絕大多數(shù)。由于氣體擴散，當甲烷濃度達到5％～15％，在有氧條件下可能發(fā)生爆炸；CO2易溶于水，不僅會導(dǎo)致地下水PH值降低，而且會使地下水的硬度及礦物質(zhì)增加；此外，植物由于受根部積聚的CO2和甲烷的影響，因缺氧而危害其生長。因此，必須對填埋場產(chǎn)生的氣體加以收集控制，排除燒掉，或作為能源加以回收利用。通常采取的方法有：⑴通過石籠等形式將填埋沼氣到排；⑵進石籠和收集灌將沼氣導(dǎo)排并使安全燃燒；⑶經(jīng)管網(wǎng)系統(tǒng)收集凈化作能源回收利用。

填埋場另一關(guān)鍵是滲透液引起的二次污染問題。垃圾經(jīng)微生物分解和地表水的影響會產(chǎn)生一定數(shù)量的滲透液。其是一種高濃度有機廢水，它會穿透周圍地層，對飲用水造成污染。因此，在垃圾填埋場應(yīng)采取特殊措施保護地下水，常用方法有：（1）、設(shè)置防滲襯里；（2）設(shè)置導(dǎo)流渠或?qū)Я鲏�；�?）選擇合適的覆蓋材料。

由于早期垃圾填埋未控制其對地下水及周圍大氣污染，造成嚴重的后果。目前，美國每年要動用百億美元來清理過去的填埋物，以消除污染。現(xiàn)今，垃圾產(chǎn)量大增，成份更加復(fù)雜，對環(huán)境造成污染的可能性大大增加。所以人們對垃圾填埋場的環(huán)境影響越來越重視，垃圾填埋場操作運行管理越來越嚴格。

2、堆肥法

堆肥工藝是一種古老的有機固體廢物的生物處理技術(shù)。早在化肥廣泛使用于農(nóng)業(yè)之前，堆肥一直是農(nóng)業(yè)肥料的來源。該法是使垃圾糞便中的有機物，在微生物作用下，進行生物化學(xué)反應(yīng)，最后形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，用作肥料或改良土壤。根據(jù)堆肥原理，可分為厭氧法和好氧法兩種。厭氧分解需在嚴格缺氧條件下進行，厭氧微生物分解生長較慢，故應(yīng)用不多。但作為一種可持續(xù)發(fā)展的垃圾處理方法，這種處理方法預(yù)計會大幅度增加�，F(xiàn)在，厭氧法已經(jīng)在越來越多國家的垃圾處理中扮演重要角色。好氧分解過程可同時產(chǎn)生高溫，可殺滅病蟲卵、細菌等。我國主要采用好氧分解法。其工藝流程如圖2.

堆肥技術(shù)工藝比較簡單，適合于易腐有機質(zhì)含量較高的垃圾處理，可對垃圾中的部分組分進行資源利用，且處理成本較低。堆肥技術(shù)在歐美起步較早，目前已經(jīng)達到工業(yè)化的應(yīng)用水平。如：1933年，丹麥的Dano堆肥化方法，標志著機械化堆肥工藝的開端；1939年，EarpThomas發(fā)明的立式多段發(fā)酵塔標志堆肥技術(shù)已經(jīng)初步形成了現(xiàn)代化生產(chǎn)方式和規(guī)模。近年來，堆肥處理逐漸呈上升趨勢。

圖2.堆肥法生產(chǎn)工藝流程圖

英國政府正在大范圍推廣該項目。采用各種措施實現(xiàn)垃圾的回收利用。目前，已有33％的垃圾用于堆肥�，F(xiàn)在，歐美發(fā)達國家把垃圾堆肥也看成可降解有機物的再生利用。垃圾的再生利用是垃圾減量和垃圾資源化的最佳途徑。

3、焚燒法

焚燒法處理城市垃圾，可以使垃圾減重、減容，并可使某些有害成份分解和去除，是較理想的處理方法。但因該法對垃圾熱值要求較高，設(shè)備投資大，運行成本高，焚燒中會產(chǎn)生二次污染等原因。該法多集中在發(fā)達國家。如：日本焚燒法處理量約占75％、德國和法國占30～50％。瑞士也以焚燒法為主。焚燒法工藝如圖3所示：

圖3：垃圾焚燒工藝流程圖

焚燒法處理垃圾已有上百年歷史，但出現(xiàn)有控制的焚燒（煙氣處理、余熱利用、灰渣綜合利用）只是近來出現(xiàn)的事。與填埋法相比，具有占地小、場地易選擇、處理時間短、減量化顯著、無害化較徹底以及可回收余熱等優(yōu)點。在國外得到廣泛應(yīng)用。在我國雖多數(shù)城市垃圾仍然采用填埋法處理。但考慮到土地資源有限，城市人口膨脹的現(xiàn)實。采用焚燒法處理城市垃圾其比例將會逐年增長。但焚燒余留的約30℅的無機渣，若不進行有效處理，勢必會對環(huán)境產(chǎn)生較大的負面影響。

3.1焚燒熱能的利用

焚燒可使可燃成分充分氧化，產(chǎn)生熱能用于發(fā)電和供熱。美國西屋公司和奧康諾公司聯(lián)合研制垃圾轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)的焚燒爐在燃燒垃圾時，可將濕度7％的垃圾變成干燥的固體進行焚燒，焚燒效率達95％以上。同時，焚燒爐表面的高溫將熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽，可用于暖氣、空調(diào)等設(shè)備及蒸汽鍋爐發(fā)電等方面。

近年來我國對垃圾發(fā)電產(chǎn)生再生資源技術(shù)日益重視。如寧波楓林垃圾發(fā)電廠，總投資4億多元，用于城市垃圾的焚燒處理。此外，浙江余杭錦江熱電廠、浙江喬司垃圾發(fā)電廠以及近年來全國各地陸續(xù)建立起多個垃圾發(fā)電廠。據(jù)測定，2噸垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量約相當于1噸煤燃燒的熱能。有專家預(yù)測，21世紀垃圾發(fā)電將成為與太陽能、風力發(fā)電并駕齊驅(qū)的新能源。

垃圾焚燒法雖具有眾多優(yōu)點，但受到垃圾成分的限制。當熱值低于3.3MJ/Kg時，因難以自然，采用輔助燃燒進行燃燒既消耗能源又不經(jīng)濟，此法就不在適宜�？紤]到我國城市垃圾中無機成分居多。如表一所示。采用焚燒法不經(jīng)濟，而填埋法又受土地資源限制，應(yīng)找出適合我國國情的垃圾處理方法。

3.2焚燒無機渣的應(yīng)用

通過對國內(nèi)外垃圾處理技術(shù)系統(tǒng)的研究，水泥廠一次性無害化處理城市垃圾在國外已有二十多年的實踐，其經(jīng)驗值得借鑒。這一技術(shù)不僅符合我國國情，而且與其他方法相比具有很大優(yōu)勢。符合我國垃圾無害化、減量化和再資源化的原則。因而今后應(yīng)成為我國城市垃圾處理的首選方法。這種處理方法具有：

3.2.1水泥廠一次無害化處理城市垃圾，在國外已有20多年的經(jīng)驗。值得我們借鑒。目前，在美國、加拿大、瑞典已建有數(shù)百家這樣的水泥廠。大大緩解了垃圾處理和建廠投資。這種水泥國際上稱之為“生態(tài)水泥”。并作為21世紀水泥工業(yè)的發(fā)展方向。如瑞典諾迪克公司加工各種廢油用作水泥窖的二次燃料，以替代燃燒煤。瑞士更是計劃到2010年將水泥工業(yè)利用二次燃料利用比例提高到60％。我國是一個能耗大國，如能充分運用這一技術(shù)，將會獲得巨大的能源效益。

3.2.2.城市垃圾焚燒后用于水泥生產(chǎn)，對水泥質(zhì)量不會產(chǎn)生影響。據(jù)河南省環(huán)境保護所與鄭州金龍水泥股份公司對水泥廠一次性無害化處理城市垃圾研究發(fā)現(xiàn)，在高溫處理過程中，水泥窖中堿性物可與垃圾中酸性物化合生成穩(wěn)定鹽類，便于廢氣的凈化處理。同時，城市垃圾中的建筑垃圾可變?yōu)橹苯永觅Y源。令治污界頭痛的重金屬和廢渣經(jīng)加熱分解后，與水泥生料一起充分攪拌、煅燒，最終固定在水泥熟料的晶體中，不能再擴散出來，不會對環(huán)境造成危害。據(jù)統(tǒng)計僅北京市每年產(chǎn)生的危險廢棄物約24萬噸，其中70％適于水泥回轉(zhuǎn)窖中焚燒。

3.2.3垃圾焚燒能達到無害化處理的效果。城市垃圾焚燒處理溫度應(yīng)在1200度以上，時間大于2秒，且充分攪拌。目前的焚燒爐很難滿足這些要求。而水泥廠回轉(zhuǎn)窖則完全符合這些條件。目前，國內(nèi)水泥廠回轉(zhuǎn)窖內(nèi)氣溫可達1300～1800℃之間，有的甚至達到2000℃。在如此高溫下，垃圾中有機物、無機物將全部被分解，加之窖內(nèi)負壓作用，焚燒產(chǎn)生的有害氣體不會冒出窖外。通過加設(shè)高效尾氣凈化處理設(shè)備，就不會對環(huán)境造成危害。

3.2.4.垃圾焚燒產(chǎn)生的無機渣用于水泥生產(chǎn)，能降低水泥生產(chǎn)成本。隨著經(jīng)濟發(fā)展，城市垃圾成分在不斷變化。如：日本60年代垃圾熱值約為800～1000KJ/Kg。這樣水泥廠一次性無害化處理城市垃圾中，可部分代替煤，焚燒后的垃圾殘渣化學(xué)成分與黏土接近，可最終成為水泥熟料。據(jù)鹽城工學(xué)院材料系李玉華等人研究表明：水泥中摻入不大于

30％的垃圾焚燒無機渣，對水泥強度、標準水泥稠度用水量、凝結(jié)時間和安定性不會產(chǎn)生影響。因而，垃圾焚燒后用于水泥混合材料，既降低了成本，又保護了環(huán)境，是無害化、資源化處理垃圾的有效方法之一。

3.2.5.水泥廠處理城市垃圾成本低于填埋和焚燒。專家對此進行經(jīng)濟效益測算：以每天生產(chǎn)2500噸垃圾，并以10％年增長率計算。城市垃圾處理設(shè)施投資約6億元。每年維護運行費用超過1000萬元。若全部采用水泥廠一次性無害化處理，需固定資產(chǎn)投資1.6億元。遠低于建設(shè)垃圾堆場、焚燒處理廠和垃圾電廠的費用。運行后每年可節(jié)約專門城市垃圾處理費約600萬元，節(jié)約燃煤80萬元，節(jié)約黏土運輸費用200萬元，每年綜合經(jīng)濟效益超出800萬元。

4、熱解法

近幾年來國際上較為流行垃圾熱解氣化處理方法。以瑞士ThermoselectS.A.技術(shù)為代表，成為第三代垃圾處理方法。熱解法是有機物在無氧或缺氧條件下的高溫加熱分解技術(shù)，利用熱能使高分子物化合斷裂，由大分子量有機物轉(zhuǎn)化為小分子可燃氣體（氫氣、CH4、CO等）、液體燃料（甲醇、丙酮、焦油等）和焦炭的過程。與焚燒法相比，無明火燃燒，重金屬大都保持原狀在殘渣之中。熱解產(chǎn)生的燃氣、燃油便于儲存運輸�？朔朔贌椒▋H能回收能量，易產(chǎn)生二次污染問題。但該法僅適于有機廢棄物處理。目前，國外運用較多。如日本三菱公司熱解廢塑料處理系統(tǒng)，美國的回轉(zhuǎn)窖熱分解處理裝置等。

綜上所述，在目前我國多數(shù)城市垃圾不太適宜焚燒用于發(fā)電，而填埋又受土地資源限制的情況下，采用經(jīng)濟高效的水泥廠處理城市垃圾是值得推廣應(yīng)用的有效方法。這種方法真正實現(xiàn)了垃圾的“減量、再用、循環(huán)”的無害化處理。但鑒于這一無害化處理城市垃圾的方法在我國剛剛起步，加之政府部門認識不足，而生產(chǎn)企業(yè)害怕風險，導(dǎo)致這一新技術(shù)在我國應(yīng)用受到限制。要解決這一問題，推廣這項新技術(shù)，需要各級政府職能部門高度重視城市垃圾處理問題，樹立用現(xiàn)代化垃圾處理方式解決城市現(xiàn)代化進程中產(chǎn)生的垃圾的觀念。

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