1. 前言

一種能夠使城市擺脫“垃圾圍城”困擾的技術(shù)必須滿足以下條件：其一是廉價；其二是可超大量消納垃圾；其三是不污染環(huán)境（或污染極?。?；其四是具有可持續(xù)性發(fā)展前景。只有同時滿足了以上4個條件的技術(shù)才能真正使全部城市垃圾無害化。這是環(huán)境保護(hù)要實(shí)現(xiàn)的首要目標(biāo)。

如果通過綜合處理工藝，能夠做到最大限度地利用城市垃圾中的再生能源，并回收其中可利用物質(zhì)，則是實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的“資源化”目標(biāo)。這是錦上添花。

通過政府教育及頒布相應(yīng)法規(guī)來限制垃圾產(chǎn)量，無疑是一種永遠(yuǎn)不會過時的積極措施。但垃圾減量化問題在很大程度上已經(jīng)不屬于技術(shù)領(lǐng)域范疇，故不在本文討論范圍。

2. 填埋工藝對比

現(xiàn)行的“分層復(fù)土填埋工藝”由于不能使被填埋垃圾與周圍環(huán)境完全隔絕，故由此產(chǎn)生的水污染及氣體污染不可避免，很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的“衛(wèi)生填埋”。同時，也并不具備有效發(fā)掘和利用再生能源的前景。

在“平原建造垃圾填埋場新構(gòu)想”[1] 和“一個平原建造垃圾填埋場的典型設(shè)計(jì)” [2]論文中，筆者介紹了采用一種廉價且構(gòu)造簡單的柔性構(gòu)筑物對城市垃圾實(shí)施“分倉填埋”的垃圾處理新工藝。由于被填埋垃圾無論是在“分倉填埋”階段，還是在“圍合成型”以后都能夠處在良好的全封閉狀態(tài)，所以這是一種真正意義上的“衛(wèi)生填埋”，同時能夠最大限度地利用垃圾中的沼氣能源。

因篇幅所限，有關(guān)“分倉填埋”工藝的介紹不在此詳述，現(xiàn)僅將 “分層復(fù)土填埋” 現(xiàn)行工藝與“分倉填埋” 新工藝對比如下表：

然而填埋工藝再好也要占用土地，是處置了垃圾，卻沒有消滅垃圾，故可持續(xù)性發(fā)展前景差。只有通過其它綜合處理工藝從物質(zhì)上徹底消滅垃圾才是最佳選擇。

其后本文將論述填埋氣的收集，以及對經(jīng)“分倉填埋”后熟化垃圾的焚燒處理。不過，由于“填埋”一詞已經(jīng)被定性為最終的處置手段，所以若將倉內(nèi)熟化后的垃圾再取出做其它焚燒處理，則顯然仍沿用“分倉填埋’一詞似有不妥，更廣義地稱作“分倉熟化”（或“分倉儲存”）較合適。

3. 有效的人工干預(yù)

垃圾滿倉后進(jìn)行覆蓋，使其形成一個封閉的生化反應(yīng)倉。除了無法攪拌外，垃圾倉內(nèi)垃圾的濕度、溫度、氣壓及氣體成分都可以由人工加以監(jiān)測和控制。例如：1.全封閉可構(gòu)造厭氧環(huán)境，產(chǎn)生沼氣。2.向垃圾倉內(nèi)注入液態(tài)生物菌種可提高沼氣產(chǎn)量。3.如果在垃圾倉四周均勻分布插入若干側(cè)向帶孔的通氣管，然后開啟真空泵，使垃圾倉中央集氣箱內(nèi)形成負(fù)壓，以迫使倉體外空氣經(jīng)過通氣管進(jìn)入垃圾倉內(nèi)，并且向中央集氣箱匯集，這就形成了氣體的流動。由此工藝可以做兩件事：一是用于構(gòu)造好氧發(fā)酵環(huán)境。二是用于對已腐熟垃圾進(jìn)行強(qiáng)制脫水，為最終開倉焚燒做準(zhǔn)備。此外，若輸入水蒸氣（以沼氣做能源）可以使倉內(nèi)垃圾升溫，加速生化反應(yīng)?？傊?，如何處理倉內(nèi)垃圾還大有文章可做，主動權(quán)在環(huán)保專家手里。

最近在互聯(lián)網(wǎng)[3]上看到有一文：“有機(jī)垃圾高濃度發(fā)酵產(chǎn)沼氣新技術(shù)”，特復(fù)制后粘貼如下：

“這種采用先進(jìn)氧化酵后厭氧發(fā)酵工藝，可用城市有機(jī)垃圾產(chǎn)生高濃度的沼氣。它適宜處理總團(tuán)體含量為30－40％的城市有機(jī)生活垃圾，能避免直接厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣工藝存在的啟動漫，處理周期長及容易造成酸中毒的問題，使發(fā)酵周期縮短為15～20天，沼氣產(chǎn)率平均為 0.3m3[infoil]/3·d，最高達(dá)0.6m3/m3·d，發(fā)酵后的有機(jī)垃圾含水量低，有利于生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥；除蟲卵和滅病菌效果好，大腸桿菌降到1％，蛔蟲卵死亡率達(dá)100％，整個發(fā)酵過程不存在廢水、廢氣對環(huán)境的污染。該技術(shù)適合于不同規(guī)模的垃圾處理。”

4. 厭氧產(chǎn)沼效率比較（一）

應(yīng)該看到，在垃圾倉中的厭氧發(fā)酵環(huán)境與現(xiàn)行專用的厭氧發(fā)酵裝置相比還是有差距的，主要表現(xiàn)在：1.垃圾無法攪拌；2.垃圾壓實(shí)密度高；3.不可能使垃圾處在液態(tài)環(huán)境中。這將導(dǎo)致在“分倉熟化”工藝下的發(fā)酵熟化周期不會在短時間內(nèi)完成，而要延長至數(shù)月，甚至1年。

然而更應(yīng)該清醒地看到，“分倉熟化”工藝具有能夠超大量消納城市垃圾這一無與倫比的優(yōu)勢，是任何現(xiàn)行專用的厭氧發(fā)酵裝置所無法比擬的：前者可以“鯨吞”全城生活垃圾，從根本上解決垃圾圍城問題；而后者只能做些“小動作”。

5. 厭氧產(chǎn)沼效率比較（二）

與現(xiàn)行“分層覆土填埋”工藝相比，“分倉熟化”工藝在厭氧產(chǎn)沼效率方面更具有無可爭議的優(yōu)勢。由于封閉效果的不同，前者只能收集到到沼氣產(chǎn)生量的5％左右，而后者可達(dá)到90%，比較如下：

5.1. 按分層覆土填埋工藝模式

在此工藝模式下，必須是在大型填埋場運(yùn)營中、后期才有可能實(shí)施沼氣采集工藝。中小型填埋場，或者是大型填埋場運(yùn)營初期，垃圾填埋量一般都難以滿足使建廠采氣產(chǎn)生效益，或者至少可以收回成本。故一般都聽任填埋氣排入大氣中。

垃圾產(chǎn)沼的必要條件是必須與空氣隔絕。在分層覆土填埋條件下，原生垃圾入場后一般需要過3～5年才能勉強(qiáng)處于厭氧環(huán)境中，所謂“勉強(qiáng)”是指：雖然經(jīng)過3～5年時間，先前入場填埋的垃圾已經(jīng)被后續(xù)入場的垃圾所層層覆蓋（估計(jì)覆蓋厚度不少于6米），但填埋場內(nèi)眾多導(dǎo)氣盲溝和豎向井卻一直是在阻礙厭氧環(huán)境的形成。

凡實(shí)施過分層覆土填埋工藝的人可能都有這種體會：取消導(dǎo)氣盲溝和豎向井是斷不可行的，在填埋運(yùn)營過程要真正要做好它也不容易，最后當(dāng)要抽取沼氣時要封堵眾多豎向井又是一件令人頭疼的事。

況且，長期暴露在大氣環(huán)境中的垃圾已經(jīng)自然熟化得差不多了，此時再進(jìn)入?yún)捬醍a(chǎn)沼流程已經(jīng)損失了許多。至于由此對大氣造成的環(huán)境污染就更不用多說了。

5.2. 按分倉熟化工藝模式

在此工藝條件下，首先應(yīng)將沼氣的加工設(shè)備和儲氣罐實(shí)施到位，而后才能進(jìn)行分倉熟化作業(yè)。這樣就可以依次對已經(jīng)填滿封倉的垃圾倉采集沼氣，且不論填埋規(guī)模大小均可適用。這一點(diǎn)與上述分層覆土工藝下，采集沼氣必須是大型填埋場，且只能在運(yùn)營后期進(jìn)行有很大不同。

分倉熟化采用的是各個擊破戰(zhàn)術(shù)，各個不同時期入場的垃圾是被單獨(dú)儲存的，互相獨(dú)立。單個垃圾倉填滿后立即封倉進(jìn)入全封閉狀態(tài)，倉內(nèi)氧氣將被迅速耗盡，而后轉(zhuǎn)入?yún)捬醍a(chǎn)沼階段。每一個垃圾倉都將受到跟蹤觀測和監(jiān)控，倉內(nèi)垃圾腐熟程度如何，氣體成分、氣壓、含水量、溫度等一切人們關(guān)心的數(shù)據(jù)都可以得到，并以此進(jìn)行有效的人工控制。

由于熟化垃圾被處理后原地又可以重新容納新垃圾，故場地可以重復(fù)利用，這也就意味著采集沼氣的過程將永無止境。假定以一日產(chǎn)1000立方米垃圾（壓實(shí)體積）產(chǎn)量的城市計(jì)，填滿一個直徑30米、高35米的垃圾倉約需要25天左右。若按單倉垃圾熟化周期為1年計(jì)，該城市只要征用15個垃圾倉位的土地即可滿足循環(huán)使用。對于垃圾日產(chǎn)量在數(shù)千噸以上的大城市，則應(yīng)選擇數(shù)倉同時作業(yè)。

為綜合處理建造的垃圾倉因不必實(shí)施“圍合成型”工藝，故沒有必要象實(shí)施填埋場那樣多排緊密排列。單排靠近焚燒廠（或其它綜合處理設(shè)備）即可。另外，原生垃圾的垂直運(yùn)輸還可以考慮采用穩(wěn)定性較好的門吊，熟化垃圾的取出應(yīng)配置高效率的挖掘機(jī)和輸送機(jī)械。

6. 焚燒熟化垃圾

垃圾厭氧產(chǎn)沼希望含水量越大越好，而垃圾焚燒則希望含水量越小越好。這是一對矛盾，但只要因勢利導(dǎo)就能化解此矛盾。因無實(shí)施先例，姑且作如下推測：垃圾在厭氧熟化過程中需要消耗大量水分，為提高沼氣產(chǎn)量（實(shí)際也是加快熟化進(jìn)程）應(yīng)人工補(bǔ)充水分（或有利于甲烷細(xì)菌繁殖的營養(yǎng)液），使倉內(nèi)垃圾保持有較高含水量。而當(dāng)厭氧產(chǎn)沼高峰期已過，呈逐漸減緩趨勢，則可停止補(bǔ)充水分，任其沼氣產(chǎn)量和垃圾內(nèi)水分同步減少。最后當(dāng)沼氣日產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到下限值時，停止采集沼氣并轉(zhuǎn)向強(qiáng)制脫水：在倉體周圍均勻插入通氣管并加大倉內(nèi)集氣箱的真空度，通過強(qiáng)制通風(fēng)來使基本腐熟穩(wěn)定的垃圾趨于進(jìn)一步脫水。

原生垃圾之所以難以焚燒，就是因?yàn)樯罾泻写罅扛吆康墓瞎惣皬N余垃圾。它們在脫水前不可能自燃，必須消耗垃圾中的其它成分，如包裝物之類的燃燒熱能，當(dāng)垃圾中的可燃物質(zhì)不足時還必須向焚燒爐內(nèi)噴射助燃劑。因此，無論人們怎樣改進(jìn)焚燒爐，只要是焚燒原生垃圾都不可能獲得理想的高效率。

垃圾熟化并脫水后情況就大不一樣了：垃圾中的無機(jī)物基本無變化，而其中的可腐有機(jī)物（如廚余垃圾、動植物等）卻發(fā)生了很大變化。熟化后的可腐垃圾不僅體積縮小，質(zhì)量減輕，而且因其已基本脫水，入爐后即可直接自燃。另外還有一點(diǎn)很重要：經(jīng)驗(yàn)告訴我們，凡腐熟后的物質(zhì)通常是不耐燒的，例如：取同樣體積的兩段木料，一段是潮濕的新鮮樹枝，另一段是干燥的朽木進(jìn)行對比焚燒……，不難想象，結(jié)果同樣是化為灰燼，而后者所耗費(fèi)的時間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于前者。再比如：在我國西藏、青海地區(qū)常以干燥的牛糞作為燃料，但是如果我們將新鮮的牛糞投入焚燒爐燃燒結(jié)果又會如何？毫無疑問：在相同的焚燒環(huán)境中，焚燒熟化垃圾的效率將遠(yuǎn)勝于焚燒原生垃圾。另外，對于一些老式的焚燒爐來說也許是獲得了一個起死回生的好機(jī)會：焚燒原生垃圾被判定為不合格，但焚燒腐熟垃圾也許未必不合格。

每天的焚燒量還可根據(jù)爐子狀態(tài)進(jìn)行人為調(diào)節(jié)，能燒多少取多少，如遇焚燒爐發(fā)生故障，可隨時熄火檢修。而焚燒原生垃圾由于缺少分倉熟化環(huán)節(jié)進(jìn)行緩沖，來量多了“吃不了”，來量少了“吃不飽”，常常很被動。

焚燒高含水量的原生垃圾會產(chǎn)生大量有害氣體，固體污染物消滅了，氣體污染卻因此而產(chǎn)生了，這一直是困擾環(huán)保專家的棘手難題。而干燥的熟化垃圾因其十分有利于燃燒，故有害氣體必定會大量減少。

7. 分選

垃圾經(jīng)焚燒后殺滅了細(xì)菌，并形成惰性殘?jiān)?，這就為下一步“分選”作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。垃圾中的有機(jī)物經(jīng)焚燒后已經(jīng)“化為灰燼”，這一類呈粉灰狀物質(zhì)可通過風(fēng)力分選工藝輕而易舉將其分離出。其余在焚燒爐中難以改變性狀的無機(jī)物，如金屬、玻璃及建筑垃圾等也可選擇其它分選工藝進(jìn)行分選，以便進(jìn)一步回收利用。

經(jīng)焚燒后的垃圾體積已經(jīng)大幅度減少，且經(jīng)過高溫殺菌并完全脫水。所有這些因素都將大大有利于各種分選機(jī)械的運(yùn)用。

現(xiàn)行的分選工藝一般都放在綜合處理的首位，也就是說分選的對象是高含水量的原生垃圾。事實(shí)上，無論是采用人工或者機(jī)械，分選這種呈粘糊狀的原生垃圾很難獲得高效率，更何況在分選過程中原生垃圾所散發(fā)出的惡臭十分有害于操作工人的身心健康。

綜上所述，采用新工藝處理垃圾不僅不會排斥對現(xiàn)有焚燒爐及垃圾分選設(shè)備的利用，相反，只會大大提高現(xiàn)有環(huán)保設(shè)備的使用效率。

8. 實(shí)施模式及經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)僅以近期建設(shè)一個垃圾填埋場，且不考慮遠(yuǎn)期焚燒及其它綜合利用項(xiàng)目為例，簡述垃圾填埋場實(shí)施模式及經(jīng)濟(jì)效益分析。

8.1. 實(shí)施模式

近期實(shí)施垃圾填埋建設(shè)項(xiàng)目可主要由建設(shè)方（即市政府）、垃圾填埋承包商和沼氣利用承包商三方組成。各自應(yīng)承擔(dān)的義務(wù)如下：

政府方面：在工程前期投資填埋場征地和建設(shè)進(jìn)場道路。在垃圾填埋場運(yùn)營期間按垃圾填埋量（即按已填埋垃圾倉個數(shù)）付款給垃圾填埋承包商，據(jù)筆者測算，每立方米垃圾約為8元，注意：此費(fèi)用不包括垃圾最終圍合成型的費(fèi)用，如果計(jì)入此費(fèi)用，則每立方米垃圾約為16～20元。

垃圾填埋承包商：在工程前期投資購置（或租用）起重和碾壓設(shè)備，建造生活用房和招募操作工人。在填埋場運(yùn)營期，根據(jù)建設(shè)方償付的填埋費(fèi)建造垃圾倉和敷設(shè)地下排水管道等。

沼氣利用承包商：提供所有有關(guān)填埋氣收集、儲存和加工設(shè)備。當(dāng)沼氣產(chǎn)生效益后由政府負(fù)責(zé)有償收購，使該承包商得益，不僅能夠收回全部設(shè)備投資，還應(yīng)當(dāng)有利可圖。在獲得適當(dāng)利潤后將全部設(shè)備移交建設(shè)方管理。

政府償付給沼氣利用承包商的費(fèi)用實(shí)際是由享受沼氣效益的城市居民付費(fèi)有償使用。

8.2. 經(jīng)濟(jì)效益分析

基建費(fèi)：現(xiàn)行的無論哪一種垃圾處理工藝都必須由政府首先投入高額的基建費(fèi)，動輒數(shù)千萬甚至上億！但采用本工藝政府只需提供進(jìn)場道路和填埋場征地費(fèi)用即可。而且，征地費(fèi)也不必一次性付出，可根據(jù)垃圾填埋倉的建倉速度，每隔1～2年逐步擴(kuò)大征地。

運(yùn)營費(fèi)：每立方米垃圾的填埋費(fèi)約為20元（其中包括垃圾倉圍合成型費(fèi)），應(yīng)由政府向生產(chǎn)垃圾的市民和單位收取，再由政府償付給垃圾填埋承包商。

垃圾填埋承包商一般自備有起重設(shè)備和碾壓設(shè)備，他首先只需墊入少量資金購置2～5個垃圾倉的費(fèi)用即可。等這幾個垃圾倉填滿，政府應(yīng)償付的填埋費(fèi)也可到位了。而后可以利用此費(fèi)用繼續(xù)建造垃圾倉、鋪設(shè)排水管。

垃圾倉最終圍合成型的費(fèi)用（即：20－8＝12元）可由政府保管，不必交給垃圾填埋承包商。只有在最終實(shí)施圍合成型時才付給垃圾填埋承包商。

若遠(yuǎn)期采用分倉焚燒工藝，則垃圾填埋費(fèi)為8元/m3，原用于圍合成型的12元/m3可用于建造焚燒爐。

沼氣經(jīng)濟(jì)效益：根據(jù)杭州天子嶺垃圾填埋場提供資料：一噸含39%有機(jī)物的生活垃圾能夠產(chǎn)生約90立方米沼氣[4]。按沼氣單價0.8元/m3計(jì)（蘇州管道煤氣價格為0.95元/m3），回收率為90％，則每噸垃圾經(jīng)濟(jì)效益為：90×0.9×0.8＝64.8元/噸。若按垃圾壓實(shí)容重為0.8噸/m3，則每立方米垃圾的經(jīng)濟(jì)效益為：64.8×0.8＝51.84元/m3。

扣除部分償付給沼氣利用承包商的費(fèi)用后，仍有可觀結(jié)余，可由政府用于回收建設(shè)進(jìn)場道路和征地費(fèi)用。

從技術(shù)角度而言，生活垃圾的無害化和資源化已經(jīng)不再是遙遠(yuǎn)的奢望，近在咫尺。

9. 結(jié)束語

新理念的一個重要特征是：無論對生活垃圾采用何種綜合處理工藝，“分倉熟化”應(yīng)放在首位。焚燒熟化垃圾固然是一種很好的選擇，但卻并非是唯一的選擇，對于熟化垃圾其它處理方法還有待于有關(guān)專家進(jìn)行更多地試驗(yàn)和研究。

人類制造了垃圾，并因此而深受其害。如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時保護(hù)好人類的生存環(huán)境，已經(jīng)越來越引起各國政府的關(guān)注。垃圾處理工藝需要不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，有時甚至是觀念的更新，這樣才能早日達(dá)到人們夢寐以求的垃圾 “無害化、資源化”的理想境界。

城市生活垃圾的綜合處理工藝是一門涉及面甚廣的交叉型學(xué)科，需要集中各方面專家的知識和智慧。不管白貓黑貓，能夠捉住老鼠的就是好貓。

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