通过对城市生活垃圾(以下简称垃圾)综合处理的概念、综合处理系统的技术构成、功能分析及处理技术路线的研究,得出城市垃圾综合处理系统模式及系统布局。
一、概述
垃圾综合处理的概念提出已有四十余年的时间了,但意义和认识尚不统一。通过研究认为:垃圾综合处理的概念有宏观及微观两层含义。宏观含义是指某一个城市的垃圾从源头收集到末端处理的全过程的综合处理体系,体现全过程的多级、多技术手段的综合处理,其中末端处理系统是由回收、填埋、焚烧及制肥等多种工艺技术组成的、较合理的处理系统,即城市综合处理体系;微观含义是界定在工厂的概念,是指某一个由回收、制肥及焚烧等两种以上工艺技术集成的、较合理的处理厂,即综合处理厂。
二、垃圾综合处理系统分析
近年我国加强了垃圾处理的技术及政策导向,2000年建设部、环保总局及科技部颁布《城市垃圾处理技术政策》,其相关内容可为:“城市垃圾处理要因地制宜,从实际出发,尽可能采用与经济发展水平相适应的处理技术,走综合治理的道路。大多数城市应采用垃圾分类收集,并在此基础上,易腐垃圾采取堆肥处理并配以扶持政策;卫生填埋作为城市垃圾最终处置方式是必不可少的;在具备经济条件和垃圾热值条件的城市,或填埋场选址困难的城市,应大力发展焚烧处理技术;积极发展适宜的堆肥技术,鼓励堆肥与焚烧相结合的综合处理方式。”2002年国家计委、建设部、环保总局共同发布了《关于推进城市污水、垃圾处理产业化发展的意见》,就提高我国城市垃圾处理水平,改善城市环境质量,实现可持续发展,推进城市垃圾处理产业化发展提出指导性意见。各地相继建设了一批垃圾处理厂,同时出现了引进外资建厂的新趋向。
1.垃圾综合处理技术集成
垃圾综合处理的主要包括两类技术,即收运技术及处理技术:
(1)收运技术有垃圾收集、垃圾转运技术,已有专述,在此不赘述;
(2)处理技术有物质回收(可用物资回收及腐植土)、能源回收(发电、可燃气或燃料)和土地回收(填埋场)技术。
在物质回收技术方面,推进垃圾分类收集为回收垃圾中可用物质提供了可能;较成熟的分拣技术使分离垃圾中可用物质成为现实;较完善的废旧物资回收体系为可用物资提供了出路,从而推进物质回收的进程。在制肥技术方面,国内外处理垃圾中易腐垃圾主要采用好氧发酵技术和厌氧消化技术,工程应用有范例,技术日趋成熟。选择垃圾制肥处理技术要结合我国城市土地资源情况、环境保护的要求及我国垃圾具有的有机质含量高、低位热值较低、含水率较高、成分较离散、可利用组分少的等特点,因此垃圾制肥处理技术应达到如下要求:
(1)应达到垃圾处理“减量化、资源化、无害化”要求,符合垃圾处理相关标准;
(2)处理过程污染可控,污水、废气、残渣达标排放;
(3)处理后的产品(腐殖土)应符合垃圾农用控制标准,特别是重金属含量的控制,腐殖土加入适量添加剂可形成肥料,尽可能得到利用。
研究认为垃圾综合处理中制肥处理技术应采用动态好氧发酵技术或改进的采用厌氧消化技术。
在能源回收技术方面,分类收集、分拣技术及改良厌氧消化处理技术的稳步发展,提高了垃圾能源回收(发电、可燃气或燃料)率;焚烧技术的快速发展,加快了垃圾大规模、工厂化能源回收的进程。
2.垃圾综合处理技术功能分析
垃圾综合处理无论是宏观含义及微观含义都强调的是通过多种工艺技术的集成,在处理技术环节中,处理由多种物质构成的垃圾,须采用多种工艺技术的集成,不同品质的垃圾需不同处理技术适应,并且是串联多种处理工艺,从而达到处理效果无害化、处理效率的最大化、资源利用的最大化及处理成本的最低化,各种处理技术适应性及前后合理配合的工艺见表1所示。
从表1中可知,在分类收集条件下,垃圾综合处理技术的集成时,串联处理工艺的次序应为:分拣、制肥、焚烧、填埋;而在混合收集条件下,应在分拣工艺前增加降低垃圾含水率的预处理工艺,从而达到垃圾在处理过程中得到最大限度回收、应用,最后处置量最小,实现垃圾合理的处理。
三、垃圾综合处理模式及选择
城市垃圾综合处理系统应按照环卫总体规划的要求,根据全市垃圾产生量及组分的实际情况,结合城市自然环境特点,应用系统思想,规划垃圾综合处理系统。通过研究认为:建立分类收集系统可简少处理工序、降低建设及运行费,简化城市垃圾综合处理系统;在混合收集情况下,预处理是重要的调质工序,是以改善垃圾品质、提高处理效率为核心的。
1.垃圾综合处理厂模式
对于小城市,因垃圾产量不高,可用一个处理厂消纳时,建议建设一座垃圾综合处理厂。
具体的垃圾综合处理厂应按照环卫总体及区域规划,根据区域垃圾产生量及组分的实际情况,借鉴国内外的成熟技术,规划建设垃圾综合处理厂。推荐生产工艺流程见图1,不同城市可根据自身特点增加或减少部分处理工艺环节。
垃圾综合处理厂工程规模通常是规模大的一次性工程投资较大,厂内营运成本较低,但垃圾收运费用较高;而规模小的则相反。影响规模的另一个因素是制肥处理产品的市场响应。
2.垃圾综合处理体系模式
对于大中型城市,一个处理厂不能消纳城市垃圾产生量时,需规划建设城市垃圾综合处理体系,这时首先要按照城市发展正常条件规划,又要考虑到非正常的、应急的情况,如突发公共卫生等特殊事件中特种垃圾的处置。建议应用两种以上主要技术进行集成、串联处理的技术路线,建立分类收集系统,合理布局处理厂,建设垃圾综合处理系统。推荐的垃圾综合处理系统(分类收集)见图2,不同城市可根据自身特点增加或减少部分处理设施,在此系统中分拣系统是布置在干垃圾收集系统中的,并以资源利用为核心的。
3.垃圾综合处理系统布局
在分类收集的情况下,各类处理设施合理处理量及二次转运量(需从该设施运出的,需二次处理的垃圾量)分析见表3.
通过分析表3及图2,并对部分设施进行集成,可得如下建议:
(1)在市区建设收集及转运站设施。转运站可建设一个附属的分拣车间,形成分流转运中心,用于转运、分流、回收利用和非正常的应急转运。干垃圾中不可回收、可焚烧的物质可利用转运功能运至焚烧厂焚烧处理;
(2)在近郊建设部分处理设施。制肥厂与焚烧厂可建设在同一位置,制肥厂需焚烧的筛上物可直接运至焚烧厂处理,两厂的残渣最后运至填埋场最终填埋处置;
(3)在远郊建设最终处置设施。建设最终处置填埋场是城市垃圾综合处理体系必不可少的,可实现残渣最终填埋处置,经系统分析知,工程规模应不小于垃圾产量的1/4--1/3。
经集成后的城市综合处理体系的系统(分类收集)布局图如图3所示。
四、结语
为提高城市环境水平,实现垃圾处理“减量化、资源化、无害化”的总目标,建设一个环保、高效、经济的垃圾综合处理系统的是十分必要的。通过研究得到以下结论:
(1)在规划小城市垃圾综合处理厂时,建立一个简单、有效的分类收集系统将简化垃圾综合处理厂的处理工艺,降低造价及运行费用;在垃圾综合处理厂中,预处理是以改善垃圾品质、提高处理效率为核心的重要调质工序;
(2)在规划大中城市垃圾综合处理体系时,建立一个按处置区域划分的,简单、有效的分类收集系统是城市垃圾综合处理体系的关键,合理布局各类处理设施,可实现多种技术较优组合、串联处理,实现垃圾物流流向合理,部分处理设施可相对集中建设在一个地方;
(3)构建城市综合处理体系是一个较长时间的实践过程,可根据城市社会、经济及环境的发展情况,走“总体规划、分步实施、逐步完善,最终实现综合处理”的道路。