隨著社會經濟的發展,城市生活垃圾產量日益增加,垃圾處理已成為許多國家及大城市發展中必須解決的問題。目前全國城市人均生活垃圾產量為440 kg/年,城市生活垃圾總量已達1.5億t/年以上。據國家環境保護總局預測,到2010 年全國城市垃圾產量達1.52 億t,2015 年為1.79 億t。因此,對垃圾的處理就極為重要。

一、我國城市生活垃圾處置現狀

城市生活垃圾中可燃組分主要為塑料、紙張、草木、布、橡膠、皮革和廚余等7類。解決城市生活垃圾處理問題的目標是將垃圾減容化、減量化、資源化、能源化及無害化處理。目前主要有三種方法:一是衛生填埋。二是堆肥。三是焚燒處理(后發展為焚燒發電、供熱)。

對垃圾進行焚燒處理,能更好地達到垃圾處理資源化及無害化的治理目標,并具有占地面積小、運行穩定、對周圍環境影響較小等特點。但是,垃圾成分十分的復雜,且具有綜合利用價值,直接焚燒和簡單破碎不僅不利于設備的安全運行,還增加了垃圾處理的難度,而且浪費了一些可回收利用資源。我國在垃圾處理領域起步較晚,目前已建成或在建的垃圾焚燒廠,基本上為國外引進技術,部分采用國產設備,城市垃圾一般未經處理或僅僅是簡單分揀即入爐焚燒,無論從資源再利用角度還是從設備運行的經濟性來講,都存在不足之處。發展新的垃圾處理技術優為重要。城市生活垃圾的焚燒處理在垃圾綜合處理中的比重逐年增加,垃圾衍生燃料 (RDF)有燃燒穩定,二次污染低,便于運輸和儲藏等特點而日益受到關注,但熱值相對較低,不易成型,而在煤中混燒已被證實是可行有效的為提高衍生燃料熱值,減少和二惡英的排放。

二、垃圾衍生燃料技術(RDF)簡介

“垃圾衍生燃料”一詞來自英文Refuse Derived Flue,直譯為:源于垃圾的燃料。垃圾衍生燃料垃圾經分揀、破碎、渦電流除鋁、磁選除鐵,再破碎、風選、壓縮和干燥等工序制成的一種固體燃料,簡稱為 RDF。垃圾衍生燃料技術RDF是一種將垃圾經不同處理程序制成燃料的技術。生活垃圾經破碎、分揀、干燥、添加助劑、擠壓成型等處理過程,制成固體形態 (圓柱條狀)燃料,其特點:大小均勻、所含熱值均勻,易運輸及儲備,在常溫下可儲存幾個月,且不會腐敗。可以臨時將一部分垃圾存貯起來,以解決鍋爐技術停運或因旺季而導致垃圾產出高峰時期的處置能力問題。這種燃料可以單獨燃燒,也可根據鍋爐工藝要求情況,與煤燃油混燒。

三、中國RDF技術的發展

各國的技術必須針對各國的具體特點,從中國的垃圾成分分析看,中國垃圾中的可燃成分普遍比發達國家少,中國垃圾無機不可燃成分,特別是灰土磚石比較多。鑒于垃圾成分的這個特點,中國垃圾應該走綜合治理這條路:把垃圾中的灰土磚石部分分開后進行填埋處理,提高熱值之后的垃圾可以用于直接熱處理。垃圾成分受季節波動較大,水分含量高,有時高達80%,直接焚燒可能出現各種問題。

四、國外應用RDF技術的動向

衍生燃料 RDF—5技術的應用,在歐洲、澳洲皆逐施行,日本最為積極。日本電源開發公司在上世紀九十年代就著手開發RDF—5燃料試驗,得到日本政府通產省的資助,從1997年進行設備設計、制造和安裝等,1998年實施燃燒試驗,試驗結果:發電效率達到35%,比焚燒原生垃圾提高了130%,并大幅度降低二次污染程度,在能源、資源回收及生態效益上具有絕對競爭優勢。此舉引起政府高度重視,并從國庫資助,以推動RDF技術的應用,鼓勵中小型焚化爐改建為聯合處理方式的廢棄衍生燃料的制造中心。

五、垃圾衍生燃料技術環境影響分析

垃圾衍生燃料技術對環境的影響主要涉及RDF 的制備過程中產生的噪音、粉塵, 燃燒過程中產生的有害氣體和溫室氣體,以及灰渣中殘留的重金屬等有害物質。

1.RDF制備過程的環境影響

RDF的制備工藝主要是物理過程,干燥溫度在100~120℃之間,一般不會產生有害物質。秦成、田文棟等對國內第一條RDF生產線生產過程氣體分析,未發現Hcl 和SO2等有害氣體。RDF制備過程中對環境的主要影響是噪音、粉塵以及垃圾腐爛產生的惡臭。通過密封、加入添加劑等手段予以消除。

2.RDF 燃燒產生的有害氣體

RDF的燃燒方式一般包括兩種,一是RDF單獨燃燒,另一種方式是與其它物質(如煤)混合燃燒。美國環保署在一份對于燃燒城市廢棄物草案指南中指出,持久有機污染物的形成主要包括三個方面,一是通過廢棄物帶入焚燒爐系統,是在燃燒過程中形成,三是在燃燒區后重新合成。魏小林等對硫化床RDF燒、與煤混合燃燒進行了研究, 其中No隨RDF的增加而增加,但增加量不大。混合燃燒CO、N2O、SO2、Hcl 濃度比單獨燃燒低, 而均比煤高。

3.灰渣處置

垃圾焚燒產生的底灰中重金屬含量較少,尤其是易浸出重金屬Hg、Pb、 Cd、Zn 含量較少,主要是一些親巖性元素如Si、Al、Ca 等,飛灰中重金屬含量Pb、Cd等含量較高,目前對于灰渣的資源化處理主要用于生產建筑材料、路基材料等。

4.可吸入顆粒物

大氣可吸入顆粒物(PM)的污染已成為中國城市大氣環境污染的突出問題,由于可吸入顆粒物十分細小,比表面積較大,通常富集各種有毒有機物、重金屬元素、酸性氧化物和細菌等,對人體健康危害極大。王小剛、李海濱等用高密度聚乙烯(30%)、丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯(10%)、聚氨酯發泡沫塑料(35%)以及紙張(15%)、木屑(10%)作為原料,制備了RDF,與紙屑、甘蔗渣、木粉、谷殼分別燃燒, 比較了煙氣中PM10 的濃度。研究表明,由于RDF比較致密,內部孔隙少,接觸空氣少,產生的可吸入顆粒物最多。

六、結語

從世界各國城市垃圾處理的歷史來看,隨著城市化的發展,土地日益緊張,征地費用和運輸費用逐年增加,傳統填埋技術的成本逐漸加大,向焚燒處理成本靠近,因而焚燒處理的比例逐年增加,選擇的處理方法會因地理環境、垃圾成分、經濟發展水平等因素的不同而有很大的差異。將垃圾制成垃圾衍生燃料(RDF)后,是一種適合于目前中國大多數城市垃圾的處理方法,該方法投資省、污染低、還可盤活已關閉或即將關閉的中小電站,對中國的環境衛生建設和經濟建設有著重要的意義。

參考文獻:

[1]中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒— 2004[Z].北京:北京數通電子出版社,2004.

[2]秦成,田文棟,等.中國垃圾可燃組分RDF化的探索[J].環境科學學報,2004,24(1):36.

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