用于地震災區生活垃圾處理的技術
技術提供:中國農業大學資源與環境學院
1、焚燒
焚燒處理是一種將固體廢物進行高溫熱化學處理的技術,也是將固體廢物實施熱能利用的資源化的一種形式。將固體廢物作為固體燃料送入爐膛內燃燒,在800~1000℃的高溫條件下,固體廢物中的可燃組分與空氣中的氧進行劇烈的化學反應,釋放出熱量并轉化為高溫的燃燒氣和少量性質穩定的固定殘渣,從而使固體廢物減容并穩定。當固體廢物有足夠的熱值時,它就能靠自身的能量維持自燃,而不用提供輔助燃料。固體廢物燃燒產生的高溫燃燒氣可作為熱能回收利用,性質穩定的殘渣可直接填埋處置。經過焚燒處理,固體廢物中的細菌、病毒能被徹底消滅,各種惡臭氣體得到高溫分解,煙氣中的有害氣體經處理達標后排放。因此,可以說焚燒處理是實現固體廢物無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一。
幾乎所有的有機固體廢物都可以用焚燒法處理,對于可燃性的無機固體廢物也可用焚燒法處理,如煤矸石。對于無機-有機混合性固體廢物,如果有機物是有毒有害物質,最好采用焚燒法處理。某些特定的有機性固體廢物只適合于用焚燒法處理,如醫院帶菌性廢物,石油化工廠和塑料廠的含毒性中間副產物和焦狀廢渣。對于多氯聯苯等高濃、高穩性物質,目前最適宜的處理方法就是高溫焚燒法。
災后恢復自然村的生活垃圾中可焚燒部分只有其他垃圾那部分,而其他垃圾中可焚燒部分也與垃圾的成分、含水率及垃圾熱值有關系,據調查,農村生活垃圾中熱值普遍較低,基本都低于3350kJ/kg。不適合焚燒處理,而且焚燒廠投資較大,因此災后恢復的自然村的生活垃圾短期內不適宜焚燒處理。
2、堆肥
目前由于國內分類所依據的角度不同,按照目前堆肥工藝的特點可分為如下的四種基本類型。
按微生物對氧的需求:(1)好氧堆肥:依靠專性和兼性好氧細菌的作用便有機物得以降解的生化過程。好氧堆肥具有對有機物分解速度快、降解徹底、堆肥周期短的特點。一般一次發酵在4-12d,二次發酵在10-30d便可完成。由于好氧堆肥溫度高,可以滅活病原體、蟲卵和垃圾中的植物種子,使堆肥達到無害化。此外,好氧堆肥的環境條件好,不會產生難聞的臭氣。目前采用的堆肥工藝一般均為好氧堆肥。但由于好氧堆肥必須維持一定的氧濃度,因此運轉費用較高。(2)厭氧堆肥:依賴專性和兼性厭氧細菌的作用降解有機物的過程。厭氧堆肥的特點是工藝簡單。通過堆肥自然發酵分解有機物,不必由外界提供能量,因而運轉費用低。若對于所產生的甲烷處理得當,還有加以利用的可能。但是,厭氧堆肥具有周期長 (一般需3-6個月)、易產生惡臭、且占地面積大等缺點,因此,厭氧堆肥不適合大面積推廣應用。
按要求的溫度范圍:(1)中溫堆肥 一般系指中溫好氧堆肥,所需溫度為15~45℃。由于溫度不高,不能有效地殺滅病原菌,因此,目前中溫堆肥較少采用。(2)高溫堆肥 好氧堆肥所產生的高溫一般在50~65℃,極限可達80~90℃,能有效地殺滅病菌,且溫度越高,令人討厭的臭氣產生就會減少,因此高溫堆肥已為各國公認,采用較多。高溫堆肥最適宜的溫度為55~60℃。
按堆肥過程中物料運動形式:(1)靜態堆肥 把收集的新鮮有機廢物一批一批地堆制。堆肥物一旦堆積以后,不再添加新的有機廢物和翻倒,待其在微生物生化反應完成之后,成為腐殖土后運出。靜態堆肥適合于中、小城市廚余垃圾、下水污泥的處理。(2)動態 (連續或間歇式)堆肥 采用連續或間歇迸、出料的動態機械堆肥裝置,具有堆肥周期短(3~7d),物料混合均勻,供氧均勻充足,機械化程度高,便于大規模機械化連續操作運行等特點。因此,動態堆肥適用于大中城市固體有機廢物的處理。但是,動態堆肥要求高度機械化,并需要復雜的設計、施工技術和高度熟練的操作人員。并且,動態堆肥一次性投資和運轉成本較高。目前,動態堆肥工藝在發達國家已得到普遍的應用。
按堆肥堆制方式:(1)露天式堆肥 即露天堆積,物料在開放的場地上堆成條垛或條堆進行發酵。通過自然通風、翻堆或強制通風方式,以供給有機物降解所需的氧氣。這種堆肥所需設備簡單,成本投資較低。其缺點是發酵周期長,占地面積大,受氣候的影響大,有惡臭,易招致蚊蠅、老鼠的擎生。這種堆肥僅宜在農村或偏遠的郊區應用,而城市是不合適的。(2)裝置式堆肥 也稱為封閉式堆肥或密閉型堆肥,是將堆肥物密閉在堆肥發酵設備中,如發酵塔、發酵筒、發酵倉等,通過風機強制通風,提供氧源,或不通風厭氧堆肥。裝置式堆肥的機械化程度高,堆肥時間短,占地面積小,環境條件好,堆肥質量可控可調等。因此適用于大規模工業化生產。
按發酵歷程:(1)一次發酵 好氧堆肥的申溫與高溫兩個階段的微生物代謝過程稱為一次發酵或主發酵。它是指從發酵初期開始,經中溫、高溫然后到達溫度開始下降的整個過程,一般需10-12d,以高溫階段持續時間較長。(2)二次發酵 經過一次發酵后,堆肥物料中的大部分易降解的有機物質已經被微生物降解了,但還有一部分易降解和大量難降解的有機物存在,需將其送到后發酵倉進行二次發酵,也稱后發酵,使其腐熟。在此階段溫度持續下降,當溫度穩定在40℃左右時即達到腐熟,一般需20~30d。
此外,根據堆肥過程中所采用的機械設備的復雜程度,有簡易堆肥和機械堆肥之分。
以上為堆肥工藝的基本類型,僅按其中某一種分類方式難以全面地描述實際采用的堆肥工藝,因此,常采用多種分類方式同時并用的形式描述堆肥工藝,如高溫好氧靜態堆肥、高溫好氧連續式動態堆肥、高溫好氧間歇式動態堆肥等。國外有一種較為直觀簡便的分類方法,亦為國內研究人員所接受,即按照堆肥技術的復雜程度,將堆肥系統分為條垛式堆肥系統、通風靜態垛系統、反應器系統 (或發酵倉系統)等。實際上,條垛式和靜態通風垛式堆肥屬于露天式好氧堆肥,反應器式堆肥即為裝置式堆肥,有的屬于連續式或間歇式好氧動態堆肥,有的屬于靜態堆肥。
災區修復后的鄉鎮居民點,生活垃圾分為廚余垃圾、其他垃圾和渣土三種,廚余垃圾由于其中含有豐富的有機物質,可稍加調整直接用于堆肥,其他垃圾中由于農村生活垃圾中塑料等不易降解物質相對與城市生活垃圾較少,且城市生活垃圾經過80mm篩后可直接用由于堆肥,所以對于農村生活垃圾中其他垃圾回收部分可回收垃圾后,剩下的垃圾可考慮直接用于堆肥。熱值較高的可用于焚燒。
3、填埋
固體廢物經過減量化和資源化處理后,剩余下來的無再利用價值的殘渣,往往富集了大量的不同種類的污染物質,對生態環境和人體健康具有即時性和長期性的影響,必須妥善加以處置。安全、可靠地處置這些固體廢物殘渣,是固體廢物全過程管理中的最重要環節。衛生土地填埋通常是每天把運到土地填埋場的廢物在限定多區域內鋪40~75cm的薄層,然后壓實以減少廢物的體積,并在每天操作之后用一層15~30cm的土壤覆蓋、壓實。廢物層和土壤覆蓋層共同構成一個單元,即填筑單元。具有同樣高度的一系列相互銜接的填筑單元構成一個升層。完成的衛生土地填埋場是由一個或多個升層組成的。當土地填埋達到最終的設計高度之后,再在該填埋層之上覆蓋一層90~120cm的土壤,壓實后就得到一個完整的衛生土地填埋場。衛生土地填埋場剖面圖如圖所示。
![]() 圖 衛生土地填埋場剖面圖 |
衛生土地填埋主要分厭氧,好氧和準好氧三種。好氧填埋實際上類似高溫堆肥,其主要優點是能夠減少填埋過程中由于垃圾降解所產生的水分,進而可以部分減少由于浸出液積聚過多所造成的地下水污染,其次是好氧填埋分解的速度快,并且能夠產生高溫(可達60℃),這對消滅大腸桿菌等致病細菌是十分有利的。但由于其結構復雜、施工困難、造價高,不便推廣應用。
對于準好氧填埋,也同樣存在類似的問題,只不過準好氧填埋的造價比好氧填埋低。目前,世界上廣泛采用的是厭氧式填埋,原因是厭氧填埋結構簡單,操作方便、施工費用低,同時還可回收甲烷氣體。
災區恢復后農村的生活垃圾中的渣土類垃圾成分幾乎均是由無機物組成,可直接用于填埋處理,而廚余垃圾和其他垃圾經過資源化處理后的殘留物的最終處理也是衛生填埋。

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