生活垃圾機(jī)械生物處理發(fā)展
1機(jī)械生物處理的來(lái)源
生活垃圾機(jī)械生物處理顧名思義就是生活垃圾機(jī)械處理＋生活垃圾生物處理，所謂機(jī)械處理就是通過(guò)機(jī)械設(shè)備對(duì)生活垃圾進(jìn)行分選、破碎等，常見(jiàn)的機(jī)械處理有篩分、磁選、分選、渦流分選、破碎、烘干等，對(duì)應(yīng)不同的機(jī)械處理工藝有不同的機(jī)械設(shè)備。生活垃圾的生物處理主要包括好氧堆肥處理和厭氧消化處理。對(duì)于含水量較低的可生物降解的有機(jī)垃圾適宜堆肥處理，如秸桿和庭院垃圾等；對(duì)于含水量較高的廚余食品類垃圾，更適宜于厭氧消化處理，如果要進(jìn)行堆肥處理，需要添加木屑等骨料來(lái)保證物料的透氣性，從而完成好氧堆肥過(guò)程（見(jiàn)圖1）。
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為逐步減少可生物降解有機(jī)垃圾的填埋量，歐洲垃圾填埋指南(CD 1999/31 /EU/ 1999 )提出了幾個(gè)階段性目標(biāo)，第一階段目標(biāo)是在2006年將進(jìn)入填埋場(chǎng)的有機(jī)物在1995年的基礎(chǔ)上削減25%；第二階段目標(biāo)是在2009年將進(jìn)入填埋場(chǎng)的有機(jī)物在1995年的基礎(chǔ)上削減50%：第三階段目標(biāo)是在2016年將進(jìn)入填埋場(chǎng)的有機(jī)物在1995年的基礎(chǔ)上削減65%。而德國(guó)、奧地利、瑞士等國(guó)提出了更高的要求；瑞士要求在2000年實(shí)現(xiàn)進(jìn)入填埋場(chǎng)的垃圾總有機(jī)碳(TOC)控制在5%以下，奧地利提出在2004年實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，德國(guó)提出在2005年實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。進(jìn)入填埋場(chǎng)的填埋物總有機(jī)碳(TOC )要小于5%，就意味著填埋的垃圾基本上就是灰渣；也就意味著剩余垃圾（或其余垃圾，即除去單獨(dú)收集的剩余垃圾）都要進(jìn)行焚燒處理才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。事實(shí)上，包括德國(guó)在內(nèi)的這些國(guó)家還不具有將其余垃圾全部進(jìn)行焚燒處理的能力，因此德國(guó)、奧地利提出補(bǔ)充條款，對(duì)于通過(guò)機(jī)械分選處理和生物處理后，其干態(tài)熱值小于6000KJ/KG[相當(dāng)于總有機(jī)碳(TOC）18%]的剩余垃圾可以進(jìn)行填埋處理。因此，在這樣的背景下，垃圾機(jī)械生物處理在德國(guó)、奧地利等國(guó)得到了有效發(fā)展。
2機(jī)械生物處理的對(duì)象
現(xiàn)代生活垃圾的構(gòu)成是復(fù)雜而多樣的，分類收集的目的是將其中清潔的可回收的部分進(jìn)行單獨(dú)收集，以便生活垃圾進(jìn)行回收和處理。由于分類收集涉及每一個(gè)居民，而且當(dāng)物品變成垃圾時(shí)所處的狀態(tài)千差萬(wàn)別，因此，分類收集特別是用于直接回收的分類收集只能是相對(duì)的和有限的，不管采用什么樣的分類，“剩余垃圾”這一類都是不可缺少的。德國(guó)是世界上實(shí)行分類收集比較好的國(guó)家之一，家庭生活垃圾大多實(shí)行分類收集，分類收集方式各地略有不同，主要分類收集類別見(jiàn)表1。每一類垃圾不僅要告訴人們包括什么，同時(shí)還要說(shuō)明不包括什么，當(dāng)你放置垃圾時(shí)，你不能確定它屬于哪一類，你就可以放置在其余垃圾桶中。其它發(fā)達(dá)國(guó)家也是如此，例如，在美國(guó)紐約，將垃圾分為三類，廢紙（綠色袋），金屬一玻璃一塑料（蘭色袋），其它垃圾或剩余垃圾（黑色袋）。
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垃圾的回收利用在我國(guó)有別于發(fā)達(dá)國(guó)家，有中國(guó)特定的發(fā)展?fàn)顩r。到目前為止，大部分居民在家庭中對(duì)舊報(bào)紙、易拉罐等還是基本做到單獨(dú)收集，然后賣給“ 回收工”（俗稱“揀破爛”，他們大多來(lái)自農(nóng)村，在城市居民區(qū)流動(dòng)的或半固定的收集廢舊物，然后再賣給廢舊物資回收站）。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上就是城市垃圾的分類收集。因此，我國(guó)城市環(huán)衛(wèi)部門所面對(duì)的生活垃圾實(shí)際就相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的“剩余垃圾”。這類混合的生活垃圾具有水分高、可生物降解的有機(jī)物含量高和熱值低的特性。從可生物降解的有機(jī)物含量分析，理論上適宜堆肥處理，但由于這些廚余類有機(jī)物大多用塑料袋包裝，這些包裝物重量一般不足1/4，但其所占的體積要超過(guò)50%。因此，雖然生活垃圾中的廚余類有機(jī)物含量在60％以上，但生活垃圾的堆積密度只有0.3-0.4千克／立方分米。被各類包裝物分隔的生活垃圾即使總體上碳氮比適合堆肥要求，但各部分不能混合均勻，所以難以滿足堆肥發(fā)酵過(guò)程的要求的參數(shù)條件。
3機(jī)械生物處理分類
我國(guó)混合生活垃圾中廚余類垃圾多且水分含量高，這類垃圾與其包裝物粘聯(lián)性強(qiáng)，因此，對(duì)原生的混合生活垃圾直接進(jìn)行機(jī)械分選，效果都不太理想。為了改善混合生活垃圾的分選效果，國(guó)內(nèi)進(jìn)行很多探索，主要有以下兒類：
（1)高溫濕解處理或高溫消解處理。這種方式將原生生活垃圾放在壓力容器中，直接通入壓力蒸汽（一般在6-7個(gè)大氣壓，160℃）約2個(gè)小時(shí)，這一過(guò)程的直接效果是消除了異味，同時(shí)也改變了生活垃圾的物理特性，降低了垃圾中的含水量，也改善了后續(xù)的機(jī)械分選效果，國(guó)內(nèi)對(duì)于這一過(guò)程真正機(jī)理研究不多，往往將其作為高溫濕解過(guò)程來(lái)看，實(shí)際上在這么短的時(shí)間內(nèi)，是不可能將很不均勻的垃圾進(jìn)行濕解的。
(2)高溫干燥處理。為了改善堆肥的銷路，同時(shí)也提高堆肥的收益，國(guó)內(nèi)有些單位正在研制開(kāi)發(fā)垃圾復(fù)混肥。由于沒(méi)有經(jīng)濟(jì)、有效的手段，將垃圾中的硬物雜質(zhì)去除，只能采用球磨機(jī)將垃圾堆肥物直接進(jìn)行粉碎，然后根據(jù)配方拌制復(fù)混肥。在垃圾復(fù)混肥的拌制過(guò)程中，垃圾堆肥需要烘干，烘干后的垃圾容易進(jìn)行分選處理，但為了節(jié)省費(fèi)用，國(guó)內(nèi)往往采用煙氣直接烘干，這樣做的烘干效率確實(shí)高，但高溫?zé)煔馀c垃圾直接反應(yīng)，其污染物會(huì)沉積在烘干物料中。
(3)水選處理。將垃圾破碎后放入水池中，由于塑料類包裝物易浮在水面上，從而實(shí)現(xiàn)塑料類輕質(zhì)物料的分離。重物料將沉入池底，部分有機(jī)物會(huì)溶解在水中。這種方式的局限性就是產(chǎn)生大量污水。
（4）堆肥處理+ 機(jī)械分選
首先將垃圾進(jìn)行靜態(tài)堆肥處理，垃圾經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間堆放，其中有機(jī)物會(huì)腐爛發(fā)酵，水分也會(huì)降低，然后進(jìn)行機(jī)械分選處理。這種方式處理成本低，但由于靜態(tài)發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，占地大，特別是垃圾堆體散發(fā)氣體對(duì)周圍環(huán)境影響較大。這種方式的發(fā)展方向?qū)⑹呛醚跣?ldquo;生物反應(yīng)器”填埋場(chǎng)。
（5)機(jī)械分選＋堆肥處理
首先將垃圾進(jìn)行機(jī)械分選處理，并將分選出的含有機(jī)物較高部分垃圾進(jìn)行堆肥處理。篩上物及熱值比較高的輕質(zhì)組分制成一定尺寸規(guī)格垃圾衍生燃料（Refuse derived fuel），簡(jiǎn)稱RDF是比較常見(jiàn)的方式。RDF最終加工形態(tài)根據(jù)不同要求可制成不同尺寸規(guī)格的顆粒或壓縮成塊狀，由于RDF可部分代替煤直接用于工業(yè)鍋爐、也可和煤或木屑混合燃燒，因而RDF廠址選擇具有較大的靈活性。主要設(shè)備有輸送皮帶、滾筒篩、磁選機(jī)及空氣分選機(jī)等。目前RDF焚燒量占美國(guó)城市垃圾焚燒量約1/4，美國(guó)和加拿大對(duì)RDF焚燒爐的焚燒標(biāo)準(zhǔn)給予一定放寬，德國(guó)垃圾法規(guī)定，當(dāng)垃圾熱值超過(guò)13000KJ/kg以上，其處理納入回收利用范疇。分析國(guó)內(nèi)城市生活垃圾成分，可燃物含量低，垃圾熱值低，如果將垃圾分選處理的高熱值垃圾與流化床等其他工業(yè)焚燒爐結(jié)合起來(lái)才是相對(duì)理想的組合。這種方式的缺點(diǎn)是當(dāng)混合垃圾水分較高時(shí)，分選效率較低。
（6）熱風(fēng)干燥十機(jī)械分選
原生垃圾進(jìn)行破碎預(yù)處理，通過(guò)強(qiáng)制熱風(fēng)（熱風(fēng)溫度為70-80℃）干燥處理，垃圾很容易被分離，這樣既簡(jiǎn)化了前處理工序，也便于后處理，并可降低運(yùn)行費(fèi)用和建設(shè)投資。該工藝在德國(guó)又稱機(jī)械干燥生物處理，并在德國(guó)、意大利、比利時(shí)等國(guó)有10多個(gè)處理廠投入使用。該工藝技術(shù)，解決了原生垃圾分選處理問(wèn)題，也為生產(chǎn)高質(zhì)量RDF燃料，提高垃圾回收利用率創(chuàng)造了有利條件。
4結(jié)束語(yǔ)
源頭分類收集，這是許多發(fā)達(dá)國(guó)家倡導(dǎo)并實(shí)踐的方式。需要說(shuō)明的是，且不說(shuō)在我國(guó)城市居住區(qū)推行廚余類有機(jī)垃圾單獨(dú)收集的難度和時(shí)間，設(shè)想在對(duì)廚余類有機(jī)垃圾單獨(dú)收集后，由于廚余類有機(jī)水分含量高，還是無(wú)法進(jìn)行直接堆肥處理，如果一定要對(duì)這樣的廚余類有機(jī)垃圾進(jìn)行堆肥處理，需要添加大量草、樹(shù)葉、樹(shù)枝、木屑等垃圾改善其結(jié)構(gòu)性，才能適應(yīng)堆肥發(fā)酵處理的工藝要求。高水分的有機(jī)垃圾更適宜進(jìn)行厭氧消化處理，厭氧消化處理的殘?jiān)ǔＴ龠M(jìn)行堆肥處理，成為優(yōu)質(zhì)堆肥。分析我國(guó)目前生活垃圾的成分，其中最大的組成部分往往是水。這一方面是由于廚余類垃圾含水量高，另外就是收集系統(tǒng)密閉程度低，使得雨水進(jìn)入城市生活垃圾。一噸水通過(guò)下水道進(jìn)入污水處理廠的處理成本約1元左右，而通過(guò)垃圾收運(yùn)處理要100元左右，因此，要做好垃圾收集的密閉工作，減少雨水進(jìn)入生活垃圾，同時(shí)也應(yīng)該控制家庭垃圾中的湯水進(jìn)入城市生活垃圾。因此，控制生活垃圾中水分含量，包括源頭控制水分和干燥控制水分，都有利于機(jī)械生物處理的發(fā)展。
當(dāng)前，生活垃圾綜合處理是一個(gè)熱門話題。廣義上說(shuō)，垃圾綜合處理普遍存在，但程度不同；狹義上說(shuō)，垃圾綜合處理的核心就是機(jī)械生物處理。
“剩余垃圾”機(jī)械生物處理，雖然可以去除一些不可堆肥物，但不能從根本上保證堆肥質(zhì)量，而且，機(jī)械處理自動(dòng)化水平越高，分選處理工序越細(xì)，處理成本就越高，也就限制其應(yīng)用范圍。
“剩余垃圾”進(jìn)行機(jī)械生物處理的目的主要立足分選出的可燃物焚燒，或者減少填埋量，而不應(yīng)是為了堆肥處理。
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