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综述生活垃圾的处理技术现状及发展展望
摘要:本文通过介绍传统生活垃圾处理技术的优缺点,得出传统生活垃圾处理方法己不能满足当前环卫管理要求的结论,并展望了生活垃圾处理的未来发展方向,对于切实提高生活垃圾处理水平具有重要的意义。
关键词:垃圾处理;优缺点;发展
前言
随着人们生活水平的不断提高,生活垃圾的产生量也随之增加。首先,快递、外卖业务总量的骤升直接导致了包装垃圾数量攀升;其次,电子产品更新换代速度快,也造成了大量电子垃圾;人们生活水平提高,厨余垃圾也显著增加。我国平均每人每天产生0.9-1.2kg垃圾,而且每年以9%的速度增长,全国主要城市年产生活垃圾1.9亿吨,产生量惊人,已成为重要污染源。而垃圾处理却是一个令人头痛的问题,如若生活垃圾没有及时、合理的处置,不仅影响环境卫生,还会对人们的健康危害产生较大影响。下面介绍几种生活垃圾处理方式。
一、目前的垃圾处理技术现状及其优缺点
1、垃圾填埋
垃圾填埋就是将垃圾直接埋到地下,对垃圾进行自然分解降解。利用坑洼地带进行垃圾填埋,既可以处置废物,又可以覆土造地,是应用最早、最广泛的、最传统的垃圾处置方法。填埋包括不卫生填埋和卫生填埋。不卫生填埋是指不经任何处理地挖地为坑,然后把垃圾填到坑里覆土掩埋,这种填埋对环境影响很大,在一些村镇或小县城,还存在着一些不卫生填埋。而卫生填埋则是有严格的技术要求,包括对选址、场地处理、垃圾分期填入、覆盖均有要求。卫生垃圾填埋通常时间跨度较大,需要通过合理的规划、管理,并加上数十年甚至更长的时间使填埋场进入“稳定”状态后再将其改造作为其他用途。采用卫生填埋处理,首先要选好场地,利用废矿坑、废粘土坑、废采石场等最为适宜,对这些人工坑洞进行回填有利于其地貌恢复;其次,应防止渗滤液对地下水的污染以及雨水径流对地表水的污染,还应设有排气设施,使厌氧微生物分解产生的气体(如甲烷、二氧化碳、硫化氢等)能及时逸出,以防止这些气体在地下长期聚集,造成爆炸、火灾等环境风险事故。
卫生填埋的主要优点有:该方法操作管理简单、技术可靠、不需要进行后续处置;投资和运营成本较低;对垃圾的处理量较大而且对垃圾成分没有严格要求。其缺点主要为:填埋并未使垃圾的量减少,会占用大量土地;对卫生填埋场地的限制较多,选址难;填埋场产生的渗滤液水质复杂、难以处理,容易污染土壤和地下水;填埋场容易产生甲烷等气体,这些气体很难收集和处理,且容易引起爆炸;生活垃圾填埋多年后易矿化,矿化后的填埋场复垦困难,再次进行处理更困难;填埋的垃圾并没有进行无害化处理,残留着大量的细菌、病毒,还潜伏着沼气重金属污染等隐患。
目前许多发达国家已明令禁止填埋垃圾,因为这种方法既没有实现垃圾的资源化处理,又大量占用土地,是一种把污染源留给子孙后代的危险做法。我国政府主管部门对这种处理技术存在的问题也逐步有了认识,势必禁止、淘汰此类行为。
2、堆肥
垃圾堆肥是在人为控制条件下,利用垃圾或土壤中的细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物将生活垃圾中的有机质分解、腐熟、转换成稳定的类似腐蚀质土壤的物质。堆肥的原料主要为有机固体废弃物,如农村养殖粪便、作物秸秆、生活垃圾、厨余垃圾、市政污泥等。根据生物发酵方法,堆肥可分为厌氧堆肥和好氧堆肥;根据垃圾处理状态,堆肥可分为静态堆肥和动态堆肥;根据发酵设备的形式,堆肥可分为封闭式堆肥和开放式堆肥。
垃圾堆肥的优点主要为:经过堆肥处理后,变成了卫生无味的腐殖质,既解决了垃圾的出路,又达到了资源化的目的。其缺点主要为:处理时间较长,垃圾的减容效果差;设备成本高,堆肥设备中少的需10万元左右,好的一些需要100万以上;因堆肥一般在春秋两季使用,在夏冬两季就需积存,故一般的堆肥化工厂有需设置至少能容纳6个月产量的储存设施,以保证生产的连续进行,堆肥处理、发酵、成品需要占用土地资源;受天气的影响较大,寒冷的天气会降低堆肥物料温度,堆肥过程变慢。
虽然发达国家实行了严格的垃圾分类制度,避免了危险废物的混入,且政府配套法规部分禁止了化学肥料的使用,鼓励使用生物肥料,但实际上,利用堆肥处理生活垃圾的并不多,且其主要是利用分类收集的厨余垃圾、庭院废物、污水处理污泥和粪便作为原料,而用混合垃圾堆肥的实例并不多。我国从20世纪90年代至今,由于没有对堆肥产品的市场潜力进行分析,且垃圾堆肥的成本过高,产品的销路不理想,大部分垃圾堆肥场处于停运状态。随着垃圾分类的有效实施,垃圾堆肥作为垃圾其他处理方式的有效补充,可在小型城镇和广大农村以厨余垃圾、植物秸秆和粪便为主要原料进行。
3、焚烧
垃圾焚烧是将垃圾投入高温炉中,使其发生热分解、燃烧、熔融等反应,使其成为残渣或者熔融固体物质的过程。垃圾焚烧是一种较传统的处理垃圾的方法,目前较为先进的垃圾转化能源系统可将湿度达7%的垃圾变成干燥的固体进行焚烧,焚烧效率达95%以上,同时,焚烧炉表面的高温能将热能转化为蒸汽,可用于暖气、空调设备及蒸汽涡轮发电等方面。
垃圾焚烧法的主要优点为:减量化效果显著,可使垃圾体积减少90%左右,重量减少80%-85%,可以节省土地资源;还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物;焚烧处理可全天候操作,不易受天气影响;故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。该法的主要缺点为:焚烧厂的建设和生产费用较为昂贵,在多数情况下,这些装备所产生的电能价值远远低于运行成本,会给当地政府留下巨额经济亏损;由于垃圾含有某些金属,焚烧具有很高的毒性,会产生二次环境污染,主要是指焚烧产生的空气污染。
焚烧法已成为全世界普遍采用的生活垃圾处理技术,由于大型焚烧厂配备有热能回收与利用装置,顺应了回收能源的要求,正逐渐上升为焚烧处理的主流。国外的工业发达国家,尤其是日本和西欧,均致力于推广垃圾焚烧技术。在国外,焚烧技术之所以能得到广泛应用,一方面是因为这些国家经济发达、垃圾热值高,另一方面是因为焚烧工艺和设备成熟、先进。世界上已有许多著名公司投入大量的人力、物力改进原有的各种焚烧装置及开发新型焚烧炉,使之朝着高效、节能、低造价、低污染的方向发展,自动化程度越来越高。在我国,生活垃圾通过焚烧发电会产生有害物质“二噁英”,还会产生废水、垃圾渗沥液、灰渣和粉尘等,这些还需制定相关环境保护标准控制排放力度。另外对于农村生活垃圾处理使用上,除了经济投资大等原因外,无法收集转运足够的垃圾数量来支持焚烧厂运营是重要原因,所以垃圾焚烧更适合在人口集中的城市。
4、热解
垃圾热解是利用生活垃圾中有机物的热不稳定性,在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。热解过程中有机物发生化学分解得到气态、液态或固态可燃物质。热解温度比焚烧温度低,热分解过程不用进行明火焚烧,由于热解炉内为高温缺氧或无氧环境,整个处理工艺都避免了二噁英生成的必要反应环境,从原理上抑制了二噁英的产生,减少二噁英产生量,因此热解过程产生的氮氧化物较少,而且尾气排放最少。热解炉产生的废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中,由于保持还原条件,Cr3+(三价铬离子)不会转化为Cr6+(六价铬离子),经过热解净化后,垃圾减量可达95-97%。
热解法的主要优点有:可以将生活垃圾减量化、无害化、资源化,使得土地占用率大大降低;相比于焚烧、填埋等生活垃圾的处理方式,投资小;靠垃圾自身热值及特殊的工艺设计,可以不用助燃剂,运行成本低;循环废水、净化废水及垃圾渗滤液统一收集回喷炉内进行无害化处置,污水可达零排放;热解过程中无明火,无飞灰,产生、排放的烟气量较少。其缺点主要为:垃圾热解技术尚处在试验性生产的中试阶段,现研发使用的热解工艺产品对生活垃圾的日处理有限,还不能满足人口集中较大的城市。
世界各国尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,以保护本国的矿物能源资源,为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。发达国家已有城市垃圾、废塑料和废轮胎使用热解处理的工业化装置,但成功运行的这类工业化装置也还很少,目前热解技术是国外研究生物质能转换的热点之一。国内在生物质和生活垃圾热解方面的研究起步较晚,在生活垃圾热解技术的研究集中在实验室规模,工程应用案例不多,多为中试规模,尚在起步探索阶段。其相关标准、参数要求都并未取得定性基准,因此需要国家政府以及相关工作人员在相关技术工艺内容进行深度挖掘探索,尽可能在最短时间内创作出一套符合国际标准的系统体系。
5、回收再利用
生活垃圾一般分为可回收物、有害垃圾、餐厨垃圾、其他垃圾。回收再利用法就是回收生活垃圾中可回收物,经处理后再进行利用。这种方法提高了生活垃圾的资源价值和经济价值,是比较优秀的方法,是最环保也是最推荐使用的生活垃圾处理方法。但是由于我国的垃圾分类做得还不够好,导致很多的可回收的都没法回收。
二、发展展望
随着社会的进步、人们生活水平的提高,垃圾成分愈发复杂,有机物、人工合成材料增多;我国农村居民居住地分散,生活垃圾无法及时收集、转运;这种现状要求垃圾处理技术,应由单一销毁方法向多种方法、互助配合、共同处理的综合处理转变,同时应推动“收集、运输、处置一体化”技术体系。新形势下,我国生活垃圾处理的基本思路应该以循环经济和可持续发展为目标,达到与农业结合、与生态协调,做到生活垃圾的减量化、资源化和无害化,从根本上避免有害物产生,寻找出一条代价小、效益好、排放低、可持续发展的道路。根据这一思路,应尽快改变现有的垃圾处理方式,尽可能实现垃圾的资源化处理,提高经济和社会效益。垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化,也是城市发展的必然要求,让大众意识到垃圾处理是可以盈利的,制定适当政策,改变垃圾处理完全由政府包办的局面,引入商业化运作,将垃圾处理作为一个产业做大作强!只有这样,才能实现垃圾的变废为宝,为社会提供可利用资源。
垃圾处理虽然有多种方法,但是每个方法都不是完美的。随着各种垃圾处理技术的不断完善,下一阶段我国垃圾管理工作的重点应放在提高个人素质和做好垃圾分类管理上。个人素质提高了,如用环保袋替代塑料袋、禁止过度包装等,能在一定程度上减少垃圾的产生量;垃圾分类做好了,就能更好地回收利用其中的可回收物,更加高效的处置垃圾,从而减少了不必要的投资和污染。在垃圾处理上,重中之重是我们要有保护环境的观念,主动去保护环境,从自我做起。
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