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中国生活垃圾综合处理的研究现状及发展趋势       ★★★ 【字体:
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中国生活垃圾综合处理的研究现状及发展趋势
作者:李欢 金宜…    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2006-4-10
 随着我国经济实力和技术储备的增强,各种生活垃圾处理处置技术在我国得到了不同程度、不同范围的研究和应用,很多经济发达地区已经建立了现代化填埋场、机械化堆肥厂和焚烧厂等多种处理设施。但对于某一地区来说,不同处理设施往往处理同样的混合生活垃圾。由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性,从技术本身、经济性和环境影响角度分析,均只适宜处理生活垃圾中的某些组分,因此这种单一处理模式不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理要求,而且使得生活垃圾处理设施运行效果差,前处理和二次污染控制技术复杂,处理费用高。

  为了解决这种单一处理方式的不足,生活垃圾需要采取综合处理方式。所谓综合处理,就是将多种生活垃圾处理处置技术以适当的方式有机地结合在一起,形成完整的处理系统,每种处理技术或设施仅处理适宜的生活垃圾组分,从而改善生活垃圾处理的效果,降低生活垃圾处理的费用,在生活垃圾无害化的基础上,实现生活垃圾的资源化。

  1  单一处理与综合处理的比较

  1.1 卫生填埋

  卫生填埋法由于技术比较成熟,操作管理简单,处理量大,投资和运行费用低,是当今世界各国主要的垃圾处理方式。但填埋混合垃圾有以下缺点:(1)生活垃圾中的可回收物、可焚烧组分或可堆肥组分等可以实现资源回收的部分被一并填埋,即使考虑填埋气的回收利用,混合垃圾填埋的资源化水平仍很低。(2)我国混合垃圾含水率和有机物含量都很高,因此渗滤液产生量大,处理成本高;沼气产生量大,控制其排放也增加了处理成本。因此限制进入填埋场的有机物含量是填埋法的发展趋势之一。目前欧盟、日本和美国等国家的有关政策,都提出了进一步限制进入填埋场垃圾有机物含量的规定[1]。(3)在场址选择日益困难,填埋费用不断增加的情况下,混合垃圾会大量占用填埋场的空间资源。

  1.2 堆 肥

  高温堆肥可以使生活垃圾中的有机成分成为可供施用的农田肥料,同时消除其环境污染,杀灭垃圾中的病菌,具有无害化和资源化特征。但我国的堆肥厂主要处理混合生活垃圾,其局限性主要表现在:(1)由于我国目前还没有开展普遍的生活垃圾分类收集,因此入厂垃圾中含有石块、金属、玻璃、塑料等多种不可降解组分,这些废弃物必须分拣出来,另行处理,分选工艺复杂,费用很高。(2)即使采用了分选工艺,生活垃圾中的不利于堆肥处理的组分也不能完全剔除,许多有毒、有害物质会进入堆肥,如农田长期大量使用堆肥,可能会造成潜在污染,特别是一些重金属在土壤中富集将随食物链进入人体。受到堆肥产品成本和质量的约束,堆肥产品存在销路不畅的问题。

  1.3 焚 烧

  焚烧法具有减量化程度高,处理周期短,占地面积小,选址灵活,燃烧的热量可用来发电等优点。近年来焚烧法在我国得到了迅速发展,但焚烧混合垃圾有以下缺陷:(1)我国生活垃圾含水率高,热值低,需要更多的辅助燃料,此外生活垃圾中灰土含量多也会影响焚烧效果,最终导致焚烧成本上升。我国目前除少数经济较发达的城市外,其它城市的混合生活垃圾热值低,含渣量高,不适宜焚烧。(2)另一方面,由于我国混合垃圾中厨余垃圾较多,含盐量较高,对烟气中氯化物贡献较大,HCl会腐蚀焚烧炉,也增加了烟气处理的难度和污染控制成本。

  1.4 综合处理

  综合处理方式可以解决混合处理方式出现的问题。采用综合处理方式后,易腐物和可燃物都得到了利用,故填埋物的量很小,只占总体积的15%~20%,填埋物主要为砖头、瓦砾等无机垃圾,不会带来严重的二次污染,节省了填埋空间;综合处理中仅可燃垃圾进行焚烧,焚烧物易燃,产生的烟气少,二次污染小;采用综合处理方式后,堆肥法只处理易腐有机物,成分单一,容易堆腐,而且处理费用低,产品质量好。

  2  综合处理的不同概念及研究内容

  由于生活垃圾综合处理的诸多优势,国内很多研究者和管理人员对综合处理系统进行了大量研究,但由于对综合处理概念理解的不同,其研究方向存在很大区别。

  2.1 生活垃圾综合处理系统

  在发达国家,生活垃圾综合处理系统(MSWintegrated processing system)的概念是多种处理设施(收运车辆、转运站、分选中心、回收站、焚烧厂、堆肥厂、填埋场)构成的完善的生活垃圾处理体系。对应于这一概念,研究者希望通过系统分析方法和数学工具的应用,提高综合处理系统运行的效率,减少系统运行的费用,减少系统运行造成的环境和社会影响[2-4]。主要研究内容包括:

  处理方式的优化选择。在对不同生活垃圾处理方式适用性分析的基础上,可以针对不同地域的具体情况选取不同的处理方式及其组合。实践中常采用定性分析的方法,从必要性、可行性等方面对多种生活垃圾处理方式及其组合进行分析。生活垃圾处理方式的选择本身也是一个如何进行决策的问题,因此一些研究者在实践中也引入系统决策方法,如层次分析法[5]、模糊数学决策方法[6]、多目标动态模型[7,8]等,其中多目标动态模型选取的目标是综合效益最高,费用最小,通过该模型可以得出每年各种生活垃圾处理方式的处理量和比例。

  处理设施的优化设置,包括确定其位置、数量及规模。生活垃圾处理设施的选址一般结合当地自然条件、社会经济发展和现有处理设施等情况综合考虑得到,没有固定的技术路线。处理设施的优化设置与生活垃圾处理方式的优选结合紧密,在确定了可能的选址后,依据确定的生活垃圾处理方式和当地的生活垃圾产生量、组分可以确定各个处理设施的类型和规模,尤其是采用多目标动态模型后可以确定不同处理方式的最佳处理量,从而为结合实际情况优化设置处理设施的数量和规模提供了依据。

  垃圾物流的优化分配。垃圾物流优化分配是综合处理系统研究的核心内容,优化手段包括多种规划方法和数学模型[3]。最常用的垃圾物流优化模型为最小费用模型。模型目标为总费用最小,总费用为运输费用、填埋费用、堆肥费用、焚烧费用、回收费用之和减去回收材料收入、堆肥肥料收入、焚烧能量收入。在实践中,陈炳禄等[9]对广州市的生活垃圾物流利用最小费用模型进行了优化分配。

  由于我国生活垃圾的特点以及混合收集的影响,目前从国外借鉴的一些模型和规划成果难以在实践中应用。如在选择处理方式及其比例时常用的多目标动态规划模型,由于是在垃圾分类的基础上进行设计,模型仅按生活垃圾中厨余物的数量设计可堆腐参数,按可燃物的数量设计可焚烧参数,但实际中混合垃圾一般不进行分选,或者仅进行简单分选,得出的结果实际意义不大。此外由于模型中存在很多主观参数,对市场等因素缺乏考虑,模型结论也难以在规划中实施。

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文章录入:anny    责任编辑:anny 
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