城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究

2城市生活垃圾处理技术
城市生活垃圾处理要本着无害化、减量化、资源化的原则，将垃圾进行减容、减量、资源化、能源化和无害化处理[16]。所谓城市垃圾的无害化处理就是用物理、化学和生物等方法，将垃圾在生态循环的环境中加以迅速、有效、无害地分解，以达到“减量化”、“安定化”、“卫生化”、“资源回收化”的目的。目前，国内外城市生活垃圾无害化处理方法主要有卫生填埋法、焚烧法、生物堆肥法、蚯蚓床法和资源化综合处理法。由于城市生活垃圾的成分随时空变化很复杂，因此选择垃圾处理工艺必须考虑到技术实用性和可靠程度、处理费用和承受能力、对环境污染程度和污染控制、资源化价值以及对人类健康影响等某些特殊的制约因素。
2.1卫生填埋
卫生填埋是指寻找一块空地，将垃圾置于防渗垫层之上压实后覆土填埋。此法起步于20世纪30年代，经过60多年的研究和发展，各国在卫生填埋的规划、设计、施工、管理等方面积累了丰富的经验，并开发出成套技术及设备。我国填埋技术使用比较早，目前该技术在我国所有垃圾处理方式中所占比例最高，达到70％～80％。
卫生填埋技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、总体投资小。但是，在当前加速推进城市化，不断扩大城区范围的情况下，填埋近郊不宜，需远离市区，因此造成往返运费增加；另外，填埋法占用大量土地，为防止垃圾中的有害金属和病原菌对地下水造成污染，需充分考虑填埋地的地质条件，且使用后的土地在短时间内无法恢复原来的用途。因此，可供填埋的土地将会越来越少。发达国家已经认识到这个问题，据美国环保局估计，今后20a美国现有的80％的填埋场将被关闭[17]。由于垃圾中有机物堆放过程中会腐解产生甲烷等燃气，易引发爆炸或火灾等事故，因此规定2005年以后有机物含量>5％的垃圾不能进入垃圾填埋场[18]，且填埋物中的无机物成分应>60％，含水率<30％。所有这些问题说明利用填埋法处理城市生活垃圾仍无法从根本上解决垃圾给人类健康和环境安全带来的污染问题[19]。
2.2垃圾焚烧
在当前城市生活垃圾的处理技术中，焚烧处理技术方式已仅次于填埋技术方式而位居第2位，特别是在一些国土面积小、人口密度高、经济和技术发达的国家和地区，已成为第1位的处理技术。垃圾焚烧是将垃圾放在特殊设计的封闭炉中，在超过1200℃的高温下烧成灰烬，然后将灰烬填埋。目前世界上使用较广的垃圾焚烧处理技术主要有机械炉排式、回转式、流化床、热解气化等4种[20]。此技术最大的优点就是减容效果好，一般体积和重量可分别缩减70％～90％和50％～80％[21]，焚烧垃圾能使难降解和易腐败等可造成公害的有机物燃烧成为无机物和二氧化碳，而病原性微生物在高温下完全灭尽，使垃圾变成安定的、无害的灰渣类物质。焚烧后产生的热能可供发电或转化成动力等。
但是，垃圾焚烧处理要求垃圾必须达到一定的热值，即要求垃圾中的可燃物的含量达到一定水平。聂永丰等[22]报道，生活垃圾焚烧处理必须满足：热值≥3360kJ/kg，水分≤50％，灰分≤16％，可燃物≥22％，且该技术一次性投资大，运行费用高，管理和设备维修要求较高；另外，垃圾燃烧还会产生二恶英等有毒气体，对周围环境造成严重污染。
2.3垃圾有机物制成生物有机肥
该方法是集城市生活垃圾处理和资源循环再生利用于一体的生物方法，是在一定人为控制条件下，将垃圾中的可降解的有机物（主要是厨余垃圾）在微生物的生化作用下分解、腐熟转变成腐殖质，可作为有机肥或土壤改良剂施用于农田。该方法处理垃圾成本低，可使垃圾减量60％～70％，其终极产品为有机肥料，可应用于农业、林果业、花卉业、草业生产，可以使垃圾变废为宝，且投资不会很高，比较适合小型城镇生活垃圾的处理，发展潜力很大。
大量研究发现垃圾有机肥能减少化肥用量、增加农产品产量、改善农产品品质，提高农业经济效益，而且能改善土壤结构、保护生态环境，体现出应有的社会效益[23]。城市生活垃圾转化为肥料资源，不仅突破了对城市生活垃圾消极处理的方式，开拓了1条容量极大、无限循环的资源化新路，使工农及城乡大生态系统产生物质良性循环，既能消除污染，又促进工农业生产发展，是生态工程的1个资源合理利用模式[24]。但由于生活垃圾中还含有很多无机物、难以被微生物降解的橡胶、塑料、合成纤维（织物）等有机物和玻璃、重金属等污染物易对农田造成破坏、妨碍耕作，因此制约了垃圾有机肥产品的市场发展前景；同时处理周期一般较长（12～15d）[25]，且处理规模不宜过大。
2.4蚯蚓床法
蚯蚓是1种杂食性的环节动物[26]，在自然生态中具有促进物质分解转化的功能。大量研究发现，蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量的有机物，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用下进行分解转化[27，28]。因此可以利用蚯蚓这种强大的消化分解能力来处理城市生活垃圾，早在20世纪90年代初期，美国、法国、澳大利亚等发达国家就建立了利用蚯蚓处理城市垃圾的工厂，通过运行证明，利用蚯蚓处理城市垃圾是1种可行的方法。蚯蚓的吞食量很大，1亿条蚯蚓1d可吞食40～50t的垃圾，排出20t蚯蚓粪。且蚯蚓还能将垃圾中的重金属富集于体内，从而去除垃圾中的重金属[29]。由于蚯蚓体内含有10％～14％的蛋白质和多种氨基酸，可作为家禽、动物的蛋白添加饲料或通过酸水解法从其体内分离制备复合氨基酸，用于制药或化工等行业，有较好的市场前景。此法处理城市生活垃圾，投资少、见效快、无二次污染，是1种生态处理法。