国外垃圾智能化处理研究现状论文

焚烧发电··· 填埋···

摘要：垃圾分类，在全国的很多城市都面临着同样的尴尬，根据分析垃圾分类问题上的一些现象，调查研究分类垃圾桶只“装”不“分”的各方面原因，进行综合分析，以便对症下药，增强公民的环保意识，使得垃圾分类这一举措能真正达成人们心中的共识，街头垃圾桶也就不再形同虚设。关键词：垃圾分类 分类垃圾桶 环保 [本文转自：lunwen.1kejian.com]一、垃圾分类现状分析：在美国，垃圾分类已成为一种时尚，作为垃圾生产大国之一，各色各样的分类垃圾桶随处可见，垃圾分类观念意识早已深入人心。同时美国政府在垃圾处理问题上进行长期性的监管，提供各类垃圾分类的基础设施，使垃圾分类工作有条不紊地进行着。垃圾分类在例如巴西、菲律宾等发展中国家也都形成了必然的趋势，垃圾分类已逐步成为世界性的潮流。[本文转自：lunwen.1kejian.com]尽管我国曾今在垃圾分类这一领域曾今做了各类尝试和努力，例如通过媒体进行垃圾分类知识以及意义的宣传，有关部门走进社区进行直接性的号召，以及政府制定一系列相关的法律法规等，但至今收效甚微。二、我国垃圾分类现状的原因分析相关人士指出，与发达国家相比，我国没有形成相应的垃圾分类配套法规，推动垃圾分类的强制性动力不够。同时，全社会尚未养成自觉将垃圾分类的习惯，仅靠社会宣传动员的手段来推动垃圾分类是远远不够的。（一）居民缺乏垃圾分类意识据调查，近八成的居民表示，平日扔垃圾时没有分类扔放的意识和想法，居民对于垃圾桶分类标识关注度较低，往分类垃圾桶内扔垃圾很少注意扔得对不对，仅仅是寻求方便，甚至部分人认为将垃圾放入垃圾桶就已经很环保了，以至于几乎所有的分类垃圾桶内的垃圾都是混装的。与此同时，居民对于可回收、不可回收垃圾概念模糊，仅仅认为，可用的，用来卖钱的就是可回收垃圾，又对于垃圾分类的意义不了解。何况分类垃圾桶早已被环卫工或拾荒者多次光顾，大多可用于回收的垃圾已经被拾走，最终环卫部门在统一收垃圾时仍是将所有垃圾一齐倒入拉机车，居民认为在源头进行垃圾分类的效果不大，逐渐失去了垃圾分类的动力。（二）垃圾分类缺乏强制性约束我国的垃圾分类工作在立法层面上既没有约束机制，又没有鼓励机制，是一大问题。政府等相关国家机构现阶段仅仅采用宣传的手段是不足以从根本上推动垃圾分类工作的，在日本，如果居民没有进行垃圾分类，环卫工人不会收你的垃圾，即使你丢进垃圾桶，也会被送回门口。（三）垃圾处理的基础设备及资金投入的匮乏由于人力物力有限，环卫处采取的也就是单一的垃圾车。相关机构人员表示，如果要实现真正分类，就要在投放分类垃圾桶之后，调派不同的车辆运输不同的垃圾。经粗略测算，分类运输至少要增加几千台车，对交通的压力巨大。而到了处理环节，我国几乎没有各类可回收垃圾的专项处理设备。因此，分了类的垃圾最终还是被混合运走。一次环保产品展示会上，一套德国产的废旧电器无害化处理的生产线展示了垃圾处理的先进性，一边放进废旧设备的同时，另一边就会分解出金、银、铜等可利用的现成资源，但这样的设备标价却要1000多万元。对于发展中国家而言，资金和问题是垃圾分类急需解决的首要问题之一。三、有关垃圾分类工作的建议垃圾分类的法律法规不完善，资金投入不足，公民的环保意识薄弱，导致开展垃圾分类工作举步维艰。随着垃圾混合处理带来的浪费和污染越来越严重，分类处理垃圾势在必行，那么应当如何突破这一瓶颈呢？（一）垃圾分类观念的推广垃圾分类观念的推广需要相关部门和公众的共同努力。垃圾分类有赖于全体公民的环保意识的增强，环境素养的提高，更需要政府等部门进行定期的宣传指导，并配合以长期的监督工作。在当代社会，可持续发展是时代的主题，这事众所周知的事情。首先，相关部门需要从垃圾分类的积极意义和作用出发，引导公民自觉意识到垃圾分类工作对于环保事业的巨大贡献；其次，国家应加强可回收垃圾概念以及处理问题等相关知识的普及率，同时辅助相关的经济鼓励和制裁措施，将垃圾分类的观念植入公民意识中。也可从校园着手，提高这些即将迈入社会、易于接受新鲜事物的青少年的垃圾分类意识，从而实现分类垃圾桶的真正作用。（二）在垃圾分类工作上加大投入垃圾分类收集是一项社会系统工程，只有社会形成了封闭的资料循环利用，建设起完整的系统，分类收集才可能持久，才会有生命力，垃圾分类工作不是只利用大范围投放分类垃圾桶就能实施进行的，政府应在垃圾分类上加大投入，这种投入包括政策引导、技术研究、运输体系的完善，更重要的是资金上的投入，逐步建立起相关基础设施、配套设施等垃圾处理硬件，从而建立起分类回收系统。（三）鼓励各类环境社会团体的参与我国存在大量的社会环境团体，他们的影响力和号召力并不亚于国家政府等相关机构，通过这些团体的共同参与，来完善垃圾分类制度与法规，并广泛推广与实施，来促进垃圾回收以及环境这一块的体制健全。垃圾分类的制度及法规的制定实施工作不仅仅是国家和社会的事，个人同样负有重要的责任。除了专门的立法执法机构，公民也可通过媒体以及环保机构等其他一些社会性渠道来参与相关法规的健立和实施。结论人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。垃圾分类是一个长期的工作，随着中国的经济发展和各项社会体制的健全，我相信在不久的将来中国会是国际上著名的“生态国家”。

国内外垃圾处理技术现状目前，国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥法、焚烧法、发酵产沼气法。2008年统计数据表明，发达国家处理生活垃圾方式以焚烧为主，日本、新加坡、法国、比利时、德国、荷兰、瑞士、丹麦、瑞典等国所采用焚烧的比例分别为79%、41%、32%、36%、35%、39%、59%、54%、49%，国内主要以填埋法为主，填埋法、焚烧、堆肥法所占比例分别为81%、14%、3%。近年来，土地资源日益紧张，垃圾热值的逐渐提高，国内焚烧法的比例呈上升趋势，堆肥处理处于萎缩状态，卫生填埋场处理场的数量和处理能力处于增长状态。中国住房和城乡建设部最近统计资料介绍：截止2010年9月，全国设市城市、县及部分城镇共建成生活垃圾无害处理设施849座，其中卫生填埋场676座，堆肥厂90座，焚烧厂90座，综合处理厂76座。无害化处理能力399702吨/日，其中卫生填埋281927吨/日，堆肥1950吨/日，焚烧68865吨/日，综合处理46960吨/日，卫生填埋、焚烧、堆肥处理能力所占比重分别约为70.5%、17.2%、0.5%。1.1 卫生填埋法卫生填埋是目前国内外广泛采用的垃圾处理技术，也是必不可少的垃圾最终处置技术（王巍，2008）。美国因土地面积大，填埋法较焚烧法的成本低而主要采用填埋法处理垃圾，填埋所占垃圾处理比例为50%；英国土壤结构中有20～30m的天然土层，具有良好的防渗能力，较适合填埋，因此较普遍采用填埋工艺，填埋所占比例为55%；我国填埋所占比例为81%。- 84 -1.1.1 填埋法的技术现状填埋处理将垃圾埋入地下，通过微生物长期的分解作用，使之分解成无害的化合物，该处理技术成熟，操作管理简单，处理量大，运行费用低，能处理处置各种类型的废物并可利用垃圾填埋气发电，向城市提供电能或热能。目前，国外现代化大型生活垃圾卫生填埋场大多采用单元填埋法，并对垃圾进行分层压实和每日覆盖，填埋场防渗处理采用人工合成材料作为衬底，通过收集管将填埋沼气导排并使其安全直燃，或通过管网系统收集后经过进化处理作为能源回收利用。我国的生活垃圾填埋场可分为三类：简易填埋场；受控填埋场；卫生填埋场，严格按照标准建设和运营的卫生填埋场的数量较少。我国多数采用厌氧填埋法。 1.1.2 填埋法存在的问题在城市化发展越来越快的今天，填埋场的选址越来越困难，卫生填埋处理占用大量土地资源，填埋场占地时间很长，不利于土地资源再利用，而且垃圾填埋过程中会产生大量的渗滤液，填埋气体和垃圾飘尘，对环境造成污染。1.2 焚烧法由于焚烧法处理量大、速度快、占地面积小的优点，是生活垃圾达到减量化、无害化、资源化的有效处理方式。目前，日本、瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国所采用焚烧的比例，已接近或超过填埋。垃圾焚烧也已成为我国垃圾处理的一个重要方向。然而由于我国生活垃圾成分复杂，缺乏有效的分类收集，热值不高，虽然垃圾焚烧发电近几年发展速度较快，但总比重仍然较低，主要集中在东部沿海发达地区。 1.2.1 焚烧法的技术现状焚烧是一种对城市生活垃圾进行高温热化学处理，将其变为无机灰渣的过程，在大约800～1000℃的高温条件下，生活垃圾中的可燃组分与空气中的氧发生剧烈的化学反应，在这个过程中释放出能量，得到高温燃烧气体和少量性质稳定的固体残渣。垃圾焚烧产生的高温气体可作为热能进行回收利用，焚烧得到的性质稳定的残渣可直接进行卫生填埋。该方法减量效果明显，焚烧处理后一般可减容80%～90%。占地面积小，选址灵活，可在市区建设，节省垃圾运输费用。国外的焚烧技术发展已比较成熟，机械炉排焚烧炉的类型已成熟，目前，美国、德国、日本等发达国家先后开展了生活垃圾气化熔融技术的研究。我国垃圾焚烧处理技术主要包括炉排炉技术和流化床技术，其中炉排炉技术比例较大，主要引进国外技术，而流化床技术主要以国产化技术为主。 1.2.2 焚烧法存在的问题垃圾焚烧面临的最主要问题是垃圾焚烧尾气的产生，包含颗粒物、SO2、SO3、NOX、HCl、HF、重金属、二恶英等多种污染物，其中最受关注和争议的为二恶英。尤其在我国，生活垃圾水分和灰分含量高，热值低，需要较多的辅助燃料，除少数经济较发达的城市外，其他城市的混合垃圾热值较低，含渣量较高，而焚烧飞灰未得到安全处置（赵树青，等，2011）。因此，近年来，国内生活垃圾焚烧厂建设曾受到质疑。1.3 堆肥法目前，国内外堆肥法处理率呈逐渐下降趋势，我国虽具有传统堆肥技术的悠久历史，但由于我国垃圾分类未有效执行，堆肥处理率不高。 1.3.1 堆肥法的技术现状堆肥法是利用自然界的微生物来降解垃圾中有机质，使其变为稳定的腐殖质，可作为肥料。目前，国外发展较快的堆肥方式为庭院垃圾堆肥、制造有机复合肥技术。我国常用的生活垃圾堆肥技术主要为简易高温堆肥技术、机械化高温堆肥技术。1.3.2 堆肥法存在的问题堆肥处理设备技术水平低，发酵期间容易产生恶臭，工艺条件难以控制，难以保证堆肥设施的长期、连续、稳定运行，堆肥效率低。同时垃圾中有害成分对大气、土壤及水源造成了严重污染，不仅破坏了生态环境，而且也严重危害人体健康。1.4 厌氧发酵技术厌氧发酵技术能较好地实现生活垃圾的资源化、无害化和减量化。2006年，欧洲运行和建造的厌氧发酵厂总数达到124座（Kelleher，2007）。目前，厌氧发酵技术在国内逐步发展，逐步建设厌氧发酵处理厂。 1.4.1 厌氧发酵处理的技术现状厌氧发酵处理是指在特定的厌氧条件下，微生物将有机垃圾进行分解，其中的碳、氢、氧转化为甲烷和二氧化碳，而氮、磷、钾等元素则存留于残留物中，并转化为易被动植物吸收利用的形式。国外厌氧发酵技术主要有高温和中温厌氧发酵；干法发酵和湿法厌氧发酵；单级和多级厌氧发酵。 1.4.2 发酵产沼气法存在的问题一般生活垃圾直接厌氧发酵制沼气难度较大，进行工程化应用还不成熟，而且并非所有的生活垃圾都适用于厌氧发酵制沼气。因此，为达到理想的处置效果，首先对垃圾进行分类，其次应对生产流程进行严格的控制。2 国内外生活垃圾处理技术的发展趋势填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法，虽然填埋处理率有下降趋势，但填埋场处理仍占据重要的地位，尤其在不发达国家。垃圾焚烧也已成为我国垃圾处理的一个重要方向，随着我国城市生活垃圾焚烧技术水平的不断提高、焚烧余热利用特别是余热发电进入了加速起步阶段。同时，国外仍稳步发展焚烧发电和厌氧发酵产沼气技术。厌氧发酵厂在我国也逐步建立起来。然而，由于生活垃圾组分的复杂性，单一的垃圾处理技术存在一定的弊端，从而造成二次污染或者资源的浪费，从节能减排和循环经济的角度，垃圾分选回收利用，垃圾的综合处理是未来的一个发展趋势。 2.1 垃圾分选、回收的发展生活垃圾分类收集、回收是垃圾前处理，是根治生活垃圾污染的根本途径和发展循环经济的前提条件。通过分类收集，不仅使资源得以再生利用，而且使垃圾的体积变小，减少了运费，降低了垃圾处理的难度，最终降低垃圾处理的成本。同时，垃圾分类收集能简化垃圾处理技术，提高垃圾处理效率。垃圾分类收集后，可将其中的可燃成分进行焚烧发电，提高热效率；可以将易降解的有机物分选出来进行堆肥处理，提高堆肥的质量；可以减少用于填埋的垃圾中湿垃圾和有毒害垃圾的含量，减少环境污染。目前，国外先进发达国家的生活技术分类，监督严格，在日本，垃圾分类已成为市民的生活习惯和社会的普遍要求，而在我国，目前大部分城市的生活垃圾仍采用混合收集，大量有害物质如干电池、废灯管等未经分类直接进入垃圾填埋场，不仅增大了垃圾的运输和填埋量，而且增大了垃圾无害化处理的难度，迄今国内还没有一座城市全面推行垃圾的分类收集。因此，我国应该借鉴国外发达国家实现垃圾分类，首先应该提高居民环保意识，使垃圾分类收集深入人心；借鉴国外经验，倡导使用垃圾袋（筒）制度；构建垃圾回收的产业链；健全法律法规，政策引导，政府调控。2.2 垃圾焚烧发电技术城市生活垃圾的焚烧发电，是指利用焚烧炉对生活垃圾中可燃物质进行焚烧处理，通过高温焚烧后消除垃圾中大量的有害物质，达到无害化、减量化的目的，同时利用回收到的热能进行供热、供电，达到资源化，垃圾焚烧后产生的惰性残渣可以填埋处置，或作为二次建材加以利用，焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。垃圾发电在发达国家已是成熟的产业并进入了产业化、市场化的成熟期。发达国家已经审视垃圾焚烧发电技术的环境友好性，焚烧发电技术在发达国家得到越来越广泛的应用。我国于1985年开始首次引进垃圾焚烧发电技术，2007年6月发布的《节能减排综合性工作方案》和《中国应对气候变化国家方案》均将垃圾焚烧发电作为一种减排二氧化碳的垃圾处理方式给予鼓励发展。2009年，我国已有垃圾发电厂140多座，然而主要集中分布在北京、天津、上海、重庆、广东、浙江、江苏经济发达城市和地区。2010年8月，北京高安屯垃圾焚烧厂正式通过了国家环境保护部的竣工环境保护验收现场检查，是北京市的第一座现代化大型垃圾焚烧厂，采用先进的机械炉排炉技术，能够确保垃圾焚烧产生的大气污染排放指标控制严于国家标准和北京市地方标准。预计“十二五”期间，我国将新增生活垃圾焚烧发电厂处理能力8万～10万t/d，新增生活垃圾焚烧发电厂70～80座。2.3 水泥窑与垃圾焚烧厂联合处理发达国家已寻求新的生活垃圾处理技术，以工业协同处理废物技术逐渐成为处理生活垃圾的新视点，现有工业处理固体废弃物不仅能消除废弃物对环境的污染，而且能为现有工业提供原料和燃料。国外已开发出多种水泥工业和生活垃圾协同处理的技术，并取得了明显的效果，如日本的水泥厂把垃圾焚烧厂焚烧生活垃圾时产生的灰渣、飞灰等废物作为生产水泥的替代原料。由于我国垃圾的特殊性，发达国家的处理技术，只能借鉴，因此，必须开发出适合我国垃圾成分和特征的水泥工业生活垃圾处理技术。目前，我国已成功开发水泥窑和垃圾焚烧炉联合技术，指在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉，由水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾，该技术可以全利用垃圾热能和灰渣，污染物排放低，不需要二次处理，投资省，费用低。该处理技术不需外加燃料，垃圾焚烧温度可达900℃，符合焚烧垃圾的温度控制要求，烟气在850℃以上停留时间超过2s，防止二恶英的生成。焚烧垃圾起到了代替燃料的作用，能够实现垃圾的无害化、资源化和无残留处理。2.4 水泥窑焚烧—厌氧消化工艺联合利用水泥窑协同综合处理生活垃圾，如水泥窑—厌氧消化技术联合处理生活垃圾为我国生活垃圾多元化处理的一种新模式。将垃圾分选后，可燃组分可供水泥窑或焚烧厂焚烧用能，而将有机易腐垃圾采用厌氧消化技术，尤其适合于高含水率、易降解有机物的处理。厌氧消化过程中，有机物的碳大部分以沼气和部分二氧化碳的形式释放进行处理，沼气经净化与处理后可用于发电，发电后的热尾气可以用作替代燃料的烘干热源。水泥窑协同处理中窑内温度高，可保证有机物焚毁完全；物料和气体在窑内停留时间长，有充分的焚烧时间；水泥窑容积大，热稳定性好，可提供连续稳定的焚烧环境；水泥窑内呈碱性，便于废气的净化处理，重金属也将进行有关矿物的晶格共溶而不至于造成二次污染。3 结语目前，国内外垃圾处理技术为填埋、堆肥、焚烧、发酵，而单一的垃圾处理技术存在一定的弊端，随着各国对节能减排和循环经济发展及进一步改善环境的要求，垃圾分类、回收，焚烧发电技术，垃圾综合治理技术，逐渐成为垃圾处理的发展趋势。