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垃圾處理

發布日期:2016-01-14

垃圾是人類日常生活和生產中產生的固體廢棄物,由于排出量大,成分復雜多樣,且具有污染性、資源性和社會性[1]  ,需要無害化、資源化、減量化和社會化處理,如不能妥善處理,就會污染環境,影響環境衛生,浪費資源,破壞生產生活安全,破壞社會和諧。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除,并進行無害化處理,最后加以合理的利用。當今廣泛應用的垃圾處理方法是衛生填埋、高溫堆肥焚燒。垃圾處理的目的是無害化、資源化和減量化。

要種類編輯

垃圾處理市場[利用垃圾(生物質)生產木炭、焦油和煤氣] 基本上是先分類、再進行回收、然后處理。處理方法:最常用的是填埋,但是效果很慢、占地還廣、容易對地下水產生二次污染。還有就是焚燒,但對空氣污染大、投資也大。

生活垃圾

垃圾處理菌垃圾處理菌
利用垃圾生產木炭、焦油和煤氣,是將垃圾中的可燃物(生活污水處理的污泥也是的)和非可燃物利用液選分離,其中對可燃物進行干餾而得到木炭、焦油和煤氣,不產生二惡英(毒王)。非可燃物可分離出玻璃、煤灰、磚、石頭和廢舊電池,玻璃可以回收利用,煤灰可用作施肥,磚、石頭可以用作建筑材料,廢舊電池經破碎、高溫熔化,根據各種金屬的熔點不同而分離出不同的金屬,從而達到循環利用。木炭可以氣化產生氫氣、甲烷等,是因為煤可以氣化。木炭也可以液化產生汽油、柴油等油品,也是因為煤液化產生油品。煤氣中有氫氣、甲烷、微量的一氧化碳和二氧化碳。利用變壓吸附可分離出氫氣、甲烷,氫氣可供燃料電池使用發電,甲烷液化供其它用途(如打火機)。也可利用燃氣發電機進行發電,還可以利用煤氣生產甲醇。焦油中含有木酸液、木焦油、木瀝青。利用蒸餾方式可將焦油中的化學物質分出來,如甲酸、甲醇等。還有珍貴的藥品原料。以上分離生產裝置中國均有。云維集團有干餾、煤氣化、煤分離裝置,開遠解化公司有煤液化裝置。東北吉林、湖南有廢舊金屬回收裝置。己獲專利, 一天處理4000t垃圾,生產甲醇350t(煤氣140萬m3發電280萬度) ,木酸液800t,木焦油400t,木炭800t,可發電160萬度。生產1t甲醇耗: 電840KWh,水8t,蒸汽1t,煤氣3200m3。 發1KWh耗: 耗炭350~400g,水3kg。在城市化進程中,垃圾作為城市代謝的產物曾經是城市發展的負擔,世界上許多城市均有過垃圾圍城的局面。而如今,垃圾被認為是最具開發潛力的、永不枯竭的“城市礦藏”,是“放錯地方的資源”。這既是對垃圾認識的深入和深化,也是城市發展的必然要求。

農田垃圾

我國是一個農業大國,耕地面積超過了18 億畝,每年有豐富的秸稈量產生。據調查,2009 年,全國農作物秸稈理論資源量為8.20億噸(風干,含水量為15%)。從品種上看,稻草約為2.05 億噸,占理論資源量的25%;麥秸為1.50 億噸,占18.3%;玉米秸為2.65 億噸,占32.3%;棉稈為2584 萬噸,占3.2%;油料作物秸稈(主要為油菜和花生)為3737 萬噸,占4.6%;豆類秸稈為2726 萬噸,占3.3%;薯類秸稈為2243 萬噸,占2.7%。如此巨量的生物質秸稈,由于沒有很好的技術來利用,仍大部分被廢棄與焚燒處理。不僅造成了令人痛心的資源浪費,也給環境(大氣、水質和土壤)的惡化帶來了不可低估的影響?,F階段,世界各國都注重農林廢棄生物質(農作物秸稈)的綜合利用,尤其是北美和歐洲。利用途徑主要集中在能源、飼料和肥料三個方面。我國政府亦很重視,不遺余力地支持和推廣秸稈的綜合開發利用。在2006 年的一號文件中就要求重點推廣農業發展廢棄物綜合利用技術,僅此一項的財政投入就達上億元。然而由于政策不完善,研發水平低下,一些關鍵性技術難以突破,收效甚微,2001年的數字提到每年有約四億噸秸稈被廢棄[2]  。
被粗放利用的秸稈大部分只用于燒火做飯、飼養牲畜、蓋棚、取暖與肥田等。雖然,我國農村生活用能結構已發生了一定的變化,但薪柴、秸稈等生物質仍占消費總能量的50%以上,是農村生活中的主要能源。然而,受到現階段生物質收集手段、運輸方式和高效轉化與利用水平等技術瓶頸困擾,2013年的今天主要還是以直燃方式取暖供熱為主,不僅熱轉化效率低下(能源利用率僅15%左右),而且嚴重污染環境,導致城鎮地區PM2.5 超標和鄉村地區能見度下降等。保定市方正機械廠生產的垃圾預處理(即分選)成套設備,主要用于城市多年填埋的非正規陳腐生活垃圾分選,新鮮生活垃圾集中地的垃圾分選。垃圾分選處理設備可將生活垃圾分選成可燃物、有機土、再生利用物及石塊等四大部分。在不上深度處理裝置的情況下,采用可燃物焚燒、20m/m以下的有機土用于園林綠化、可再生利用物再生利用(如廢塑料用來做二級塑料)、石塊用作建材等簡易方法處理,可使垃圾實現減量化、資源化、無害化及讓處理后的垃圾坑的土地用于城建或一坑重復埋垃圾的目標。保定方正垃圾分選分類處理設備是從垃圾綜合處理首先必須進行分選的要求出發研發的,它包括破碎、分選、傳輸、打包四個部分,全部由該廠生產。
高值綜合利用生物質秸稈資源,已是我國現階段農業結構調整和農村經濟發展的一項重大課題。植物生物質的主要成分是木質纖維素,是世界上唯一可預測的能為人類提供物質和燃料的可持續資源。全球每年產生的生物質總量約2.9×1021 焦耳的能量,但是利用率才將近7%。如何實現生物質資源高值化綜合利用,這是賦予全球相關領域科技工作者的重大歷史使命,時不我待,機遇與挑戰并存。事實上,農林生物質廢棄物(農作物秸稈、林木加工邊角料等),是轉化生物質能源(固體燃料、燃料乙醇、生物丁醇、生物柴油、航空燃油、厭氧消化沼氣、生物質熱解氣和生物質發電等)、生物基材料和功能化學品等方面的寶貴資源。若基于擬構建的農林生物質資源綜合利用創新平臺和連續多口閃爆為龍頭的技術支撐體系,將寶貴的生物質資源高效率、低成本和大宗量轉化為高附加值產品(紙漿、木塑板、飼料、燃料、功能保健食品和高純特效藥品等),將不失為一種現時代穩定基礎農業地位、妥善解決三農問題、帶動相關產業可持續發展、拉動地方經濟、改善村鎮生態環境、促進社會主義新農村建設、發展循環經濟和打造綠色生態產業鏈的新舉措。作為當前農林生物質廢棄物預處理的現實可行手段,汽(氣)體閃爆技術顯現出高效、快速和適于規?;幚淼莫毜絻瀯?。利用取之不盡、用之不竭的農林廢棄生物質生產燃料和石油化工產品是綠色化學的重要研究方向,也是石油煉制和石化工業實現可持續發展的必由之路。繼醫藥生物技術、農業生物技術之后,生物技術產業發展現已進入工業生物技術階段,其核心部分就是生物煉制,即用生物質來生產能源和各種化工產品與生物材料,各國對此技術領域發展十分重視。生物質既是可再生能源,也能生產出上千種的化工產品,且因其主成分為碳水化合物,在生產及使用過程中與環境友好,又勝化石能源一籌。另外,它以作物秸稈、畜禽糞便、林產廢棄物、有機垃圾等農林廢棄物和環境污染物為原料,使之無害化和資源化,將植物蓄存的光能與物質資源深度開發和循環利用,堪稱循環經濟之典范。
生物質資源轉化利用已成為全球重大熱門課題之一,正受到世界各國政府與科學家的廣泛關注。聯合國開發計劃署(UNDP)、世界能源委員會(WEC)和美國能源部(DOE)都把生物質能當作發展可再生能源的首要選擇?,F代生物質產業是利用農作物、樹木和其他植物及其殘體、畜禽糞便、有機廢棄物等可再生或循環的有機物質為原料,通過工業性加工轉化生產生物質化學品、生物燃料和生物能源以及生物基功能材料的一個格外引人關注的新興產業。盡管生物質產業的發展將使人類不再過分依賴化石能源,2013年以生物質為原料的“糖經濟”尚缺乏與石油天然氣為原料的“烴經濟”競爭的實力。雖然生物質原料成本低,但加工轉化成本高,只有實現技術上的突破,才能形成完整的生物質技術工程體系。目前我國已經是生物技術大國,許多產品的產量在世界居第一位,然而這些產品的技術經濟指標卻較為落后,需要通過努力發展成為生物技術強國。美國戰略經濟分析家里夫金博士在《生物技術世紀》里指出,生物技術世紀也可能是中國人的世紀,希望中國在生物技術世紀發揮重要的作用。專家認為,我國有條件進行生物能源和生物材料規模工業化和產業化,可以在2020 年形成產值規模達萬億元,在“石油枯竭拐點”來臨之際形成部分替代能力。

主要危害編輯

垃圾的分類及其危害

來看一下人類的生活垃圾都有哪些:
⑴人類和動物的糞便。存在傳染性細菌、病毒。
⑵醫療機構的醫用垃圾。存在大量的易感染病毒和難以降解的化學性物品。
⑶建筑裝飾垃圾。存在易揮發的化學物質。
⑷輕工業垃圾。大部分是難以降解的化工材料,如塑料、油漆等。
⑸電子行業生產的電子材料垃圾。包括主要的重金屬成分和難以降解的玻璃纖維、塑料等。重金屬有鉛、錫、鋅、銀、金等危害人類身體健康的重金屬材料。
⑹化學工業生產的化合類有毒有害物質垃圾。如苯類等易揮發物質。
⑺電池。是人們生活中不可缺少的工業用品,它的污染主要體現在重金屬和化學物質方面,包括酸類和堿類等化學成分,也包括難以降解的塑料等材料。
⑻城市各方面的生活污水和制造業等工業企業排放的污水。
⑼少量的放射性污染物。
⑽其他沒有列出的人類生活垃圾。

焚燒處理的二次污染

焚燒處理也會產生對環境的污染和淺表性漫長性侵害,主要包括垃圾燃燒后的空氣污染。在這一類污染中主要包括:
⑴化學制品在高溫焚燒過程中產生的有毒有害物質污染。
⑵空氣中的有毒有害物質(包括硫化物、碳化物等物質)污染。
⑶汽車工業產生的化工垃圾對環境的污染,柴油汽車尾氣的重度污染和低量的慢性污染。
⑷生活垃圾在燃燒時產生的其他有毒有害性物質污染。
盡管有高科技的除塵和降低有毒有害物質的排放設施,但依然存在微量有害物質的長期排放和積淀,仍然可對地球生物造成慢性的病理傷害。但由于微量有害物質會在生物體內長期沉淀積累,導致慢性病不斷加重,使病情難以確診。
上述兩項,現代科技再發達,也不能完全凈化??倳粲幸欢ǖ膶θ祟惡蜕锏穆岳奂邮骄C合侵害。它導致的后果無異于人類慢性自殺。這不是危言聳聽,城市的綜合性污染越來越嚴重,城市化的發展過程中存在地質環境以及空氣污染的治理問題。城市垃圾填埋處理帶來的地質性污染以及焚燒垃圾帶來的空氣污染是最重要的兩項指標。最為關鍵的問題是由于汽車行業的快速發展,加重了空氣污染治理的困難,這不包括城市垃圾焚燒造成的污染物。汽車在高速運行時攜帶起的灰土塵埃也是主要的污染之一。汽車排放尾氣的管道角度是揚塵的罪魁禍首。汽車尾氣排氣管應設計為向后,而不少汽車的排氣管道是朝向地面的,汽車功率越大吹起的塵土量就會越高。

處理方法編輯

國際

垃圾處理方式 (利用垃圾(生物質)生產木炭、焦油和煤氣) 國內外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛生填埋、高溫堆肥和焚燒等,這三種主要垃圾處理方式的比例,因地理環境;垃圾成份、經濟發展水平等因素不同而有所區別,表2-1為三種處理方式的比較。
由于城市垃圾成份復雜,并受經濟發展水平、能源結構、自然條件及傳統習慣等因素的影響,所以國外對城市垃圾的處理一般是隨國情而不同,往往一個國家中各地區也采用不同的處理方式,很難有統一的模式(表2-1)。但最終都是以無害化、資源化、減量化為處理目標。從應用技術看,國外主要在填埋、焚燒、堆肥、綜合利用等方式,機械化程度較高,且形成系統及成套設備。從國外多種處理方式的情況看,有以下趨勢:⑴工業發達國家由于能源、土地資源日益緊張,焚燒處理比例逐漸增多;⑵填埋法作為垃圾的最終處置手段一直占有較大比例;⑶農業型的發展中國家大多數以堆肥為主;⑷其它一些新技術,如熱解法、填海、堆山造景等技術,正不斷取得進展。
焚燒是世界各國廣泛采用的城市垃圾處理技術,大型的配備有熱能回收與利用裝置的垃圾焚燒處理系統,由于順應了回收能源的要求,正逐漸上升為焚燒處理的主流。國外工業發達國家,特別是日本和西歐,普遍致力于推進垃圾焚燒技術的應用。國外焚燒技術的廣泛應用,除得益于經濟發達、投資力強、垃圾熱值高外,主要在于焚燒工藝和設備的成熟、先進。世界上許多著名公司投入力量開發焚燒技術與設備,且主要設備與附屬裝置定型配套。國外工業發達國家主要致力于改進原有的各種焚燒裝置及開發新型焚燒爐,使之朝著高效、節能、低造價、低污染的方向發展,自動化程度越來越高。
中國城市垃圾處理起步較晚,截止1992年底,全國垃圾、糞便清運量已達11264萬t,而垃圾、糞便無害化處理廠僅有371座,處理總能力71501t/d。近幾年各地根據實際情況,從對策和規劃著手,對城市垃圾處理技術進行了有益的探索。杭州、常州、天津、綿陽、北京、武漢等城市在學習國外城市垃圾處理技術經驗的基礎上,自行設計了具有中國特色的垃圾機械化堆肥處理生產線;深圳、樂山等城市建設垃圾焚燒廠的成功,也為各城市應用焚燒技術提供了經驗;沈陽、鞍山等城市對醫院垃圾實行統一管理,集中焚燒,也走出了特種垃圾處理的新路。

中國

中國城市垃圾處理的技術對策是:以衛生填埋和高溫堆肥技術為主,提倡有條件的城市特別是沿海經濟發達地區發展焚燒技術。近幾年各城市開始進行垃圾焚燒處理的基礎研究和應用研究工作,開發了包括NF系列逆燃式、RF系列熱解式、HL系列旋轉式小型垃圾燃燒爐及一批醫院垃圾專用焚燒爐,并建設了一批中小型城市簡易焚燒廠(站)。1985年,深圳引進日本三菱公司焚燒成套技術與裝備,建成了中國第一座大型(300t/d)現代化垃圾焚燒發電一體化處理廠,為中國開展城市垃圾焚燒裝置國產化工作打下了基礎。
關于城市垃圾的處理方法
客觀分析近幾年中國城市垃圾構成變化,可以說,隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高,城市垃圾中可燃物、易燃物含量明顯增加,熱值顯著增大,一般經過分類、分選等預處理后,垃圾熱值已接近發達國家城市垃圾的熱值。因此中國一些城市,特別是沿海經濟發達地區等已具備了發展焚燒技術的基礎。
國家有關部門與部分專家學者擬定了在中國各城市中心實施垃圾焚燒處理的方案。一石激起千層浪,掀起了一場處理城市垃圾“焚燒”與“反焚燒”的爭議,在民眾中引發了很大的轟動。政府擬在各大城市建立城市垃圾焚燒處理廠的問題,遭到了廣大市民的激烈反對,在城市中心及邊緣建立垃圾焚燒區域弊大于利。關于城市垃圾的,各國大部分采用的是焚燒和掩埋的處理方法。但是,問題并不這么簡單,世界綠色環保組織最為關注的人類垃圾處理問題是一件很棘手的事。人類垃圾的最佳處理方式已不是我們以往采用的最簡單的焚燒和掩埋辦法。當今,人類不得不重新思考自己生產的垃圾應該如何消納處理,掩埋和焚燒都不是最佳的方案。
城市垃圾掩埋會導致嚴重的地質性水土污染。因為人類的生活垃圾包括很多有毒有害物質和病菌、病毒以及各種重金屬元素,極易危害人類和生物的正常生存繁衍。
輻射處理用γ射線和電子束照射城市固體廢物,以達到殺菌、消毒作用的一種無害化處理方法。
污水處理廠排出的污泥等廢棄物內含有大量病菌、病毒、寄生蟲卵等病原體,活力很強,采用普通加溫或投加石灰等殺菌方法難于完全殺滅。這些固體廢物作為肥料施于農田,有些病菌能在土壤中生存數月之久,造成土壤和水源污染,威脅人類和牲畜的健康。
20世紀70年代初,農業領域在應用放射性技術的基礎上形成“廢物輻射處理”新技術。歐洲農業核技術學會(ESNA)已成立“廢品輻射處理組”。1977年在瑞典召開了第二次國際“廢物輻射”會議。
廢物輻射處理方法比之化學、生物以及發酵處理法有許多優點,它的設備簡單,操作方便,用泵或其他傳送工具把廢物送進輻射處理設備,經放射線照射后即可達到殺菌目的,而且放射線穿透力強,殺菌較徹底。污泥經過照射,顆粒還會由小變大,從而使污泥具有良好的脫水和沉淀性能。
美國和德國建有這種處理廠。美國設在波士頓鹿島的污泥輻射處理廠,日處理量為375m3。其設備如圖所示。污泥傳送鼓材質為不銹鋼,長度132厘米,直徑45厘米。采用的最小輻射劑量為40萬拉德(rad),電子束能量為850千電子伏。
德國設在萬德爾的污泥輻射處理廠,每小時處理量為6m3,廠房占地面積400㎡,高9米,采用的最小輻射劑量亦為40萬拉德。
實踐經驗證明,污泥的輻射處理設備的電子束的能量越高,通過電子束輻射區的污泥層厚度也可以越大。一般,污泥層厚度為1.5~5毫米時,電子束的能量相應為750千電子伏至 1.5兆電子伏;污泥層的寬度以1.2米,流速以2米/秒為宜。
輻射法處理污泥的費用并不高。德意志聯邦共和國一個廠房面積為150㎡的處理廠,可處理20萬至100萬人口的城市污水處理廠排出的污泥,其處理費用為每噸污泥2.70西德馬克。
由于廢物中所含病原體的種類和數量不同,故有效的輻射劑量也不一樣,一般安全劑量在 100萬拉德以下。常用的輻射源有60鈷、137銫、90鍶、85氪等。利用廢放射性同位素是經濟可行的方法。
進行輻射處理時,只要把輻射源密封好,如放置在壁厚為1.5米的混凝土或其他貯器內,以及輻射劑量不超過上述安全值,就不會產生放射性污染,不存在消除放射性吸收量的后處理問題。
另外關于農村的垃圾處理也是一個亟待,解決的問題。

一般方法

垃圾處理的一般方法可概括為物質利用、能量利用和填埋處置三種方法。
物質利用,又稱物質回收利用,指通過物理轉換、化學轉換(包括化學改性及熱解、氣化等熱轉換)和生物轉換(包括微生物轉換、昆蟲轉換和動物轉換等),實現垃圾的物質屬性的重復利用、再造利用和再生利用,包括傳統的物質資源回收利用和易腐有機垃圾轉換成高品質物質資源。
能量利用,又稱能量回收利用,指將垃圾的內能轉換成熱能、電能,包括焚燒發電、供熱和熱電聯產。
填埋處置,指對不能進行資源化處理(包括物質利用和能量利用)的無用垃圾進行填埋處置。
如果從垃圾生命全周期來看,垃圾處理還應包括源頭減量與排放控制環節,嚴格意義上的減量化系指源頭減量,通過改變產品設計習慣、改變原料采購習慣、改變消費者購買與消費習慣、改變商業模式等方法,減少生產生活過程的資源浪費與廢棄物產量。一般而言,
垃圾處理應堅持先源頭減量和排放控制、再物質利用、后能量利用和最后填埋處置的分級處理與逐級利用理念,均衡發展垃圾處理的各個環節,充分發揮各種垃圾處理方式的作用,尤其要加強分類垃圾的物質利用,減少垃圾的產生量,并減少每級處理后的垃圾排放量[1]  。

發展前景編輯

中國垃圾處理行業前景
1986年開始我國現代城市生活垃圾處理行業開始逐步發展,200
全國生活垃圾無害化處理設施建設投資分布全國生活垃圾無害化處理設施建設投資分布
0年至今,城市垃圾處理能力提升明顯,特別是先進的垃圾處理技術開始逐步得到應用。
2007年1-11月,中國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業累計實現工業總產值61,149,109千元,比上年同期增長了58.75%;累計實現產品銷售收入59,540,739千元,比上年同期增長了53.58%;累計實現利潤總額1,614,130千元,比上年同期增長了51.17%。
2008年1-8月,
中國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業實現累計工業總產值64,530,292千元,比上年同期增長了57.42%;實現累計產品銷售收入62,446,110千元,比上年同期增長了54.54%;實現累計利潤總額2,100,576千元,比上年同期增長了81.14%。
隨著環境問題逐漸被重視,節能、環保成為各國的發展主題,已經開始為垃圾處理提供產業發展的機會。全世界垃圾年均增長速度為8.42%,而中國垃圾增長率達到10%以上。全世界每年產生4.9億噸垃圾,僅中國每年就產生近1.5億噸城市垃圾。中國城市生活垃圾累積堆存量已達70億噸。在如此巨大的垃圾壓力下,有理由相信,垃圾處理產業會成為未來國內的明星產業。
再生資源成為資源循環的新起點,同時成為循環經濟的重要組成部分。另外,在廢棄資源和廢舊材料回收利用加工過程中,不但解決了資源短缺問題,同時降低了垃圾排放,正可謂“一舉兩得”。中國不斷出臺政策支持垃圾處理行業的發展,各地政府領導也開始高度重視垃圾填埋場建設,加大了投入,可以預測垃圾處理行業的前景十分廣闊。[3] 
縣城生活垃圾處理率相對較低,2010年無害化處理率估計只有25%。
中國垃圾處理行業起步晚,但通過2013前這些年的發展,中國垃圾處理產業初具規模,垃圾處理市場容量有了顯著增加,市場滲透率迅速提高,進入環衛行業的企業數量也在迅猛增加。中國的垃圾處理市場已經從導入期進入到成長期,并正向成熟期邁進。
預計我國城市生活垃圾無害化處理率將在2015年達到83%,城市生活垃圾處理量將在2015達到40萬噸/日。

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