摘要: 根據(jù)垃圾是資源，資源要利用這一原則，在長期的垃圾堆肥及垃圾能源利用的研究和技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)上，提出了能量自給型城市生活垃圾堆肥系統(tǒng)，即：可用物資（廢紙、金屬、玻璃等）的回收再生利用；易腐有機物的堆肥處理；高熱值不易腐有機物的能量利用；灰渣的固化處理，實現(xiàn)灰渣的材料化。該系統(tǒng)一方面可以大大利用垃圾中易腐有機物，降低垃圾復合有機肥的生產(chǎn)成本，另一方面由于選取較小的發(fā)電裝機容量還可以使系統(tǒng)的建設(shè)成本大大降低，避免垃圾發(fā)電上網(wǎng)問題。該系統(tǒng)適合國情，擁有廣闊的市場前景，由此產(chǎn)生的社會和經(jīng)濟效益都將是相當可觀的。

關(guān)鍵詞: 能量自給型城市,生活垃圾,堆肥系統(tǒng)

　　1.前言

　　目前，我國垃圾的歷年堆存量已達到60億噸，全國200多座城市已陷入垃圾圍城之中。1997年，全國的垃圾產(chǎn)量達到了1.4億噸，而且還在以每年8~10%的速度增長。在國內(nèi)的一些大城市，如北京、上海，垃圾日產(chǎn)量已超過12000噸。1998年夏，上海市的城市生活垃圾日產(chǎn)量曾達到14000噸。兩地占地50平方米以上的“垃圾山”超過6000座。迄今為止，我國絕大多數(shù)城市生活垃圾仍以露天堆放、填埋為主，不僅占用了寶貴的土地資源，而且對環(huán)境造成了嚴重的二次污染。能否妥善解決垃圾問題，是關(guān)系到國計民生的一件大事。

　　根據(jù)垃圾是資源，資源要利用這一原則，在長期的垃圾堆肥及垃圾能源利用的研究和技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)上，提出了能量自給型城市生活垃圾堆肥系統(tǒng)，即：可用物資（廢紙、金屬、玻璃等）的回收再生利用；易腐有機物的堆肥處理；高熱值不易腐有機物的能量利用；灰渣的固化處理，實現(xiàn)灰渣的材料化。該系統(tǒng)一方面可以大大利用垃圾中易腐有機物，降低垃圾復合有機肥的生產(chǎn)成本，另一方面由于選取較小的發(fā)電裝機容量還可以使系統(tǒng)的建設(shè)成本大大降低，避免垃圾發(fā)電上網(wǎng)問題。該系統(tǒng)適合國情，擁有廣闊的市場前景，由此產(chǎn)生的社會和經(jīng)濟效益都將是相當可觀的。

　　2.垃圾處理技術(shù)概述

解決垃圾問題的目標是將垃圾減容、減量、資源化、能源化及無害化處理。目前主要有三種方法：衛(wèi)生填埋、堆肥及焚燒處理。以下對這幾種技術(shù)作一簡單比較。

　　1）填埋技術(shù)

　　填埋技術(shù)的特點是操作簡單，可以處理所有種類的垃圾。但占地面積大，同時存在嚴重的二次污染，例如垃圾滲出液會污染地下水及土壤，垃圾堆放產(chǎn)生的臭氣嚴重影響場地周邊的空氣質(zhì)量，另外，垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體既是火災及爆炸隱患，排放到大氣中又會產(chǎn)生溫室效應。近年來有的城市已經(jīng)認識到這一問題，建立了一批具有較高水平的衛(wèi)生填埋廠，較好地解決了二次污染問題，但建設(shè)投資大，運行費用（包括規(guī)范的填埋、滲出液處理及甲烷收集利用等）高。最關(guān)鍵的是填埋廠處理能力有限，服務期滿后仍需投資建設(shè)新的填埋場，進一步占用土地資源。以北京為例，如果采用現(xiàn)在的技術(shù)，將北京市12000噸/日的垃圾進行衛(wèi)生填埋處理，單是建設(shè)投資就高達7.2億元人民幣（不含征地費用），而且填埋場的壽命也只有12年?；谝陨显颍瑖鈴?0年代以來，衛(wèi)生填埋設(shè)施有逐漸減少的趨勢，成為其它處理工藝的輔助方法，用來處理不能再利用的物質(zhì)。

　　目前在廣東省填埋仍是最主要的垃圾處理方式，如廣州1998年 日產(chǎn)垃圾4800噸，完全采用衛(wèi)生填埋方式處理，兩大垃圾填埋場占地740畝（李坑370畝，大田山380畝），設(shè)計處理能力為3500噸/日（李坑1500噸/日，設(shè)計填埋厚度52米，實際已達62米；大田山2000噸/日，設(shè)計填埋厚度70米），而實際處理量在5000噸/日左右，在近兩年內(nèi)都將填滿，有關(guān)部門正在計劃建設(shè)新的垃圾填埋場，新的垃圾填埋場預計占地近1200畝，但遠離市區(qū)，運輸距離將超過40km；中山市投入巨資興建的具有國內(nèi)先進水平的垃圾衛(wèi)生填埋場目前尚能消納每天1000余噸的城市生活垃圾，但其運行費用高達300萬元/年（不包括垃圾收集、清運費用），而且只剩大約7年的服務期；另外，有些城市如江門，正準備投資上億元建設(shè)現(xiàn)代化的垃圾衛(wèi)生填埋場。

　　2）焚燒技術(shù)

　　對垃圾進行焚燒處理減容、減量及無害化都很高，焚燒過程產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電可以實現(xiàn)垃圾的能源化，是一種較好的垃圾處理方法。但對焚燒條件控制不當會存在煙氣污染問題，且設(shè)備投資巨大。國外目前通過改進焚燒系統(tǒng)工藝及強化尾氣處理等手段已經(jīng)較好地解決了尾氣污染問題，但投資也相應增加。如果引進國外技術(shù)進行垃圾焚燒發(fā)電，每處理100噸/日垃圾的建設(shè)成本接近1億元人民幣，我國的地方財政難以承受。而吸收國外先進經(jīng)驗，開發(fā)自己的垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)，投資可以大大降低，僅為完全引進的五分之一左右，比較適合國情。但即便如此，單純依靠垃圾焚燒來解決問題的投資也還是相當巨大的。以廣州市為例，目前日產(chǎn)垃圾4800噸，如果采用基本國產(chǎn)焚燒發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，其投資依然高達近10億元人民幣，而且垃圾產(chǎn)量正逐年以8%左右的速度增長，意味著每年新增垃圾焚燒發(fā)電建設(shè)費用8000萬元，如果再加上從收集、清運到焚燒發(fā)電裝置的運行費用，地方財政勢必會不堪重負。

　　另一方面，垃圾焚燒發(fā)電的經(jīng)濟性也值得進一步探討。同常規(guī)燃煤發(fā)電相比，垃圾焚燒電廠的發(fā)電裝機容量都很小，而且由于腐蝕問題，目前垃圾焚燒發(fā)電的效率一般不超過15%，遠低于燃煤發(fā)電的水平。另一方面，我國的垃圾熱值遠低于發(fā)達國家，低位熱值通常在4000kJ/kg左右，而美國、日本等國垃圾熱值可達10000kJ/kg以上，因此我國相同重量的垃圾發(fā)電量尚不能達到發(fā)達國家的一半。如果垃圾熱值為5000kJ/kg，按15%的發(fā)電效率計算，每100噸/日垃圾處理量配套的裝機容量不超過1000kW， 1000噸/日處理量的垃圾電廠實際發(fā)電量不超過9000kW，與燃煤電廠相比這個規(guī)模實在是太小了，勢必會導致運行成本的大幅度提高。電價無法同火電競爭，如果不依靠政府的財政補貼，垃圾電廠將不能維持運行，當然也就談不上產(chǎn)生多少經(jīng)濟效益了。

表1 北美生活垃圾組成 

*：平均含水量25%；平均無機物含量約20%；有機物灰份5%

表2廣東省內(nèi)的垃圾電廠

　　為降低建設(shè)成本，省內(nèi)許多地方已相繼建設(shè)了一些小型的垃圾焚燒裝置。如東莞市厚街鎮(zhèn)目前已投資2000萬元，建成了400噸/日規(guī)模的固體廢物焚燒裝置。其共同的特點是單臺爐的處理能力較小，一般在50噸/日左右，而且無能量回收裝置，處理成本（不含收集、運輸費用）通常在50元/噸左右，有的甚至超過100元/噸。這些裝置在一定程度上解決了當?shù)氐睦鴨栴}，但長遠來看，由于其垃圾爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理（基本都是由臥式燃煤鍋爐簡單改造而成），沒有充分考慮垃圾與煤在性質(zhì)上的巨大差異，因此尾氣排放中必然含有大量的污染物。另外，直接照搬燃煤鍋爐的爐排，導致維護工作量巨大，年運轉(zhuǎn)負荷率較低。

　　3）堆肥技術(shù)

　　堆肥技術(shù)的工藝也比較簡單，適合于易腐有機質(zhì)含量較高的垃圾處理，對垃圾中的部分組分進行資源利用，且處理相同質(zhì)量的垃圾投資比單純的焚燒處理大大降低。堆肥技術(shù)在歐美國家起步較早，目前已經(jīng)達到工業(yè)化應用的水平。但引進國外技術(shù)投資巨大，不適合我國國情。針對這一情況，我國一些研究單位和企業(yè)已經(jīng)開始了這方面的工作，并取得了一定的成績。

　　發(fā)達國家由于生活垃圾中的易腐有機物含量大大低于我國的一般水平，因此靠堆肥只能處理15%（表1）左右的垃圾組分，這在一定程度上阻礙了堆肥技術(shù)的推廣。但就廣東省的具體情況來看，生活垃圾中的易腐有機質(zhì)（主要是廚余）含量都在50%左右，因此采用堆肥技術(shù)可以達到比較好的處理效果。

　　但堆肥技術(shù)也存在明顯的缺點：不能處理不可腐爛的有機物和無機物，因此減容、減量及無害化程度低。因此僅僅依靠堆肥處理仍然不能徹底解決垃圾問題。

　　目前在廣東省的一些地方，簡單的垃圾“堆肥”已經(jīng)在一些填埋場應用，并產(chǎn)生了一定的效益。但是這與我們所講的垃圾堆肥技術(shù)相去甚遠，因為在這些地方僅僅是將生活垃圾填埋，靠自然發(fā)酵，若干年后再挖掘出來，篩去其中的塑料等不腐爛的物質(zhì)后就當作肥料出售。實際上用這種肥料種植果樹、蔬菜及糧食是危險的，原因是由于垃圾中不易腐有機組分（紙、塑料、布、橡膠等）的重金屬（Pb,Cd,Hg等）含量很高，占垃圾中重金屬總量的85%以上，如果這類物質(zhì)與易腐有機物長期共同埋于地下，加上雨水的作用，重金屬必然會滲入最終的有機肥產(chǎn)品中，用這種肥種出來的食品重金屬的含量必然超標，危害人體健康。因此，堆肥技術(shù)必須是將新鮮的垃圾首先進行分類后再將易腐有機組分進行發(fā)酵，才能有效地防止重金屬的滲入，從而保證有機肥產(chǎn)品達到國家標準，真正實現(xiàn)無害化和資源化。