绿色产业与技术

城市生活垃圾综合处理新工艺
苏州市市政工程设计院 庄维健 215004

[摘要]：生活垃圾中有两种可再生能源，其一是生物能：垃圾在厌氧环境中产生沼气；其二是物理能：垃圾在焚烧过程中产生热能。现介绍一种综合处理新工艺，它能够做到：1.近期花费较少却能够不限量处理生活垃圾。2.垃圾处理场对周围环境不产生任何水污染，气体污染极小。3.近期，垃圾处在全封闭的厌氧环境中，产生的沼气可最大限度地被收集利用。4.远期（约20年后），焚烧脱水后的熟化垃圾，其焚烧效率将大大高于焚烧原生垃圾，在焚烧过程中产生的热能可充分予以利用。5.因熟化垃圾被焚烧，可腾出场地接受原生垃圾入场，填埋场土地可以重复利用，最终形成垃圾处理的良性循环。

1.引言

生活垃圾成分复杂，是一种含有大量厨余物及无机废料的混合物，因其物杂量多，单一的填埋、堆肥或焚烧都很难从根本上解决问题。本文提出的垃圾综合处理新工艺主要由以下三个环节构成：1.填埋（或称“厌氧产沼”更妥），2.分选，3.焚烧，分述如下：

2.填埋

因篇幅过大，请见论文“一个平原建造垃圾填埋场的典型设计”。

需要指出的是，以上两篇文章的内容都是针对建造永久性垃圾填埋场而言。现在要讨论的问题是：当第一阶段即“分仓填埋阶段”完成后，不必再进行“围合成型阶段”，而另做一种更好的选择：逐仓分选和焚烧熟化垃圾。

3.分选

垃圾在厌氧熟化过程中产生热量和甲烷气体，在数十年的强制抽取沼气过程中，同时会带出大量水蒸气，待数十年后，垃圾厌氧产沼高峰期已过，呈逐年迅速衰减趋势，此时可以认为垃圾中生物能（即沼气）已得到较充分的利用，与此同时，日趋腐熟稳定的垃圾已近乎完全脱水。这就为进一步利用垃圾的物理能做好了前期准备。为减少垃圾焚烧量可首先采用风力分选以剔除不可焚烧的无机物，如金属、玻璃及建筑垃圾等。

风力分选的原理是区分垃圾中不同质量的物质，非同类物质的质量差异越大，分选效率越高。垃圾中的有机物，特别是厨余垃圾在腐熟并脱水后质量大大减轻，不难理解，风力分选熟化垃圾的效率必然会大大高于分选含水量高的原生垃圾。

另外，垃圾干燥后也有利于进一步做其它种类的分选，不再敖述。

4.焚烧

原生垃圾之所以难以焚烧，一个重要原因是因为生活垃圾中有高含水量的厨余垃圾。它们在脱水前不可能自燃，而必须消耗垃圾中的其它成分，如包装物之类的燃烧热能，当垃圾中的可燃物质不足时还必须向焚烧炉内喷射助燃剂。因此，无论人们怎样改进焚烧炉，只要是焚烧原生垃圾总是低效率的。

垃圾经数十年腐熟且脱水后情况就大不一样了，垃圾中的无机物基本无变化，而有机物却发生了很大变化。脱水后的厨余垃圾入炉后不必消耗外界热能就可以直接自燃。再者，凡腐熟后的物质通常是不耐烧的，例如：取同样体积的两段木料，一段是潮湿的新鲜树枝，另一段是干燥的朽木进行对比焚烧……，显而易见，结果同样是化为灰烬，而后者所耗费的时间将远远少于前者。

由此可以推断，在相同的焚烧环境中，焚烧熟化垃圾的效率将远胜于焚烧原生垃圾。对于一些老式的焚烧炉来说也许是获得了一个起死回生的好机会：焚烧原生垃圾被判定为不合格，但焚烧腐熟垃圾也许未必不合格。

5.近远期结合

5.1.近期安全填埋垃圾

按照当前的财力和技术，要想在近期内完全消灭生活垃圾，几乎是不可能的。但在近期内解决垃圾的污染问题，而在远期（数十年后）再消灭腐熟垃圾，以最终形成一种垃圾处理的良性循环却是可行的。笔者认为：先填埋，后焚烧是一种结合近远期考虑的最优化的工艺组合。

近期我国的现状是：用于环境治理的经费紧缺，而垃圾围城又是迫在眉睫，令人沮丧，特别是人口密集的大城市。而本填埋工艺所能够处理的垃圾几乎是不限量的，对于大城市而言，无非是增加几座塔吊，数仓同时填埋而已。

5.2.填埋场运营资金运作

由于各地地价差异较大，且进场道路无法预测，故不考虑征地及进场道路投资。据笔者测算，建造一个永久性垃圾填埋场的资金运作：在数十年的“分仓填埋阶段”将消耗总运营费的50％用于建造垃圾仓和铺设地下排水管。而在“围合成型阶段”仅短短数月就将消耗其余的50％用于进行围合成型和顶面封场。如果取消“围合成型阶段”，并将此经费投入焚烧厂的建设将是十分可观的。

5.3.远期焚烧垃圾

与焚烧原生垃圾相比，远期焚烧熟化垃圾的优越性如下：1.干燥垃圾易于燃烧，热效率高；2.因热效率高，产生有害气体的量较小；3.干燥且熟化垃圾可迅速燃尽，极大地提高了焚烧产量；4.部分老式焚烧炉可加以利用，节省投资；5.每天的焚烧量可根据炉子状态进行人为调节，能烧多少取多少，如遇焚烧炉发生故障，可随时熄火检修。而焚烧原生垃圾由于缺少填埋环节进行缓冲，来量多了“吃不了”，来量少了“吃不饱”，常常很被动。

远期焚烧腐熟垃圾后，可腾出空地重新建仓填埋原生垃圾，这样填埋场土地可重复利用。如果每天的焚烧量可基本与入场填埋的原生垃圾等量的话，就构成了垃圾处理的良性循环。

6.结语

垃圾仓在填满后进行封闭，使其完全与外界隔绝，不仅杜绝了污染，而且垃圾仓内部已形成一个巨大的生化反应仓，垃圾仓内的湿度，温度及气体成分都可以人工加以控制。例如：仓内垃圾填满后复土封闭，可以形成厌氧环境，产生沼气。如果在垃圾仓四周或上方插入空心管，向内输入空气可以进行好氧发酵，加速垃圾腐熟进程。再者，如输入水蒸气（以沼气做能源）可以使被填埋垃圾升温，加速生化反应。总之，如何处理仓内垃圾还大有文章可做，主动权在环保专家手里。

先填埋，就好比是垃圾分类处理前的预处理，在绝多数情况下，应用现有的环保机械来分选或处理经腐熟且脱水后生活垃圾将会更加卓有成效。因此，实施本工艺不会排斥现有环保机械的使用。

由于厌氧发酵周期长，一般要在20年以后沼气产出量才会逐渐呈下降趋势。这就为政府提供了充裕的时间来为建造焚烧厂筹集资金。另外，20年后究竟准备焚烧垃圾还是建造永久性垃圾填埋场，对近期实施“分仓填埋阶段”毫无影响，等到20年后再做决定不迟。

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