文_周勇生 清遠市康揚管理咨詢有限公司
城市化進程伴隨著工業發展,再加上人口數量增多,固體廢物的產量增大。固體廢物處理時,需要投入大量人力、物力,堆放時還會占用一定土地資源,甚至出現垃圾圍城的現象。
城市固體廢物中包括工業固廢,其中含有毒害物質,例如重金屬(鉛、汞、砷)、放射性物質、毒性物質等。這類固體廢物處理時,如果采取的技術方法不當,毒害物質可能進入土壤或水體,造成環境污染破壞。
固體廢物對人類健康的威脅有兩個方面:一是身體健康,例如灼傷、中毒、放射污染等,刺激視覺、嗅覺等感官。二是精神健康,固體廢物自身不穩定,會讓人們處于不安全的生活環境中,影響當地經濟發展。
對固體廢物進行填埋處理,不僅技術成熟,而且方法簡單、投入成本低,幾乎能對所有的固體廢物進行處理。但是,填埋技術也存在一些弊端,一是土地利用率不高,填埋場的建設會占用大量土地資源;二是存在二次污染,例如降解氣體釋放出來進入大氣,滲濾液浸出污染土壤和水體等;三是安全衛生問題,主要是廢物產生的臭味和病原菌。
堆肥是處理固體廢物的一種常用方法,是在微生物的作用下,促使固體廢物中的有機物發生生物反應、化學反應,最終生成和腐殖質相類似的物質。堆肥處理的優點是投資成本較低,能減少對環境的污染和影響,達到變廢為寶的效果。弊端包括:一是適用范圍窄,無法處理不能腐爛的物質;二是堆肥周期較長,不僅占用大量土地,而且衛生條件差;三是無害化程度不高,經濟性較差。
焚燒處理的優點是處理量大、兼容性好,無害化程度較高;弊端則是:焚燒廠的占地規模大,需要購買先進的焚燒設施,會對周邊環境帶來影響。隨著生物、化學等技術的發展,以氣化處理、熱解處理等代表的新型技術出現,將其應用在固體廢物焚燒中,能進一步提高處理效率,兼顧經濟性和環保性的特點。
填埋、堆肥、焚燒等單一處理技術,具有明確的適用范圍,因城市固體廢物組成復雜,單一處理技術不能取得理想效果,可以采用綜合處理技術,將生物、物理、化學等手段相結合,將不同處理技術的優勢集中起來。
以某城市垃圾綜合處理廠為例,占地面積12萬m2,項目投資成本約1.1億元,服務城市人口55萬人。該處理廠處理的對象,包括城市生活垃圾、餐廚垃圾、污水廠剩余的污泥糞便等。處理廠2015年正式運行后,目前已經穩定運行6年時間,日處理量達到:生活垃圾400t/d,餐廚垃圾60t/d,污泥35t/d,糞便200 t/d。經過處理,肥料和沼氣生成量達到:液態肥160t/d,顆粒有機肥10t/d,沼氣5000m3/d。此外,還能回收大量的金屬、玻璃、紙張和塑料,回收后循環利用。
該綜合處理系統對固體廢物進行處理時,以厭氧發酵技術為核心,工藝流程如圖1。
圖1 固體廢物綜合處理的工藝流程
3.3.1 前處理
該環節的目的,一是清理糞便和污泥中的雜質,將石頭、塑料、玻璃等物品挑揀出來,最終得到的有機物粒徑均勻、含水率適宜;二是餐廚垃圾實現固液分離和油水分離,包括破碎、離心、勻漿等工藝。前處理之后,所有的廢物可分為三大類,分別是有機物、油脂和雜質。其中,有機物是厭氧發酵的原料;油脂回收后加工制成生物柴油,雜質一部分回收利用(如玻璃、金屬、塑料等),一部分衛生填埋(如石頭、瓦礫等)。實際操作中,前處理環節比較復雜,主要是廢物中的各種成分多,需要采用不同的處理技術。
3.3.2 厭氧發酵
經前處理后,厭氧發酵原料的粒徑<5mm,先進入調節罐調質,然后加入厭氧菌發酵。該環節系統組成包括厭氧發酵罐、攪拌設備、加熱裝置、物料傳輸單元和沼液收集裝置。該處理廠內共有厭氧發酵罐6組,發酵溫度為35℃,時間周期為14~21天。
3.3.3 制肥
經過厭氧發酵后,沼渣可用于制造肥料,處理步驟如下:先使用壓濾機進行壓濾,再經過烘干機烘干處理,最后調整各種營養元素的比例,在造粒機內得到顆粒狀有機肥。經檢測,這些有機肥的營養含量符合行業標準,不僅團粒結構良好,而且保水性能較高,可以用于農業生產。另外,厭氧發酵后形成的沼液,少數回收經過處理作為工藝水使用,多數制成液態有機肥用在園林綠化工程中。
3.3.4 沼氣利用
厭氧發酵形成的沼氣,收集后進行脫硫、脫水、提純等處理,然后得到純度較高的沼氣再次利用。其中,少部分用于制肥環節,為供熱和烘干提供能量;大部分用于沼氣發電,電力用于車間生產。
從整個工藝處理流程來看,以厭氧發酵為核心的綜合處理技術,既可在廢物中回收利用有價值的物質,又能生產出清潔能源沼氣,另外沼渣和沼液還能制成有機肥,具有良好的經濟效益和環保效益。
分類是提高資源化利用效率的關鍵。以城市生活垃圾為例,分為可回收、廚余、有害、其他垃圾四大類,不同類型的垃圾不能混裝,應放置在對應的垃圾桶內。堅持垃圾分類,有利于后續的運輸和處理工作,以有機固廢為例,環衛車輛將其集中起來,然后運輸至焚燒廠,在焚燒中發電或供熱,實現資源化利用。
對處理工藝進行創新,提高固體廢物的利用價值,也是資源化利用的有效途徑。以焚燒技術為例,傳統箱式焚燒爐的效率低,易產生有害氣體,通過工藝創新可以解決這些問題。如等離子體垃圾焚燒爐,采用熱源技術,燃燒時溫度達到1300~1400℃,配合電熱轉化技術,可提高熱量利用率。固體廢物進入焚燒爐,經脫水、熱解和裂解,轉化為可燃性氣體,在等離子體高溫環境下二次燃燒,可將毒害物質徹底分解。實際應用表明,經等離子體垃圾焚燒爐處理,固體廢物的體積減小97%,不會產生毒害氣體,且焚燒爐占地面積小。
對固體廢物處理時,如何避免二次污染也是一個要點。以填埋處理為例,固體廢物容易產生滲濾液,不僅成分復雜,而且有機物含量高,易造成嚴重的土壤污染和水體污染。對此,可采用滲濾液處置技術,工藝方案包括膜生化反應、超濾、納濾、反滲透,關鍵技術環節如下:①預處理,將大塊雜物隔除,同時調節水量、水質。②厭氧處理,滲濾液進入厭氧罐,加入水解、產酸和甲烷細菌,用于分解有機物。③生物脫氮,經厭氧處理后,滲濾液進入MBR生化池,采用反硝化和硝化工藝,去除有機物,實現生物脫氮效果。④超濾和納濾,使用管式超濾膜,對泥水進行分離,剩余的污泥進入污泥脫水系統。⑤反滲透,使用RO系統,去除有機物、金屬鹽、細菌、膠體粒子等。⑥處理過程中產生的臭氣,收集后進行處理,達標后再排放。滲濾液處理前后的水質比較見表1。
表1 進水水質和出水水質比較
城市固體廢物造成資源浪費、破壞生態環境、威脅人類健康,必須進行科學處理。堅持分類處理,創新處理工藝,避免二次污染,才能實現資源化利用,提高固體廢物的利用價值。