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城市生活垃圾卫生填埋、焚烧和堆肥等处置方式选取、优缺点比较

发布:65环保2021-8-12 12:53分类: 其它治理 标签:

一、城市固体废物的来源和分类

城市生活垃圾是城市居民日常生活中或为城市居民日常生活提供服务的活动中产生的固体废物,其主要成分包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、砖瓦渣土、粪便,以及废家什用具、庭院废物等。城市生活垃圾主要产自城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业、市政环卫业、交通运输业、文教卫生业、行政事业单位、工业企业单位以及水处理污泥等。

城市固体废物种类繁多,一般可按城市垃圾的性质、处置方式、产生或收集的来源进行分类:

(1)根据城市垃圾的性质分类按其可燃性能、化学成分、燃烧热值及容重等指标来进行分类。按可燃性能分为可燃性垃圾与不可燃性垃圾;按发热量分为高热值垃圾与低热值垃圾;按化学成分分为有机垃圾与无机垃圾;按可堆肥性可分为可堆肥垃圾与不可堆肥垃圾。

(2)按照城市垃圾处置方式分类可分为可回收废品、易堆腐物、可燃物及其他无机废物四大类;亦可简易分为有机物、无机物、可回收物品三大类。

二、城市固体废物的组成

城市固体废物的组成(主要指结构成分)很复杂,受到多种因素的影响,如自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性(食品结构)、家用燃料(能源结构)以及经济发展水平等。各国、各城市甚至各地区产生的城市垃圾组成都有所不同。一般来说工业发达国家垃圾成分是有机物多而无机物少,不发达国家是无机物多而有机物少;我国南方城市较北方城市是有机物多,无机物少。

三、城市固体废物的收集、运输及贮存

城市垃圾的收运工作通常包括三个阶段:第一阶段是搬运与贮存,是指由垃圾产生者(住户或单位)或环卫系统收集工人从垃圾产生源头将垃圾送至贮存容器或集装点的运输过程,第二阶段是收集与清运,通常指垃圾的近距离运输,一般用清运车辆沿一定 路线收集清除容器或其他贮存设施中的垃圾,并运至垃圾中转站的操作,有时也可就近直接送至垃圾处置场,第三阶段为转运,特指垃圾的远途运输,即在中转站将垃圾转载至大容量运输工具上,运往远处的处置场。

1、垃圾产生源的搬运管理

城市垃圾有两种搬运方式:1、由居民或单位自行负责将产生的城市垃圾自备容器搬运至公共贮存容器、垃圾集装点或垃圾收集车内。 2、由收集工人负责从家门口或后院搬运垃圾至集装点或收集车。

2、垃圾贮存管理

垃圾生产者或收集者应根据垃圾的数量、特性及环卫主管部门要求,确定临时性贮存方式,选择合适的垃圾贮存容器,规划容器的放置地点和足够的数目。临时性的贮存方式大致分为家庭贮存、公共贮存、单位贮存和街道贮存。

3、垃圾的收集及清运

清运操作方式分为移动式和固定式两种:移动式垃圾收集清运方式是指将某集装点装满的垃圾连同容器一起运往中转站或处理场,卸空后再将空容器送回原处或下一个集装点。 固定式垃圾收集清运方式是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾,容器倒空后固定在原地不动,车装满后运往转运站或处置场。

垃圾收运路线在研究较合理的垃圾收运路线时,需考虑以下几点: 一是每个工作日每条路线限制在一个地区,尽可能紧凑,没有断续或重复的路线; 二是平衡工作量,使每个作业、每条路线的收集和运输时间应大致相等; 三是收集路线的选择要考虑交通繁忙和单行街道的因素; $在交通拥挤时间段,避免在繁忙的街道上收集垃圾。

4、垃圾中转站设置

在大、中城市通常设置多个垃圾中转站。每个中转站必须根据需要配置必要的机械设备和辅助设备,如铲车及布料用胶轮拖拉机、卸料装置、挤压设备和称量用地磅等。垃圾中转站设置应根据《城镇环境卫生设施标准》的要求进行设置。

四、垃圾处置方式

目前国内外处置城市生活垃圾的方法多种多样,其中卫生填埋、焚烧和堆肥(又称生物转化技术)是技术成热、应用最广的生活垃圾处置方法。

(一)填埋。卫生填埋是从传统的堆放和填地处置发展起来的一种城市生活垃圾无害化最终处置方式,它不仅可以处置垃圾中的全部组成成分,而且可以处置其他处置方法如焚烧、生物转化技术(对传统堆肥技术的改进)等产生的二次废弃物。

(二)焚烧。焚烧是生活垃圾中的有机可燃物在高温条件下经过燃烧反应,可燃成分充分氧化,最终成为无害稳定灰渣的过程。燃烧气可作为热能回收利用,性质稳 定的残渣可直接填埋。

(三)堆肥。堆肥(生物转化技术)是利用微生物促进生活垃圾中可生物降解的有机物向腐殖质转化的生物化学过程。

焚烧法具有占地小、场地选择容易、减量化显著、运行稳定可靠、无害化比较彻底以及可回收利用焚烧余热等优点,因此,采用焚烧工艺处置垃圾能以最快速度实现无害化、稳定化,资源化和减量化的最终目标。堆肥建设投资、运行费用、占地面积居于焚烧与填埋之间,堆肥使垃圾中有机成分得到充分利用,有比较明显的减量化和资源化效果,卫生填埋与其他方法相比具有建设投资小、运行费用低、对垃圾组分无特殊要求、消纳量大、技术要求不高且成熟、管理较方便等优点,因此目前卫生填理仍是国内普遍采用的,处置量最大的一种生活垃圾处置方式。

五、卫生填埋的分类与工程内容

(一)分类

卫生填埋场的分类:依其填埋区所利用自然地形条件的不同,填埋场可大致分为以下 3种类型:山谷型填埋场、坑洼型填埋场、平地型填埋场。

1、山谷型填埋场通常地处丘陵山地。垃圾填埋区一般三面环山、一面开口、地势较为开阔的良好的山谷地形,山谷比降大约在10%以下。此类填埋场填埋区库容最大,单位用地处置垃圾量最多,通常可达25M3/M2以上,经济效益、环境效益较好,资源化效果明显,符合国家卫生填埋场建设地总目标要求。典型山谷型填埋场有杭州市天子岭垃圾卫生填埋场、深圳市下坪垃圾卫生填埋场等。山谷型填埋场的填埋区工程设施由垃圾坝、库区防渗系统、渗滤液收集系统、防排洪系统、覆土备料场、活动房和分层作业道路支线等组成。垃圾填埋采用斜坡作业法,由低往高按单元进行垃圾填埋、分层压实、单元覆土、中间覆土和终场覆土。

2、坑洼型填埋场一般地处低丘洼地,利用自然或人工坑洼地改造成垃圾填埋区。填埋区工程设施由引流、防渗、导气等系统组成。垃圾填埋通常采用坑填作业法,按单元进行垃圾填埋,分层压实、单元覆土、终场覆土,此类填埋场库容量不太大,单位用地处置垃圾量居中,场地排水、导渗不易解决,较多用于降雨量较少的地区。

3、平地型填埋场将废地辟建为填埋场填埋区。填埋区工程设施由排水、防渗、导气、覆土场等组成。垃圾填埋通常采用平面作业法,按单元填埋垃圾,分层夯、单元覆土,此类填埋场填埋区库容量较大,土地复垦效果明显,经济效益、环境效益较好。

根据填埋场的垃圾降解机理,卫生填埋场可分为好氧、准好氧、厌氧三种类型。

1、好氧填埋场是在垃圾体内布设通风管网,用鼓风机向垃圾体内送入空气。垃圾有充足的氧气,使好氧分解加速,垃圾性质较快稳定,堆体迅速沉降,反应过程中产生较高温度( 60摄氏左右),使垃圾中大肠杆菌等得以消灭。由于通风加大了垃圾体的蒸发量,可部分甚至完全消除垃圾渗滤液,好氧填埋适用于干旱少雨地区的中小型城市,适 用于填埋有机物含量高、含水率低的生活垃圾。

2、准好氧填埋场类似好氧填埋,仅相对氧量较少,其机理、结构、特点等与好氧填埋类似 。

3、厌氧填埋场在垃圾填埋体内无须供氧,基本上处于厌氧分解状态。我国上海老港、杭州天子岭、广州大田山、北京阿苏卫、深圳下坪等填埋场属于该类型。

(二)工程内容

卫生填埋场主要包括垃圾填埋区、垃圾渗滤液处理区(又称污水处理区)和生活管理区三部分,随着填埋场资源化建设总目标的实现,它将包括综合回收区。卫生填埋场的建设项目可分为填埋场主体工程与装备、配套设施、生活服务设施三大部分。

填埋场主体工程与装备包括:厂区道路、场地平整、水土保持、防渗工程、坝体工程、洪雨水及地下水导排、渗滤液收集、处理和排放、填埋气体导出及收集利用、计量设施、绿化隔离带、防飞散物设施、封场工程、监测井、填埋场压实没备、推铺设施、挖运土设备等。 配套设施包括进场道路(码头)、机械维修、供配电、给排水、消防、通讯、监测化验、加油、冲洗、洒水等设施。生产、生活服务设施包括办公、宿舍、食堂、浴室、交通、绿化等。

六、焚烧的分类与工程内容

焚烧炉的类型随着我国经济的迅速发展,城市垃圾中的可燃物比例不断增加,生活垃圾已具备了焚烧法处置的条件。目前具有代表性的生活垃圾焚烧炉有机械炉排、沸腾式流化床、回转窑等。

1、机械炉排焚烧炉。炉排焚烧炉采用活动式炉排,在城市生活垃圾的焚烧处置中应用比较广泛。机械炉排焚烧炉的工艺流程可简单描述为,垃圾经给料装置进入燃烧室,在炉排的运动下,垃圾随炉排运动,分别经过炉床干燥段、燃烧段、燃尽段,垃圾燃烧过程主要受到炉排结构及燃烧空气系统的影响,应合理选择炉排运动速度,确保垃圾移动到炉排末端时已完全燃尽成灰渣。燃尽的灰渣从炉排末端落下,降温冷却后排出,焚烧产生的烟气流经余热锅炉受热面进行热交换。焚烧过程产生的灰渣收集后填埋或深化处置,废水及废气经处理达标后排放。

2、沸腾式流化床焚烧炉。沸腾式流化床焚烧炉是借助不起反应的惰性介质(如石英砂)的均匀传热和蓄热效果,使生活垃圾达到完全燃烧。沸腾式流化床焚烧炉的工艺流程可简单描述为:垃圾经适当的预处置后,由给料系统送入沸腾床燃烧室,调节进入燃烧室的一次风(燃烧空气多由底部送入),使其处于流化燃烧状态,由于沸腾床中的介质处于悬浮状态,气、固相间可充分混合接触,整个炉床燃烧段的温度相对较均匀,细小物料由烟气携带进入高温分离器,收集后返回燃烧室,烟气经尾部烟道进入净化装置净化后排人大气。如果在进料时同时加入石灰粉末,则在焚燃过程中可以去除部分酸性 气体。

3、回转窑焚烧炉。回转窑是一个不停旋转的空心圆筒,旋转时保持适当的倾斜度,其内壁衬以耐火材料,一般窑体较长。生活垃圾从前端送入窑中进行焚烧,同时窑体旋转,对窑中的垃圾起到搅拌混合的作用。

根据各国垃圾焚烧炉的使用情况,机械炉排焚烧炉应用最广且技术比较成熟,其单台日处置量的范围也最大( 50-700t/d),是国内外生活垃圾焚烧厂的主流炉型。

焚烧厂的主要设备垃圾焚烧厂的设备主要包括垃圾接受设备、供料设备、燃烧设备、烟气冷却设备、烟气处理设备、通风设备、余热利用设备、废水处理设备、供水设备、自动控制设备等。

余热利用的主要形式 "直接热能利用典型的直接热能利用系统是将垃圾焚烧产生的烟气余热转换为蒸汽、热水和热空气,通过布置在垃圾焚烧炉之后的余热锅炉或其他热交换器,将烟气热量转换成一定压力和温度的热水、蒸汽以及一定温度的助燃空气,向外界直接提供。

4、余热发电和热电联供随垃圾量和垃圾发热值提高,直接热能利用受到设备本身和热用户需求量的限制,为了充分利用余热,将其转化为电能是最有效的途径之一。可建立余热发电或热电联供。

七、堆肥的分类与工程内容。

堆肥(生物转化技术)堆肥化就是在特定控制条件下,利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用,使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化的分类由于分类依据的角度不同,按照目前堆肥工艺的特点可分为如下五种基本类型。

(一)分类

1、按微生物对氧的需求分类 :好氧堆肥依赖专性或兼性好氧细菌的作用使有机物得以降解的生化过程。好氧堆肥具有对有机物分解速度快、降解彻底、堆肥周期短的特点。一般一次发酵在4-12d,二次发酵在 10-30d便可完成。由于好氧堆肥的环境条件好,不会产生难闻的臭气。目前采用的堆肥工艺一般均为好氧堆肥。但由于好氧堆肥必须维持一定的氧浓度,因此运转费用较高。

2、厌氧堆肥依赖专性或兼性厌氧细菌的作用降解有机物的过程。厌氧堆肥的特点是工艺简单。通过堆肥自然发酵分解有机物,不必由外界提供能量,因而运转费用低。若对所产生的甲烷处理得当,还有加以利用的可能。但是厌氧堆肥具有周期长(一般需3-6个月)、易产生恶臭且占地面积大等缺点。

按要求的温度范围分类:中温堆肥一般系指中温好氧堆肥,所需温度为15-45摄氏度。由于温度不高,不能有效地杀灭病原菌。 高温堆肥好氧堆肥所产生的高温一般在50-65摄氏度,极限可达80-90摄氏度,能有效地杀灭病菌,且温度越高,令人讨厌的臭气产生就会减少,因此高温堆肥已为各国公认,采用较多。高温堆肥最适宜温度为 50-60摄氏度。

3、按堆肥过程中物料运动形式分类:静态堆肥把收集的新鲜有机废物一批一批地堆置,堆肥物一旦堆积以后,不再添加新的有机废物和翻倒,待其在微生物生化反应完成之后,成为腐殖土后运出。静态堆肥适合于中、小城市厨余垃圾、下水污泥的处置。 动态(连续或间歇式)堆肥采用连续或间歇式进、出料的动态机械堆肥装置,具有堆肥周期短(3-7d),物料混合均匀,供氧均匀充足,机械化程度高,便于大规模机械化连续操作运行等特点。因此,动态堆肥适用于大中城市固体有机废物的处置。

4、按堆肥堆置方式分类 :露天式堆肥即露天堆积,物料在开放的场地上堆成条垛或条堆进行发酵。通过自然通风、翻堆或强制通风方式,以供给有机物降解所需的氧气。 装置式堆肥也称为封闭式堆肥或密闭型堆肥,是将堆肥物密闭在堆肥发酵设备中,如发酵塔、发酵筒、发酵仓等,通过风机强制通风,提供氧源,或不通风厌氧堆肥。

5、按发酵历程分类:一次发酵好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程称为一次发酵或主发酵。它是指从发酵初期开始,经中温,到达高温然后下降的整个过程,一般需10-12d,高温阶段持续时间较长。二次发酵经过一次发酵后,堆肥物料中的大部分易降解的有机物质已经被微生物降解了,但还有一部分易降解和大量难降解的有机物存在,需将其送到后发酵仓进行二次发酵,也称后发酵,使其腐熟。在此阶段温度持续下降,当温度稳定在40摄氏度左右时即达到腐熟,一般需 20-30d。

堆肥的原料堆肥的原料有城市生活垃圾、纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥和下水污泥、粪尿消化污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳、秸秆等。我国以前堆肥的主要原料是生活垃圾和粪便的混合物,后来城市水厕的应用取代了旱厕,粪便随水进入生活污水下水道,由污水处理厂进行处理。现在我国禁止厨房剩余物(厨余)和食品废物直接喂养禽畜,因此,厨余和食品废物将成为堆肥原料的很大来源。

(二)工程内容

堆肥设备及辅助机械堆肥设备及辅助机械一般包括:计量装置、存料区与贮料池、给料装置、运输与传送装置、铁金属和其他可回收物资的分选设备、堆肥发酵装置及辅助设备、筛选设备、破碎设备、后处置设备、产品细加工设备等。

1、计量装置通常情况下,计量装置采用地磅秤。

2、存料区一般日处置量在20t/d规模以上的堆肥厂,都必须设置存料区。存料区的容积一般要求能容纳日计划最大处置量的 2倍。存料区必须建立在一个封闭的仓内,它由垃圾车卸料地台、封闭门、滑槽、垃圾储存坑等组成,垃圾储存坑一般设置在地下或半地下,一般用钢筋混凝土制造,要求耐压防水并能够承受起重机抓斗的冲击。垃圾储存坑底部必须有一定的坡度和集水沟,使垃圾堆积过程中产生的渗滤液能顺利排出,为了防止火灾和扬尘,必须配置洒水、喷雾装置,并配有通风装置以排除臭气以及保证在必要时工作人员可进入仓内清理或排除故障等的需要。

3、贮料池日处置20t/d以下的堆肥厂一般设置贮料池。贮料池是一个底部设有垃圾传送设备的垃圾储料设施,其功能和垃圾存料区相同。它由地坑、垃圾输送设备、雨棚等组成。地坑一般设置在地下,容积为10-20立方米。

4、给料装置比较常用的给料装置有起重机抓斗、板式给料机、前端斗式装载机。

5、运输与传送装置常用的运输传动装置有起重机械、链板输送机、皮带输送机、斗式提升机、螺旋输送机等。

6、铁金属和其他可回收物资的分选设备对于铁金属,一般采用磁力分选;对于其他可回收的物资,通常采用手选和风力分选设备两种。

7、筛选设备常用的筛选设备有振动格筛、滚筒筛、振动筛、弛张筛等。其中前两种设备是用来进行垃圾预分选的,为垃圾的发酵做好准备;而后两种则用于精分选,堆肥经充分发酵腐熟后必须经过精分选设备的分选,才能制备成符合国家垃圾农用标准的产品。

8、破碎设备破碎设备中最主要的是破碎机。

9、堆肥发酵装置堆肥发酵装置通常是指堆肥物料进行生化反应的反应器装置,是堆肥系统的主要组成部分。它的类型有立式堆肥发酵塔、卧式堆肥发酵滚筒、筒仓式堆肥发酵仓和箱式堆肥发酵池等。 $"热化设备热化设备有各种类型,如露天堆积式、多段池式、犁翻倒式、翻转式和筒仓式等。 %"后处置设备后处置设备的组成可大致如下:分选装置、选择性破碎分选装置、重力分选机、磁选机、风选机、弹性分选机、静电分选机、轧碎机等。

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