1、題目：城市生活垃圾資源化利用研究班級：專業：環境工程姓名： *學號：2015.12.30城市生活垃圾資源化利用研究摘要當前我國城市生活垃圾一般采用衛生填埋、焚燒和堆肥技術進行處理，而且以衛生填埋為主，焚燒處理比例出現增長，堆肥處理技術的應用呈萎縮態勢。其中焚燒和堆肥是我國城市生活垃圾資源化利用的主要方法，在我國城市生活垃圾混合收集的前提下這兩種方法資源化利用能力的發揮受到了限制，產生了我國城市生活垃圾資源化利用率比較低的現象。城市生活垃圾的資源化利用與可持續發展戰略相吻合，同時是化解城市生活垃圾問題的路徑。本文分析了我國城市生活垃圾資源化利用過程中出現的一些問題的原因，提出了對城市生活垃圾進行

2、綜合處理和生活垃圾填埋氣發電兩個生活垃圾資源化利用的建議，為我國城市生活垃圾的資源化利用的發展提供參考。關鍵詞 ：城市生活垃圾；資源化；填埋氣；綜合處理1.1 我國城市生活垃圾現狀城市生活垃圾，一是指居民在日?；顒又挟a生的垃圾，如剩菜、廢紙、糞便、廢棄日常用品等等；二是指餐飲行業、賓館、醫院、商鋪等在為社會提供服務的過程中產生的各種垃圾；三是法定作為生活垃圾管理的廢物。1.1.1 我國城市生活垃圾產生量現狀現如今， 我國人均垃圾年產量約0.40.5t ， 按城市居民人均年產生0.35t 、鄉村居民人均每天產生0.2t 估計，全國生活垃圾年產生量大概為3.7 108t，城市和村鎮生活垃圾無害化處

3、理率分別大概為50%和 10%， 產生量大概為清運量的85%。據統計表明，我國城市生活垃圾的年增長率大概為8%10%，遠比發達國家3.5%5.5%的增長率高，歷年來我國累計生活垃圾堆存量已超過6.0 109t，約占據土地5.0 108m2， 全國 668個設市城市中約2/3 被生活垃圾圍困，約 1/4的城市已沒有適合另建垃圾填埋場的土地。按照我國城市化速率推測，未來半個世紀是我國城市化迅速推進時期，2030年、 2040年和 2050 年我國城市居民將分別達到9.2 億、 10. 5 億和 11.8 億。人民的生活條件將因城市化而總體提升，城市生活垃圾產生量也將隨著快速增長。 按照現如今城市生

4、活垃圾產生速度，我國城市生活垃圾年產生量預計到2030年、 2040年和 2050年將分別達4.09 108t、 4.57 108t 和 5.28 108t 噸。 由此可見，在未來的3050 年，城市生活垃圾問題形勢不容樂觀，城市生活垃圾的清運能力將面對產生量迅速增長的挑戰。1.1.2 我國城市生活垃圾特點我國城市生活垃圾的特點是：產生量大：我國人口基數大，國民整體的環保意識不夠高，生活中垃圾資源回收做的不到位。組成復雜：城市生活垃圾可分為可回收垃圾、有害垃圾、可堆肥垃圾、餐廚垃圾等；物理形態各式各樣，有固體、半固體、流體等多種形態，并且化學組成極為復雜。熱值和固定碳含量低：我國城市生活垃圾中

5、的熱值比較低，一般大城市的生活垃圾熱值大概為 5.0 1066.0 106kJ/t ， 一些中小城市的生活垃圾熱值更低（而發達國家生活垃圾熱值可超過8 106kJ/t ） 。 我國城市垃圾中的固定碳含量比較低，一般大概為2%5%。揮發分和水分含量高：我國城市生活垃圾中的含水率約在40%以上，最高可達到60%； 并且垃圾中的的揮發分也比較高，揮發分大概為20%。變化大，時代的改變引起了人民生活和消費方式的改變，城市生活垃圾的組成也變得愈來愈復雜。受生活水平和生活習慣的影響，我國城市生活垃圾的水分含量較高，城市生活垃圾有機組分中，餐廚垃圾所占比例高，無機成分中灰渣比例高。由于生活方式和環境地理的差

6、異，不同城市的生活垃圾成分的差異比較大。發展程度高的城市中，有機質（如紙張，餐廚垃圾，塑料等）的含量較高；燃煤量大的城市， 灰渣等無機物含量高，中小型城市的有機質含量一般為20%，一些大城市有機質含量可達到40%以上6 。 總的來說，我國城市垃圾組成中紙張約占8%15%，玻璃約占3%4%， 塑料約占10%12%， 有機物含量約占50%60%。 在一般情況下，我國城市生活垃圾中不可堆腐垃圾、無機垃圾和不可燃垃圾的含量分別高于可堆腐垃圾、有機垃圾和可燃垃圾。1.1.3 我國城市生活垃圾的發展趨勢隨著城市居民的生活條件的明顯提升，我國城市生活垃圾的組成和特征也發生了明顯的改變。基本趨向是可燃垃圾比例

7、變大，城市生活垃圾由低熱值低有機物階段向高熱值高有機物階段發展，其中改變最明顯的組分是煤灰的比例，居民生活燃料構成的改變是一個重要的影響因素，我國城市生活垃圾中煤灰比例持續降低，易堆腐廢物比例持續提高，其中可回收垃圾和有機垃圾所占比例表現為燃氣區高于燃煤區。由于一次性用品以及商品包裝的大量使用，生活垃圾中塑料所占的比重逐漸變大。1.2 城市生活垃圾的危害1.2.1 占用土地我國城市生活垃圾主要通過填埋方式進行處理，首先垃圾填埋廠的建設需要占據大量土地，并且被占據的土地在相當長的一段時間內都不會有再利用的價值，而我國現有的處理能力只能處理每年城市生活垃圾巨大產生量中的一部分，仍有大量的生活垃圾在

8、城市郊區堆放，這也占據了大量土地，其中很多是可以用于農業生產的耕地。據統計， 歷年來我國累計生活垃圾堆存量已超過6.0 109t，約侵占土地5.0 108m2，同時造成很多城市陷入了被垃圾包圍的尷尬境地，這不僅侵吞了大量的耕地，加重我國耕地不足的矛盾，還嚴重限制市郊的農業生產和正常發展。最近幾十年內，在城市化進程的引導下，我國城市生活垃圾年產生量仍將持續快速增長，一方面我國需要更多的土地建設城市生活垃圾處理廠，另一方面超過我國處理能力之外的生活垃圾將會侵吞更多的土地，今后生活垃圾侵占土地這一問題將會使我國陷入更大的困境。1.2.2 污染大氣堆放處理的生活垃圾中小粒徑固體廢物、粉塵、塑料袋等會因

9、風的卷帶作用進入大氣中，污染大氣環境，降低能見度，并影響人體健康。微生物在合適的（溫度、濕度、pH）條件下能夠分解生活垃圾，這一過程會溢出有毒氣體并產生刺鼻的氣味，損害周邊的大氣環境。城市生活垃圾在焚燒過程中也會釋放多種有害氣體，如二噁英、揮發性有機物、多環芳烴、多氯聯苯、PM10（直徑不大于 10 m的固體顆粒）、 PM2.5（直徑不大于2.5 m的固體顆粒）等，而二噁英是“三致”有毒化合物，具有很強的免疫、內分泌和生殖毒性。如果生活垃圾焚燒氣體未經過徹底的無害化處理，就會損害大氣環境，并且危及到人類健康。 填埋處置的生活垃圾會產生大量填埋氣體（ LFG） ， 其主要成分為CH4和 CO2，

10、100kg 城市生活垃圾經厭氧發酵能產生3040m3氣體，其中CH4約占55%65%，CO2的約占40%， CH4和 CO2均為常見的溫室氣體，CH4的比重比較空氣小，填埋產生的CH4溢出后會快速浮升并耗損臭氧層，CH4的溫室效應大概為CO2的20 倍，生活垃圾分解產生的CH4和 CO2也是引起溫室效應加劇的原因之一。垃圾填埋氣中含有的微量硫化物、氮氫化合物和有毒金屬物質也會嚴重損害大氣環境，溫度較高時生活垃圾經微生物分解產生的刺鼻氣味會嚴重影響到周邊居民的生活環境。垃圾填埋氣中存在著多種污染性氣體，對垃圾填埋氣樣品分析時一共從中檢測出63 種有機化合物，其中有16 種屬于嚴重危害人類健康的污

11、染物。1.2.3 污染土壤，危害農業在城市郊區露天堆放的生活垃圾，侵占了很多耕地，影響周圍土地正常使用功能的發揮，并且且會加劇我國原本就存在的人口眾多與耕地量短缺之間的矛盾。生活垃圾在分解過程中會形成大量的滲濾液，滲濾液具有有機物和重金屬離子含量高、病原菌和寄生蟲卵含量高的特點。滲濾液會嚴重污染土壤，影響土壤中原有微生物的生長繁殖，不利于農作物的生長。滲濾液還會導致土壤重金屬含量超標和土壤結構改變，并且降低土壤肥力，導致農作物減產。另外由于受污染土壤中的病原菌和寄生蟲卵具有傳播疾病的能力，重金屬離子會經食物鏈富集，使得被污染土壤所種植的農作物存在安全風險。另外現如今還存在塑料制品和有機合成材料

12、隨垃圾進入農田的現象，降解不徹底的塑料薄膜殘體會阻礙農作物根系對土壤中水分的吸收，影響農作物的正常生長。據中國農科院的一項研究，每 1m2施用生活垃圾7.5kg， 對試驗組小麥連續施用兩年，對照組小麥施用化肥，結果試驗組麥粒中的重金屬含量遠高于施用化肥的對照組，未經徹底無害化處理的生活垃圾及其堆肥產品若直接施用于農田會嚴重危害農業發展。1.2.4 污染水體堆放的城市生活垃圾和防滲措施不達標的垃圾填埋場的生活垃圾在發酵、分解過程中會產生大量含有重金屬離子和有機污染物的滲濾液，滲濾液經土壤滲入地下水體會造成地下水污染；降水沖刷堆放處理的生活垃圾，會把垃圾攜帶到河流中，造成河床淤積，降低河流的排澇能

13、力，并污染地表水體，影響水資源的正常使用。降水和地表徑流還會把垃圾中的有毒有害物質攜帶進入水體，如有機污染物包括N、 P等營養元素以及重金屬離子等，造成水體污染和富營養化。重金屬會在水生物體內富集，并能沿食物鏈傳遞，破壞水生物環境并威脅到人類健康。例如，危險廢物如電池在長時間隨意堆放過程中其中的汞、鎘等金屬滲出后會對土壤和水體產生嚴重污染，并可以在動植物體內富集，對人體健康產生威脅，若人體攝入過量的鎘金屬不僅會導致骨骼變形，還會損害人的肝臟和腎臟。2.1 城市生活垃圾處理概況如今，我國生活垃圾的處理主要有填埋、焚燒、堆肥三種形式，其中焚燒和堆肥是我國城市生活垃圾主要的資源化利用技術。2011

14、年的數據顯示，國內六百多個市級城市的生活垃圾清運總量約為1.72 108t， 總處理率約為92.1%，其中無害化處理率約為78.7%。全國全部市級城市的各種生活垃圾處理廠共有676 個，處理量約為4.1 105t/d ，全年無害化處理總量約為1.43 108t；在646個生活垃圾處理廠中，有545個填埋場，處理量約為3.0 105t/d ，實際全年處理總量約為1.0 108t； 有生活垃圾焚燒廠108個，處理量約為9.4 104t/d ，實際年處理量2.6 107t； 有 23個生活垃圾堆肥廠，處理量約為1.48 104t/d ，實際年處理總量為4.27 107t。 2011 年我國城市生活垃

15、圾清運總量中堆肥比例占 2.7%、焚燒處理占15.8%、填埋處理占61.3%，其余20.2%實行堆放或簡單填埋處理，總體看來，我國生活垃圾的資源化效率比較低?？傮w來說，現如今填埋是我國城市生活垃圾處理的主要方式，并且衛生填埋場的數量持續增加，進行填埋處理的城市生活垃圾所占比重也處于增長狀態；生活垃圾焚燒處理也呈現出增長趨勢；生活垃圾堆肥處理出現萎縮態勢，但各類不成熟工藝的綜合處理的應用出現增長。隨著政府對城市生活垃圾問題的逐漸重視，城市生活垃圾處理行業得到不斷的發展，我國城市生活垃圾的處理率呈逐年上升趨勢。2.2 我國城市生活垃圾處理和資源化利用技術現狀2.2.1 生活垃圾衛生填埋技術衛生填埋

16、法是現如今全世界范圍內普遍采取的生活垃圾處理方法，衛生填埋是一種可以不借助其他處理方法單獨對所有種類的生活垃圾實行處置的技術，在我國獲得了廣泛的應用。衛生填埋是指把城市生活垃圾放置于一定的空間內，隔離生活垃圾與自然環境之間的物質交換，使生活垃圾在其中發生微生物降解、厭氧消化等過程，使垃圾逐漸降解的一種生活垃圾處理方法。一般在衛生填埋場底層鋪設防滲層，生活垃圾分層填埋，最終再鋪設覆蓋層。城市生活垃圾衛生填埋處理于20 世紀 30 年代起步，由于利用這種方法處理生活垃圾時投資小、操作簡單，處理費用低，處理量大，對設備要求不高，并且能夠有效處理多種類型生活垃圾，而后被世界上很多國家廣泛采用，到20

17、世紀 70 年代初，全球建立生活垃圾填埋場的城市已經達到1400 多個。 城市生活垃圾衛生填埋處理已經在很多國家城市生活垃圾處理中占據舉足輕重的地位，聯合國環境部門的統計數據顯示，2010 年英國衛生填埋處理城市垃圾大概占總清運總量的82%，德國占 67.9 %，美國占68%。隨著城市生活垃圾衛生填埋處理的普遍采用，它的弊病也逐步展現出來。城市生活垃圾填埋場需要占據數目可觀的土地，并且被生活垃圾填埋場占據的土地，在相當長的時間內都不具有再利用的價值。2000 年我國生活垃圾清運總量約為 1.25 108t，如果進入填埋場的垃圾的密度按400kg/m3、填埋場的垃圾填埋高度平均3m估算，僅200

18、0年一年就會有1.23 104hm2土地被占據，若生活垃圾清運量按平均每年10%的增長速度估計，到2050 年，生活垃圾填埋處理累計侵占土地將達到1.45 106hm2，這意味著我總面積的千分之一喪失了利用價值，這個數字與中國耕地總面積的1.3%相當。一些發達國家也意識到了大量的生活垃圾填埋場將加速導致土地資源緊缺的問題，美國環保局表示，在今后20 年內美國現有80%的生活垃圾衛生填埋場將被逐步關停。另外城市生活垃圾填埋場的選址也比較困難，如果填埋場離市區較近，就會影響周圍居民的生活環境，并且阻礙城市向外發展，而如果填埋場離市區較遠，運輸生活垃圾的往返運費就會增加。在現如今我國城市生活垃圾普遍

19、采取混合收集的前提下，生活垃圾大多不經過細致的分類就直接經壓縮進入垃圾填埋場，這不僅阻礙了對一些有用物質的回收利用，還將使生活垃圾填埋場提前服役到期。如果城市生活垃圾建立比較系統的收集運輸系統，只把不能進行資源化利用的生活垃圾進行填埋處理，城市生活垃圾填埋處理就會發揮更大的社會效益，并且還能夠降低生活垃圾的填埋成本。城市生活垃圾在填埋過程中會產生大量的滲濾液，如果填埋場防滲系統不達標，就會有污染土壤和地下水的危險，生活垃圾在被微生物厭氧分解過程中產生的CH4會加劇溫室效應，并且有引起爆炸的危險。哈佛大學的一項研究證明，在垃圾填埋場投入使用幾年后，其周圍地表水中Hg、Cd、 Co、 Cu、 Cr

20、、 Pb 等重金屬離子的含量較之前會出現明顯升高，有的甚至超標上百倍，填埋場區大氣中Hg的含量比填埋場建成前高一個數量級。在城市生活垃圾衛生填埋逐漸發展的過程中，人們也在不斷改進填埋處理的一些缺陷。為了防止滲濾液對土壤以及地下水的污染，在設計施工中開始鋪設新型防滲層，近幾年來也發展出了在填埋場鋪設雙防滲層，以及設置滲濾液收集池的做法，從環境污染風險評價角度看來這些做法減輕了滲濾液污染環境的威脅。在對待填埋過程中產生的填埋氣體時，也發展了在衛生填埋場增設排氣通道，并對填埋產生的氣體進行發電等資源化利用的做法，理論計算顯示，如果當今我國城市生活垃圾填埋場產生的填埋氣有1/2 得到回收利用，則每天可

21、以回收1.2 1010m3熱值可達2.1 107J/m3的沼氣， 這與 30座 100t 規模焦化廠利用800 t 優質煤正常工作時的日產氣量相當。2.2.2 生活垃圾焚燒處理現如今焚燒法是我國一種重要的城市生活資源化利用方法，在應用程度上僅次于衛生填埋處理，居于第二的位置。焚燒法處理城市生活垃圾的基本原理是：置于特殊設計的燃燒爐中的生活垃圾在高溫和氧氣充足條件下發生氧化燃燒反應，釋放熱能，產生燃燒氣，形成比較穩定的固體殘渣，同時殺死微生物的一種生活垃圾處理和無害化方式，實質是氫、碳、硫等與氧元素的在高溫下的氧化反應。焚燒法對生活垃圾處理的減容程度高，經焚燒處理后的生活垃圾重量大概降低至原來的

22、20%以下，體積大概降低至原來的10%以下，如果進一步將殘渣進行衛生填埋處理，將明顯減少對土地的占用，而且可以延長填埋場服務期限。生活垃圾焚燒處理過程中產生的熱能可以用于發電或者供暖，生活垃圾的焚燒處理在高溫下進行，滅菌效果好，可以使病原微生物徹底失活，并且生活垃圾中的一些有毒有害物質在高溫下會被破壞，降低了生活垃圾對自然環境的危害以及對人類健康的損害。總之，焚燒法處理生活垃圾具有能同時實現“三化”的突出優點，并且處理量大、無害化徹底、處理速度快、焚燒廠占地面積小。焚燒法具備的很多優點得到了很多國家的肯定，并被世界上愈來愈多的國家采用，焚燒法也是我國城市生活垃圾資源化的重要發展方向。深圳市在1

23、985 年率先引進焚燒技術開啟了我國采用焚燒法處理城市生活垃圾的先河，在國家政策的大力支持下，焚燒法在我國的應用穩中求進，在2006年，我國城市生活垃圾總清運量僅有不到1/10 利用焚燒法處理，而到了2011 年這個比例升至 15.8%。 世界焚燒法處理城市生活垃圾應用較為廣泛的的國家有德國、希臘和法國，生活垃圾焚燒比例分別占76%、 68%和62%，與德國、希臘和法國相比我國的焚燒比例還比較低?，F如今焚燒法在我國城市生活垃圾處理中并沒有占有很大的比例，這與其自身存在的一些缺點有很大關系。其中導致焚燒法在我國應用不廣泛的主要限制因素是焚燒法對城市生活垃圾的低位熱值有一定的要求，通常認為熱值大于

24、4000KJ/kg 的城市生活垃圾適宜焚燒處理，熱值不高的生活垃圾在焚燒處理時必須加入助燃劑，而現如今餐廚垃圾是我國城市生活垃圾有機組分的主體，餐廚垃圾因水分含量高而不適宜進行焚燒處理，我國城市生活垃圾除了餐廚垃圾之外熱值還不能滿足焚燒處理的要求，在處理時會因為需要添加助燃劑而增加處理成本，隨著我國城市生活垃圾熱值的逐漸提高，低位熱值對焚燒法應用的限制會逐漸變小，焚燒法在我國將會有更大的發展。在我國城市生活垃圾的收集方式普遍采用混合式收集的條件下，由于對城市生活垃圾資源化回收不到位，導致很多可資源化回收的有用物質進入焚燒廠，城市生活垃圾焚燒處理是資源化利用的最終途徑，生活垃圾經焚燒處理后不能再

25、對原本可以進行資源化利用的物質進行再回收，這造成了很大的資源浪費。另外，城市生活垃圾在進行焚燒時會產生很多酸性氣體、揮發性有機物、二噁英等污染性氣體，二噁英的毒性約為氰化物毒性的1000 倍，燃燒產生的氣體如果得不到徹底的處理，將會對人體健康和生態環境構成很大威脅。目前處理二噁英的技術比較復雜，需要很大的投資，焚燒處理設備本身就需要巨大的資金支持，這又增加了焚燒法的運行成本， 使得很多城市在選擇建造城市生活垃圾焚燒廠時面臨巨大的資金壓力。2.2.3 生活垃圾堆肥處理技術堆肥法是指在人工控制的條件下，為微生物提供合適的生長繁殖環境，通過真菌、放線菌、細菌等微生物的分解，將城市生活垃圾中的可分解有

26、機物轉變成對環境無害的腐殖質的過程。堆肥法是通過生物方法達到對生活垃圾的處理以及資源化利用，堆肥法區別于焚燒法和衛生填埋的最大特點是充分利用自然界的力量來解決城市生活垃圾問題，堆肥法的核心是在運行階段對含水率、溫度、pH、 碳氮比、 供氧量等關系到是否適宜微生物生長和繁殖的條件的控制，堆肥產品能夠用作農業肥料，并且具備改善土壤結構和調節微生物分布的優點。這種處理方法的投資低、對設備的要求不高、操作簡單、處理費用少。我國現代化的城市生活垃圾堆肥技術大致出現在20 世紀70 年代左右，在此之前雖然在農村出現了利用生活垃圾堆制農肥的現象，但當時一般是在沒有人工干預的自然條件下進行的，并且處理量不大。

27、從20 世紀70 年代以后我國開始重視對堆肥技術的研發和推廣工作，此后生活垃圾堆肥技術在我國得到了一定程度的發展，到20 世紀 80 年代末，我國出現了很多有關堆肥法處理城市生活垃圾的新工藝和新技術，并建設了大量的城市生活垃圾堆肥廠，這一時期國內城市生活垃圾的堆肥比例僅次于填埋比例，但是由于堆肥產品銷路不好，從 20 世紀 90年代至今城市生活垃圾堆肥處理呈現出萎縮態勢，在 2011 年我國城市生活垃圾堆肥比例僅占2.6%。正是目前條件下由于堆肥法處理城市生活垃圾存在的一些缺點，才導致堆肥法出現的萎縮態勢。物質生活的不斷豐富引起城市生活垃圾的種類和成分愈來愈趨于復雜，而堆肥法主要針對處理垃圾中

28、的可堆腐有機物，并不能處理不可堆肥物質，另外現如今混合收集的生活垃圾中可堆腐與不可堆腐組分并存，如果要采取堆肥法處理，就必須對進入堆肥廠的垃圾進行分類，把可堆腐物質與不可堆腐物質分開，這就會增大堆肥法處理的運行成本，并且目前的分揀技術并不能把城市生活垃圾中的有機物和無機物徹底分開，那么堆肥處理技術的優勢不能徹底發揮，這也是限制堆肥法選用的重要原因。堆肥法的處理效率低，堆肥周期長、占地量大，環境狀況惡劣。同焚燒法及衛生填埋相比，堆肥法較低的工作效率和較小的處理能力不能適應生活垃圾較快的增長速度，這也是引起各城市在建設處理廠時避免選擇堆肥廠的原因。堆肥法處理城市生活垃圾的產物肥效比化肥低，堆肥的成本卻高于化肥的生產成本，堆肥產物中N、 P、 K等農作物必須的營養成分的含量較低，如果堆肥過程中監管不力可能導致堆肥產品的重金屬離子濃度過高，不適宜作為農業肥料，若長期施用重金屬離子含量高的生活垃圾堆肥產品可能導致農作物重金屬含量超標，這會影響到生活垃圾堆肥的銷路，使堆肥法處理城市生活垃圾的發展喪失了經濟動力，導致堆肥處理技術在我國的應用呈萎縮態勢。