1、固體廢物生物處理新技術及進展 摘要 本文簡要介紹了固體廢物的分類及其危害，幾種常見的固體廢物的處理方法，以及機械生物處理技術。闡述了機械生物處理技術在固體廢棄物治理方面的應用研究概況, 并對機械生物處理技術在固體廢棄物治理中的應用作出了展望。關鍵詞 固體廢物； 機械生物處理技術； 生物處理；New technology and development of biological treatment of solid wasteAbstract: This paper briefly introduces the classification and hazard of solid waste,

2、 several common solid waste treatment methods and mechanical biological treatment technology. We describe the application and research of mechanical biological treatment technology for solid waste management aspects, and the application of mechanical biological treatment technology in solid waste tr

3、eatment is prospected.Key words: Solid waste； Mechanical biological treatment technology； biological treatment；隨著科技的進步，城市化進程不斷擴大，人們生活水平的不斷提高，固體廢棄物的數量逐年遞增。據有關報道，中國城鎮居民每年人均產生垃圾約450kg，全國城市垃圾的年產生量為1.82 億t，并以平均年增長率8.98%的速度增加。2006 年，美國產生了2.51 億t 城市固體廢棄物1，而歐盟的15 個國家產生了2.19 億t 城市固體廢棄物2。固體廢棄物的處理問題越顯嚴重，如何處理固體

4、廢棄物已經成為目前當務之急3。1. 固體廢物的分類固體廢棄物是指人類在生產、加工、流通、消費以及生活過程中利用完其實用價值后向環境排出的固體或泥狀的物質4。固體廢物種類繁多，按其組成可分為有機廢物和無機廢物；按其形態可分為固態的廢物、半固態廢物和液態（氣態）廢物；按其污染特性可分為有害廢物和一般廢物等5。在固體廢物污染環境防治法中將其分為城市固體廢物、工業固體廢物和有害廢物。1.1 城市固體廢物城市固體廢物是指居民生活、商業活動、市政建設與維護、機關辦公等過程產生的固體廢物6，一般分為以下幾類： 1.1.1 生活垃圾：城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或為城市日常生活提供服務的活動中產生的固

5、體廢物，我國城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保潔垃圾和集團垃圾三大類組成7。居民生活垃圾數量大、性質復雜，其組成受時間和季節影響大。街道保潔垃圾來自街道等路面的清掃，其成分與居民生活垃圾相似，但泥沙、枯枝落葉和商品包裝較多，易腐有機物較少，含水量較低。集團垃圾指機關、學校、工廠和第三產業在生產和工作過程中產生的廢棄物，它的成分隨發生源不同而變化，但對某個發生源則相對穩定。例如，來自農貿市場的垃圾以易腐性有機物占絕大多數；旅游、交通樞紐的垃圾以各類性質的商品包裝物及瓜果皮核為主；制衣廠、制鞋廠及電子、塑料廠的垃圾一般以該廠主要產品下腳料為主。 1.1.2 城建渣土：城建渣土包括廢磚瓦、碎石、渣土

6、、混凝土碎塊（板）等。 1.1.3 商業固體廢物：商業固體廢物包括廢紙、各種廢舊的包裝材料、丟棄的主（副）食品等。1.1.4 糞便：工業先進國家城市居民產生的糞便，大都通過下水道輸入污水處理場處理。而我國的城市下水處理設施少，糞便需要收集、清運，是城市固體廢物的重要組成部分。1.2 工業固體廢物工業固體廢物是指在工業、交通等生產過程中產生的固體廢物。工業固體廢物主要包括冶金工業固體廢物、能源工業固體廢物、石油化學工業固體廢物、礦業固體廢物、輕工業固體廢物、其他工業固體廢物。1.3 有害廢物有害廢物又稱危險廢物，泛指除放射性廢物以外，具有毒性、易燃性、反應性、腐蝕性、爆炸性、傳染性因而可能對人類

7、的生活環境產生危害的廢物。世界上大部分國家根據有害廢物的特性，即急性毒性、易燃性、反應性、腐蝕性、浸出毒性和疾病傳染性，均制定了自己的鑒別標準和有害廢物名錄。聯合國環境規劃署控制有害廢物越境轉移及其處置巴塞爾公約列出了“應加控制的廢物類別”共45類，“須加特別考慮的廢物類別”共2類，同時列出了有害廢物“危險特性的清單”共13種特性。根據1998年1月4日由中華人民共和國國家環境保護局、國家經濟貿易委員會、對外貿易經濟合作部和公安部聯合頒布，于1998年7月1日實施的國家有害廢物名錄中，我國有害廢物共分為47類。其中規定，“凡名錄所列廢物類別高于鑒別標準的屬有害廢物，列入國家有害廢物管理范圍；低

8、于鑒別標準的，不列入國家有害廢物管理。”固體廢物的類別，除以上三者之外，還有來自農業生產、畜禽飼養、農副產品加工以及農村居民生活所產生的廢物，如農作物秸稈、人畜禽排泄物等。這些廢物多產于城市外，一般多就地加以綜合利用，或作漚肥處理，或作燃料焚化。在我國的固體廢物污染環境防治法中，對此未單獨列項作出規定。2. 固體廢物的危害廢棄物不當堆放不但會影響到環境的美觀，還會對周圍的大氣、水體造成污染。它會向大氣中散發臭不可聞的氣體、揚塵，當經雨水沖刷后，其中的一些易溶物會隨水一起滲入地下或流到周圍的水源，經一步污染土壤、水源。從而進一步影響人們正常的生產生活。還會為一些細菌、病毒提供繁殖的空間，其潛藏的

9、危險更大8。所以對于固體廢棄物的處理至關重要。3. 常見固體廢物處理方法固體廢棄物的處理是以資源化、減量化、無害化為目的，經過分選, 破碎, 壓實和固化等預處理，對固體廢棄物進行填埋、焚燒和堆肥等最終處理9，高效回收有用資源，降低固體廢棄物對環境的污染。3.1 衛生填埋衛生填埋是選擇合理的堆放場地，經過防水滲漏、復土等措施而進行垃圾處理的一種方式，在世界上許多國家得到廣泛應用10。我國80% 以上的垃圾采取衛生填埋，其優點是投資少、處理費用低、處理量大、操作簡便。其缺點是占地面積大，而且隨著人類生活垃圾的不斷增多，其占地面積也會隨之而不斷增多, 地處偏僻，運距較遠, 選址困難,固廢中的有害物質

10、滲漏可能會對地下水造成污染，會造成二次污染11。3.2 堆肥堆肥法就是將固體廢棄放在特定的條件下，經過自然或菌種作用，發酵升溫降解有機物，實現無害化,經篩分處理后產生有機肥或深加工為有機復合肥的處理方法12。堆肥法分為好氧堆肥法和厭氧堆肥法。目前堆肥處理的主要對象是城市生活垃圾和污水處理廠污泥、人畜糞便、農業廢棄物、食品加工業廢棄物等。但有機物的分解難完全，無量化難徹底，堆肥時間長，占地面積大，且有機肥的肥力較差。在國內垃圾處理總量中，堆肥占到l020，這幾年來其比例有明顯下降13。3.3 焚燒垃圾焚燒是利用高溫將垃圾中的有機物徹底氧化分解，在燃燒過程中將碳及氫元素轉化為CO2及水，高溫下殺死

11、病毒和細菌，有效地減量和減重的一種方式，燃燒后的殘渣量只有原垃圾量的520,適合于可燃物含量較高的生活垃圾14。焚燒法是世界各個發達國家普遍采用的垃圾處理技術。目前等離子焚燒法和兩段式氣化焚燒法在國內也漸漸地普及15。垃圾焚燒法占地少、污染小，熱能可以利用,但投資和運營成本高，焚燒產生的氣體（如二惡英）16和灰燼可能會造成二次污染。目前在我國城市垃圾處理中焚化法占比僅為5。 3.4 熱解固體廢棄物熱解是指在無氧或缺氧條件下，使可燃性固體廢物在高溫下分解，最終成為可燃氣體、油、固形碳的化學分解過程17。熱解方法適用于城市固體廢棄物、污泥、工業廢物如塑料、橡膠等。熱解產生的可燃氣、油等，可以回收利

12、用, 其能源回收性好，環境污染小，減少焚毀造成的二次污染和需要填埋處置的廢物量，這是熱解處理技術最大的優點；熱解處理缺點是技術復雜，投資巨大1819。3.5 微生物處理微生物處理法就是利用微生物的自身的新陳代謝對固體廢棄物進行分解作用使其無害化。養殖蚯蚓是微生物處理垃圾的一種方法20。一條蚯蚓每天吞食的垃圾量相當于其體重的23倍，經蚯蚓吞食處理后的排泄物是優質無味、無害、高效的多功能生物肥料，可用于花卉栽培及果蔬生產。此外經過蟑螂分解后的有機物垃圾不僅僅沒有腐敗發臭的污染物生成，而且還是優質的有機肥料21。微生物處理方法投資少，簡便易行，處理徹底，不形成二次污染，事實上重建一個物質的再循環過程

13、，既可消除環境污染，又可變廢為寶。3.6 資源化利用由于固體廢棄物含有各種各樣的可以回收利用的組分，資源化地利用固體廢棄物，不僅僅降低其對環境的污染，還可以具有良好的環境效益和社會效益。由上海亞頓公司研制的AT垃圾資源化處理方法，將混合的陳腐垃圾、建筑垃圾或工業垃圾進行粉碎，然后加入適量的配物料和生化試劑，經過強制攪拌混合和一系列生物化學過程后注模成型，由此可以制成各種高強度、符合輕型建筑材料，且無廢水、廢氣、廢渣的排放，具有處理費用低，設備投資少，經濟效益大，工藝簡單等優點22。4. 機械生物處理技術 4.1 機械生物處理 機械生物處理（Mechanical-biological treat

14、ment，MBT），是現代生物技術在垃圾處理方面應用的典型技術。最初的MBT處理技術為煙道式處理工藝，可去處20%30%的有機垃圾，剩余70%左右的垃圾至填埋場填埋23。垃圾的機械生物處理技術的原理利用機械（破碎、分選等設備）和生物（好氧堆肥、厭氧消化）技術有機的結合起來24，可作為單獨一項垃圾處理技術，也可以作為焚燒、填埋等工藝的預處理技術。機械生物處理（MBT）是廢物的中間處理設施，而不是最終處置場所。MBT不是單一的處理技術，而是不同工藝單元的組合，因此有多重組合方式。不同的組合其功能、運行方式等各不相同25。每種組合工藝都有其優點和缺點。4.1.1 機械處理階段機械處理一般有兩個主要目

15、的：一是盡量回收垃圾中可資源化、但又不可生物降解的物質，如金屬、塑料、玻璃等；二是為接下來的生物處理提供條件，如去除砂石、把物料破碎成比較小塊物質26。機械處理階段要盡可能去除不可生物降解的物質。不同的MBT工藝其側重點不同，有的更側重于能量物質（如甲烷氣體）的回收，而有的側重于分揀可回收物質。4.1.2 生物處理階段生物處理一般包括好氧堆肥和厭氧消化。厭氧消化系統是以產生可利用的能源氣體（沼氣）為目的的，利用沼氣可發電或供熱。好氧堆肥系統主要是為了是垃圾穩定成可利用的肥料，并回收塑料等物質（經堆肥處理后，塑料上附著的殘余食物等被去除掉）。 4.2 機械生物處理的應用垃圾填埋一直是英國、德國、

16、意大利等西歐國家及大多數發展中國家最主要的垃圾處理方式，但垃圾填埋場中滲濾液和填埋氣體的產生在很大程度上受垃圾中可生物降解物質的影響27。垃圾經過機械生物處理滯后在填埋，可縮短垃圾的穩定化時間，還可以降低填埋氣的產生量。在德國，MBT技術已成為城市生活垃圾管理和處理處置環節中的重要組成部分28。德國垃圾處理的方式有：機械生物處理，堆肥，焚燒，熱處理和填埋等。其中MBT處理是德國廢物處理過程中的重要環節。德國的機械生物處理技術是首先利用機械分選設備，把垃圾中高熱值物質、金屬和玻璃等有用物質分離出來加以利用，垃圾中的有機質部分經過生物的好氧或厭氧處理后實施填埋。德國厭氧發酵后的固體殘渣一般經好氧處

17、理后直接填埋處理而不是二次利用，這主要是考慮到固體殘渣中含有高濃度的重金屬，在應用過程中可能造成環境污染。2006年，德國共有36個典型的MBT處理廠，年處理能力達380萬t。4.2.1 機械生物聯合處理技術機械生物預處理技術單獨作為一種垃圾處理技術稱為機械生物聯合處理技術。一般體現為好氧堆肥處理技術和厭氧消化處理技術。好氧堆肥適合含水率為40%70%的生物垃圾，厭氧消化適合含水率大于80%的生物垃圾29。現代化的垃圾好氧堆肥工程和厭氧消化工程均采用機械生物聯合處理技術，大大縮短了有機物穩定化所需的停留時間。4.2.2 機械生物預處理結合分類回收技術基于機械生物聯合預處理的分選技術。其用于混合

18、垃圾中有機組分含量少、可回收組分含量較多的情況，通過預處理降低混合垃圾的含水率，改變垃圾物理性狀，再通過先進的垃圾分選技術，從混合垃圾中分選出有色金屬、鐵金屬、玻璃、塑料、礦物質和剩余物，甚至可以將不同顏色的玻璃分選開來，錯誤分選率僅為0.0025%30。4.2.3 機械生物預處理結合衛生填埋技術基于機械生物聯合預處理的衛生填埋（MBT-landfill）。對于有機垃圾含量較高的混合垃圾，填埋穩定化過程長達50年以上，期間產生大量滲濾液和填埋氣。機械生物聯合預處理技術可使有機垃圾的穩定化過程大大縮短，46周后可降解80%以上的有機物質，再經過410周的后熟化可達到歐盟的填埋標準31。預處理后的

19、垃圾減量、減容效果非常明顯，極大限度地減少了垃圾填埋場的占地面積。4.2.4 生活垃圾綜合處理技術生活垃圾綜合處理技術是一項基于機械生物預處理的技術，有機的結合了分選、生物、堆肥、焚燒、衛生填埋等技術。生活垃圾經人工預分選，將易于分選的垃圾分成5 類，即惰性組分（磚陶）、可回收組分（金屬、玻璃等）、危險廢物（日光燈管、電池等）、大件垃圾及剩余組分32。剩余垃圾經機械破碎后送到機械生物預處理系統，預處理過程微生物大量繁殖，使垃圾物料自然升溫至5060，在此過程中水分大量蒸發，使混合垃圾物理特性發生改變，垃圾物料大大減容、減重；預處理后的組分粒度分布發生較大變化，經機械分選，分成可生物降解組分和可

20、燃組分；可生物降解組分經進一步堆肥處理后，作為土壤改良及進行土地利用；可燃組分則送至焚燒車間焚燒進行熱能利用；焚燒底灰與人工預分選出的惰性組分可用作筑路骨料或衛生填埋，焚燒飛灰固化后填埋。生活垃圾綜合處理技術很好的解決了傳統工藝中存在的問題，符合循環經濟、節能減排、綜合利用、環境保護和可持續發展思想。5. 展望首先，機械生物處理技術（MBT）是新興的垃圾處理技術，通過與填埋、堆肥、焚燒和分類回收等技術有機結合，根據混合收集的生活垃圾理化性質進行工藝組合優化，實現垃圾處理過程的減量化、資源化和無害化，符合我國節能減排和可持續發展思想。是我國未來垃圾處理產業的發展方向。其次，我們應時刻關注垃圾處理

21、領域的新動態，爭取在新技術方面有所突破。然而，我國在采用新興垃圾處理工藝的時候，也要采取比較審慎的態度，不應盲目追求高新技術。參考文獻1 EPA. Municipal Solid Waste Generation，Recycling and Disposal in the United States:Facts and Figures for 2006 R.2006.2 OECD.OECD Environment Data 2008：Compendium 2006-2008R.3 張韋倩,楊天翔,陳雅敏,等.基于生命周期評價的城市固體廢棄物處理模式研 究進展J.環境科學與技術,2013,36(

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