2023年《安全管理论文》之城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究.docx

城市生活垃圾现状与资源化处理技术研究 ：综述了国内外城市生活垃圾的现状及其对生态环境的危害，介绍了目前我国城市生活垃圾处理现状及城市生活垃圾资源化主要技术，并提出了未来我国城市生活垃圾资源化综合处理的开展趋势。 关键词：城市生活垃圾；环境；处理技术；资源化处理 中图分类号：F323.2 文献标识码：A 文章编号：1008-1631（2023）07-0058-04 城市生活垃圾是人类在日常生产生活中不可防止地产生的废弃物，包括居民生活垃圾、公共场所和街道清扫垃圾、医院垃圾、商业生活垃圾等，其主要成分有厨余物、废纸、废塑料、废织物、废玻璃、草木、灰土、砖瓦、金属等。改革开放20a来，我国城市化进程明显加快，城市化水平到达29.9％[1]。但是，随着我国城市人口的剧增及人们生活水平的提高，城市生活垃圾也大幅度的增加，已经严重地危害了人类健康和环境平安。由于其组成复杂，结构多样，任何单一处理方式都不能对其进行有效的处理，况且“先污染，后治理〞的治污思想已被证明需付出更大的代价[2]。因此，如何有效地、平安地处理我国城市生活垃圾，已不可防止地成为当前面临的重要问题之一。 1国内外城市生活垃圾的现状及其对环境的危害 1.1现状 1.1.1垃圾的产生量 据统计，全世界每年产生垃圾量450亿t左右。2022年美国的城市生活垃圾产生量为2.36亿t[3]，人均垃圾产量接近2.07kg/d，而在1960年，人均垃圾产量却为1.17kg/d[4]；最早的工业化国家英国1999年垃圾总排放量为536万t，人均垃圾产量为1.25kg/d；世界上垃圾抛弃较多的主要国家德国，1999年人均抛弃生活垃圾380kg/a，产生垃圾总量3000万t[5]；日本1999年生活垃圾排出总量为5100万t，人均垃圾产量为1.11kg/d。 目前，我国城市人均垃圾产生量到达440kg/a，1996年全国城市生活垃圾年产生量就已到达1亿t，1999年垃圾清运量1.13亿t，2022年我国城市生活垃圾产生量到达1.5亿t/a，而且每年还在以8％～10％的速度递增，已成为世界上垃圾包袱最重的国家之一[6]。 当前，全国660座城市中已有30％的城市陷入垃圾的包围之中。调查显示，1978年北京生活垃圾年产量为104万t/a，到1988年就增至319万t/a，10a增加了215万t，约2.06倍，平均每年以11.9％的速度增加，1996年北京市生活垃圾产量增为483万t/a；1999年兰州市垃圾产量105万t/a；20世纪70年代末长春市产生垃圾70万～80万t/a，而到2022年已到达116万t/a，并以每年近3％的速度增长[7]；目前福州市生活垃圾产生量年增长率已达9％[8]，上海市的垃圾产量也正以7.8％的速度逐年增加，上海生活垃圾产量已达1.5万t/d；徐州市日产垃圾550t，年产20余万t[9]，重庆市目前主城区日产垃圾约3500t[10]。由上述城市垃圾产生量的调查统计数据可以看出，我国城市垃圾总量的大幅度增长主要集中于城市规模较大、城市人口较多的省会城市及经济较兴旺的开放城市和一些直辖市。 1.1.2垃圾成分 由于受城市的规模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活水平和能源结构和经济状况等多种因素的影响，不同的国家和地区城市生活垃圾成分也有很大变化（表1）[11]。 1.2城市生活垃圾对环境的危害 城市生活垃圾在收集、运输和处理、处置过程中，其本身含有的和产生的有害成分，会对大气、土壤和水体造成污染，不仅严重影响城市环境卫生质量，而且极大地威胁人民的身体健康。主要表现在： 1.2.1浪费大量土地资源，堆放在城市郊外的垃圾侵占了大量农田 据统计，全国垃圾堆放侵占土地面积高达5亿m2，70亿t[12，13]，仅北京市每年填埋场就要消耗土地66.7hm2[14]，有的城市甚至开展到没有适宜场所堆放垃圾的地步，造成土地资源的严重浪费。 表1局部国家和地区的城市生活垃圾成分组成（％） 1.2.2严重污染空气 长期以来，我国绝大局部城市对生活垃圾采用露天堆放，致使堆放区周边臭气熏天，蚊蝇病菌孳生，并有大量的氨、硫化物等有害气体向大气中释放，仅有机挥发性气体就多达100多种[15]，其中含有许多致癌、致畸物质。 1.2.3严重污染水体 垃圾腐烂过程中产生大量的酸性和碱性有机污染物，垃圾中的重金属及病原微生物随渗滤液和雨水流入周围地表水及渗入地下水，造成地表水和地下水受到严重污染，进而影响人类健康和生态环境平安。 1.2.4严重破坏农田 垃圾未经处理或未经严格处理直接施用于农田会使农田土壤团粒结构下降，重金属累积，病原菌增多，严重降低农田土壤的生产能力。 1.2.5发生严重的垃圾爆炸事故 垃圾简单覆盖堆放，使垃圾产生沼气量增加，易发生爆炸事故。1995年，北京市昌平县某垃圾堆放场发生了3次垃圾爆炸事故，其中1次造成1人全身95％烧伤。 2城市生活垃圾处理技术 城市生活垃圾处理要本着无害化、减量化、资源化的原那么，将垃圾进行减容、减量、资源化、能源化和无害化处理[16]。所谓城市垃圾的无害化处理就是用物理、化学和生物等方法，将垃圾在生态循环的环境中加以迅速、有效、无害地分解，以到达“减量化〞、“安定化〞、“卫生化〞、“资源回收化〞的目的。目前，国内外城市生活垃圾无害化处理方法主要有卫生填埋法、燃烧法、生物堆肥法、蚯蚓床法和资源化综合处理法。由于城市生活垃圾的成分随时空变化很复杂，因此选择垃圾处理工艺必须考虑到技术实用性和可靠程度、处理费用和承受能力、对环境污染程度和污染控制、资源化价值以及对人类健康影响等某些特殊的制约因素。 2.1卫生填埋 卫生填埋是指寻找一块空地，将垃圾置于防渗垫层之上压实后覆土填埋。此法起步于20世纪30年代，经过60多年的研究和开展，各国在卫生填埋的规划、设计、施工、管理等方面积累了丰富的经验，并开发出成套技术及设备。我国填埋技术使用比较早，目前该技术在我国所有垃圾处理方式中所占比例最高，到达70％～80％。 卫生填埋技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、总体投资小。但是，在当前加速推进城市化，不断扩大城区范围的情况下，填埋近郊不宜，需远离市区，因此造成往返运费增加；另外，填埋法占用大量土地，为防止垃圾中的有害金属和病原菌对地下水造成污染，需充分考虑填埋地的地质条件，且使用后的土地在短时间内无法恢复原来的用途。因此，可供填埋的土地将会越来越少。兴旺国家已经认识到这个问题，据美国环保局估计，今后20a美国现有的80％的填埋场将被关闭[17]。由于垃圾中有机物堆放过程中会腐解产生甲烷等燃气，易引发爆炸或火灾等事故，因此规定2023年以后有机物含量>5％的垃圾不能进入垃圾填埋场[18]，且填埋物中的无机物成分应>60％，含水率 大量研究发现垃圾有机肥能减少化肥用量、增加农产品产量、改善农产品品质，提高农业经济效益，而且能改善土壤结构、保护生态环境，表达出应有的社会效益[23]。城市生活垃圾转化为肥料资源，不仅突破了对城市生活垃圾消极处理的方式，开拓了1条容量极大、无限循环的资源化新路，使工农及城乡大生态系统产生物质良性循环，既能消除污染，又促进工农业生产开展，是生态工程的1个资源合理利用模式[24]。但由于生活垃圾中还含有很多无机物、难以被微生物降解的橡胶、塑料、合成纤维（织物）等有机物和玻璃、重金属等污染物易对农田造成破坏、阻碍耕作，因此制约了垃圾有机肥产品的市场开展前景；同时处理周期一般较长（12～15d）[25]，且处理规模不宜过大。 2.4蚯蚓床法 蚯蚓是1种杂食性的环节动物[26]，在自然生态中具有促进物质分解转化的功能。大量研究发现，蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量的有机物，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用下进行分解转化[27，28]。因此可以利用蚯蚓这种强大的消化分解能力来处理城市生活垃圾，早在20世纪90年代初期，美国、法国、澳大利亚等兴旺国家就建立了利用蚯蚓处理城市垃圾的工厂，通过运行证明，利用蚯蚓处理城市垃圾是1种可行的方法。蚯蚓的吞食量很大，1亿条蚯蚓1d可吞食40～50t的垃圾，排出20t蚯蚓粪。且蚯蚓还能将垃圾中的重金属富集于体内，从而去除垃圾中的重金属[29]。由于蚯蚓体内含有10％～14％的蛋白质和多种氨基酸，可作为家禽、动物的蛋白添加饲料或通过酸水解法从其体内别离制备复合氨基酸，用于制药或化工等行业，有较好的市场前景。此法处理城市生活垃圾，投资少、见效快、无二次污染，是1种生态处理法。 2.5生活垃圾资源化综合处理 生活垃圾资源化处理就是通过物理、化学、生物等方法从垃圾中或其他处理过程中回收有用物质和能源，加速物质循环，创造经济价值为主要目的的处理过程，是将废物变无用为有用，变有害为有利，变一用为多用[30]，如热解、气化、油化、RDF等。垃圾资源化不管是在保护资源，节约能源方面，还是在防止污染，保护环境方面都有重要意义。资源化包括3个范畴：物质回收、物质转换和能量转换[31]。生活垃圾资源化综合利用，有2种方式：一是原级资源化，即把废弃物生成与原来相同的产品。如将废纸生成再生纸，废玻璃生成新玻璃，废钢铁生成再生钢等，这种利用方式，可以减少原生材料量的20％～90％；二是次级资源化，即把废弃物变成与原来不同的新产品，这种利用方式，可减少原生材料量的25％[32]。 3我国城市生活垃圾处理现状 我国对城市生活垃圾控制工作起步较晚，始于20世纪80年代初期，经过20多年的实践，总结国内外的经验，提出了以“资源化、无害化和减量化〞作为城市生活垃圾处理及污染防治技术政策。近年来，生活垃圾科研水平和治理水平提高很快，除一些高等院校和科研机构进行了大量的根底科学研究外，许多城市已根据自身实际情况对城市生活垃圾的处理技术进行了实践性的探索。广州、杭州、苏州、宁波、北京、太原等城市建立了生活垃圾填埋场，并取得了显著的成绩；天津、北京、上海、西安、哈尔滨、广州等城市积极走引进、消化、吸收的道路，借鉴国外先进技术设备，建立了工艺比较先进的堆肥场；杭州、常州、天津、武汉等城市在学习国外城市生活垃圾处理技术经验的根底上，自行设计了具有中国特色的垃圾处理的机械化堆肥生产线；深圳、乐山、南京等城市建设了生活垃圾燃烧场；海口、广州等城市生活垃圾热解处理也已中试成功。但目前就全国范围来看，城市生活垃圾的处理方法仍以卫生填埋和高温堆肥为主，其中卫生填埋约占79.2％，但符合标准的卫生填埋缺乏20％，高温堆肥约占18.8％，燃烧处理约占2％[33]。而且大多数中小城市仍未实现垃圾的资源化、无害化、减量化的科学处理，经济条件较好的一些大城市虽然已建立了生活垃圾处理场，但由于资金和技术缺乏，运行状况却不是很理想。 4我国城市生活垃圾资源化综合处理的开展趋势 我国城市生活垃圾资源化综合处理水平与美、英、德等兴旺国家相差还较大，但随着我国经济的开展和科技的进步，城市生活垃圾的处理利用必然从简单的减量化逐步走向无害化和资源化。其开展趋势主要有： （1）通过制定相关的法律、法规，大力宣传环保，培养国人的环保意识，逐渐推行生活垃圾源头分类收集，消减垃圾源头，提高垃圾回收利用率，严格控制源头污染。 （2）建立精度较高的城市生活垃圾产生量预测模型，科学合理地对城市生活垃圾的产生量和成分进行预测，为建设城市生活垃圾处理工程提供珍贵的资料[34]。 （3）通过借鉴国外经验，提高技术水平，降低生活垃圾处理本钱，提高垃圾资源化的经济效益，大力鼓励支持开展垃圾资源化产业，因地制宜，建立适宜的城市生活垃圾资源化模式。 （4）加强科学研究，进一步开发生活垃圾的规模化处理装备，开拓资源化综合利用的新领域[35]。 参考文献： [1]国家统计局98中国环境统计专题组编.98中国环境统计[M].北京：中国统计出版社，1999.12. [2]李娜，王根绪，张建强，等.成都市城市生活垃圾处理生命周期评价[J].安徽农业科学，2023，37（2）：789-79.. [3]张瑞久，逄辰生.美国城市生活垃圾处理现状与趋势[J].节能与环保，2023，（11）：1