城市生活垃圾综合处理技术探讨

来源 :中国科技财富 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gyzlw21
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要: 随着生活垃圾处理场在全国各地大规模建设,采取何种处理技术成为建设的关键。本文主要结合漳州市生活垃圾无害化综合处理场的工程实际,探讨垃圾处理技术路线选择的依据,并就综合处理技术各工艺系统(前分选、高温湿解制肥、焚烧、卫生填埋)和运行情况进行说明阐述。依此提出目前我国中小城市在建设垃圾处理场时应注意的问题,并就采用何种垃圾处理技术提出对策和建议。
   关键词: 生活垃圾;综合处理技术;卫生填埋;焚烧;高温制肥;垃圾前分选
  
  随着我国城市人口的增长、城市规模的扩大以及居民生活水平的不断提高,城市生活垃圾近几年的产量都以8%的速度快速递增,人均日产垃圾约1公斤左右。根据垃圾处理的“减量化、资源化、无害化”目标原则,我国近几年新建了一批生活垃圾处理场。采用的处理技术不外乎卫生填埋、焚烧、堆肥等三种,各个城市垃圾处理所采取的技术要因地制宜,符合当地的经济、社会、地理位置、环境等实际情况。本文针对福建省漳州市生活垃圾无害化综合处理场采用的垃圾综合处理技术进行深入探讨。
  
  一、技术路线的选择依据
  
  漳州市位于福建省最南部,市区人口约40万。市区原有的垃圾简易填埋场建于1982年,离市区约3公里。受当时经济技术限制和人们的环保意识局限性,设计建设运行管理极不规范,对环境造成严重危害。随着城市经济社会的发展,建设一座新的垃圾处理场成为当务之急。在选择垃圾处理技术路线时,主要考虑以下因素的影响:
  1、漳州生活垃圾的物理和化学成分组成及变化趋势;
  2、漳州的经济实力和投资能力;
  3、漳州的城市建设和社会发展对环境的要求;
  4、垃圾处理场的位置、地形、工程地质和水文地质条件;
  5、各种垃圾处理方式的特点;
  6、投入产出比;
  7、技术与设备的可靠性和适应性;
  8、对资源再利用的潜力和程度。
  综合各种因素和前瞻性的判断,漳州市生活垃圾无害化综合处理场最终采用以高温湿解制肥为主、卫生填埋和焚烧为辅的综合处理工艺。建成后的漳州市生活垃圾无害化综合处理场位于龙海市九湖镇木棉村九龙岭的324国道旁,距市区约15公里,占地587亩,总投资9800多万元。该场由建设部城建研究院环卫工程研究所设计,采用综合性处理工艺,日处理垃圾400吨,其中BPY制肥200吨、焚烧100吨、卫生填埋100吨,日处理垃圾渗滤液500吨。使用年限近期20年,远期50年。
  
  二、垃圾处理各工艺选择和运行情况
  
  漳州市生活垃圾无害化综合处理场总体工艺流程图如下:
  
  1、垃圾前分选系统工艺说明
  由垃圾车运来的原生垃圾倒入存储料槽,并由存储上料输送机输送到给料机,通过均匀给料均匀地送给手选皮带机,按要求分选出铁器、大件家俱、大砖石、灯管、玻璃等,分类投入下料箱中,回收或填埋处理。剩余物料进入破袋机破袋,然后通过上料输送机进入滚筒筛分机进行筛分。第一道筛下物(有机物)进入高温湿解制肥系统,第二道筛下物进入风力选别机进行风选处理,重物料进入储料槽,待填埋处理,轻物料和筛上物分别通过落料斗进入第二道手选皮带机,进行人工分选的同时进行除铁(磁选)处理,然后进入破碎机,破碎完的物料通过出料输送机送至焚烧车间垃圾储料坑,待焚烧处理。这其中存储料槽中有渗沥液,通过渗沥液的回收系统将其送至污水厂处理,存储上料输送机和手选皮带机上部都设有风管收集口(负压点),将产生的废气收集并经风力选别机送入焚烧车间垃圾储料坑,再引入焚烧炉进行焚烧处理。
  前分选系统运行至今,总体情况良好。存在的主要问题是垃圾腐蚀性很强,需经常检修部分构件,破袋机和后段破碎机运作效果不佳,滚筒筛分机的工作原理是按垃圾的块状大小进行筛分,不能很好地区分有机物和无机物,需进一步改进。
  2、高温湿解制肥系统工艺说明
  在选择垃圾堆肥技术时,我们主要比较了高温好氧堆肥和高温湿解制肥两种技术,基于避免对场区环境的二次污染和回收利用焚烧炉产生的蒸汽这两方面考虑,最终选择由中科院工程热物理研究所和北京博朗环境工程技术有限公司合作开发的高温湿解制肥系统。它具有如下特点:
  ①、垃圾制肥时间短,全过程仅需6小时;
  ②、清洁化生产,有利于场区环境保护;
  ③、利用垃圾焚烧产生的蒸汽进行高温湿解和肥料烘干,降低运行费用;
  ④、减量化、资源化、无害化程度高;
  ⑤、适应能力强,操作简便灵活。
  具体工艺流程是:由前分选系统筛分下来的第一道筛下物(有机物),经皮带输送机和斗式提升机运至湿解釜上部装料平台,经皮带秤计量后将物料装入釜中,加盖后通入0.5-2.0Mpa的饱和蒸汽,在此压力下(温度为150-210℃)进行湿解。其主要作用是对垃圾进行高温高压,彻底消毒灭菌,对其他生物和草籽等进行杀灭,使其不能复生,并对可降解物进行分解与再合成,可降解的有机物转化为类黄腐酸的物质,利用其作为有机物肥料的基料。湿解终了时通过自动喷放阀向排料仓进行排料。排料仓的作用是将湿解釜中的物料排出来,对高温高压物料进行闪蒸,以除去部分水分。排料完成后,物料经螺旋输送进入干燥工序。与此同时,喷放出去的蒸汽中含有少量的有害气体,通过喷射冷凝器喷射18倍蒸汽量的水将其冷凝处理,每釜大约产生500Kg冷凝污水,该污水收集后用管道泵送至污水处理车间集中处理。进入干燥工序的物料含水率约为60%左右。本项目采用的干燥机为蒸汽加热的圆盘干燥机,它以垃圾焚烧产生的蒸汽为热源,它的优点是热利用率高,可达90%,汽凝水全部返回锅炉,物料经干燥后含水率在15%以下。干燥后的物料送到制肥工序,大致分为粉碎、造粒、干燥和计量包装等阶段。整个生产流程具有较大的适用性和灵活性。
  高温湿解制肥系统运行情况总体良好。由于垃圾分类不彻底,筛分工序也不够细致,制肥的原料中含有很多沙粒,运行出现最大的问题是设备的磨损和腐蚀很快,尤其是一些输送的设备和圆盘干燥机,这增加了大量的维修工作。另外肥料中玻璃碎渣无法去除,这跟垃圾的源头分类收集和前处理关系密切,有待进一步在实践中解决。
  3、焚烧系统工艺说明
  基于对漳州垃圾成分的分析,混合垃圾经筛分后的筛上物低位热值已达1000-1400kcal/kg,具有含水分较低、发热值较高的特点,已能满足焚烧条件。在选择焚烧技术时主要比较了两种国内应用较多、技术较成熟的炉排炉和流化床。经过比选,最终选择中科院工程热物理研究所开发的100吨/日循环流化床垃圾焚烧炉。它具有如下特点:
  ①、适应性较广,垃圾燃烧、燃烬充分,减量化程度高;
  ②、不需要复杂的垃圾预处理系统;
  ③、通过燃烧控制和尾气净化除尘,污染物排放量很少;
  ④、结构简单,高温区没有运动部件故障少;
  ⑤、制造技术成熟,造价较低;
  ⑥、操作运行较简单,尤其是启炉和停炉。
  具体工艺流程是:垃圾经分选后进入密封的垃圾贮存仓,仓内垃圾由专用抓吊进行掺混并抓取投送进焚烧炉给料斗。垃圾储料坑可储存500吨垃圾,底部设有污水导排沟,垃圾的渗滤液经导排沟排入污水井,再用污水泵抽送到污水车间进行处理。垃圾经给料机喂入炉内,在炉膛进行燃烧。燃烧所需的空气由鼓风机从垃圾储料坑抽吸,经空气预热器预热后送入焚烧炉内,燃烧产生的高温烟气进入尾部烟道经余热锅炉和空气预热器冷却到200°C左右。余热锅炉产生的蒸汽供给制肥车间使用或直接排空。焚烧炉设有辅助燃烧系统,用于点火起动和垃圾热值过低时助燃。从空气预热器排出的烟气经过尾气净化装置和布袋除尘器,除去有害的气体和粉尘,净化后的烟气经引风机、烟囱排入大气。垃圾中的不可燃物从炉底和床料一起经水冷滚筒出渣机排入滚筒筛,筛分后的床料通过多斗提砂机送回炉内,保持炉内物料平衡。不可燃物进入斗链输送机,其中的金属通过磁选机分选出,其它的送到渣仓。从尾部烟道、尾气净化装置、除尘器分离出的飞灰经螺旋输送机送到灰仓。渣和飞灰定期由专用车辆运到填埋场进行安全填埋处理。
  几年的运行表明:垃圾经循环流化床焚烧后非常干净彻底,炉渣和飞灰约占总量的15%左右,垃圾的减量化程度高。焚烧炉运行工况满足烟气在850°C以上停留2秒的规定,抑制二恶英等高毒性物质的合成,烟气经干法除酸净化和布袋除尘后排放,环保部门监测的指标全部合格。循环流化床锅炉的压火和热启动非常方便,有利于抢修运行中出现的设备故障。但也出现一些问题,如运行时正压情况较多,这与垃圾给料的均匀性和单位给料重量有关。我们已对给料系统进行了一次改造,即从双螺旋给料改为大滚筒给料,均匀性有了很大提高,运行中正压情况大大减少。另外在春夏季节雨量较多的时候,垃圾含水率较高,运行时要添加约10%的辅助燃料,成本较高,经济性差。由于垃圾焚烧的特殊性,后部的空预器和除尘器箱室容易腐蚀,对流管束容易积灰块,这给日常维修和清理保养带来很大困难。
  4、卫生填埋系统工艺说明
  垃圾进入填埋库区后,采用分单元分区分层进行填埋作业,每日一个单元,单元大小由日垃圾填埋量确定。垃圾经摊铺、分层压实、消杀、用粘土覆盖。在填埋的过程中,每隔2.5m进行一次中间覆盖,每隔5m填埋体向里收缩2m。随着填埋高度的升高,填埋体外坡做永久性覆盖。当填埋达到最终标高(即终场后),填埋体顶面亦同外坡一样覆土压实。并进行最终覆土并做表层绿化,以防水土流失。填埋场分为东西两区,有效库容为139万立方米,目前使用的是东填埋区,有效容积约70.5万立方米,整个填埋区设有透水垃圾坝、截洪沟、渗滤液导流盲沟、导气石笼、截污坝和污水调节池等。
  填埋场自建成投运以来,一直按照《生活垃圾卫生填埋技术规范》、《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》等要求进行无害化填埋作业,并已通过国家住房和城乡建设部组织的生活垃圾填埋场无害化等级评定。2008年漳州市获得国家卫生城市称号,这与垃圾场的成功运行是分不开的,该项目取得了明显的环境效益和社会效益。
  
  三、对策与建议
  
  正逢国际金融危机时,我国为了扩大内需,拉动经济的平稳增长,投入大笔资金进行一些民生项目和基础设施建设,其中也包括环保类基础设施建设。全国各地都在争取中央专项资金用于垃圾场和污水场的建设。当务之急,如何选择一种较好的垃圾处理工艺成为当前建设垃圾处理场的关键。笔者认为在目前中国的大部分中小城市宜鼓励采用多种处理技术综合配置、有效集成,在满足垃圾处理“减量化、资源化、无害化”目标的同时,确保垃圾得到稳定、高效的处理,避免突发事件的发生。具体原因如下:1、中小城市的目标垃圾量较少,不能形成规模,很难吸引有实力的大集团进行垃圾焚烧发电项目的投资;2、中国目前缺乏垃圾处理的区域性规划,一般以县(市)为单位,不能很好地统筹垃圾资源,缺乏有效的处理方式;3、采用综合处理工艺可以有效应对各种情况,增加灵活性和可选性,避免垃圾得不到及时处理,造成垃圾围城的突发事件。比如笔者所在的垃圾处理场,当垃圾有机肥销路不佳时,可以停制肥系统,只运作焚烧系统和填埋系统;当焚烧系统检修时,可以运作分选系统和填埋系统;当焚烧、制肥、分选等系统都停运后,垃圾可以全部做填埋处理。当然没有一种固定的处理方式能解决所有垃圾处理问题,笔者曾参加几个县城的垃圾场工可论证会,有的全部采用卫生填埋,不顾及垃圾场选址和征地的困难,况且当地对农用垃圾肥有需求,这样垃圾场的使用年限将大大减少。有的采用高温热裂解技术,妄图把所有垃圾变费为宝,没有建设必要的无害化填埋场,这必将增加环境二次污染和垃圾不能及时清运处理的风险。
  我国幅员辽阔,各地区经济发展水平不同,环境和地理地质条件千差万别,因此在选择垃圾处理工艺技术要因地制宜,符合当地的实际情况。比如在人口相对稀少、土地资源丰富且降雨少的西北部地区宜采用卫生填埋技术,在经济较发达的地区宜采用先进的焚烧处理技术,在堆肥产品有出路的城市可适当采用制肥技术。从工艺技术发展来看,未来十几年卫生填埋在我国的中小城市仍然是主要的处理方式,焚烧在一些大中型城市将得到快速发展,制肥技术的发展将越来越谨慎。
  
  参考文献:
  1、建设部城市建设研究院《漳州市九龙岭生活垃圾综合处理场工程可行性研究报告》
  2、张益、赵由才《生活垃圾焚烧技术》,化学工业出版社,2000.8
  3、《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ17-2004
  4、《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》CJJ93-2003
  5、《中国环境报》固废刊,2009.2.5
其他文献
光码分多址(OCDMA)系统中,编解码器的性能是影响系统整体性能的关键因素之一,而波长漂移会影响编解码的性能.在分析等效相移超结构光纤光栅(EPS-SSFBG)作为光码分多址相位编