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城市生活垃圾进行综合利用的新技术

时间:2016-04-20 17:19来源:未知 作者:工业垃圾处理 点击:

  一、前言

  随着社会主义经济建设及各项事业的快速发展,城市规模不断扩大,旅游事业日益繁荣,对城市环境卫生和市容市貌提出了更高的要求。城市生活垃圾对生态环境造成的严重危害,阻碍着国民经济的可持续发展,已成为一个严重的社会问题。在各种垃圾处理方式中,堆肥处理方式首先可以将垃圾中易腐有机物转化为土壤易接受的有机营养土;其次堆肥过程中的高温发酵使垃圾中的致病菌、寄生虫卵基本被杀死,消除了有害病菌的传播,同时把垃圾变成了有机肥料,实现了资源回收,促进了物质良性循环,符合生态平衡规律。它不仅有效解决了城市生活垃圾的减量化的问题,而且解决了城市生活垃圾污染问题。所以利用堆肥技术处理城市生活垃圾受到各级政府的高度重视。

  二、现有堆肥系统

  用于处理城市生活垃圾的堆肥系统有许多种。按生物发酵的方式可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。

  1.好氧堆肥。好氧分解过程一般在有氧和有水的情况下产生,它的形成如下所示:

  有机物质+好氧菌+氧气+水→二氧化碳+水(蒸气状态)+硝酸盐+硫酸盐+氧化物

  这种反应过程无任何有害物质产生,尽管没有一种生物分解是无味的,但经过正确处理的好氧发酵所产生的气味很小。它与传统的卫生填埋相比,将厌氧消化过程由几年缩短到20天以内,好氧堆肥处理具有过程可控制、易操作、降解快、资源化效果好、可以处理混合垃圾、运行费用低等特点。根据堆肥供氧方式和物料流动形式,目前国外常用的生活垃圾堆肥系统可分为以下几类。

  ①自然通风静态堆肥。这是一种最简单的堆肥方式,就是将准备的物料在一块地上,堆高在2米左右,料堆形状一般是长条状,也可以结合场地条件堆成其他形状。这种堆肥方式与敞开式自然堆积很相似,料堆内部常处于受压状态,外面空气常常不能扩散到料堆内部而使其呈厌氧状态,异味大,发酵不够充分,发酵周期较长。

  ②强制通风静态堆肥。为克服自然通风静态堆肥堆体内经常出现的供氧不足的缺点,一般在料堆底部沿着长度方向设置通风管或通风槽,由高压根据堆体的发酵状况强制通风。由于通过控制鼓风量能够对堆体的需氧量和含水量实现一定程度的控制,其发酵周期比自然通风静态堆肥明显缩短。

  ③机械翻堆条形堆肥,条形堆肥就是采用机械方式把堆肥物料堆为长条形。料堆的截面为梯形状,高度一般为2米左右,宽度4米左右;料堆的长度根据场地确定。通过机械翻堆来促进料堆与空气的接触称为机械翻堆条形堆肥。

  ④密闭式机械化翻堆堆肥。该方式主要工艺流程是:混合垃圾处理后的可堆腐物进入专门的发酵车间,采用专用翻堆设备-翻堆机,翻转垃圾以利于垃圾的好氧发酵,充分好氧发酵后的垃圾再根据需要进行筛分处理。

  2.厌氧堆肥。

  有机垃圾厌氧堆肥是一种在厌氧状态下利用微生物使垃圾中的有机物快速转化为甲烷和氨的厌氧消化技术。厌氧过程一般在缺氧状态下产生,它的形成如下所示:

  有机物质+厌氧菌+二氧化碳+水→气态甲烷(沼气)+氨+最后产物

  厌氧分解后的产物中含许多喜热细菌并会对环境造成严重的污染。其中明显含有有机脂肪酸,乙醛,硫醇(酒味),硫化氢气体还夹杂着一些化合物及一些有害混合物。例如:硫化氢,它是一种非常活跃并能致人于死地的高浓度气体,它能很快地与一部分废弃的有机质结合形成黑色有异味的混合物。

  三、新技术的提出

  现阶段国内垃圾处理水平及垃圾现状表明:垃圾收集方式基本上是混合收集;垃圾成分的特性是高水分、高灰分和低热值;大部分城市财政资金紧张,用于垃圾处理的费用很少;垃圾处理方式大部分城市采用堆放和简易填埋,乱堆乱放的现象很普遍。由此可见,对中国这样一个发展中国家来说,寻找一项投资少、运行成本低、无二次污染的处理技术,以达到经济、社会、环境效益的统一是必要的。分析上述垃圾处理水平及垃圾现状,可见,好氧发酵与厌氧发酵相比,好氧发酵适于混合垃圾及其运行费用低的优势更适合中国国情。

  在好氧发酵方式中,我们于二十世纪90年代初率先提出了利用全液压驱动翻堆机对城市生活垃圾进行综合处理的技术,全液压驱动翻堆机是一种集机、电、液一体化的高效设备。它可以在喷洒菌种的同时对垃圾进行通气、破碎、松散、混合和翻转,并使垃圾保持理想的条形堆形状。该设备具有耗油省、功率大、结构紧凑、操作灵活、维护保养方便等优点,还具有良好的混合和搅拌功能,不仅有效控制发酵参数呈最佳状态,而且可将一次发酵周期缩短到48~72h,大大提高了效率,减少了占地面积和对环境的污染。该设备经过鉴定,确认其技术填补了国内空白,处于国内领先水平。

  四、利用全液压驱动翻堆机对城市生活垃圾进行综合处理技术的工艺流程和特点

  该技术经过我们多年的研制开发,彻底实现了垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”方针,制肥有机物原料-土壤调节剂,经检验符合GB8172-87标准,其中镉、铬、砷、汞、铅等重金属的含量经质量监督检验部门检测均远远低于国家控制标准。有机复合颗粒肥经检验符合农业部NY481-2002标准。详细工艺流程见上图。该技术由垃圾好氧发酵、垃圾分选、土壤调节剂制颗粒肥等部分组成,其中无害化填埋部分可以根据需要采用:①不能制肥部分焚烧,焚烧后的灰渣制路面砖②不能制肥部分的塑料造粒或炼油、其余部分制路面砖,这两种组合。利用这两种组合把垃圾全部资源化利用。

  该技术充分利用全液压驱动翻堆机,采用好氧菌发酵的生态工程原理对垃圾进行机械翻堆、条形堆肥、敞开式好氧发酵。具有以下主要特点:①设备投资少;②垃圾无害化、减量化处理运行成本低;③资源化处理的产品收益较高;④处理和利用过程中无二次污染;⑤发酵过程中破袋、喷洒菌种、通风和搅拌同时完成;⑥根据客户需要选择工艺组合,灵活性强;⑦基本解决了垃圾处理中分类的难题;⑧无害化时间短,垃圾处理量大,所占土地可以反复利用;⑨机械化程度较高,工人劳动保护措施好。

  五、结束语

  生活垃圾堆肥是国内外垃圾处理的主要方法之一。将城市生活垃圾中的有机物经高温堆肥之后,所产生的腐熟堆肥其实就是腐殖质,即土壤里的有机成分,含有一定量的氮、磷、钾和少量农作物生长所需要的微量元素。分析结果表明,农田施用由城市生活垃圾制造的肥料后,对土壤理化性状的影响很明显,可以提高土壤含水量,增大空隙率,增加有机质和土壤肥力等,是一种有价值的“土壤改良剂”。垃圾堆肥还可以纠正因施用化肥不当而引起的地力失调。所以国务院1988国发(83)文关于加强有机肥工作的通知中,要求城市环卫部门以城市生活垃圾、粪便进行工厂化处理,以此补充农村对有机肥的需要。

  该技术经鉴定,确认该工艺符合国家产业政策和垃圾处理“无害化、资源化、减量化”方针。采用全液压驱动翻堆机,对垃圾进行机械破碎,同时喷洒菌种,并对垃圾进行通气、破碎、松散、翻转,利用敞开式好氧发酵的生物技术原理,通过破碎、筛分,对垃圾进行无害化、减量化处理,并对垃圾中的筛下物进行颗粒制肥,符合《城市生活垃圾堆肥处理厂运行、维护及其安全技术规程》(CJJ/T86-2000),综合处理成本低,永久占用土地少,有良好的环境效益、社会效益和一定的经济效益,有较高的使用和推广价值。是城市垃圾处理的一种先进工艺,处于国内领先水平。

(责任编辑:工业垃圾处理)
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