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    國外垃圾處理技術現狀

    由于生活垃圾成分復雜,又受到經濟水平、自然條件及傳統習慣等因素的制約,因而各國對生活垃圾的處理一般是隨國情而異,往往一個國家的不同地區也采取不同的處理方法,難有統一的模式。

    比如奧地利、比利時、加拿大、丹麥、芬蘭、法國、德國、意大利、日本、盧森堡、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英國、美國和新加坡等一些國家,在1996年的時候生活垃圾處理方法仍以填埋法為主導地位。但是,在經濟得到了較快發展的時候,已采用焚燒法。比如,現在的日本、瑞士、比利時、丹麥、法國、盧森堡、瑞典、新加坡等國所采用焚燒的比例,也已都接近或超過填埋,而堆肥法在國外已較少使用,對于生活垃圾中可利用物質的回收利用率,在發達國家中平均為15%左右。

    1、填埋技術現狀

    英國最早于1930年,美國在1940年開始采用生活垃圾衛生填埋技術——即有控制的生活垃圾填埋技術。

    國外從20世紀80年代開始在垃圾填埋場防滲處理中使用人工合成材料作為襯底,逐步成為一項成熟的技術得到廣泛的應用。通常采用2mm左右厚的高密度聚乙烯(HDPE)作為襯底材料,其滲透系數可達10-12~10-13cm/s。目前,人工合成襯底材料已形成了系列產品,并制定了相應設計和施工標準。

    垃圾滲瀝液處理技術在近幾年也得到了較大的發展,目前常用的處理方法有:(1)回灌垃圾填埋場以減質減量;(2)經預處理后輸送到污水處理廠集中處理;(3)現場深化處理后達標排放。其中現場處理方法主要有生物處理法和物理化學處理法等。

    垃圾填埋場作業一般由垃圾推土機和垃圾壓實機操作,既可提高場地利用率,又可以減少雨水對垃圾的沖刷。現代化大型生活垃圾衛生填埋場大多采用單元填埋法,并對垃圾進行分層壓實和每日覆蓋。

    填埋沼氣的主要成分是甲烷CH4和二氧化碳CO2。CH4是一種可燃氣體,其低位熱值約為8570kcal/Nm3,在空氣中的濃度達到5%~15%時,可能導致火災和爆炸事故;CO2的主要影響是在水中溶解形成碳酸,從而溶解礦物質使地下水礦化;另外,由于植物對CO2和CH4具有一定的敏感性,如果根部聚集較多的填埋沼氣,會導致植物根部缺氧,從而危害其生長。因此,必須控制填埋沼氣的自由轉移或擴散,通常采取的方法有:(1)通過石籠等形式將填埋沼氣導排;(2)通過石籠和收集管將填埋沼氣導排并使其安全直燃;(3)通過管網系統收集后經過凈化處理作為能源回收利用。

    2、堆肥技術現狀

    對堆肥技術進行科學研究始于20世紀20年代,而高溫好氧堆肥技術是從20世紀30年代開始采用的。根據工藝流程和運行狀況,高溫好氧堆肥處理技術可分為靜態好氧堆肥處理技術、動態好氧堆肥處理技術和間歇式動態好氧堆肥處理技術三種。進入20世紀90年代以來,動態厭氧堆肥處理技術在一部分國家率先得到了應用。

    早在20世紀的70~80年代,許多發達國家曾建設了大批機械化程度較高的垃圾堆肥廠,不少國家還制定了垃圾堆肥產品的技術標準,并依據相關技術標準生產了多種用途的堆肥系列產品,以適應不同作物、不同土壤和不同用肥途徑(如家庭養花、庭院苗圃、園林綠化、農業種植等)的需求。同時也在提高垃圾堆肥產品質量,擴大垃圾堆肥產品銷售和拓展垃圾堆肥產品使用范圍等方面做了大量工作,有效地推動了垃圾堆肥技術的推廣應用。80年代后期,發達國家的生活垃圾堆肥技術應用陷入低潮,有不少國家的許多規模較大且機械化程度較高的生活垃圾堆肥廠相繼倒閉。但即使在這種形勢下,許多國家或城市仍在堅持不斷改進垃圾堆肥技術,提高垃圾堆肥產品質量,穩步發展著生活垃圾堆肥技術。

    目前國外生活垃圾堆肥廠總體呈下降趨勢,但垃圾堆肥技術的發展并沒有停頓。發展較快的有二種堆肥方式:一是庭院垃圾堆肥;二是制造有機復合肥技術。

    3、焚燒技術現狀

    生活垃圾焚燒技術的發展歷史相對較短,大致經歷了三個階段:萌芽階段、發展階段和成熟階段。

    萌芽階段是從19世紀80年代開始到20世紀初期。英國諾丁漢和美國紐約先后采用焚燒方法處理生活垃圾。德國漢堡和法國巴黎先后建立了世界上最早的生活垃圾焚燒廠。但是此時因技術原始和垃圾中可燃物的比例較低,在焚燒過程中產生的濃煙和臭味,對環境的二次污染相當嚴重,因此這種方法曾一度為人們所拋棄。

    在一次世界大戰后到二次世界大戰期間的二十年里,工業發達國家的經濟迅速發展,城市居民的生活水平大幅度提高,垃圾的成分也隨之變化,給垃圾焚燒創造了條件,因此焚燒技術又逐漸發展起來。

    二次世界大戰以后,經濟發展非常快,城市居民的生活水平進一步提高,垃圾中的可燃物和易燃物迅速上升,促進了垃圾焚燒技術的應用。特別是在20世紀60年代的電子工業變革后,各種先進技術在垃圾焚燒爐上得到了應用,使垃圾焚燒爐得到了進一步的完善。

    從70年代到90年代中期的20多年間,是垃圾焚燒技術發展最快的時期,幾乎所有的發達國家、中等發達國家都建有不同規模、不同數量的垃圾焚燒廠,發展中國家已建有或正在籌建垃圾焚燒廠的也不在少數,垃圾焚燒技術的發展方興未艾。

    垃圾焚燒法是一種比較有效的垃圾處理方法,它的減量化、資源化和無害化效果都比較理想。垃圾焚燒技術經過幾十年的發展現在已經比較成熟,機械爐排焚燒爐的類型已經基本定型。制約垃圾焚燒技術發展的主要因素是二次污染防治技術特別是廢氣處理技術的成敗。

    初期的大氣污染防治對策只是以煙塵為主要對象,與其相適應的污染防治技術,先是采用旋風除塵器,接著是采用多管旋風除塵器,60年代后期靜電除塵器逐步取代了多管旋風除塵器;70年代開始,增加了對其它有害物質如Hcl、SOx、NOx等的治理,從而出現了干式洗滌法、半干式洗滌法等廢氣治理方式;進入80年代,各國都嚴格了垃圾焚燒廢氣排放標準,從而出現了濕式有害氣體洗滌設備及脫硝設備;90年代以來,各國都進一步嚴格了廢氣排放標準,增加了對二惡英、呋喃類等污染物的控制,袋式除塵器以其除塵效果好,特別是能有效去除二惡英類物質而開始取代靜電除塵器。

    綜合分析發達國家生活垃圾焚燒技術迅速發展的原因,除了經濟、技術、觀念等因素外,還有一些其他方面的影響,比如:隨著城市建設的發展和城市規模的擴大,城市人口數量驟增,生活垃圾產量也快速遞增,使原有的垃圾填埋場日益飽和或已經飽和,而新的垃圾填埋場地又難于尋找,采取焚燒方法,可使生活垃圾減容85%以上,最大限度地延長現有垃圾填埋場的使用壽命。此外,隨著人們生活水平的提高,生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增長,提高了生活垃圾的熱值,為這些國家應用和發展生活垃圾焚燒技術提供了先決條件。例如:日本城市生活垃圾的低位熱值就已經由60年代的3344~4196KJ/kg,提高到目前的6270~7160KJ/kg,使采用焚燒方法處理垃圾可以制取更多的蒸汽和電能,以獲得比較可觀的經濟效益。

    4、回收及循環利用技術現狀

    近年來,發達國家把實現生活垃圾資源化提高到了社會可持續發展的戰略高度,垃圾資源化已經成為各國謀求的垃圾治理目標。

    發達國家在推進生活垃圾資源化進程中,都制定了符合本國國情的相關法律、規章和各種標準規范。如德國制定了《關于容器包裝廢棄物的政府令》;法國制定了《容器包裝政府令》;丹麥制定了《再循環法》;日本制定了《再生資源利用促進法》和《容器包裝再循法》;奧地利制定了《包裝條例》等等。這些法律都規定了生產廠家對廢棄物治理和回收的責任,并要求最大限度的回收及循環利用生活垃圾中的可回收利用成分。

    除法規保障外,發達國家還對廢棄物循環利用和再生利用予以政策上的支持,同時遵循“誰污染誰負擔”的原則,借助經濟手段來保證有關舉措的實施,如采取課稅制度等。在產品的制造階段即對所含的有害物質課以稅金,作為其處理費用,并制定了廢物循環的優惠政策。如比利時對生產壓力噴霧器、電池及一次性容器的廠家課以稅金,對從事再循環事業的廠家不課稅。美國紐約州對使用50%以上再生原料的企業實行減稅制度。加拿大的部分州實行在銷售過程中對易于再循環的產品課以小額度稅金,對不易再循環的產品課以大額度稅金。

    許多國家對城市居民均實行生活垃圾收費制,不少國家還在商品流通領域實行抵押金制度。如德國規定產品的銷售者有義務在一次性容器及包裝上加貼標簽,并向消費者收取抵押金。挪威規定消費者在購買汽車時要繳數萬元的抵押金,在汽車被返還時再連同利息一起返還。另外還有一些國家實行政府補貼和建立基金會等方式來鼓勵生活垃圾的資源化。如瑞士1996年起向建設和管理生活垃圾焚燒廠的企業增加補助金;英國政府給配電公司發放補貼用以購買生活垃圾焚燒廠生產的電力;法國為推進生活垃圾焚燒發電事業的發展,政府采取資金補貼的方式給予支持。

    國外治理生活垃圾的實踐證明,生活垃圾不僅是影響居民生活和勞動環境的“污染源”,更是可以回收及循環利用的寶貴資源。同時它的回收及循環利用又是多途徑的。

    國外垃圾處理技術發展

    發達國家選擇生活垃圾處理方式的一般原則是:首先是通過分類收集盡可能對生活垃圾中的有用物質進行回收和循環利用;其次是盡可能對生活垃圾中的可生物降解物進行堆肥處理;再次是盡可能對生活垃圾中的可燃物進行焚燒處理;最后是對不能進行其他處理的垃圾進行填埋處置。

    1、提倡分類收集和回收利用

    對生活垃圾盡可能進行回收和循環利用,最有效的途徑是盡可能對生活垃圾實施分類收集。這是發達國家在實踐中形成的共識。

    德國在1989年前還沒有形成誰污染誰負責的制度,當時的狀況是生活垃圾的產生量越來越多,生活垃圾填埋場的處理能力基本接近飽和,而居民反對修建更多的垃圾處理廠。后來經過對生活垃圾的調查研究,發現生活垃圾中包裝材料的體積占50%以上,重量占30%以上,可通過回收及循環利用包裝材料來減少生活垃圾的產生量。到了1991年實施了《包裝條例法》,商品的生產者和銷售者承擔了運輸包裝、轉換包裝和銷售包裝的回收利用義務。

    歐共體在1994年制定了統一的包裝條例規定,要求其成員國必須在一定期限內對商品包裝達到一定的回收利用率。為此,德國又在1998年8月對《包裝條例法》進行了修改,采用了統一的、和歐洲指標相適應的回收率指標。

    2、鼓勵有機垃圾堆肥處理

    生活垃圾堆肥(包括厭氧消化)處理在發達國家也屬于資源回收利用的范疇,生活垃圾分類收集方式為其提供了良好的發展條件。在各種堆肥方法中,目前應用最多的仍是條形堆肥和家庭倉式堆肥等低成本堆肥系統。

    美國有關條例禁止庭院垃圾直接進行填埋處理,庭院垃圾堆肥處理場得以較快發展。歐洲大陸則實行“填埋稅”及限制進入垃圾填埋場的有機物含量等措施,城市生活垃圾堆肥處理場也有明顯增長。

    有機垃圾厭氧消化處理是一種在厭氧狀態下利用微生物使垃圾中的有機物快速轉化為甲烷和二氧化碳的過程。它與傳統的衛生填埋相比,將厭氧消化過程由幾年縮短到30天以內;與好氧堆肥相比,改變了占地面積大、處理時間長,管理復雜和有氣味等問題,對于廚余垃圾具有較好的適應性。目前這項技術在歐洲已得到較多應用。

    可以預計,垃圾堆肥技術將在世界范圍內經歷一次從量變到質變的變化過程,但無論如何生活垃圾堆肥技術今后仍將在國外生活垃圾綜合處理體系中占有重要位置。

    3、穩步發展垃圾焚燒技術

    垃圾焚燒處理已有一百多年歷史,但出現有控制的焚燒(煙氣處理、余熱利用等)只是近幾十年的事。它與垃圾填埋處理相比,具有占地面積小、選址較容易,處理快速、減量化顯著,無害化較徹底以及可回收焚燒余熱等優點,在發達國家得到越來越廣泛的應用。預計在將來垃圾焚燒技術仍會繼續得到發展。

    縱觀近年來生活垃圾焚燒技術的發展過程,可以發現有以下四個比較明顯的特點:

    (1)垃圾焚燒技術正向著自我完善方向發展。焚燒設備構造的不斷改進,廢氣處理新技術的廣泛應用,特別是許多高新技術在垃圾焚燒廠的應用,促使垃圾焚燒廠向高新技術方向發展。另外,先進的自控技術和新穎的外觀設計,都使垃圾焚燒廠更加趨于完善。

    (2)垃圾焚燒技術正向著多功能方向發展。現代垃圾焚燒廠不僅具有焚燒垃圾的功能,還具有發電、供電、供熱、供氣、制冷以及區域性污水處理、附帶娛樂設施等多種功能。

    (3)垃圾焚燒技術正向著資源化方向發展。如垃圾焚燒余熱發電、焚燒殘渣制磚等,使垃圾焚燒與能源回收有機地結合起來。利用焚燒垃圾產生的余熱進行發電不僅可以解決垃圾焚燒廠內的用電需要,還可以向外售電盈利,促使了垃圾焚燒技術的迅速發展。另外,節能化也被國外垃圾焚燒廠所普遍重視。如提高焚燒爐燃燒效率及余熱鍋爐的熱回收率,減小排煙等其它散熱損失,均是提高節能化的有效措施。

    (4)垃圾焚燒廠正在向智能化方向發展。垃圾焚燒廠運行實現自動化后,為了保證較佳的運行狀態,目前仍然必須依賴人的判斷。將來會開發出更先進的軟件,可以進行圖象解析、模糊控制等,使其與熟練操作員的判斷非常接近,從而實現真正意義上的自動化控制。另外,人工智能的發展,高效傳感器的開發,機器人的研制,使垃圾焚燒廠設備及系統故障的自我診斷功能成為可能,從而得以實現低故障率和高運轉率。

    4、填埋是垃圾處理的基本方式

    (1)垃圾填埋處理率有下降的趨勢。生活垃圾填埋處理作為垃圾最終處理手段一直占有重要地位,目前仍然是大多數國家主要的垃圾處理方式。垃圾填埋處理具有操作設備簡單、建設和運行成本低、適應性和靈活性強等特點,但現在理想的垃圾填埋場場址越來越少,所以發達國家垃圾填埋處理所占比例在80年代后期有下降的趨勢。據美國環保署(EPA)預測,美國垃圾填埋場的數量將由1993年的3300多座下降到2000年的2300座,2010年將降到為1200座。

    導致垃圾填埋場數量下降的原因主要有三條:一是舊的垃圾填埋場逐漸達到飽和狀態;二是新的垃圾填埋場選址困難;三是由于環保標準不斷提高,一些不符合環保要求的垃圾填埋場被迫關閉。

    (2)垃圾填埋場的污染控制措施不斷完善。垃圾衛生填埋場污染控制得到逐步加強。例如,采用人工防滲措施或復合型防滲系統,以提高垃圾填埋場的防滲水平;加強垃圾滲瀝水收集和處理,以防止污染周圍的地下水和地表水;對填埋沼氣進行導排或回收利用,以保障垃圾填埋場安全、減輕大氣污染并實現資源化利用等。

    (3)垃圾填埋場向大型化發展。由于垃圾填埋的技術標準不斷提高,垃圾填埋場的投資費用和運行成本也不斷提高,因而新建垃圾填埋場有向大型化方向發展的趨勢。

    (4)限制進入垃圾填埋場的有機物含量。目前歐盟、日本和美國等國家的有關政策,都提出了進一步限制進入垃圾填埋場的垃圾有機物含量的規定。例如,德國規定在2005年以后,有機物含量大于3%或5%的生活垃圾不能進入一級或二級垃圾填埋場;直接填埋處理城市生活垃圾在瑞士和奧地利也將被取消,期限分別為2000年和2004年。這些措施將有利于垃圾資源再生利用率的提高,同時也會對垃圾填埋場的污染控制和治理產生積極影響。

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