回填，则需要考虑是否会破坏生态平衡【１］。 ２．１．２堆肥处理 城市生活垃圾堆肥处理方式因其技术可靠且工艺简单、适 用范围较广、对生活垃圾成分无严格要求等一系列优点，在许 多国家和地区得到了广泛的应用。堆肥是使垃圾废弃物中的有 机物，在微生物作用下，进行生物化学一系列反应后形成一种 类似腐殖质土壤的物质，可以用作肥料或改良土壤。 堆肥是将要堆腐的有机物料与填充料按一定的比例混合， 在适当的水分和通气条件下，使微生物繁殖并降解有机质， 从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物稳 定化［２１。根据堆肥处理过程中不同的生物发酵方式，可以把有 机废弃物堆肥处理划分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥堆 体温度较高，一般在５０—６５℃，故亦称为高温堆肥。由于高 温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速 度快，因此目前大多采用高温好氧堆ｇｅｔ 。 堆肥技术在欧美国家起步较早，现已达到工业化应用水 平。堆肥技术适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，可对垃 圾中的部分组分进行资源利用，管理方便；采用堆肥技术处理 相同质量垃圾的投资比单纯的焚烧处理要低许多，可见投资相 对较少。 ２．１．３焚烧处理 焚烧处理技术具有处理量大、减容性好、资源化程度高的 特点，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化， 因此该技术在一些发达国家深受欢迎，成为世界各发达国家普 遍采用的一种垃圾处理技术。 焚烧是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧过程， 释放出热能，同时产生烟气和固体残渣。回收热能、净化烟 气、消化残渣是焚烧处理不可缺少的工艺过程。 几乎所有的有机性废物都可以用焚烧法处理，它可以使可 燃性固体废物氧化分解，达到去除毒性、能量回收及获得副产 品的目的。焚烧法适用于处理可燃物较多的垃圾，欧洲的瑞 士、日本等国在一般焚烧法的基础上，还发展了高温与中温分 解法，使垃圾在１ ６５０℃以上的高温下基本燃烧，并将释放的 能量回收作为能源。但随着人们对废气中二恶英类物质的进一 步认识，进入２０世纪９０年代以来，各国对焚烧厂的建立开始 持慎重态度，并着力研究焚烧废气排放控制及污染治理，力求 降低焚烧处理带来的二次污染。 ２＿２现有城市生活垃圾处理方法的局限性 ２．２．１填埋处理的局限性 在我国，由于垃圾填埋场启用时间早，许多填埋场在最初 的选址、设计、施工和使用中，未按现行的城市生活垃圾卫生 填埋技术规范执行，填埋场底部和周边都没有采取防渗措施， 垃圾产生的渗漏液和填埋气体，极易给周边环境和企业、社区 的生产生活环境带来污染和安全隐患。 填埋处理垃圾废弃物的同时也埋掉了可利用物，资源回收 ５８ 率低；填埋场占用大量的土地，使场地的选择越来越困难；运 输、填埋、管理等费用也日益上涨；无害化程度较低，存在严 重的二次污染。例如，填埋气体是城市生活垃圾中的有机成 分，经过厌氧降解产生的混合气体，其主要组成为ＣＨ 、ＣＯ 、 Ｈ 、Ｎ：和０：，还有少量的Ｈ２Ｓ、ＮＨ 、辛烷、氯乙烯等，其中 ＣＨ 、ＣＯ：（沼气的主要成分）占填埋气体的９９．５％ ９９．９％， ＮＨ，、Ｈ２ｓ等有毒的恶臭气体占填埋气体的０．２％一０．４％。这些 气体一旦遇到房屋或棚罩阻拦，将不断积累，最终可能导致火 灾和爆炸事故。垃圾内的易燃、易爆物质在一定条件下，也会 自行燃烧爆炸 。 由于填埋场处理能力及使用期限有限，若新建填埋场要进 一步占用土地资源，相对来说，它对管理及外部环境要求较 高。基于以上种种原因，从２Ｏ世纪８０年代以来，国外卫生填 埋设施逐渐减少，成为其他垃圾处理工艺的辅助方法，用来处 理一些不能再利用的物质。 ２．２．２堆肥处理的局限性 堆肥处理占地面积较大且周期长；堆肥处理对垃圾分类要 求较高，因为垃圾中的玻璃、塑料、金属等废弃物不能被微生 物分解，必须把它们分拣出来，而且堆肥不能处理不可腐烂的 有机物和无机物，因此减容、减量及无害化程度低；我国城市 生活垃圾中易腐有机物含量较高，靠堆肥只能处理１５％左右 的垃圾组分，这在一定程度上阻碍了堆肥技术的推广；堆肥处 理后产生的肥料与化肥相比销售困难，因为其成本高、肥效 低，所以经济效益差；引进国外先进技术改善堆肥处理技术， 投资巨大，因此不适合我国国情；堆肥技术须将垃圾先进行分 类后再将易腐有机物进行发酵，才能有效地防止重金属的渗 入，从而保证有机肥产品达到国家标准，真正实现垃圾处理的 无害化和资源化。 现阶段，要对城市生活垃圾进行系统的分选很难，分选效 率将直接影响堆肥生产的成本和产品的质量。堆肥中温度、 ｐＨ值、营养物质和底物毒性对发酵过程有较大的影响，操作 人员需要不断地监视发酵过程，判断和调整各种参数，难以实 现实时监控。由于处理效果不佳，堆肥过程中产生的废水和废 气已成为严重的环境污染源，废气产生量和浓度随垃圾的不同 而不同，容易导致处理系统失败，造成新的环境污染 。 ２．２．３焚烧处理的局限性 解决城市垃圾的最佳方法不是焚烧而是综合利用，因为不 是任何垃圾都可以焚烧，焚烧处理对垃圾低位热值有一定要 求。在焚烧处理中将垃圾的部分可利用资源销毁，因此它是一 种浪费资源的处理方法。 焚烧会产生大量的烟气，带走的热能也是很大的损失。产 生的烟气须净化，但净化技术难度大、运行成本投入高，控制 不当会产生二次污染物，例如ＳＯ：、飞灰等，对大气和人体有 很大的影响，且焚烧产生的残渣必须消化，因此垃圾焚烧处理 应该小心谨慎，不要给它带上环保节能的“绿帽子”。此外， 焚烧设备一次性投资大且运行成本高。 的再度扩散。 焚烧作为销毁垃圾利用热能的一种垃圾处理技术，仅适用 于那些不能回收有价物、只能回收热能的垃圾。 （３）停留时间长。垃圾在水泥窑高温状态下长时间的停 留，这样将有利于垃圾废弃物的彻底燃烧和物质的分解，实现 垃圾处理效果的最大化。 ３ 水泥窑协同处置垃圾技术是有效解决城市 生活垃圾的新途径 根据２０１２年中国统计年鉴，截至２０１１年年底，全国城市 生活垃圾清运量为１６ ３９５．３万ｔ，各类无害化处理厂有６７７座， 无害化处理能力为４０．９１万洲，其中城市生活垃圾填埋场有 ５４７座，处理能力约３Ｏ．０２万 ，填埋处理量约１０ ０６３．７万ｔ； 城市生活垃圾焚烧厂有１０９座，处理能力约９．４１万 ，处理 （４）天然的稳定高温环境。由于水泥窑的固有特点，回转 窑体较长，具备从２００￣Ｃ到２ Ｏ００￣Ｃ的多种环境，能够处理燃 点不同的垃圾。水泥窑内物料温度可达到１ ４５０￣Ｃ，气体最高 温度可达到２ ２００￣Ｃ，在此高温下，垃圾中有机物得到彻底分 解，去除率一般在９９．９９％以上。 （５）成本较低。生活垃圾经过破碎处理在水泥窑系统中进 行焚烧，不仅替代部分燃料，而且降低了水泥生产费用，既节 量为２ ５９９．３万ｔ；城市生活垃圾其他处理方法中处理能力约 １．４８万ｔ＾ｄ，处理量为４２６．６万ｔ；城市生活垃圾无害化处理率 为７９．７％ ；按清运量统计分析，填埋、焚烧和其他方法处理 城市生活垃圾的比例分别为６１．３％、１５．８％、２．６％。 由此可见，我国城市生活垃圾处置以填埋为主，填埋所引 起的占用大量土地、严重污染地下水等问题引起了学术界的争 论与思考。国外许多国家对废弃物的处理方式是尽可能由其他 工业将废弃物加以利用，实在无法利用再进行焚烧处理后将残 渣填埋。而欧盟早已提出，城市生活垃圾必须经过处理后才准 许填埋。因此，寻找一种处理城市生活垃圾的新途径以避免环 境污染已得到了我国越来越多的社会大众和科研人员关注。 水泥窑协同处置垃圾技术是城市垃圾处理方面的新秀，为 水泥工业和垃圾处理的管理提供了更好的选择方式。水泥窑协 同处置垃圾技术是用垃圾废弃物来替代一次燃料和原料，利用 垃圾废物在水泥的生产过程中再生能量和材料。该技术是基于 垃圾本身的特点和水泥窑固有优势，对垃圾废物而言，这种回 收利用方式，不用再专门建立的焚化炉，节省了土地资源与运 行资金的投入；对水泥工业而言，既节省燃料和原料，又能提 高经济效益。从生态、节约和社会的角度对垃圾进行了优化处 理，是垃圾废物处置的新途径。 ３．１ 水泥窑协同处置垃圾技术的特点与优势 我国自２００５年４月１日开始执行的《国家固体废物污染环 境防治法》提出，我国固体废弃物管理对策原则为减量化、资 源化和无害化。其中，无害化包括２个概念：一是垃圾中有害 成分的处理；二是指处理过程的无害化。根据水泥工业的生产 工艺和设备的要求，利用水泥窑协同处置垃圾有以下特点 。 （１）天然的碱性环境。水泥窑内的碱性物质可以中和酸性 物质较为稳定的盐类，使得在垃圾处理过程中不易产生有害气 体，非常适合处理各种有机废物，特别是稳定性强的含氯有机 物，通过酸碱中和，有效地抑制酸性物质的排放，便于尾气的 净化。 （２）固化作用。在水泥窑焚烧垃圾的过程中，重金属通过 物理封固、替代、吸附等作用，被固化在水泥熟料的晶体结构 中，垃圾焚烧后的灰渣成为水泥熟料的一部分，避免了重金属 约了生活垃圾填埋土地，又减少了填埋处理过程中产生的二次 污染，投资和运行成本低。 （６）良好的湍流。水泥窑内湍流强烈，高温气体与物料流 动方向相反，有利于气固相的混合分解，最后化合扩散。 （７）技术手段灵活。用水泥窑协同处理城市生活垃圾可以 采用多种技术路线，一是不将生活垃圾进行分拣，将全部生活 垃圾送入水泥窑处理；二是由水泥厂对垃圾进行分拣，将分拣 后的垃圾分别作为替代原料和替代燃料从不同位置送入水泥 窑；三是先对垃圾进行分拣，水泥窑只是作为整个处理过程的 一个环节参与垃圾处理，只消灭部分垃圾。这就说明，水泥厂 可以参与生活垃圾处理的各个环节。因此，可以直接与市政府 环卫部门协调，将所有生活垃圾送至水泥厂处理；也可以在设 立垃圾分拣站的基础之上，只参与处理分拣出来的轻质可燃 物；也可以在垃圾处理的后端，在给予一定补贴的情况下，参 与处理垃圾焚烧厂的灰渣。 除此之外，焚烧状态稳定、减少废气排放等也是水泥窑处 置城市生活垃圾的优点。总而言之，水泥窑非常适合城市生活 垃圾的处置。 ３．２水泥窑协同处置垃圾技术的主要原则 （１）不能影响水泥质量。替代性燃料和原料应满足一定的 要求，限定能够适合处理的废物，确保水泥生产的正常运行及 水泥产品的质量。如果在处置中会增加有害物质（例如有害气 体）的排放，或者可能对人们生活及健康产生不利影响的，将 不能使用。使用替代性燃料和原料的公司应做好使用传统燃料 和原料的长期的跟踪记录。 （２）在接受任何替代性燃料和原料之前，水泥厂的经营 者必须了解其来源和产地，所有替代性燃料和原料在使用之 前必须进行测试。工厂必须配置良好且实用的质量控制系统， 生活垃圾进入水泥生产系统前，需要进行破碎、分选等预处 理，这样不仅可以提高系统的垃圾接纳量，还可稳定系统的 操作控制。替代性燃料和原料的收集、运输、储存必须符合 一定的安全要求，工厂必须制订、执行系统的应急计划，并 告知所有员工。 （３）对污染物的排放作出限制。污染物的排放包括粉尘、 ５９ 有害气体和有害微量元素，在水泥生产中处置垃圾废物，必须 对系统的排放进行严格限制，保证进入空气中的排放物不高于 采用传统原料、燃料生产时所排放的废物浓度，根据具体情 况，对空气污染物的排放采取连续和间断的监控。 （４）我国要真正推广应用水泥窑协同处置垃圾技术，企业 应高度重视，国家应辅以配套的政策，建立适当的法律和规章 制度，从许可证发放、税收优惠、保证废弃物来源等一系列手 段加以引导与鼓励。 （５）在环境影响评价的基础上，预测使用原料和替代燃料 的潜在影响和可能存在的问题，确定使用原料和替代燃料的基 准，制定废物的排放标准及可使用废物种类的选择㈣。 ３．３水泥窑协同处置垃圾技术的发展前景 虽然利用水泥窑处理城市生活垃圾尚属于初步探索和实 践阶段，但利用水泥窑对工业、污泥等废弃物进行处理在国 内外早已有成功经验。近年来，我国利用水泥窑处理城市生 活垃圾取得了重大突破。安ｑ徽铜陵建成了首条水泥窑垃圾 处理系统，该系统采用气化炉焚烧与新型干法水泥窑有机结 合技术。据了解，该系统每年可处理２０万ｔ垃圾，节约标煤 １．３万ｔ，减排ＣＯ 约３万ｔ。截至２０１０年８月底，该系统垃 圾处理量已超过４万ｔ，经检测，各项环保指标均合格。目 前，社会各界普遍关注的环保最大“杀手”二恶英的排放也 低于国家标准排放量【１１】。 欧美等发达国家利用水泥焚烧处理垃圾，已形成从收集、 运输、贮存、配置、使用等全过程管理监控社会化系统，并制 定了相应的环保法规及应用于水泥生产的技术要求。欧美国家 对此项技术研究的最新发展方向，体现在以下３个方面。 （１）倡导新技术，加大科学项目的研究，不断改进工艺， 采用新工艺和新设备，节能降耗。在确保水泥质量的基础上， 增强对各种废物的适应性，扩大可利用废物的范围。 （２）扩大废物的利用范围。广泛利用各种城市垃圾，扩大 替代燃料和原料的种类，实现废弃物转移、资源利用，以减轻 废物对环境的负荷，从而实现废弃物利用的最大化、合理化和 资源化。 （３）减少生产中对环境的负荷。通过改进工艺、提高技术 和使用在线检测仪器，消除传统垃圾处理方法带来二次污染问 ６０ 题，减少各种污染物的排放。尽可能地扩大替代燃料和原料的 在使用量上的比例，减少石灰石等不可再生资源的用量，节省 烧制水泥所消耗的原料和能量。 综上所述，利用水泥窑协同处理城市生活垃圾可实现废弃 物转移、资源利用、环境零污染，是一条切实可行、先进、符 合我国国情的技术途径，且有利于相关行业的可持续发展。随 着水泥工业可持续发展战略的不断深入和我国环境保护法规的 不断完善，水泥窑协同处理城市垃圾的优势逐渐显现：一方面 可消除传统垃圾处理方法带来的二次污染问题，减少污染气体 的排放；另一方面可减少企业对不可再生的矿石性原料的依 赖，因此具有极高的社会效益和经济效益。 参考文献 ［１］朱永安．城市生活垃圾处理方法评述及综合处理方法的设想［Ｊ］． 环境工程，１９９７（２）：５２－５４． ［２］张福锁，薛澄泽．土壤与植物营养新进展［Ｍ］．北京：中国农业 出版社．１９９４． ［３］陈世和，张所明．城市垃圾堆肥原理与工艺［Ｍ］．上海：复旦大 学出版社，１９９０． ［４］林雄平．城市生活垃圾卫生填埋技术现状与展望口］．海峡科学， ２ＯＬＯ（８）：３—４． 【５］王紫薇．城市生活垃圾高温堆肥处理方法探讨与展望［Ｊ］．科技情 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