摘要：文章分析了目前我國城市垃圾排放現(xiàn)狀和綜合處理城市垃圾的方法，探討了利用垃圾制磚的可行的工藝和經(jīng)濟效益，指出制磚是消納生活垃圾最為有效和簡便的方法?？梢陨a(chǎn)出優(yōu)良的燒結(jié)墻體材料。
1城市生活垃圾的現(xiàn)狀
垃圾是人類生活的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和物質(zhì)消費的日趨現(xiàn)代化，城市生活垃圾逐年增多，成為大量廢棄物的主要組成部分。從世界范圍來看，日前全球每年排各類垃圾近1.0×1010t.產(chǎn)垃圾最多的國家是美國，每年已超過2.0×108t；德國人均年產(chǎn)垃圾為世界之最，達(dá)到每人800kg；英國1971年人均日產(chǎn)垃圾只有1.25kg，到1990年增加到1.72kg；日本東京日產(chǎn)垃圾已達(dá)1.0×104t。
在我國隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高以及城鎮(zhèn)人口的迅速增加，工業(yè)和生活垃圾也越來越多，垃圾對環(huán)境污染日益嚴(yán)重，有些城市已被垃圾包圍，成為各地政府的重大難題。統(tǒng)計資料表明，我國城市人均年產(chǎn)垃圾400kg，全國主要城市年產(chǎn)生活垃圾1.5×108t，城市生活垃圾儲存量已達(dá)6.0×109t，侵占土地面積5.0×10m8，并且以每年增長率8%～10%的速度增長。僅上海市就年產(chǎn)垃圾4.0×106t，直接用于收運處理垃圾的費用高達(dá)2億元。目前660個城市中。已有200個處于垃圾包圍之中，泛濫成災(zāi)的城市生活垃圾已造成許多城鎮(zhèn)嚴(yán)重的社會問題。環(huán)境惡化造成了巨大的經(jīng)濟損失，僅廢氣和污水造成的直接經(jīng)濟損失就占我國GDP的4%～8%，1998年達(dá)到4300億元。
有的地區(qū)已經(jīng)威脅到人類自身的安全和生存，城市生活垃圾產(chǎn)生的危害不僅體現(xiàn)占用太多的土地，形成垃圾包圍城市的惡劣環(huán)境，而且會對大氣環(huán)境、地下水源、土壤和農(nóng)作物生成污染。垃圾中的有機物變質(zhì)散發(fā)的大量有害氣體進(jìn)入大氣，嚴(yán)重污染了環(huán)境，影響到城市居民的生活和健康；垃圾中的有害物質(zhì)，溶入地下水、滲入土壤，造成對地下水源及土壤的污染，危及周圍地區(qū)人民的健康及生命安全，并且此類污染的危害很難消除。另外，城市垃圾中有機物含量較高，垃圾發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳，會對大氣產(chǎn)生污染，阻礙植被生長，破壞臭氧層。更危險的是，垃圾集中堆放產(chǎn)生的甲烷是可燃?xì)怏w，當(dāng)與空氣混合到一定比例時，遇火花會發(fā)生爆炸，直接威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。由于垃圾中還含有致病菌和寄生蟲卵等危害人類健康的因素，處理不當(dāng)會造成疾病的傳播，影響人類的生活環(huán)境。在一些經(jīng)濟發(fā)達(dá)的地區(qū)，人民生活水平迅速提高，而可用土地相對較少，使得對城市生活垃圾減量化、無害化處理的要求越來越高，有些地區(qū)甚至已到了亟待解決、非治理不可的地步。泛濫成災(zāi)的垃圾，迫使人們積極采取措施，科學(xué)合理地加以處理和利用，使之減量化、資源化、無害化。然而，垃圾在污染環(huán)境的同時，也是一種潛在的資源。
垃圾中含有大量可燃有機物，具有一定的熱值，焚燒后可以產(chǎn)生一定的熱量；垃圾填埋產(chǎn)生的甲烷，采取科學(xué)的方法可以加以利用，造福人類。近年來世界上對垃圾處理主要采取“衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒”三種方式，已期達(dá)到垃圾處理的減量化、資源化、無害化，我國也是采取這三種方式來處理垃圾。到2001年底，我國664個城市中建有各類生活垃圾處理場740座，年垃圾處理量為7.8×107t。城市生活垃圾處理率已由20世紀(jì)80年代初提高到現(xiàn)在的58.2%。國外城市垃圾處理方式與此例見表1所示
表1國外城市垃圾處理方式(%)
2國內(nèi)外城市生活垃圾的組成及特點
城市生活垃圾的組成與特點，隨著各個區(qū)域的生活質(zhì)量、生活習(xí)慣、季節(jié)以及分類情況等諸多因素的不同而異。在歐洲等發(fā)達(dá)國家，由于生活習(xí)慣的不同，垃圾的成分有很大的區(qū)別。在我國也不相同，幾個城市垃圾的組成見表2所示。
表2國內(nèi)城市垃圾的組成
我國是發(fā)展中國家，經(jīng)濟還不發(fā)達(dá)，同國外發(fā)達(dá)國家相比，我國城市生活垃圾有以下特點。
a.成分復(fù)雜。我國垃圾收集日前大多數(shù)城市都采用混凝合收集的方式，而沒有分類收集，因而各類垃圾混雜在一起，成分復(fù)雜。
b.含水率高。垃圾中含有大量蔬果皮，因而含水率約30%～50%(如表2)。
c.無機物質(zhì)含量高。目前我國大多數(shù)城市仍以煤為主要燃料，垃圾中的煤渣、砂石、金屬、玻璃等無機物含量很高。
d.有機物質(zhì)含量少。在我國的垃圾中，有機物中的廚房廢物垃圾較多，含水率高。紙張、塑料、木料、紡織物、皮革等熱值物質(zhì)含量較少，熱值較低。
3城市垃圾的綜合處理
城市生活垃圾所造成的生態(tài)、環(huán)境污染已成為一個社會問題，對其進(jìn)行減量化、資源化、無害化處理，既是人類環(huán)境保護(hù)的需要，也是社會發(fā)展對有價值物質(zhì)回收利用的需要。
現(xiàn)今國內(nèi)外處理垃圾的方法概括起來說，可分為海洋處理和陸地處理兩大類。海洋處理主要是指海洋傾倒和遠(yuǎn)洋焚燒。陸地處理包括填埋、堆肥、焚燒以及綜合處理等方法。海洋處理費用高且易產(chǎn)生二次污染，極少采用，陸地處理應(yīng)用普遍。
填埋法是將城市生活垃圾填入大坑或洼地中，以利恢復(fù)地貌和維護(hù)生態(tài)平衡。此法缺點是土地占用量大(其埋1t垃圾約需3m2土地)，填埋后易造成二次污染，如污染地下水源、有害氣體四處飄散污染大氣、有害金屬在填埋場半徑50km范圍內(nèi)會形成富集圈帶以及被填埋的垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體易引發(fā)爆炸等。
堆肥處理法是將城市生活垃圾運到市郊農(nóng)村作肥處理。此法能有效改良土壤，且處理成本低、處理量大，但由于未經(jīng)分選，使許多有用之物白白浪費，同時許多非肥成分，如玻璃、金屬、塑料等會給環(huán)境造成二次污染，所以此法目前僅限于較小規(guī)模。法國、瑞典、荷蘭等國堆肥處理僅占垃圾總處理量的1.3%～1.5%，日本約占2%。
焚燒法是將城市生活垃圾進(jìn)行焚燒處理，使其體積減少，質(zhì)量減輕。在一些國家，如日本、丹麥、瑞典等到，由于土地緊張，焚燒已成為城市生活垃圾消納的主要手段。該法的主要優(yōu)點是，能有效地減少垃圾的填埋量，經(jīng)燒結(jié)后只有大約相當(dāng)于垃圾最初體積的10%需要填埋，且能回收能量和部分燒結(jié)渣的再次利用。垃圾焚燒法日常費用高，且對垃圾的熱值有一定的要求。此外，如果垃圾處理設(shè)備質(zhì)量不好，焚燒過程會產(chǎn)生有害氣體，造成二次污染。
綜合處理被譽為垃圾產(chǎn)業(yè)新鏈條，它是利用垃圾中各種成分的密度、大小、磁性等到物理性質(zhì)的不同，分別采用人工粗選、重選、磁選取及氣流分選的方法將各種物質(zhì)分離開來。對50%左右的有機物質(zhì)及小顆粒進(jìn)行堆肥，生產(chǎn)適銷的堆肥制品；對5%左右的塑料、玻璃、紙張等加以回收利用；黑色金屬送往冶金部門做原料；廢電池等到有害物質(zhì)專門處理；35%的可燃物及有機廚余垃圾作為垃圾焚燒廠鍋爐的燃料；大約10%的殘渣毫無利用價值，進(jìn)行填埋。此法區(qū)別于單純的垃圾未端處理，最大限度地做到了物盡其用，將污染降到了最低限度，所以是目前較為先進(jìn)的垃圾處理辦法之一。由于它一次性投資大，除美國、日本等到少數(shù)發(fā)達(dá)國家使用外，多數(shù)國家尚未普及。但隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)的變革等，城市垃圾中可利用成分所占比例在不斷增長，熱值也會提高。垃圾的綜合處理在我國未來垃圾銷納手段的選擇過程中，也必將越來越重要的作用。
4我國城市垃圾綜合處理及制磚的可行性
據(jù)統(tǒng)計，我國人均年產(chǎn)垃圾400kg，并且以每年8%～10%速度遞增，無害化處理僅為35.7%。按目前我國城鎮(zhèn)人口2.6億計算，年產(chǎn)垃圾量1.14×108t，足可以使一個100萬人口的城市被垃圾覆蓋1m，垃圾處理已成為我國繼能源、交通、工業(yè)三廢之后又一重大難題。我國城市垃圾組成中可燃物約占24%～77%，非可燃物約占23%～76%，(其中：臟土：15%～62%，金屬：0.1%～3.5%，玻璃等：1.6%～7%)上海、深圳等發(fā)達(dá)地區(qū)垃圾熱值3000～5000kJ/kg而絕大部分中小城市城市垃圾熱值≤3000kJ/kg，采用低熱值垃圾發(fā)電工藝復(fù)雜，投資較大。衛(wèi)生填埋處理，垃圾減量化率較低，綜合場地占有率高。垃圾制磚是處理低熱值垃圾，對其進(jìn)行減量化、資源化、無害化處理的有效途徑之一。
眾所周知2010我國大中城市全面禁止粘土磚，能源緊缺，從2001年至2005年煤炭價格狂飆近3倍，國際油價已近70美圓/桶，兼具能源資源，原料資源的城市垃圾綜合利用是一項兼具經(jīng)濟和生態(tài)雙重效益的事業(yè)。
4.1擬采用生產(chǎn)工藝
工藝流程示意圖見圖1。
圖1工藝流程圖
4.2工藝流程說明
城市生活垃圾成分復(fù)雜，種類繁多，分檢預(yù)處理主要清除鐵，廢電器元件等。目前我國垃圾的熱值水平一般在3000kJ/kg，燒結(jié)磚耗能1672～1980kJ/kg，因此，垃圾自身熱量完全能夠滿足燒成要求，無需摻加任何外燃料。垃圾焚燒爐設(shè)置第二燃燒室工況控制溫度大于850℃，熱煙氣滯留時間大于2s，保證有害氣體完全分解燃燒，保證PCDD/PCDF充分分解。直輻式焙燒窯是垃圾制磚焙燒專用窯爐，其目的是充分利用垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱量燒制磚坯同時辟開PCDD/PCDF再合成溫度(研究表明，再合成溫度250-300℃)。
4.3該生產(chǎn)工藝特點
a.節(jié)約能源
日處理240t垃圾焚燒爐可滿足3000萬/年燒結(jié)磚所需熱量，在我國生產(chǎn)1萬塊燒結(jié)普通磚需標(biāo)煤1.1t，每年節(jié)約標(biāo)煤3300t，按每噸標(biāo)煤300元計，每年可節(jié)約990000元。每塊磚節(jié)約成本0.033元。
b.節(jié)約和保護(hù)土地資源
據(jù)統(tǒng)計，填埋1t垃圾約需3平方土地，日處理240t垃圾制磚廠每年可節(jié)約垃圾處理場地237600m2，每萬塊磚(標(biāo)磚)需粘土22m3，3000萬塊/年燒結(jié)磚，需黏土66000m3(實方)，假如按平均挖深6米計算，則年少毀田11000m2(合16畝)，加之處理垃圾占用土地，則年少毀田可達(dá)248600m2(合373畝)。
c.生產(chǎn)成本顯著降低
按照國家有關(guān)稅收政策，利用綜合利用城市垃圾可享受企業(yè)減免所得稅政策，并可享受城市排污補貼，噸處理費按60元，相對年增效432萬。
d.社會效益顯著
真正做到垃圾處理減量化、資源化、無害化。其各種處理方法比較見表3。
表3垃圾各種處理方法比較
5結(jié)論
從以上分析可以看出，生活垃圾制磚是消納生活垃圾最為有效和簡便的方法，可以消除垃圾的環(huán)境污染，在減少和節(jié)約垃圾處理場地的同時也為建筑部門提供質(zhì)量優(yōu)良的燒結(jié)墻體材料，是建立節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟實現(xiàn)墻體材料工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。
參考文獻(xiàn)
1汪玉林.垃圾發(fā)電技術(shù)及工程事例
2宮伯勛.低熱值垃圾焚燒工藝研究
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