1.处置方法概况
垃圾、粪便是最原始的污染源,原始社会人们用迁居的办法,躲避其污染危害。随着城市的形成与发展,不断发展处理垃圾的技术。古代的城市,是将垃圾、粪便任意丢弃,年复一年的堆集,甚至把城市淹没,然后又在废墟上重建。英国巴斯市,即由于垃圾积存过多而失火焚烧后,在废墟上又重新建起的,其现址较原址高出12—20英尺。为了环境卫生,旧约圣经即载有:“摩西曾为希伯莱人立过垃圾法”。古罗马也有“把你的垃圾扔的远远的,否则你将被罚款”的标语台。伦敦市1354年即有管理垃圾的规定,每户房前的垃圾必须于每周内清除,违者罚款;1384年又颁布了禁止向河流倒垃圾的法令,1875年颁布了由地方政府负责垃圾集中处置的公共卫生法。由于工业革命后垃圾中可燃物增多,英国于1874年建成了第一座焚化炉,将垃圾焚化,减少体积和重量后,进行填埋。
二十世纪后,随着生产力的发展,大工业和大城市的出现(美国100年前80%人口在农村,而今80%人口在城市),人民生活水平提高,垃圾的排量迅速增加。如美国每人每天的工商和生活垃圾,六十年代较三十年代增长三倍,达到10磅;日本七十年代较六十年代增长一倍,1968—1977年的十年中,每人垃圾排量的增长曲线与每人平均收入的曲线是基本一致的。每人每天达到1公斤,英、法、西德等国也为1公斤。然而可弃置垃圾的场地却愈来愈少,它和工业污染一样,可以说五十到六十年代中期,是污染矛盾激化的年代。六十年代中期以后,大体形成了填埋、焚化、堆肥等一系列处置方法。各国根据本国的具体情况,发展了垃圾的处理方法。如美国垃圾用填埋法处理的占85%,(家庭垃圾占96%),焚化法处理仅占10%。日本国土不大,填埋法处理只占26.9%,而焚化处理占61%。瑞士也是以焚化法为主,占53%。西欧几个国家是以填埋法为主,并多为有控制的填埋法(表10-12、13)。近年来,有些国家还发展了无机垃圾堆山法,并在垃圾山的表面上种植树木、花草,发展街心公园起到美化城市的作用。
为提高垃圾处理的技术水平,各种处理方法都在不断地发展和更新。
二十世纪七十年代以来,日、美、英、法等国,由于受资源和能源危机的影响,对废物采取了“资源化”方针,垃圾、粪便的处理,不断向“资源化”方向发展。尤其对于废物,也开始盛行直接交换利用,日本目前已有25.3%的城市(145个),开展了从垃圾中分选回收物品的活动,1976年回收废物达3900万吨,占当年废物排量的49.5%。
2.城市垃圾、粪便的收集与输送
将分散的垃圾、粪便集中起来,输送到处理场所,是处理这些废物的第一步工序。这是一项繁杂且需要花费大量人力、物力的工作。各国大城市收集输送垃圾的成本均很高,一般占到全部处理费用的80%左右。
目前,国内外城市垃圾容器主要有金属垃圾箱、塑料垃圾箱、纸袋、塑料袋。运输垃圾的主要工具是汽车,几乎都是专门制造或经过加工的,可以分成车箱加盖的卡车;低装入口,车箱密闭的卡车;高装入口,用机械装车的卡车;专用垃圾车;带真空吸入清扫装置的运输车等。除用汽车外,靠近江河湖海的城市,多用船舶运输。瑞典、苏联和日、美等国自六十年代以来,已有管道输送。收集、输送垃圾的工具应注意以下原则:
1)收集、输送过程应密闭,以控制污染。
2)最大限度地方便居民。
3)尽量改善清洁工人的工作条件。
4)造价及维护费用便宜,以利推广等。
先进的垃圾处理技术,还包括将垃圾预先经过破碎和压缩预处理,以减少其体积,便于运输,以及管道化的收集与输送等。
3.填埋法
填埋垃圾是最古老的处理方法。公元前3000—1000年希腊克里特岛首府克诺索斯将垃圾分层覆土,埋入大坑中。因为最省投资,所以世界各国从古至今都广泛沿用这一方法。从无控制的填埋,发展到卫生填埋,包括滤沥循环填埋压缩垃圾填埋,破碎垃圾填埋等。
填埋处理用地,尽量选用人工开发资源的废粘土坑、废采石场、废矿坑等。将垃圾填埋坑中,有利于恢复地貌,维持生态平衡。但如果在大面积的洼地、港湾、山谷等回填,则需考虑是否会破坏生态平衡。
采用填埋处理法,首先要求防止从废物中挤压出的液体滤沥及雨水径流对地下水的污染。一般规范要求回填地最低处的标高要高出最高地下水位3.3米以上,并且回填地的下部应有不透水的岩石或粘土层。否则需另设粘土、沥青、塑料薄膜等的不透水层。其次填埋场应设置排气口,使厌氧微生物分解过程中释放出的甲烷等气体能及时逸出,避免发生爆炸。回填后的场地,一般在20年内不宜在其上修建房屋,避免由于回填场不均匀下沉造成的结构破坏。但可作绿地、农田、牧场等使用。
4.堆肥法
堆肥是我国、印度等东方国家处理垃圾、粪便,制取农肥的最古老技术,也是当今世界各国均有研究利用的一种方法。堆肥是使垃圾、粪便中的有机物,在微生物作用下,进行生物化学反应,最后形成一种类似腐殖质土壤的物质,用作肥料或改良土壤。
堆肥的关键,在于提供一种使微生物活跃生长的环境,以加速其致菌分解过程,使之达到稳定。堆肥主要受废物中的养分、温度、湿度、pH等因素的控制。
根据堆肥原理,可分为厌氧与好氧致菌分解两种。厌氧分解需在严格缺氧条件下进行。厌氧微生物生长较慢,故不多用;好氧分解过程可同时产生高温,可以杀灭病虫卵、细菌等,我国主要采用好氧分解法。目前以天津的秸杆留孔高温堆肥法最好。
5.制取沼气
随着天然能源的日渐匮乏,以及废物对环境污染的日趋严重,利用有机垃圾、植物秸杆、人畜粪便、污泥等制取沼气,工艺简单、质优价廉,而且严格密封好的沼气池,还能提高原料的肥效和杀灭寄生虫卵等,可改善环境卫生,因而有广阔的发展前途。
沼气,是有机物中的碳化物、蛋白质、脂肪等,在一定的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中,经过多种微生物(统称沼气细菌)的作用——发酵,而生成的一种可燃气体。沼气发酵过程可分为液化、产酸和产甲烷三个阶段,可概括为下式:
沼气发酵的三个阶段是相互依赖和连续进行的,整个过程保持着动态平衡。如果平衡遭受破坏,沼气发酵将受到破坏或停止。沼气发酵的主要控制因素有以下几个方面:
1)丰富的沼气菌种 人畜粪便,含有机物较多的下水道污泥,腐烂的动物残体、沼气池沉渣、屠宰场、酒厂、味精厂、食品加工厂的污水和污泥中均含有丰富的沼气菌种。
2)严格的厌氧环境 有机物分解,在好氧条件下产生CO2,在厌氧条件下产生CH4。起主要作用的沼气细菌,都是严格厌氧的。因此,沼气池必须是严格密封的。
3)适宜的发酵原料 沼气菌的繁殖靠碳元素提供能量,靠氮元素构成细胞,因此需要有适当的碳与氮的比例。我国的经验认为适宜的碳与氮之比为25一30∶1。
4)适宜的干物质浓度 原料含水过多时消耗能量大,沼气回收量少;原料含水量少时将阻碍发酵;适宜的干物质浓度为7—9%,在此范围内,夏季可稍稀,冬季稍浓些。
5)适宜的发酵温度 在50—60℃范围内,均能使沼气菌发酵。温度愈高,效率愈高,一般分为高温(47—55℃)、中温(35—38℃)和常温(22—28℃)发酵。我国广大农村普遍采用常温发酵。发酵后的沉渣,往往集中大量细菌、病虫卵,需进一步堆沤才可达到无害化。
6)适宜的pH值 pH对沼气菌的活性有影响,在发酵过程中,pH值一般是由低到高,然后基本恒定,应保持在7—9为宜。
我国农村推广的沼气池,主要是在房前屋后建一座6—8立方米的沼气池,并与猪圈、厕所连通,一般一个五口之家和养二头猪的人畜粪便,再加入平均每天3—4公斤秸杆,所产生的沼气可供烧饭、照明之用。
沼气的发展,不仅可解除农民的烧柴困难,还为农业机械化、农村电气化、提供新能源,同时还增加了有机肥料,改善了土壤,为处理有机垃圾、粪便找到了有利途径,对保护环境能起到重大作用。
6.焚化法
焚化的目的是为了减少垃圾体积,减少最终填埋量。焚化法适用于处理可燃物较多的垃圾。采用焚化法,必须注意不造成空气等的二次污染。日本以及欧洲的瑞士、瑞典等国在一般焚化法基础上还发展了高温与中温分解,使垃圾在1650℃以上的高温下基本、或完全燃烧,并回收释放的能量作为能源。
焚化法需专门设备,投资较高,我国目前主要用以处理医院和传染病院的部分有机垃圾。
本文标题:城市垃圾的处理(2)
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