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摘 要：统计数据表明，93% 以上的城市生活垃圾是土地填埋(大部分是简单的垃圾填埋) ，但目前我国政府和其他社会组织更加重视城市生活垃圾焚烧，因为焚烧是减少垃圾体积和农田占用的有效途径。我国已建成69座城市生活垃圾焚烧厂，大部分是从发达国家引进的。然而，由于我国城市生活垃圾的复杂性，焚烧设备投产后难以投入使用，燃烧自动控制系统也随之而来。
关键词：城市固体垃圾处理 污染控制
一．城市固体垃圾处理现状分析
都市固体废物通常包括食物和花园废物，纸制品，塑料，纺织品，木材，灰烬和土壤。等等。这些部件在加热值、尺寸和形状上都不相同。不同组成的 MSW 具有不同的热性能。表1显示了北京城市生活垃圾的组成情况。研究结果表明，我国城市生活垃圾中的食品和园林垃圾含量高于发达国家。这可归因于不同的烹饪风格。此外，我国城市生活垃圾的可回收利用率也低于发达国家，尤其是在废纸方面。水分对城市生活垃圾焚烧速率的影响很大，并随气候变化而变化。世界银行建议，垃圾的低热值必须至少达到7000千焦/公斤，而且在任何季节都不能低于6000千焦/公斤，因为垃圾的低热值会影响焚化的经济性。城市生活垃圾处理装置采样的热值较低，但随着经济的发展和 LNG 的广泛使用，热值也会随之增加。
二．城市垃圾处理产生的污染问题
2.1 垃圾填埋处理方式以及产生的问题探究
我国是一个煤炭开采大国，因此每年通过挖掘1万公里的矿井和剥离1亿吨的表层土壤，开采超过20亿吨的矿产资源。经过几年的连续开采，矿区将留下数量惊人的地下矿山工作面、地下废弃采场、露天矿山和废石场。如果不及时回填，这些采空区将导致山体地表大面积下沉和大规模滑坡，破坏生态环境，危及工农业生产和人民生命财产安全。据统计，全国有塌陷地180多处，塌陷坑1600多处，塌陷面积150余公里。全国有近40个城市遭受开采沉陷灾害，25个城市遭受严重破坏，每年因开采沉陷造成的损失超过4亿元。因此，利用城市固体废弃物充填采空区，控制地表沉降，到目前为止，利用废弃矿井、采空区和地下空间掩埋城市生活垃圾的应用研究还没有出现，也没有可供参考的经验和数据，应进一步进行创新探索。
一些矿山为了推广充填采矿技术，逐步确立了绿色开采的概念，研究了膏体充填、矸石充填、无底柱充填等充填技术，以提高煤炭回收率，延长矿井使用寿命，减少地面沉降。但由于上述充填方法的成本(包括充填材料成本、充填设备成本等)较高，充填技术在矿山中的应用并不广泛。目前充填采空区面临的关键技术问题是如何降低充填成本，选择充填替代方法，以获得最大的经济效益。
三．污染控制方法及策略探究
3.1 厌氧消化处理技术
堆肥是一种高效回收利用的垃圾处理工艺，通过堆肥将垃圾中的有机物转化为体积小、数量少的有机腐殖质。有机腐殖质作为堆肥的最终产物，性能稳定，是一种良好的土壤改良剂。因此，堆肥化是实现城市生活垃圾特别是有机垃圾无害化处理、减量化和资源化的有效途径之一。堆肥过程有许多种类型。根据需氧量的不同，可分为好氧堆肥和厌氧消化。好氧堆肥具有有机物分解快、降解彻底、堆肥周期短等特点，近年来得到了广泛的应用。厌氧消化具有工艺简单、运行成本低的优点。但由于消化周期长(一般需要3ー6个月)、臭气易产生、占地面积大等缺点，制约了厌氧消化的利用。根据堆肥的集中位置，可分为室外堆肥和容器内堆肥，根据机械设备的复杂性，可分为简易堆肥和机械化堆肥。分为好氧堆肥的一个阶段和两个阶段。前者通常用于高温堆肥，包括一次发酵和二次发酵两个阶段。
堆肥的科学研究始于20世纪初。特别是进入20世纪后，一些发达国家开始研究堆肥技术，将其应用于城市生活垃圾的大规模处理，并不断提高机械化水平。20世纪70年代以来，堆肥工艺得到了改进，一些新的工艺得到了发展。例如，美国农业部马里兰农业研究中心在1972-1973年期间提出的通气静态堆肥，也称为贝尔茨维尔过程。它在美国被广泛使用。在1990年有超过76个这个过程的设备在运行。20世纪90年代以来，垃圾分类收集得到普及，为垃圾回收和堆肥化奠定了良好的基础，使堆肥化的发展再次呈现上升趋势。同时，庭院垃圾堆肥和有机肥料生产技术也得到了快速发展。近年来，西方国家将堆肥作为可生物降解材料的回收利用，认为堆肥是减少城市生活垃圾产生和回收的最佳途径。堆肥技术在西方发达国家已达到工业化应用水平。利用计算机对垃圾好氧发酵过程进行控制。智能控制系统可以根据生物需氧量，按照实际运行时间调节堆肥通风设备。我国最初的堆肥技术是在传统农村堆肥技术的基础上发展起来的一种相对简单的堆肥方式。从工艺上讲，该工艺属于一段式发酵，堆肥方式为户外野生稻草堆肥，表面覆盖土壤保温，即自然通风或厌氧发酵。这些堆肥产品通常用于农田、果园或苗圃。
总结了国内外高温堆肥技术应用的积极和消极的经验，认为高温堆肥技术应用不广泛的原因主要有以下几个方面。城市生活垃圾堆肥化的目的和好处过去常常被误解。应该对其进行更新和现实的评估。好氧堆肥的主要目的是无害化处理和减少废弃物，然后进行资源化利用。实际上，城市生活垃圾堆肥产品的效率是有限的。原料不经预处理或堆肥不进一步优化，氮、磷、钾含量不足以达到有机肥国家标准。因此，对废弃堆肥产品的合适定义是土壤改良剂而不是有机肥料。由于混合垃圾成分和垃圾预处理技术效果不佳，使城市生活垃圾堆肥的质量得不到很好的改善，导致产品应用市场有限。综合考虑堆肥的组分稳定性和堆肥质量的保证，堆肥更适合处理有机废弃物和高有机含量的垃圾。此外，20% 或更多的残留物将产生，这需要进一步处理和处置。与网上电力销售、政策补贴、垃圾处理费支付等垃圾焚烧发电的多渠道财政支持相比，堆肥产品的销售收入确实微不足道。
3.2 智能焚烧控制技术
在垃圾焚烧过程中，广泛采用的智能控制模型将焚烧过程分为四个连续的子过程: 垃圾水分蒸发、挥发物释放/成炭、烃类挥发物在气体空间的燃烧和成炭颗粒的燃烧。实际上，炉内的焚烧过程是高度三维的，这些过程之间没有明确的界限。在垃圾接收的过程中，废物被储存在一个大型的燃料仓中，从这里用废物起重机将废物运送到一个废物收费漏斗。在掩体内，废物应在掩体内存放3至5天，并定期上交。废物含水量高，不易燃烧和燃烧。废弃物储存的主要目的是使废弃物脱水，增加热值，提高燃烧效果。都市固体废物处理厂的运作须符合经济及环境目标。经济目标是收益最大化和成本最小化。这将通过以下目标来实现: 废物处理量最大化; 尽量减少与环境有关的产品，例如氮氧化物、二恶英及重金属; 最大化能源输出，例如蒸汽生产;等目的，炉膛温度是燃烧的重要参数之一。在正常操作时，炉温应保持在摄氏850度左右，以防产生二恶英，这是一种危险的环境污染。八个热电偶温度传感器安装在炉子上测量温度。这些传感器获得的温度信号用于燃烧控制。温度控制主要取决于发热量和负荷。炉内除热电偶外，还安装了四个废料液位开关和一个精整线传感器。燃烧控制系统包括炉排系统、一次风系统和二次风系统。控制回路设计的关键是将这些系统作为一个整体来考虑。蒸汽流量影响空气流量和炉排速度。氧含量的微小波动由二次空气控制，而主要的校正则由空气流动来完成。
在排气系统的设计过程中，焚烧线由一个供料器和四个炉栅组成。根据焚烧炉的模型，炉排又分为四个区域: 干燥炉排、燃烧炉排、燃烧炉排、燃尽炉排。每个炉排都具有对应焚烧模式、干燥、挥发性释放、燃烧的功能。等，必须正确定位。根据目标蒸汽流量与实际蒸汽流量的偏差来控制炉排的燃烧速度，并通过废料厚度和精整线进行修正。烘干炉排和给料机的速度将根据燃烧炉排的速度进行调整，通常是一个恒定的比例。加料器用于控制废料量。在任何情况下，给料机的速度应该缓慢地改变，以防止篦条卡住。自动燃烧系统不控制炉排燃尽速度。它对燃烧的影响很小。为了获得最大的稳定燃烧，炉排上的废物应均匀分布，不能太厚或太薄。考虑到废物层来自蒸发过程，薄薄的废物层使废物容易干燥和挥发，容易释放。在炉排上发生的过程中，可燃废料转化为由许多挥发性成分组成的混合气体。二次空气通过高速喷嘴注入炉内，混合烟气。这也导致了主要热气流速度的增加。因此，这可能会导致一个重大的操作问题，在工厂。这一地区穿透力差和速度高也可能导致热主气流核心部分突然缺乏氧气供应。因此，为了实现更快的气体混合，必须对二次空气进行优化。
3.3 填埋技术的优化
城市生活垃圾袋充填采空区的第一步，是将城市生活垃圾经预处理(包括无害化处理和固化处理)后，通过地面给料系统运至地下仓库，再与城市生活垃圾强度低的矸石混合，经输送带输送机和液压支架翻转装置翻入采空区。充填液压支架可在支架前进行掩护开采，支架后通过翻转装置将充填袋推至采空区。充填式液压支架的基本原理是: 在支架前梁下方布置综合机械化单元设备，在支架后方设计输送机和翻转机构。当城市垃圾袋和破碎矸石袋装满后，由输送机运至充填点，再由输送装置推至采空区充填。采空区围岩应防止渗漏，充填后及时封闭采空区，避免涌水对地下水层造成污染。首先对城市生活垃圾进行预处理和收集，然后进行干燥、破碎、压缩。废弃物经固化后，通过钻孔和地面补给系统输送到地下仓库，经补给、包装、皮带输送和支护后翻转装置翻入采空区。
城市生活垃圾充填采空区技术具有系统简单、投入运行成本低、处理城市生活垃圾与邻近矿井采空区相结合等特点，是一项既能化弊为利，又符合我国国情的系统工程。首先，如何在不对地下环境造成二次污染的前提下对垃圾进行无害化处理，然后，由于是一项复杂的系统工程，不仅涉及到具体的填埋技术、污染控制、潜在的资源回收利用，而且还涉及到一系列的行政、法律、管理问题。因此，只有废弃物处理部门和矿山企业的主动性和全面协调，才能尽快推行和实施该工程。
3.4 采取垃圾处理收费政策
为了解决这些问题，中国政府采取了一些经济手段，如收取垃圾处理费，以鼓励减少垃圾数量，补充垃圾处理资金短缺。在中国，只有中国环境保护部及其地方分支机构有权收取城市生活垃圾处理费，而市政府则向住宅、商业和工业生产者收取城市生活垃圾处理费，作为一般税收的一部分。然而，都市固体废物收费极低，只能勉强支付成本，亦只能抵销收集、运输及处理都市固体废物所需的一小部分费用。此外，中国现行的政策是基于固定收费制度，对焚烧和填埋处置方法收取相同的固定价格。然而，这项收费计划并没有为减少都市固体废物的产生和回收提供经济诱因(。垃圾焚烧和填埋这两种不同的垃圾处理方式在运行过程中具有不同的特点。焚烧发电厂一旦建成，运行费用可以由政府补贴支付。销售发电所得的收入也可以支付成本。然而，政府仍需支付堆填区运作及日常维修的开支。现行的定价方案包括固定费用，基于数量的费用和其他一些拟议的定价方案)并没有反映这些差异的成本覆盖范围和补贴。因此，更明智的做法是考虑不同的都市固体废物处置方法的成本差异，以区分不同的收费。为了保证定价机制的公平性，我们提出了北京城市固体废弃物的约束性定价模式，兼顾不同家庭收入水平。首先，根据成本补偿原则和互补原则，按照填埋、焚烧的处置成本分别计算单价。其次，我们根据年均人均可支配收入和年均消费支出，计算出三种不同家庭（低收入、中等收入和高收入）的年填埋和焚烧量。最后，我们为这三个收入水平分别提出了三个不同的捆绑方案。高收入家庭应该收取更多的费用，而中等收入和低收入家庭则收取最低的 "随行就市 "费用。我们希望建议的 "随手扔 "计划能够为城市固体废物提供一个有效和有用的方法。收费不仅可以减轻政府的财政负担，还可以减少城市固体废弃物的产生。
四．小结
综上所述，加工设施方面的重大投资可以通过不同渠道提供——环境保护基金、银行、政府、保险公司、温室气体贸易、产生能源的优惠价格等。利用生物量生产能源的现代技术将为我国提供额外的能源资源和部分能源多样化。
参考文献：
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