章夏夏++解建波++劉昕++臧冰++祝金星++張璇州

【摘要】：闡述了現(xiàn)階段我國(guó)廢物協(xié)同處理的主要技術(shù)模式、特點(diǎn)及其適用條件，通過(guò)機(jī)理和技術(shù)應(yīng)用差異的深入解析，提出了廢物協(xié)同處理的發(fā)展對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】：廢物協(xié)同；現(xiàn)狀；特點(diǎn)；應(yīng)用；技術(shù)

1、研究背景與意義

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，城市固體廢物的產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)的同時(shí)，其組分、性質(zhì)及種類(lèi)也發(fā)生了較大變化。單一的處理技術(shù)很難解決整個(gè)城市的所有廢棄物，且單一的傳統(tǒng)處理工藝往往占地大、成本高、處理周期較長(zhǎng)，而且在能源利用方面也只能走傳統(tǒng)處理方式的老路。因此，有必要結(jié)合幾種主要廢棄物的特性，利用現(xiàn)有資源，探索出一條新的固廢資源化利用方式。處理技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是多種廢物的協(xié)同處置和多種技術(shù)的綜合處理。

協(xié)同處置和綜合處理系統(tǒng)不單指各種廢物的混合處理和各種處理技術(shù)簡(jiǎn)單的拼合，而是指在某一特定區(qū)域或集中場(chǎng)所內(nèi)，將垃圾看作能源與資源的載體，運(yùn)用創(chuàng)新的技術(shù)思想將各技術(shù)集成為一個(gè)循環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)能量與資源的綜合利用，以達(dá)到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2、我國(guó)現(xiàn)有的廢物協(xié)同處理技術(shù)

2.1建筑垃圾、焚燒爐渣、礦化垃圾無(wú)機(jī)物制備建材

建筑垃圾是指在對(duì)建筑物、構(gòu)筑物的建設(shè)、維修、拆除和裝修的活動(dòng)中產(chǎn)生的對(duì)建筑物本身無(wú)用或不需要的排出物料，可分離分選為粗

骨料、細(xì)骨料、粉土；焚燒爐渣是生活垃圾焚

*基金項(xiàng)目：北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目（2016-JS-B10）

作者簡(jiǎn)介：章夏夏（1983—），中級(jí)工程師，主要從事城鎮(zhèn)固廢綜合處理與資源化工程技術(shù)工作。

Email：zhangxiaxia@besgrd.com

燒的副產(chǎn)物，包括爐排上的殘留物和從爐排間掉落的顆粒物，其中爐渣約占垃圾總重量的20%-30%[1]，可分離分選為陶瓷和磚石碎片、石頭、玻璃、熔渣、鐵和其他金屬及可燃物；礦化垃圾是指在填埋場(chǎng)中填埋多年，基本達(dá)到穩(wěn)定化，已可進(jìn)行開(kāi)采利用的垃圾，可分離分選為塑料、營(yíng)養(yǎng)土、殘?jiān)N組分。

其中，礦化垃圾中的塑料組分可與建筑垃圾的細(xì)骨料采用冷壓技術(shù)聯(lián)合制磚，塑料組分的黏粘性使其與細(xì)骨料粘合，從而達(dá)到建材標(biāo)準(zhǔn)。范宇杰[2]等研究表明，生活垃圾焚燒爐渣的物理化學(xué)和工程性質(zhì)與輕質(zhì)的天然骨料相似，可浸出重金屬和溶解鹽的濃度在各種灰渣中基本上是最低的，且爐渣殘余有機(jī)物含量少，堅(jiān)固性好，作為土木工程材料進(jìn)行資源化利用具有可行性。焚燒爐渣經(jīng)磁選、重選分離出廢鋼鐵等金屬后，可用作鋪路的墊層、填埋場(chǎng)覆蓋層的材料和制作免燒磚等，也可與建筑垃圾的粗骨料聯(lián)合制路基或回填土。

2.2聯(lián)合厭氧消化

2.2.1 污泥與廚余垃圾聯(lián)合厭氧消化

一般地，厭氧消化的適宜碳氮比為10-20，污泥的碳氮比為5-9，廚余垃圾的碳氮比在10-25 之間，污泥和廚余垃圾的互補(bǔ)性決定了兩者協(xié)同處理的可行性和經(jīng)濟(jì)性。污泥與廚余垃圾按照（0.5-2）：1，混合厭氧消化不僅可以避免污泥或廚余垃圾單獨(dú)厭氧消化時(shí)存在的揮發(fā)性有機(jī)酸（VFAs）積累、氨抑制等問(wèn)題，而且在合適條件下可以提高VS去除率和甲烷產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行并達(dá)到較好的處理效果[3]。

Fu[4]等研究了初沉污泥和廚余垃圾混合中溫厭氧消化效果，進(jìn)料中初沉污泥和垃圾按VS之比分別為3：1和1：1，水力停留時(shí)間（HRT）分別采用10 d、13 d、16 d、20 d，結(jié)果表明各反應(yīng)器系統(tǒng)中均未出現(xiàn)如pH降低、堿度不足、氨抑制和VFAs積累等現(xiàn)象。付勝濤[5]等在對(duì)剩余活性污泥和廚余垃圾進(jìn)行混合中溫厭氧消化研究中，按75%：25%和50%：50%等不同進(jìn)料比例進(jìn)行混合運(yùn)行，之后檢測(cè)系統(tǒng)中混合物的pH值始終保持在7.18-7.52之間，堿度也始終在3125-4533 mg/l之間，并且完全沒(méi)有出現(xiàn)VFAs積累以及氨抑制情況，其運(yùn)行還相當(dāng)穩(wěn)定。Rintala[6]等對(duì)污泥和廚余垃圾在中溫中高環(huán)境中進(jìn)行厭氧消化時(shí)所產(chǎn)生的甲烷特性研究表明，污泥和廚余垃圾混合厭氧消化，其甲烷潛力產(chǎn)出量可高達(dá)90%，甲烷活性和產(chǎn)速率都可以隨著進(jìn)料方式和進(jìn)料量的變化而變化，在消化過(guò)程中，也并沒(méi)有發(fā)生丙酸和丁酸抑制乙酸甲烷化的問(wèn)題，其混合處理的消化池中污泥的甲烷化活性要高于單獨(dú)處理的消化池中污泥活性，故污水廠(chǎng)污泥和廚余垃圾聯(lián)合消化是可行的。

2.2.2 糞便與餐廚垃圾聯(lián)合厭氧消化

糞便和餐廚垃圾進(jìn)行聯(lián)合厭氧發(fā)酵可充分利用高含水率的糞便廢水作為餐廚垃圾厭氧發(fā)酵補(bǔ)水，節(jié)約了新水消耗量，在前期餐廚垃圾處理量不足的時(shí)候可以用糞便或其它有機(jī)垃圾進(jìn)行添補(bǔ)，保證工藝的穩(wěn)定進(jìn)行。糞便較高的碳氮比對(duì)于維持整個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。此外，經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后的沼液，其有機(jī)物大部分轉(zhuǎn)化為甲烷，能夠進(jìn)行資源化利用，同時(shí)降低了后續(xù)污水處理的成本。該技術(shù)能最大限度地將餐廚垃圾、糞便中可利用的資源全部回收與轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生具有一定經(jīng)濟(jì)效益的油脂、沼氣和有機(jī)肥料。油脂可以加工成生物柴油，沼氣可直接用來(lái)發(fā)電或生產(chǎn)天然氣，是緩解目前能源需求與供給矛盾的有效途徑，處理后的殘?jiān)?jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后，還可加工成有機(jī)肥料，廣泛應(yīng)用于園林綠化、果蔬種植等農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域。

以福建省龍巖市餐廚垃圾處理項(xiàng)目為例，餐廚垃圾進(jìn)廠(chǎng)經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)行中溫兩相濕式厭氧消化；糞便經(jīng)過(guò)固液分離預(yù)處理后，部分進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，另一部分進(jìn)入后段絮凝脫水，脫水后的污水進(jìn)入園區(qū)污水處理廠(chǎng)處理。75 t/d 餐廚垃圾的處理規(guī)模，可產(chǎn)出約1 t/d 的工業(yè)粗油脂，產(chǎn)沼氣達(dá)3600 m3/d；150 t/d餐廚垃圾的處理規(guī)模，可產(chǎn)約2 t/d 的工業(yè)粗油脂，產(chǎn)沼氣達(dá)7200 m3/d。沼氣主要用于提供燃?xì)忮仩t燃燒，或供餐廚垃圾處理工藝需要及廠(chǎng)區(qū)生活熱水使用，剩余部分遠(yuǎn)期預(yù)留沼氣發(fā)電[7]。朱洪艷[8]等通過(guò)進(jìn)行餐廚垃圾和牛糞厭氧發(fā)酵試驗(yàn)表明，餐廚垃圾和牛糞比例為3：1時(shí)反應(yīng)效果最好，累積產(chǎn)氣量為3750.5 ml，是餐廚垃圾單獨(dú)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的3倍，且沒(méi)有發(fā)生酸化現(xiàn)象，而餐廚垃圾單獨(dú)厭氧發(fā)酵時(shí)發(fā)生酸化效應(yīng)，反應(yīng)運(yùn)行失敗。由以上結(jié)果可知，混合發(fā)酵有利于厭氧發(fā)酵的進(jìn)行，可提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的效率。endprint

2.3聯(lián)合厭氧干發(fā)酵

厭氧干發(fā)酵又稱(chēng)為固體厭氧發(fā)酵，總固體含量為20%-30%[9]，厭氧干發(fā)酵要求底物的C/N為20-30，C/N過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響產(chǎn)氣量或產(chǎn)氣率[10]。農(nóng)業(yè)廢棄物如秸稈、雜草、樹(shù)葉等，農(nóng)業(yè)剩余物如畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品的廢水廢物等，及城市污水處理廠(chǎng)的剩余污泥、餐廚垃圾等均可作為發(fā)酵原料。

2.3.1 餐廚垃圾和污泥聯(lián)合厭氧干發(fā)酵

由于餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高且易降解，具有高產(chǎn)甲烷潛能，但由于水解酸化階段快，容易造成有機(jī)酸積累，導(dǎo)致系統(tǒng)值下降，抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能差。而脫水污泥有機(jī)質(zhì)多為難降解性物質(zhì)，水解酸化階段是限速階段，進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段慢，又因?yàn)镃/N較低，易形成氨抑制作用，所以脫水污泥厭氧消化時(shí)甲烷產(chǎn)率較低。兩者聯(lián)合厭氧消化，可為系統(tǒng)內(nèi)微生物提供了更為均衡的營(yíng)養(yǎng)條件，因而更有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)氣性能[11]。

2.3.2 畜禽糞便和秸稈聯(lián)合厭氧干發(fā)酵

通常秸稈的C/N比較高，畜禽糞便和污泥的C/N較低，Weiland[12]在分析了德國(guó)厭氧發(fā)酵技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)后指出，將糞肥和秸稈進(jìn)行聯(lián)合厭氧發(fā)酵并將其反應(yīng)配比進(jìn)行優(yōu)化將是今后重要的發(fā)展方向。小麥秸稈與牛糞聯(lián)合厭氧消化產(chǎn)氣量顯著高于秸稈、牛糞單獨(dú)發(fā)酵處理，牛糞與秸稈的配比是1：1時(shí)產(chǎn)氣量比秸稈、牛糞單獨(dú)消化提高了208.7%和11.5%[13]。稻草或雞糞單獨(dú)厭氧消化相比，混合厭氧消化能夠顯著提高原料產(chǎn)氣率[14]。污泥和餐廚垃圾混合消化可降低潛在抑制性物質(zhì)的濃度，顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性[15]。添加混合基質(zhì)提高了系統(tǒng)緩沖能力，進(jìn)而提高產(chǎn)氣量。

2.4聯(lián)合堆肥

廢棄物處理中，由于單種物質(zhì)成分有限或質(zhì)變，不易處理或增加處理難度，例如果蔬垃圾及秸稈中碳含量相對(duì)較高，木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量較高，氮和磷相對(duì)缺乏，單獨(dú)采用微生物處理時(shí)，效果極差；餐廚垃圾在存放中極易酸化，pH可以降到4以下，進(jìn)行厭氧處理時(shí)，需要添加大量的堿性物質(zhì)中和后才能進(jìn)行生物處理；畜禽糞便的有機(jī)質(zhì)、氮素含量較高。聯(lián)合堆肥可使C/N比、水分相互協(xié)調(diào)平衡，有利于提高堆肥的腐熟度。

2.4.1 廚余垃圾和玉米秸稈聯(lián)合堆肥

張紅玉[16]等研究表明，廚余垃圾單獨(dú)堆肥會(huì)產(chǎn)生大量滲濾液及臭氣物質(zhì)，嚴(yán)重影響環(huán)境質(zhì)量，且廚余垃圾含鹽量高很大程度上制約了堆肥技術(shù)的應(yīng)用。以玉米秸稈作為添加材料與廚余垃圾聯(lián)合堆肥，其腐熟度明顯優(yōu)于廚余垃圾單獨(dú)堆肥處理，且添加秸稈后，可有效稀釋廚余垃圾堆肥產(chǎn)品的鹽分含量；與廚余垃圾單獨(dú)堆肥相比，添加秸稈的廚余堆肥處理的甲硫醚、硫化氫和甲硫醇的平均排放濃度分別降低了62.3%，67.9%和49.6%；廚余垃圾單獨(dú)堆肥過(guò)程中滲濾液的產(chǎn)生量占堆肥原料質(zhì)量的32.6%（濕基），添加秸稈的處理在堆肥過(guò)程中不產(chǎn)生滲濾液。因此，玉米秸稈在提高廚余垃圾堆肥腐熟度、控制滲濾液和臭氣物質(zhì)排放方面具有顯著的促進(jìn)作用。

2.4.2廚余垃圾、畜禽糞便和玉米秸稈聯(lián)合堆肥

張紅玉[17]將廚余垃圾、豬糞和玉米秸稈作為堆肥原料，采用好氧堆肥的方法，探討了廚余垃圾和豬糞、秸稈聯(lián)合堆肥對(duì)腐熟度的影響。設(shè)置四個(gè)處理，以廚余垃圾單獨(dú)堆肥作為對(duì)照，豬糞和秸稈聯(lián)合堆肥，添加50%和60%廚余垃圾的處理。結(jié)果表明：從溫度、pH、電導(dǎo)率、腐植酸光學(xué)特性（E4/E6）、固相C/N和發(fā)芽率來(lái)看，只有廚余垃圾單獨(dú)堆肥的處理沒(méi)有達(dá)到腐熟要求，其余3個(gè)處理均達(dá)到腐熟。所以廚余垃圾、豬糞和秸稈聯(lián)合堆肥可以更好地實(shí)現(xiàn)廢棄物的無(wú)害化，促進(jìn)堆肥腐熟。

2.4.3 生活垃圾與污泥聯(lián)合堆肥

城市垃圾結(jié)構(gòu)疏松，C/N較高，而污泥結(jié)構(gòu)密實(shí)，C/N較低，可將兩者混合堆肥，不僅可以改善堆肥物料的物理結(jié)構(gòu)，而且起到調(diào)節(jié)碳氮比的作用，還可增加氮素含量。吳雷祥[18]等研究高含水率城市生活垃圾（含水率≥65%）和脫水污泥好氧堆肥工藝處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理垃圾和污泥在質(zhì)量比1-3時(shí)，堆肥可以達(dá)到衛(wèi)生化和穩(wěn)定化要求。周美紅[19]在100 T中試規(guī)模下，用生活垃圾和污泥堆肥生產(chǎn)生物有機(jī)肥，此工藝能縮短堆肥時(shí)間，減輕堆肥過(guò)程中臭氣排放，提高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品有益菌活菌數(shù)，產(chǎn)品腐熟度良好。

2.4.4 生活垃圾與糞便

生活垃圾和糞便聯(lián)合堆肥的研究主要為生活垃圾和禽畜糞便、人的糞渣等進(jìn)行聯(lián)合堆肥。與單獨(dú)生活垃圾堆肥相比，將生活垃圾與畜禽糞便聯(lián)合好氧堆肥有利于堆肥化進(jìn)行和堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的提高。付美云[20]等研究認(rèn)為生活垃圾與豬糞好氧堆肥滿(mǎn)足腐熟要求，滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需求。楊天學(xué)[21]等采用固體廢物好氧堆肥成套技術(shù)時(shí)，在生活垃圾中添加牛糞后，會(huì)改善物料性質(zhì)，升溫速率快、滅菌效果好、腐熟度較高、堆肥產(chǎn)品品質(zhì)高、市場(chǎng)前景好。

2.5 生活垃圾與醫(yī)療垃圾聯(lián)合焚燒

兩者的協(xié)同性在于醫(yī)療廢物往往具有傳染性，利用生活垃圾焚燒爐850 ℃的高溫可達(dá)到滅菌消毒的目的。但醫(yī)療垃圾不能與生活垃圾混合投料，需要與其他廢物隔離裝卸、貯存和投加，避免導(dǎo)致傳染性疾病。生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)和醫(yī)療垃圾焚燒技術(shù)都是成熟的工藝，并且得到了廣泛的應(yīng)用，但目前在市場(chǎng)上很少有生活垃圾和醫(yī)療垃圾混合焚燒發(fā)電的工藝，如果生活垃圾和醫(yī)療垃圾可以混合焚燒發(fā)電，將會(huì)節(jié)約很多廠(chǎng)用占地，提高經(jīng)濟(jì)收益，可以更好地實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化、資源化的要求[22]。

在《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ90-2009）中明確指出：對(duì)于不同行業(yè)的特殊垃圾的結(jié)構(gòu)成分、理化指標(biāo)、收運(yùn)規(guī)律及焚燒處理要求、二次污染等都有很大差異，這種垃圾在一般條件下不允許與生活垃圾混合處理。在《醫(yī)療廢物化學(xué)消毒集中處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ/T228-2005）中明確闡述：不能采用化學(xué)消毒處理技術(shù)處理的醫(yī)療廢物，必須采用其他方法進(jìn)行管理和處置，禁止將沒(méi)有消毒的醫(yī)療廢物混入生活垃圾或其它廢物進(jìn)行填埋。從上述兩標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，目前我國(guó)規(guī)范不允許將醫(yī)療垃圾和生活垃圾進(jìn)行混燒，即使要做混燒，醫(yī)療垃圾也要經(jīng)過(guò)滅菌和消毒的過(guò)程，才有可能進(jìn)入生活垃圾焚燒爐進(jìn)行混燒。endprint

3、發(fā)展趨勢(shì)

一方面，隨著固廢設(shè)施環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步趨嚴(yán)，高污染固廢處理技術(shù)必然被低污染技術(shù)所替代；另一方面，國(guó)家對(duì)固廢處理投資的高速增長(zhǎng)，必將使高效率、低污染固廢處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。有條件的企業(yè)，還要承擔(dān)城市固體廢物協(xié)同處理任務(wù)，建設(shè)區(qū)域性固體廢物綜合利用和協(xié)同處置基地，為地方政府提供環(huán)境服務(wù)綜合解決方案，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的有效統(tǒng)一。

發(fā)展固體廢物的處理處置不能僅靠單一技術(shù)手段來(lái)解決問(wèn)題，而是需要多種技術(shù)有機(jī)組合進(jìn)行綜合治理，包括前端分類(lèi)收集等手段。同時(shí)，固體廢物處理處置也絕不是單純的技術(shù)問(wèn)題，而是需要全社會(huì)多方面參與的綜合社會(huì)管理問(wèn)題。固體廢物處理處置的目的也不是單純“銷(xiāo)納”廢物，而是涉及可持續(xù)性發(fā)展的資源保護(hù)及再生，今后固體廢物處理處置技術(shù)的發(fā)展方向?qū)?huì)充分體現(xiàn)這一原則。

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