城市生活垃圾资源化处理的可行性分析

河南农业大学

本科生毕业论文（设计）

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指导教师

撰写日期： 2010年5月17日

城市生活垃圾资源化处理的可行性分析

——以北京市为例

李青松 刘世琼

资源与环境学院 资源环境与城乡规划管理2006级2班

城市生活垃圾资源化处理的可行性分析

——以北京市为例

刘世琼

摘要：本文调查了北京市近几年城市生活垃圾的年产量和目前的处理现状，分析了2008年北京市城市生活垃圾组分情况及其基本理化性质性状。结果表明：北京市城市生活垃圾可回收再利用部分为总量的38.6%，可作为建筑材料的为总量的15.3%，可直接堆肥或产沼为总量的36.4%，可焚烧部分为总量的9.7%，可资源化再利用率高达90.28%，因此北京市城市生活垃圾处理的综合化、资源化模式是可行的。

关键词：城市生活垃圾；综合化；资源化

Municipal solid waste into a resource

and feasibility analysis

- The Case of Beijing

Abstract:This survey of Beijing in recent years the annual production of MSW and the current processing status of the 2008 Beijing municipal solid waste components and their basic physical and chemical nature of the characters. The results showed that: Municipal Solid Waste recyclable portion of the total 38.6%, can be used as building materials for 15.3% of the total, direct composting or biogas production for the total amount of 36.4%, can be burned part of the total amount of 9.7%, re-utilization of available resources as much as 90.28%, so Beijing Municipal Solid Waste in the integration, resource model is feasible.

Keywords: Municipal solid waste; synthesis; Resources

城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或在为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物[1]，是固体废弃物的一种。其主要成分包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、粪便、废旧家具、电器等[2]。随着城市的日益发展，人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾也以不可遏止的势态迅猛增长。快速增长的生活垃圾对人类生活和环境都有严重危害，这些垃圾不仅占用了大量的土地，还破坏了城市景观，污染空气，污染水体，易引起火灾，而且对人类赖以生存的环境造成了持续性的污染，进而对人体健康及生态都构成威胁[3]。因此，如何实现生活垃圾的减量化、资源化、无害化成为城市发展可持续所关注的新焦点。

本文以北京市为例，分析其生活垃圾的处理现状、组分及理化性质，探讨生活垃圾资源化处理模式的可行性，以期为现代城市生活垃圾处理和资源化再利用提供参考。

1 现行生活垃圾处理方式

生活垃圾处理专指垃圾中由居民排放的各种废弃物（不包括市政设施与修建垃圾）的处理，包括为了运输、回收利用所进行的加工过程。处理的目的是使垃圾的形态和组成更适于处置要求。目前生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥及焚烧三种处理方法。

填埋法是指利用天然地形或人工构造，形成一定空间，将垃圾填充、压实、覆盖，达到储存的目的。目前我国垃圾填埋处理的比例超过85%[4]。

堆肥法是利用自然界广泛分布的细菌、真菌和放射菌等微生物的新陈代谢作用，在适宜的水分、通气条件下，进行微生物的自身繁殖，从而将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化。堆肥技术适合于易腐烂、有机物质含量较高的垃圾处理。利用生活垃圾堆肥在我国已有较长时期。

焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术[5]。焚烧法减容减重性好（减重一般达70%，减容一般达90%），无害化彻底，可回收能源等特点，因此是世界各发达国家普遍采用的一种垃圾处理技术。

以上三种主要的生活垃圾处理方式有各自的优点，但也存在着一定的不足（表1）。

表1城市生活垃圾处理技术经济比较

从某种意义上说，生活垃圾具备被资源化利用的潜力[1]。废弃物是相对某一过程或在某一方面没有使用价值而言的，而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。如果利用恰当，某一过程中的垃圾往往是另一过程的原料，如垃圾中可降解有机物，是生产有机肥料的上好原料[5.6]。

随着经济发展，人民生活水平的提高，城市生活垃圾的构成发生了很大变化，表现为垃圾中灰土量减少，废品含量增大，可利用价值提高；同时，随着对城市生活垃圾处理水平由

过去的野外堆放、简易填埋等初级处理渐渐提高到现在的高温堆肥、卫生填埋、焚烧等高级处理，使得垃圾处理过程中产生的副产品可以利用，如卫生填埋过程中产生的沼气，焚烧过程中产生的热能用来发电和供热。像这样通过物理、化学、生物等各种方法从垃圾中或处理过程中回收有用物质和能源为主要目的的处理过程，可称为城市生活垃圾资源化。

常用的垃圾资源化方法有三大类，一是循环再利用类，如啤酒瓶的回收再利用；二是加工再利用类，如塑料的熔融再生，纸及纸板的制浆造纸，纸和塑料等可生产复合板材，可燃垃圾可作燃料；三是转换利用类，包括塑料和橡胶的热解，可生物降解有机物做沼气，可燃垃圾焚烧作燃料，无机垃圾和玻璃等的固化[7]，塑料橡胶类的汽化熔融，可生物降解有机物用于堆肥，食品垃圾用作饲料等等。

在过去近二十年中，几乎所有工业国家在城市生活垃圾的管理上，都由单纯的处置（填埋、堆肥、焚烧）转向综合利用与处置，从根本上改变了生活垃圾处置的内涵。我国对城市生活垃圾污染防治起步较晚。目前，我国城市生活垃圾处置最主要方式是填埋，约占处理量的70%以上，其次是高温堆肥，约占20%以上，而焚烧量甚微[8.9]。

生活垃圾综合处理不但提高了生活垃圾的处理率，而且实现了垃圾的无害化、减量化和资源化。易腐物和可燃物都得到了利用，故填埋量小（只占总体积的15%～20%），节省了填埋空间，填埋物主要为不可再利用，或再利用产生的终极废物，不会带来严重的二次污染；综合处理中仅可燃垃圾进行焚烧，焚烧物易燃，产生的烟气少，二次污染小；采用综合处理方式后，堆肥法只处理易腐有机物，成分单一，轻易堆腐，而且处理费用低，产品质量好。

2 北京市生活垃圾近几年变化情况

图1 2004-2008年北京生活垃圾年产量变化图

北京作为一个发展中的特大型城市，其产生的生活垃圾数量本身就庞大，并且有不断增长的态势。由图1[3]可知，北京市生活垃圾产生量由2004年的495万吨增长到2007年的619万吨，并在2008年达到672万吨，生活垃圾已经成为限制其可持续发展的一个主要影响因子。

3 北京市生活垃圾现行的处理现状

到2008年底，北京市共有垃圾处理设施23座，总设计处理能力为157l0t／d，包括：小武基、马家楼、大屯等6座生活垃圾转运站，北神树，安定、阿苏卫、六里屯等13座生活垃

圾卫生填埋场，南宫、怀柔2座生活垃圾堆肥厂，昌平、顺义2座生活垃圾焚烧厂(厂建情况如表5-3)。填埋、堆肥、焚烧三种处理方式的比例分别为：90％、8％、2％。虽然全市垃圾无害化处理率从2005年的81％提高到2008年的94％，但其分类收集及资源化率还停留在中等水平。截至2007年底，垃圾分类收集率仅达到52％，资源化率也只有35％[3]。

虽然北京市的城市生活垃圾处理成效显著，但是90%是靠卫生填埋，而且填埋前的大部分仍未经过分类分拣，多以混合垃圾填埋，其中的大部分可回收物、可焚烧物或可堆肥物等被一并填埋，不能再生利用，资源利用率低。生活垃圾混合填埋还会污染地下水及土壤，造成后期处理成本高。垃圾堆放产生的臭气也严重影响周边环境的空气质量，大多数填埋场产生的填埋气体直接排入大气，即污染环境、浪费资源又造成安全隐患。混合垃圾大量占用填埋场的空间资源，导致填埋场占地面积大，消耗大量土地资源，而且各填埋场处理能力有限，服务期满后需重新投资建设新的填埋场。

北京市生活垃圾经堆肥、焚烧处理的百分量刚达到10%，而且处理前也没有对其进行分类分拣。在堆肥处理时不能处理不可腐烂的有机物和无机物，垃圾中石块、金属、玻璃、塑料等不可降解部分也没有分拣出来进行另行处理，因此减容、减量及无害化程度低。混合生活垃圾成分复杂，未经分拣直接焚烧，导致燃烧的效率低，焚烧尾气污染严重，增加烟气处理的难度和污染控制成本。

总体来说，北京市生活垃圾的处理方式多为单一处理，不仅资源化水平低、占用大量土地，而且安全隐患多，同时还严重污染大气和水环境。北京市生活垃圾处理有待寻求资源化的新出路。

表2 北京市城市生活垃圾处置的建设情况

4 北京市城市生活垃圾组分及理化性质

根据城市垃圾的组成，可将垃圾分为有机物和无机物两大类。有机物包括食品类、纸类、塑料类、织物和木竹，无机物包括灰土、砖瓦、金属和玻璃。表3中列出了北京市2001、2005

和2008年生活垃圾中有机物和无机物的百分含量[10.11.12]

。从表中可知，有机物中若不把食品类计算在内，其含量计算分别为41%、43.4%和46.7%，使呈增长趋势的。无机类的增长，主要是可回收品（金属、玻璃）的增长，这也证明了城市经济发展水平和居民消费税品直接影响着城市生活垃圾组分。

表3 北京市城市生活垃圾各组分百分含量（%）

年 份

2001 2005 2008 有机物

食品类 纸 类

塑 料 织 物 木 竹 合 计 40.5 15.6 15.7 2.1 7.6 81.5 38.3 16.2 17.4 2.2 7.6 81.7 36.4 17.2 19.8 2.3 7.4 83.1 无机物

灰 土 砖 瓦 金 属 玻 璃 合 计

8.7 1.4 1.4 7.1 18.5

7.4 1.4 1.6 7.9 18.3

4.9 1.8 1.6 8.6 16.9

采用何种垃圾处理技术，就垃圾而言，除了构成的组分，还取决于垃圾的理化性质指标。而垃圾理化性质指标需要通过垃圾组分和各组分的理化性质指标进行转换。生活垃圾理化性质指标主要有以下几个： （1）垃圾含水率

垃圾含水率是研究垃圾特性，确定垃圾处理方法必不可少的参数。垃圾中所含水分质量与垃圾总质量之比的百分数，就是垃圾含水率W ，用(％)表示，计算公式为：

1

1

()n

n

i i

i

i i W w m c ===

=?∑∑ （1）

式（1）中：W —垃圾含水率(％)；w i —垃圾中第i 种组分含水率(％)；m i —垃圾中第i 种组分百分含量(％)；c i —测定的第i 种组分含水率(％)。 （2）垃圾灰分

灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质，即灰分是反映垃圾中无机物含量的参数，常用符号A 表示，其数值即是灼烧残留量(％)。计算式为：

1

1

()

n n

i i i i i A A m a ====?∑∑ （2）

式（2）中：A —垃圾灰分量(％)；A i —垃圾中第i 种组分灰分(％)；a i —测定的第i 种组分灰分(％)。

（3）垃圾中可生物降解有机物总含量

城市生活垃圾可生物降解的有机物主要有食品类、纸类、织物类、木竹等。计算式为

1

()

n

i i i i G m w a ==--∑可可可可 （3）

式（3）中：G 可—垃圾中可生物降解的有机物总含(％)；m i·可、w i·可、a i·可—分别为垃圾中第i 种可生物降解的有机物含量、含水率和灰分的百分含量(％)。 （4）垃圾中不可生物降解有机物总含量

城市生活垃圾中不可生物降解的有机物主要有塑料和橡胶。

1

()

n

i i i i G m w a ==--∑不不不不 (4)

式（4）中：G 不—垃圾中不可生物降解的有机物总(％)；m i·不、w i·不、a i·不—分别为垃圾中第i 种不可生物降解的有机物含量、含水率和灰分的百分含量(％)。 （5）垃圾中可生物降解有机物干基高位热值

城市生活垃圾热值对分析燃烧性能，判断能否选用焚烧处理工艺的一个极为重要的特性参数。

1

()n

i i i i H m w h ==-∑可可可可

(5)

式（5）中：H 可—垃圾中可生物降解的有机物干基高位热值(kJ ／kg)；h i·可—测定垃圾第i 种可生物降解有机物组分干基高位热值(kJ ／kg)； （6）垃圾中不可生物降解有机物干基高位热值

1

()n

i i i i H m w h ==-∑不可不不不

(6)

式（6）中：H 不可—垃圾中不可生物降解的有机物干基高位热值(kJ ／kg )；h 不可

—测定的

第i 种不可生物降解有机物组分干基高位热值(kJ ／kg )。

表4 生活垃圾各组分的理化性质指标（湿基）

纸类 27.7 66.3 6 16600 塑料 16.7 73.3 10 32570 织物 26.4 70.6 3 17450 木竹 20.3 88.2 1.5 18610 不可燃物

2~25

—

75~98

—

表5 2008年北京市生活垃圾的理化性质指标

项目

含水率 （%）

灰分 （%）

有机物（%）

干基高位热值 （kJ /kg ）

生物可降解

生物不可降解

可降解部分

不可降解部分