基于垃圾组分和粒径分布的垃圾处理模式

第26卷增刊2农业工程学报Vol.26Supp.22742010年12月TransactionsoftheCSAEDec.2010基于垃圾组分和粒径分布的垃圾处理模式张红玉1，李国学1※，王桂琴2（1．中国农业大学资源与环境学院，北京100193；2．北京市环境卫生设计科学研究所，北京100028）摘要：为探究生活垃圾中厨余类物质种类和热值在不同粒径段的分布规律，确定基于该粒径分布特征的处理模式，以北京南城地区2个转运站收集的生活垃圾为研究对象，将混合垃圾细分为<10，10～<20，20～<30，30～<40，40～<50，50～<60，60～<70，70～<80以及≥80mm9个粒径组，分析了不同粒径段垃圾的物理组成、含水率和热值的关系，应用模糊聚类分析法，确定了适合粒径属性的筛分工艺、处理技术和最终处理模式，并以现有筛分工艺为对比，分析了2种筛分工艺物料最终归宿的差异。研究结果表明，含水率和厨余垃圾含量与热值呈极显著负相关，塑料和纸类含量与热值呈显著正相关；最佳筛分工艺为40mm和80mm两级筛分，40mm筛下物可堆肥化处理，40～80mm可采用生物干化预处理提高热值后与80mm筛上物一并焚烧处理，焚烧和堆肥残渣进行填埋处置。进一步对该模式物料归宿分析表明，用于堆肥处理的垃圾量为579t/d，采用生物干发酵的垃圾量为441.9t/d，垃圾的焚烧量为1148.2t/d，垃圾的填埋量为390.8t/d，该工艺使北京南城地区生活垃圾资源化处理率提高60%以上，堆肥产量提高68.6%，填埋量约减少74.9%，从而不仅为北京市今后生活垃圾筛分工艺和处理模式的选择提供了依据，其思路和方法也可供其他地区参考。关键词：垃圾，堆肥，焚烧，处理模式doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.z2.052中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1002-6819(2010)-Supp.2-0274-07张红玉，李国学，王桂琴.基于垃圾组分和粒径分布的垃圾处理模式[J].农业工程学报，2010，26(Supp.2)：274－280.ZhangHongyu,LiGuoxue,WangGuiqin.Treatmentpatternofmunicipalsolidwastesbasedoncomponentandparticlesize[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(Supp.2):274－280.(inChinesewithEnglishabstract)0引言随着能源结构的调整和人们生活水平的提高，生活垃圾组分发生了显著变化，主要表现为无机物含量大幅度下降，有机物组分逐渐上升[1]。目前北京市生活垃圾处理处置方式和比例与垃圾物理组成极不适宜，主要表现在易腐有机物比例高，堆肥比例过小，只占6.1%，填埋比例过大；可燃组分高，焚烧比例过小，只占4.3%[2]。据2009年北京市《关于全面推进生活垃圾处理工作的意见》提出2015年北京市生活垃圾焚烧、堆肥和填埋比率调整到4∶3∶3这一目标，堆肥和焚烧处理量必须大幅度提高，因此需要对相应的生活垃圾预处理技术进行调整。发达国家生活垃圾中有机物、纸类、塑料和金属为4收稿日期：2010-08-11修订日期：2010-09-25项目来源：重大水专项“畜禽养业废弃资源化处理技术研究与示范”(2008ZX807209-03-3)；国家自然科学基金“基于氮素损失原位控制的堆肥中GHG形成机理及减排研究”（40971177）；国家自然科学基金“基于N素损失原位控制的厨余垃圾堆肥过程中臭气产生规律和控制机理”（41075110）；北京市环境卫生工程集团有限公司立项的“南宫堆肥厂生活垃圾处理能力提升和工艺优化研究”作者简介：张红玉（1983－），女，陕西省合阳市，博士生，主要从事固体废弃物处理与资源化研究，中国农业大学资源与环境学院，北京，100193。Email:zhy280392747@sohu.com※通信作者：李国学（1963－），男，教授，博士生导师，主要从事固体废弃物处理与资源化研究，中国农业大学资源与环境学院，北京，100193。Email:ligx@cau.edu.cn大产物，分别约占30%、28%、9%和7%，垃圾的含水率约为25%～35%[3]，其生活垃圾的特点是可回收物较多，有机物含量相对较少，垃圾的含水率较低，因此基于垃圾粒径和组成特性国外生活垃圾预处理主要集中在分类体系的研究上，Langer和Neil等人提出了基于组分和粒径分布的生活垃圾分类模式，根据分类后各组分的特点实现生活垃圾的回收利用和处理处置[4-5]。中国一些发达城市如北京、上海等其混合垃圾中厨余垃圾所占比例高达60%，最高可达80%以上[6-7]，采用的垃圾预处理技术均以筛分