城市垃圾处理及制砖可行性
摘要：文章分析了目前我国城市垃圾排放现状和综合处理城市垃圾的方法，探讨了利用垃圾制砖的可行的工艺和经济效益，指出制砖是消纳生活垃圾最为有效和简便的方法。可以生产出优良的烧结墙体材料。
1城市生活垃圾的现状
垃圾是人类生活的产物，随着经济的发展和物质消费的日趋现代化，城市生活垃圾逐年增多，成为大量废弃物的主要组成部分。从世界范围来看，日前全球每年排各类垃圾近1.0×1010t.产垃圾最多的国家是美国，每年已超过2.0×108t；德国人均年产垃圾为世界之最，达到每人800kg；英国1971年人均日产垃圾只有1.25kg，到1990年增加到1.72kg；日本东京日产垃圾已达1.0×104t。
在我国随着国民经济发展和人民生活水平提高以及城镇人口的迅速增加，工业和生活垃圾也越来越多，垃圾对环境污染日益严重，有些城市已被垃圾包围，成为各地政府的重大难题。统计资料表明，我国城市人均年产垃圾400kg，全国主要城市年产生活垃圾1.5×108t，城市生活垃圾储存量已达6.0×109t，侵占土地面积5.0×10m8，并且以每年增长率8%～10%的速度增长。仅上海市就年产垃圾4.0×106t，直接用于收运处理垃圾的费用高达2亿元。目前660个城市中。已有200个处于垃圾包围之中，泛滥成灾的城市生活垃圾已造成许多城镇严重的社会问题。环境恶化造成了巨大的经济损失，仅废气和污水造成的直接经济损失就占我国GDP的4%～8%，1998年达到4300亿元。
有的地区已经威胁到人类自身的安全和生存，城市生活垃圾产生的危害不仅体现占用太多的土地，形成垃圾包围城市的恶劣环境，而且会对大气环境、地下水源、土壤和农作物生成污染。垃圾中的有机物变质散发的大量有害气体进入大气，严重污染了环境，影响到城市居民的生活和健康；垃圾中的有害物质，溶入地下水、渗入土壤，造成对地下水源及土壤的污染，危及周围地区人民的健康及生命安全，并且此类污染的危害很难消除。另外，城市垃圾中有机物含量较高，垃圾发酵后产生沼气，沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，会对大气产生污染，阻碍植被生长，破坏臭氧层。更危险的是，垃圾集中堆放产生的甲烷是可燃气体，当与空气混合到一定比例时，遇火花会发生爆炸，直接威胁到人们的生命财产安全。由于垃圾中还含有致病菌和寄生虫卵等危害人类健康的因素，处理不当会造成疾病的传播，影响人类的生活环境。在一些经济发达的地区，人民生活水平迅速提高，而可用土地相对较少，使得对城市生活垃圾减量化、无害化处理的要求越来越高，有些地区甚至已到了亟待解决、非治理不可的地步。泛滥成灾的垃圾，迫使人们积极采取措施，科学合理地加以处理和利用，使之减量化、资源化、无害化。然而，垃圾在污染环境的同时，也是一种潜在的资源。
垃圾中含有大量可燃有机物，具有一定的热值，焚烧后可以产生一定的热量；垃圾填埋产生的甲烷，采取科学的方法可以加以利用，造福人类。近年来世界上对垃圾处理主要采取“卫生填埋、堆肥、焚烧”三种方式，已期达到垃圾处理的减量化、资源化、无害化，我国也是采取这三种方式来处理垃圾。到2001年底，我国664个城市中建有各类生活垃圾处理场740座，年垃圾处理量为7.8×107t。城市生活垃圾处理率已由20世纪80年代初提高到现在的58.2%。国外城市垃圾处理方式与此例见表1所示
表1国外城市垃圾处理方式(%)
2国内外城市生活垃圾的组成及特点
城市生活垃圾的组成与特点，随着各个区域的生活质量、生活习惯、季节以及分类情况等诸多因素的不同而异。在欧洲等发达国家，由于生活习惯的不同，垃圾的成分有很大的区别。在我国也不相同，几个城市垃圾的组成见表2所示。
表2国内城市垃圾的组成
我国是发展中国家，经济还不发达，同国外发达国家相比，我国城市生活垃圾有以下特点。
a.成分复杂。我国垃圾收集日前大多数城市都采用混凝合收集的方式，而没有分类收集，因而各类垃圾混杂在一起，成分复杂。
b.含水率高。垃圾中含有大量蔬果皮，因而含水率约30%～50%(如表2)。
c.无机物质含量高。目前我国大多数城市仍以煤为主要燃料，垃圾中的煤渣、砂石、金属、玻璃等无机物含量很高。
d.有机物质含量少。在我国的垃圾中，有机物中的厨房废物垃圾较多，含水率高。纸张、塑料、木料、纺织物、皮革等热值物质含量较少，热值较低。
3城市垃圾的综合处理
城市生活垃圾所造成的生态、环境污染已成为一个社会问题，对其进行减量化、资源化、无害化处理，既是人类环境保护的需要，也是社会发展对有价值物质回收利用的需要。
现今国内外处理垃圾的方法概括起来说，可分为海洋处理和陆地处理两大类。海洋处理主要是指海洋倾倒和远洋焚烧。陆地处理包括填埋、堆肥、焚烧以及综合处理等方法。海洋处理费用高且易产生二次污染，极少采用，陆地处理应用普遍。
填埋法是将城市生活垃圾填入大坑或洼地中，以利恢复地貌和维护生态平衡。此法缺点是土地占用量大(其埋1t垃圾约需3m2土地)，填埋后易造成二次污染，如污染地下水源、有害气体四处飘散污染大气、有害金属在填埋场半径50km范围内会形成富集圈带以及被填埋的垃圾发酵产生的甲烷气体易引发爆炸等。
堆肥处理法是将城市生活垃圾运到市郊农村作肥处理。此法能有效改良土壤，且处理成本低、处理量大，但由于未经分选，使许多有用之物白白浪费，同时许多非肥成分，如玻璃、金属、塑料等会给环境造成二次污染，所以此法目前仅限于较小规模。法国、瑞典、荷兰等国堆肥处理仅占垃圾总处理量的1.3%～1.5%，日本约占2%。
焚烧法是将城市生活垃圾进行焚烧处理，使其体积减少，质量减轻。在一些国家，如日本、丹麦、瑞典等到，由于土地紧张，焚烧已成为城市生活垃圾消纳的主要手段。该法的主要优点是，能有效地减少垃圾的填埋量，经烧结后只有大约相当于垃圾最初体积的10%需要填埋，且能回收能量和部分烧结渣的再次利用。垃圾焚烧法日常费用高，且对垃圾的热值有一定的要求。此外，如果垃圾处理设备质量不好，焚烧过程会产生有害气体，造成二次污染。
综合处理被誉为垃圾产业新链条，它是利用垃圾中各种成分的密度、大小、磁性等到物理性质的不同，分别采用人工粗选、重选、磁选取及气流分选的方法将各种物质分离开来。对50%左右的有机物质及小颗粒进行堆肥，生产适销的堆肥制品；对5%左右的塑料、玻璃、纸张等加以回收利用；黑色金属送往冶金部门做原料；废电池等到有害物质专门处理；35%的可燃物及有机厨余垃圾作为垃圾焚烧厂锅炉的燃料；大约10%的残渣毫无利用价值，进行填埋。此法区别于单纯的垃圾未端处理，最大限度地做到了物尽其用，将污染降到了最低限度，所以是目前较为先进的垃圾处理办法之一。由于它一次性投资大，除美国、日本等到少数发达国家使用外，多数国家尚未普及。但随着经济发展水平的不断提高，科学技术的进步，生产与消费结构的变革等，城市垃圾中可利用成分所占比例在不断增长，热值也会提高。垃圾的综合处理在我国未来垃圾销纳手段的选择过程中，也必将越来越重要的作用。
4我国城市垃圾综合处理及制砖的可行性
据统计，我国人均年产垃圾400kg，并且以每年8%～10%速度递增，无害化处理仅为35.7%。按目前我国城镇人口2.6亿计算，年产垃圾量1.14×108t，足可以使一个100万人口的城市被垃圾覆盖1m，垃圾处理已成为我国继能源、交通、工业三废之后又一重大难题。我国城市垃圾组成中可燃物约占24%～77%，非可燃物约占23%～76%，(其中：脏土：15%～62%，金属：0.1%～3.5%，玻璃等：1.6%～7%)上海、深圳等发达地区垃圾热值3000～5000kJ/kg而绝大部分中小城市城市垃圾热值≤3000kJ/kg，采用低热值垃圾发电工艺复杂，投资较大。卫生填埋处理，垃圾减量化率较低，综合场地占有率高。垃圾制砖是处理低热值垃圾，对其进行减量化、资源化、无害化处理的有效途径之一。
众所周知2010我国大中城市全面禁止粘土砖，能源紧缺，从2001年至2005年煤炭价格狂飙近3倍，国际油价已近70美圆/桶，兼具能源资源，原料资源的城市垃圾综合利用是一项兼具经济和生态双重效益的事业。
4.1拟采用生产工艺
工艺流程示意图见图1。
图1工艺流程图
4.2工艺流程说明
城市生活垃圾成分复杂，种类繁多，分检预处理主要清除铁，废电器元件等。目前我国垃圾的热值水平一般在3000kJ/kg，烧结砖耗能1672～1980kJ/kg，因此，垃圾自身热量完全能够满足烧成要求，无需掺加任何外燃料。垃圾焚烧炉设置第二燃烧室工况控制温度大于850℃，热烟气滞留时间大于2s，保证有害气体完全分解燃烧，保证PCDD/PCDF充分分解。直辐式焙烧窑是垃圾制砖焙烧专用窑炉，其目的是充分利用垃圾焚烧所产生的热量烧制砖坯同时辟开PCDD/PCDF再合成温度(研究表明，再合成温度250-300℃)。
4.3该生产工艺特点
a.节约能源
日处理240t垃圾焚烧炉可满足3000万/年烧结砖所需热量，在我国生产1万块烧结普通砖需标煤1.1t，每年节约标煤3300t，按每吨标煤300元计，每年可节约990000元。每块砖节约成本0.033元。
b.节约和保护土地资源
据统计，填埋1t垃圾约需3平方土地，日处理240t垃圾制砖厂每年可节约垃圾处理场地237600m2，每万块砖(标砖)需粘土22m3，3000万块/年烧结砖，需黏土66000m3(实方)，假如按平均挖深6米计算，则年少毁田11000m2(合16亩)，加之处理垃圾占用土地，则年少毁田可达248600m2(合373亩)。
c.生产成本显著降低
按照国家有关税收政策，利用综合利用城市垃圾可享受企业减免所得税政策，并可享受城市排污补贴，吨处理费按60元，相对年增效432万。
d.社会效益显著
真正做到垃圾处理减量化、资源化、无害化。其各种处理方法比较见表3。
表3垃圾各种处理方法比较
5结论
从以上分析可以看出，生活垃圾制砖是消纳生活垃圾最为有效和简便的方法，可以消除垃圾的环境污染，在减少和节约垃圾处理场地的同时也为建筑部门提供质量优良的烧结墙体材料，是建立节约型社会，发展循环经济实现墙体材料工业可持续发展的有效途径之一。
参考文献
1汪玉林.垃圾发电技术及工程事例
2宫伯勋.低热值垃圾焚烧工艺研究