城市垃圾是城市建設、工業生産和人們日常生活所帶來的必然産物。随着經濟的發展,城市化進程的加快和人民物質生活水平的提高,城市垃圾的産生量也随之增加。
  據測算,全國每年産生城市垃圾達1億噸以上,并以6%-10%的速度增長,而當今對垃圾的有效處理能力尚不足四成,加之長年累計的巨量垃圾,已形成世界性的垃圾公害與災難,不斷侵害着人類的現實生活,威脅着未來人類的生存。有關資料顯示,目前,我國城市垃圾堆存量達70億噸,占用土地面積5億平方米。全國680多個城市中有三分之二的城市存在“垃圾隐患”問題,其中有200個城市已找不到适合的垃圾填埋場所。我省的各大城市情況也大至相似,特别是平原地區,垃圾問題已相當突出。
  垃圾問題,正日益成為每一座城市在發展中面臨的重大挑戰,成為經濟社會可持續發展中迫切需要解決的一個重要問題。
  對城市垃圾減量化、無害化、資源化處理着手,研究利用城市垃圾生産新型牆體材料的途徑和方法,總結了成功的生産技術和産生的社會、環境效益,并對推廣應用這一新技術提出對策建議,以期實現垃圾無害化、資源化處理和新型牆體材料生産發展的“雙赢”。

 

  一、當前城市垃圾主要處理方法及存在的弊端
  目前,城市垃圾處理的主要方法有堆積、填埋、堆肥、焚燒等4種。處理的原則是:無害化、減量化、資源化。這也是評價垃圾處理方法優劣的标準。
  1、堆積和填埋法。這是最主要的垃圾處理方法,約占全部處理量的70%以上。世界多數國家,特别是不發達國家的多數垃圾處理采用此方法。其特點是:建設和運行費用較低,操作簡單,處理量大。主要弊端:一是占用大量土地。由于公衆對把農村當作垃圾消納場所已有抵制,選址日益困難,并且土地征撥費用高;二是浪費大量的垃圾内含資源。城市垃圾構成中,部分具有一定價值的成份是可利用的,填埋法則人為地将垃圾化為“不能增長的資源、扔掉的巨額财富”,達不到資源化處理需求;三是環境污染嚴重。因現有的填埋場建設大多達不到衛生填埋的要求,垃圾中的菌毒物不斷向下滲瀝,污染了土地和水質,并随着堆積量的增加和時間的延續,污染向周邊與地下深層擴散,遺害千年。垃圾所散發的毒、臭氣體向周圍漫散,形成空中、周邊、地下立體污染,而且易引起甲烷爆炸事故,由此對人、畜、生态環境釀成悲劇的事例,屢見不鮮。雖然,在許多發達國家和我國一些較發達城市建設了少數“衛生填埋場”,減少了一些污染,但由于技術上的不完善而造成的環境污染問題依然很多,不能從根本上解決問題。
  2、堆肥法。就是将分選後的垃圾經過發酵和生化處理,制成有機複合肥或“多菌種生物肥”.此法的主要弊端:一是堆肥處理能力較小,不能滿足日益增多的垃圾處理要求;二是占地面積大,垃圾在處理過程中滲出的廢液污染周邊環境;三是産品使用範圍受到一定限制,經濟效益不佳,同時會導緻土壤的重金屬污染及垃圾化、渣化、砂化,不能适應新的農業生産節奏和習慣。堆肥技術還很難大面積推廣。
  3、焚燒法。焚燒是一種對城市垃圾進行高溫化學處理的技術。經過焚燒處理,垃圾中的細菌、病毒能徹底被消滅,各種惡臭氣體得到高溫分解,煙氣中的有害氣體經處理達标後排放。焚燒法是目前實現垃圾無害化、減量化和資源化處理最有效的手段之一。焚燒法優點:占地少;減容、減量效果明顯,體積、重量分别可縮減到原來的8%~12%和25%~40%;焚燒對垃圾處理徹底、迅速,殘渣二次污染危險較小;利用垃圾燃燒産生的熱量發電,殘渣可作建材利用。但實踐證明,其弊端也較明顯:一是投資大,運行費用高;二是焚燒對垃圾的熱值有一定要求,必須混加助燃燃料;三是焚燒的廢氣治理難度大,費用高,處理不當,焚燒垃圾所産生的二惡英将嚴重污染環境。
  上述幾種城市垃圾處理方法,雖然解決了一些垃圾的處理問題,但均存在着一定的弊端,離對垃圾實行無害化、減量化、資源化處理,化害為利,綜合利用還有一定的差距。


  二、新型牆體材料發展現狀和趨勢
  發展新型牆體材料,改變傳統的“秦磚漢瓦”,有利于保護土地資源,保護環境,有利于改善建築物功能,這既是先進國家和地區走過的産業發展道路,也是建材和建築業現代化的重要标志,更是實施可持續發展戰略的重要舉措。牆體材料改革,對我省尤為重要和緊迫。我省土地資源奇缺,目前,全省人均耕地面積僅0.5畝左右,僅是全國人均耕地面積的三分之一,大大低于聯合國确定的人均耕地面積0.8畝的警界線。随着經濟和社會的發展,現代化建設步伐的加快,我省的建築業呈蓬勃發展之勢,占建築業材料用量70%的牆體材料,需求量日益增加,傳統的牆體材料--實心粘土磚的生産成了我省耕地大量減少的主要原因之一,進一步加劇了本來就已經十分尖銳的人地矛盾。
  國家十分重視牆體材料的改革工作,早在1992年,國務院就頒發了國發(1992)66号《關于加快牆體材料革新和推廣節能建築意見》的文件。浙江省政府在1997年頒發了第87号令《浙江省新型牆體材料開發利用管理辦法》,以政府規章強化了牆改工作。經過社會各界十多年的共同努力,我省牆改工作成效顯著。新牆材産品不僅數量已具有一定的規模,品種基本齊全,而且質量也能符合建築功能的要求,技術、産品和企業結構發生了顯著變化,促進了建材業、建築業和企業結構調整,對推進建築節能和住宅産業現代化發揮了積極作用。特别是省政府第87号令實施以來,開發推廣新型牆體材料,限制、禁止實心粘土磚的生産應用工作進入了法制化、規範化軌道,取得令人矚目的成績,牆改工作已走在全國前列。5年來,全省累計投入牆改專項基金及社會資金3.45億元,用于牆改新技術、新産品、新裝備的開發應用。新牆材大幅度增長,而實心粘土磚快速減少。去年,全省新牆材産量達110億塊标準磚,占生産總量的47%(比全國平均水平高出15個百分點),比5年前的1996年增加62.35億塊标磚;新牆材在各類建築中應用比例為65.87%,5年提高了44.24個百分點,而實心粘土磚生産比5年前減少了86.11億塊标磚,全省5年累計節地6.2萬畝,節約能源233萬噸标煤,利用工業廢渣860萬噸,取得了巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。
  盡管我省的牆改工作取得了一定的成績,但必須看到,我省牆體材料仍以粘土制品為主,不僅磚瓦生産企業仍占用着30-40萬畝土地,而且每年制磚取土毀地将超過萬畝。同時,磚瓦行業又是個耗能大戶,占全省總能耗的8%.我省的磚瓦輪窯、小立窯、小土窯每年都要消耗成千上萬噸煤炭,嚴重浪費能源。磚瓦窯排放的有害氣體還嚴重污染環境,破壞生态,影響人民身體健康,危害農業生産。
  傳統的磚瓦生産已嚴重制約着浙江經濟社會的可持續發展。因此我省牆體材料發展必須置身于經濟發展的大環境之中,改變傳統的生産方式,必須以節約土地資源、環境保護、生态建設為核心,以人的生存發展和生态環境之間的和諧共進為目标,依靠科技進步,開展清潔生産,加快開發綠色牆體材料産品。
  針對當前處理城市垃圾和開發牆體材料中存在的共性問題,能否将處理城市垃圾和生産新型牆體材料有機結合起來,達到既解決垃圾問題,又開發了新牆材産品,答案是肯定的。


  三、利用城市垃圾生産新型牆體材料的主要技術特點
  衆所周知,垃圾是一種廢棄物,處理不當将成為一大公害,不僅對城市建設和城市管理帶來巨大壓力,而且還影響人們的日常生活,阻礙經濟社會的可持續發展;但是垃圾也是一種可再生利用的資源,垃圾内含有多種金屬、塑料、紙張、木質、織物、玻璃、橡膠等無機物,也含有許多可腐物、蛋白質等有機物,還有大量的建材原料,被稱為是第二礦産資源。據不完全統計,目前全國每年從垃圾中回收再利用的資源不足四成,扔掉的再生資源價值高達300億人民币,而發達國家卻利用先進的管理和技術,搶回了這些資源财富。作為資源相對貧乏的我國,更應更新并樹立新的垃圾價值理念,類比選擇最先進的垃圾處理方式方法,使垃圾處理真正做到“系人所棄,為人奉獻,變廢為寶,化害為财,從生活中來,再到生活中去”,形成人類與自然界的真正良性循環。
  近十年來,在可持續發展和循環經濟理論指導下,發達國家城市垃圾處理也正朝着無害化、減量化、資源化方向發展。鑒于我國城市生活垃圾構成的物理特征與發達國家有較大的差異,以及我國的經濟發展水平決定了我們對垃圾處理的投資能力,不能照搬國外方式。因此,尋求一種與我國城市生活垃圾特性相适合,與經濟發展水平相适應的垃圾無害化處理方法勢在必行。
  對此,我國各級政府都非常重視,出台了相關的政策措施,要求對垃圾實行無害化、減量化、資源化處理,化害為利,綜合利用。今年8月,國家建設部、環保局在杭州召開的“全國城市垃圾和污水治理與環境基礎設施建設工作會議”上提出了産業化處理垃圾的要求。要從本質上解決垃圾這個問題,就必須在綜合處理的技術上下功夫,使垃圾總量減少,以無害化技術對垃圾進行有效處理,将垃圾作為寶貴資源造福于人類,即:真正做到垃圾處理減量化、無害化、資源化。有關大專院校,科研院所,企業及有識之士,都加入研究垃圾處理的行列,積極探索垃圾處理的新方法和新技術。如我省的浙江大學、杭州鍋爐廠、浙江錦江集團三家聯合開發了循環流化床鍋爐焚燒垃圾發電的技術和設備;玉環縣利用垃圾生産複合有機肥,這兩項技術目前都已在推廣應用。特别是我省的溫州恒明環保實業有限公司,把垃圾處理與開發新型牆體材料進行有效結合,其利用城市垃圾生産新型牆體材料的一套生産工藝及設備技術不僅在垃圾的處理方面具有其獨創之處,它在消化吸收國外垃圾處理工藝技術的基礎上,結合國内垃圾特點,自行研制開發出利用城市垃圾生産環保型新型牆體材料的工藝和設備,通過垃圾分選、歸類、收集等處理,按不同的利用價值,分多個技術途徑和工藝路線對城市垃圾進行多元化資源開發和綜合利用,在垃圾處理過程中不産生廢棄物、二惡英等二次污染,不僅完全達到了無害化、資源化、徹底處理城市垃圾的目的,并且還為我省的新型牆體材料的發展找到了新的途徑。
  (一)處理技術主要工藝路線和方法。該處理技術的工藝路線包括兩個組成部分,一是垃圾分選工藝。通過垃圾分選技術,将城市生活垃圾在處理線上經過破袋、除臭、滅蠅處理,分别對再生資源進行分類,出售和再生利用可回收資源。将分選後的剩餘物,經粉碎細化脫水處理後,再進行資源化利用。同時将建築垃圾、城市棄土進行去石處理。二是制磚工藝。将分選後的城市生活垃圾剩餘物及建築垃圾混合濕法處理,經細化、脫水處理後再與工業廢渣等混練、陳化、真空擠出成型,采用燒結工藝技術,生産環保型燒結多孔磚系列産品。
  利用城市垃圾生産新型牆體材料工藝流程
  (二)必須掌握的關鍵技術。利用城市垃圾生産新型牆體材料,不同于一般的粘土、頁岩、粉煤灰或煤矸石磚,因為城市垃圾随着人民生活水平的提高和日常生活季節性的變化,其成份随之波動,制品成型、焙燒溫度控制的難度也随之增加,生産工藝難以控制。所以城市垃圾進行綜合利用和環保型燒結多孔磚系列産品生産過程中的關鍵技術是:
  1、前置處理技術。城市垃圾進入分選處理線前,先進入封閉式除臭滅蠅殺菌的運送設備,進行除臭滅蠅殺菌處理,以确保人身健康。
  2、原料制備技術。分選處理後的剩餘物與建築垃圾(淤泥)混合,進行濕法制備處理,經混磨細化、脫水,達到一定的工藝參數後,成為制磚原料。
  3、摻配均化技術。制磚原料摻配必須合理,所采用的原料經過處理,符合工藝控制參數,保證顆粒細度,成型原料必須充分均化,才能保證制品質量。
  4、成型技術。真空成型擠出壓力和坯體強度必須滿足生産工藝要求。
  5、燒結技術。根據環保型燒結多孔磚系列産品燒結溫度不穩、燒成範圍窄的特點,除适當添加輔助原料,調整燒成範圍外,應設計斷面溫差小、熱利用性能好、調節方便靈活的焙燒窯爐,解決燒成過程中易産生缺陷的實際問題,保證産品質量和成品率。
  (三)利用城市垃圾生産新型牆材主要特性和創新點
  1、對城市生活垃圾能做到物盡其用。通過垃圾分選技術将城市垃圾破袋、除臭、滅蠅、殺菌處理後,對再生資源分類回收,進行綜合利用。
  2、多種垃圾混合利用。将生活垃圾分選後的剩餘物、建築垃圾及填埋場的陳腐垃圾混合,經濕法處理工藝,通過粉碎、混磨細分、脫水等成為制磚原料。并且泥料顆粒分布均勻,有利于生産工藝的控制。垃圾也得到充分利用,利用率(除廢電池外)可達到100%.
  3、節約能源,不産生二次污染。一是采用污水循環利用工藝,将垃圾濕法混磨擠壓脫水而産生的污水經過濾沉澱後,進行循環使用,沒有污水外排;二是采用隧道窯焙燒工藝,把分選後的無用可燃物(主要是木料等)進行焚燒處理,其産生的熱能和隧道窯焙燒過程中産生的餘熱及廢氣,作為磚坯的幹燥能源的來源,通過管道送入隧道式幹燥室内,利用多孔磚和空心磚的開閉多孔性質,形成一條隧道式過濾裝置進行煙氣的過濾,同時與濕磚坯中含有18%-20%的水份進行綜合汽化反應,生成水蒸汽、降低煙氣中有害氣體的排放量,起到了除塵的效果,既節約能源,防止二次污染,又減少了環保設備的投資、降低生産成本。
  4、生産的新型牆體材料品種多、質量穩定。采用隧道窯焙燒工藝,不僅連續生産能力強,能源利用率高,而且産品多樣化、大規格化。調節方便靈活,保證産品質量,提高了成品率。
  5、工藝流程合理,設備經濟适用。在消化吸收國外先進生産技術的基礎上,結合國内垃圾成份的特點,建成垃圾滅菌分選細化循環處理線及多種垃圾濕法混磨生産新型牆體材料的生産線,流程合理,控制簡單方便。設備全部國産化,非标設備可自行就地制作安裝,投資省、檢修方便。制磚原料采用濕法處理工藝,城市新鮮生活垃圾不需發酵處理,分選後直接打漿成渣泥參與混料,料漿細化脫水後泥料顆粒分布均勻,有利于生産工藝的控制。


  四、利用城市垃圾生産新型牆體材料的對策措施
  1、必須充分提高對城市垃圾處理和發展新型牆體材料重要性的認識。處理垃圾和發展新型牆體材料是一項利在當代,功在千秋的事業,是經濟社會可持續發展的必然要求,也是建設“綠色浙江”的重要内容,必須引起全社會的重視。主要措施:一是要加強宣傳,提高對城市垃圾處理和發展新型牆體材料工作重要性和緊迫性的認識;二是各級政府應将此項工作列入議事日程,納入經濟社會發展計劃;三是在城市規劃建設中要充分考慮城市垃圾處理問題,搞好基礎設施的規劃和建設;四是加大新牆材開發應用力度,限制粘土制品的生産應用。
  2、加快建立垃圾處理産業化及市場化的運行機制。垃圾處理的根本出路是産業化。長期以來,由于我國的垃圾處理被當作是公益性事業,由政府統管包辦,靠政府投資建設和補貼運營,體制和機制的弊端大大制約了垃圾處理的發展。當前的工作重點是要實現多元化的投資主體,在加大财政投資力度的同時,要按照污染者付費,投資者受益的原則,加快完善環境基礎設施使用和服務收費制度,在投資、稅收、征地、就業用工等方面給予優惠政策,鼓勵民間資本參與設施建設和運營。要實行市場化和企業化運營。要對城市環境基礎設施運營單位實行企業化改制,做到政企分開、政事分開、管辦分開。打破行業壟斷,開放服務市場,鼓勵不同經濟成份的業主參與投資,參與運營,提高資金使用效率和垃圾處理成效。
  3、落實有利于鼓勵垃圾處理和新型牆體材料發展的優惠政策。利用垃圾生産新型牆體材料,主要是處理了城市垃圾,減少了填埋垃圾占用的土地,保護了環境;與普通的粘土制磚相比具有工藝複雜,消耗的能源和工時多,生産成本較高的特點,其社會效益大大好于企業的經濟效益。因此,垃圾制磚和垃圾發電具有同等社會效果,應與垃圾焚燒發電一樣,由政府進行補助。企業應享受資源綜合利用的政策,免征産品增值稅,同時應享受非粘土類新型牆體材料專項基金的返退政策。
  4、因地制宜地建立城市垃圾處理的技術體系,使技術成果盡快轉化為生産力。當前城市垃圾處理技術遠遠落後于實際發展的需要。受自然環境和社會經濟發展水平的影響,不應采取單一的處理技術,必須進行綜合比較,選取減量化與無害化程度高及資金投入強度小的技術。鼓勵企業加強與科研院所和高等院校的合作,加強産學研結合,對傳統産業改造中起關鍵作用的共性技術,政府要充分組織有關部門和單位,集中力量,加大投入,進行協同攻關,在較短的時間内取得突破性進展,并加強在整個行業中推廣應用。要支持鼓勵溫州恒明環保實業有限公司不斷完善利用垃圾生産新牆材的工藝技術,加快科技成果向現實生産力的轉化。進一步對已開發的設備進行技術鑒定,加快推廣應用步伐。
  5、健全法規與标準體系,建立垃圾綜合利用制度。國家有關部門已對城市固體廢棄物污染環境的防治制訂了相應的法規、條例與标準,但由于缺少相應的子法與實施細則,依法管理仍有一定的難度,需要在固體廢棄物污染環境防治與資源綜合利用的法規中明确,城市垃圾處理應以回收利用為手段,以資源綜合利用為原則,提高利用價值和利用效率。
  6、完善工藝技術,加強保障措施。城市垃圾多元化處理與一般原料處理不同,在垃圾處理過程中,特别是垃圾分選處理工藝過程中,具有臭氣、蚊蠅和昆蟲等的叮咬及細菌的傳播和污染性,如果不采取一定的處理措施,會直接與人體接觸,導緻細菌的感染和傳播,必須進一步完善工藝技術,配備一定的除臭滅蠅殺菌的設備和采取相應的勞動保護措施。同時嚴格控制生産過程産生的廢氣、廢水,防止二次污染。


2017年03月01日

利用城市建築垃圾生産新型牆體材料技術

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