摘要:本文阐述了大城市生活垃圾的特点，介绍并比较了三种传统垃圾处理工艺的特点和优缺点，提出大城市生活垃圾处理系统工艺选择的影响因素和优化方法。
关键词:大城市;生活垃圾处理系统;影响因素;优化设计
随着我国城市化进程的加快，在城市数量增加的同时，城市规模也在不断扩大。根据我国城市的规模统计管理工作的需要，按市区（不包括市辖县）的非农业人口总数的多少进行划分，50万人口以上称为大城市（含特大城市和超大城市）。根据建设部统计数据：1978至2003年，100万人以上的特大城市从13个增加到49个，50万至100万人的大城市从27个增加到78个。大城市具有人口多，城市功能综合等特点，因此城市的垃圾的产生量大且种类复杂。
1 城市生活垃圾的特点
1.1成分
国内外部分大城市生活垃圾的组成见表1、表2。
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注：本文为中央级科研院所社会公益研究专项资金项目。项目编号：2001dia10017。
1.2产量
随着经济的高速发展、城市规模的扩大、城市化进程的加速、人口高度集中、国民消费水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量和堆积量也在逐年增加。根据有关资料，近几年我国城市生活垃圾的年增长率均在8%～10%，人均生活垃圾产量已超过1kg/人·日，这对于大城市来讲，垃圾产生总量十分惊人。
2 城市生活垃圾处理的主导工艺
2.1卫生填埋
传统的垃圾填埋方式不仅污染环境，而且潜在危害大，现已逐渐被卫生填埋代替。卫生填埋法不同于传统的填埋法，它是采用严格的污染控制措施，将整个垃圾填埋过程的污染和危害减少到最低限度的处理方法。
垃圾卫生填埋场的工艺流程见图1。
 图1 垃圾卫生填埋场工艺流程 |
填埋法作为城市垃圾最终处理手段之一，在国内外城市垃圾处理中已被广泛应用，但垃圾填埋占地面积巨大且稳定复垦的时间漫长，严重影响了该方法的发展。
2.2垃圾焚烧
垃圾焚烧是将城市生活垃圾进行高温处理。在800℃～1000℃的焚烧炉里，垃圾的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量，转化成为高温的燃烧气和固体残渣。
垃圾焚烧具有减容量大、能极大地减少填埋所需空间、延长垃圾填埋场使用寿命、热能可回收利用、替代部分化石燃料、可减少温室效应等优点，但也存在如投资和运行费用较高、对垃圾热值有一定要求、对运行人员技术要求高、飞灰中含有重金属等有害物质、需要特殊处理等缺点。如果技术和设备选择不当，运行管理水平低，还会产生较严重的二次污染。
垃圾焚烧废电厂的工艺流程见图2。
 图2 垃圾焚烧发电厂工艺流程 |
2.3垃圾堆肥
垃圾堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、c/n比和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程。根据在处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，堆肥处理可分为好氧堆肥法（高温堆肥）和厌氧堆肥法。现代化堆肥工艺，特别是城市生活垃圾堆肥工艺，大都是好氧堆肥，通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理及贮藏等工序组成。由于好氧堆肥的温度一般为50℃～60℃，极限可达80℃～90℃，故亦称为高温堆肥。
垃圾堆肥厂工艺流程见图3。
堆肥产品由于市场等原因，垃圾堆肥处理在发达国家曾一度处于停滞甚至萎缩状态。20世纪90年代以来，由于欧美发达国家垃圾填埋场的标准和焚烧处理的排放标准都有了进一步的提高，焚烧处理和填埋处理成本也随之增加；而垃圾分类收集的普遍推行，为垃圾再生利用和堆肥处理提供了良好的发展条件，因此垃圾堆肥处理又得到了重新肯定。
 图3 垃圾堆肥厂工艺流程 |
2.4垃圾处置工艺比较（见表3）
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3 城市生活垃圾处理系统的优化
3.1城市生活垃圾处理系统
典型城市生活垃圾处理系统工艺路线分为转运+卫生填埋、转运+焚烧+卫生填埋、转运+堆肥+卫生填埋、转运+焚烧+堆肥+卫生填埋四种，由于大城市生活垃圾的种类复杂且产生量大，所以大城市的生活垃圾处理宜参考最后一种路线，统一规划。
大城市生活垃圾处理优化系统见图4。
 图4 大城市生活垃圾处理优化系统 |
（1）应当建立和完善收集分类系统。其中厨余垃圾应单独建立分类收集系统，由于厨余垃圾占垃圾总量的比例较大（50%以上）且含水率高（80%～90%），因此填埋会造成不易压实、渗滤液处理量较大等问题；焚烧则会消耗大量能源用于水分蒸发。此外，市政污水处理厂污泥由于含水率高及产生渠道单一便于收集，且有机物和营养元素含量较高，因此可与厨余垃圾一起送到堆肥厂进行堆肥处理。
（2）应当建设能适应大城市特点的分选转运站。混合垃圾先就近送入分选转运站，将粒径小于15mm的垃圾送到填埋厂，粒径大于60mm、热值相对较高的可以送到焚烧厂，粒径在15～60mm之间的垃圾可送到堆肥厂。设置分选转运站的优点在于能节省运费，减少二次污染的可能性，使物流顺畅。
（3）应当建设焚烧厂和堆肥厂以实现垃圾的无害化、资源化处置，并建设统一规划、与之互补的若干座填埋场。焚烧厂主要处理危险废弃物和热值较高的垃圾；堆肥厂主要处理有机废弃物；焚烧剩余的灰烬和堆肥过程中分离的物质可与其它垃圾一起进行卫生填埋。
3.2城市生活垃圾处理系统优化
3.2.1 影响城市生活垃圾处理系统综合效益的因素
（1）城市垃圾成分
城市生活垃圾的组成、热值和有机质含量是影响城市生活垃圾处理系统综合效益最直接的因素，也是选择城市生活垃圾处理系统工艺的依据。若有机物成分含量高，则可以扩大堆肥规模；若热值高或者有毒有害固废比重相对较大，则可以加大焚烧（发电）规模；填埋场的规模应该在最后考虑，即堆肥、焚烧无法消纳的垃圾可考虑填埋。
（2）经济性和市场因素
焚烧和堆肥都属于固体废物资源化处理范畴，且投资相对于卫生填埋要大，因此其经济性和市场因素会直接影响到项目的整体效益。一般认为，电力缺乏的地区适合垃圾焚烧处理的形式，农业和林果业发达的地区适合采用垃圾堆肥。
（3）其它因素
自然、地理、气候、人文因素也都是影响城市生活垃圾处理系统综合效益的因素。自然、地理、气候因素主要是关系到二次污染问题，例如重点保护流域要谨慎采用填埋方式，空气质量要求高的地区应谨慎采用焚烧方式等。人文因素是指人口素质，对于垃圾（主要指厨余垃圾）的分类收集规模应根据当地的人文情况进行深入分析、保守预测，可以从特定场所如餐厅、宾馆着手，逐步扩大到居民家庭。
3.2.2 常规优化方法
结合以上分析，可给出大城市垃圾处理系统规划设计优化的一般程序（见图5）。
 图5 大城市生活垃圾处理系统规划设计优化程序 |
4 结语
（1）垃圾处置的三种传统方式各有利弊，大城市垃圾处理采用“转运+焚烧+堆肥+卫生填埋”的综合系统可以实现相对高效率和高效益的目的。
（2）垃圾成分调查和影响因素分析是垃圾处理系统设计优化的基础，而准确的垃圾成分、产生量和分类收集实现程度的预测是垃圾处理系统设计优化的关键。
（3）针对大城市的情况，应首先确定垃圾焚烧和堆肥规模，然后再考虑填埋规模，即填埋处置应作为焚烧和堆肥的必要补充。
（4）应该正确对待资源化问题，由于市场等方面的因素，资源化产品未必具有经济性，因此作为公益事业的垃圾处理方式，应首先考虑无害化。系统经济性评价也应当注意这一点。
（5）垃圾处置作为一项新兴产业需要政策的支持和体制的创新，市场化运作是提高行业水平的有效方法，但对于大城市来说，应当特别注意整体规划和系统优化的问题。
参考文献：
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