呂興菊

(中國大理洱海湖泊研究中心,云南大理 671000)

大理市生活垃圾采用新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置模式淺析

呂興菊

(中國大理洱海湖泊研究中心,云南大理 671000)

對大理市生活垃圾的產(chǎn)生量、組分、處理現(xiàn)狀、存在問題進(jìn)行了分析,圍繞垃圾資源化、無害化、處理低成本原則,提出采用新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置大理市生活垃圾,探索符合區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的大理市生活垃圾處置新路子。

生活垃圾;資源化;無害化 ;處置模式;水泥回轉(zhuǎn)窯;大理市

1 大理市生活垃圾產(chǎn)生、處理現(xiàn)狀及面臨的困難

1.1 生活垃圾產(chǎn)生量

大理市總面積 1815km2,有 11鎮(zhèn) 1鄉(xiāng)及 1個高新技術(shù)開發(fā)區(qū)和 1個省級旅游度假區(qū)。2008年總?cè)丝?61.37萬人,其中農(nóng)業(yè)人口 39.74萬人,非農(nóng)業(yè)人口 21.63萬人。

據(jù)統(tǒng)計,2008年大理市的生活垃圾平均產(chǎn)生量為 460t/d,年垃圾總量約為 16.8萬 t。隨著城市化進(jìn)程的加快,人口的不斷增加,大理市生活垃圾產(chǎn)生量不斷增加,以 10%遞增速度計算,到 2015年,大理市產(chǎn)生垃圾量將達(dá)到 32.7萬 t/a。

1.2 生活垃圾組成

根據(jù) 2008年調(diào)查資料,大理市城區(qū)垃圾組成見表 1。

隨著人口的不斷增加以及人們飲食習(xí)慣的變化和城市氣化率的提高,其垃圾結(jié)構(gòu)將會有較大的改變。變化趨勢趨向于生活垃圾物理組成中有機(jī)物含量增多,可回收物的量遞增,灰土、瓦礫等無機(jī)物組分的量減少,垃圾中可燃組分 (紙類、織物、植物、塑料等)升高。預(yù)測垃圾成分如表 2,垃圾成分見表 3。

表 1 大理市城區(qū)垃圾組成(%)

1.3 處理現(xiàn)狀及面臨的困難

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為保護(hù)洱海,政府加強(qiáng)了對洱海周邊村鎮(zhèn)垃圾的治理,一是加快建設(shè)垃圾中轉(zhuǎn)站及清運系統(tǒng),截止 2008年底,大理市共建有鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾中轉(zhuǎn)站 12座,配備垃圾清運三輪車 650輛,建設(shè)垃圾池 850口,但因資金、管理體系等原因運行效果不好,垃圾收集率低,大部分村鎮(zhèn)垃圾仍處于露天堆放狀態(tài),依然對洱海水環(huán)境造成影響;二是建設(shè)小型生活垃圾焚燒爐,采用小型焚燒爐就地焚燒村鎮(zhèn)垃圾,雖然便捷、方便,但是垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生二噁英等有毒污染物且焚燒爐灰難以妥善處理。例如日本 20世紀(jì) 80～90年代為了處置每年近 5000萬 t的居民生活垃圾,在全國匆忙新建了 2000多臺垃圾焚燒爐;到 1995年前后,因焚燒爐灰有害成分含量很高及填埋后難以避免的滲漏,使其二次污染的隱患日益凸顯,迫使日本建設(shè)工藝技術(shù)復(fù)雜的生態(tài)水泥廠解決每年 200多萬 t焚燒爐灰的再處置問題。浪費了建設(shè)垃圾焚燒爐的大量資金并導(dǎo)致嚴(yán)重的二噁英污染,其慘痛經(jīng)驗教訓(xùn)值得我們借鑒。因此,減少洱海周邊村鎮(zhèn)垃圾對水環(huán)境影響的關(guān)鍵在于建立有效的垃圾收運體系,確保垃圾得到集中處置。

表 2 大理市垃圾成分預(yù)測(%)

表 3 生活垃圾元素分析表(%)

表4 大理市生活垃圾處置模式對比分析

目前,大理市僅建有庫容為 520萬 m3的大風(fēng)壩生活垃圾填埋場,大部分垃圾均運至該垃圾填埋場處理,有部分垃圾運至洱源縣洱海流域垃圾處理中心處理。大風(fēng)壩生活垃圾填埋場已于 2003年 7月投入使用,起始處理規(guī)模 300t/d,最終為 1000t/d,設(shè)計使用年限 11a。洱源縣洱海流域垃圾處理中心庫容為 17.6萬 m3,2008年 8月投入使用,近期處理規(guī)模為 25t/d,遠(yuǎn)期處理規(guī)模為 60 t/d,使用年限為 11a。隨著城市規(guī)劃發(fā)展和人民生活水平的提高,大理市生活垃圾量還將繼續(xù)增大,當(dāng)填埋場達(dá)到飽和時,必須尋找新的場地銷納垃圾,而大理市土地資源有限,土地的價格越來越昂貴,且洱海周邊大多屬于洱海飲用水源保護(hù)區(qū),加之垃圾填埋后難以避免的滲漏,對土壤、地下水、大氣等都會造成現(xiàn)實的影響和潛在危險。2001年國家環(huán)?？偩謱θ珖?329個城市垃圾填埋場的滲濾液地下水及無組織排放進(jìn)行了監(jiān)測統(tǒng)計,結(jié)果表明目前全國尚無一家城市生活垃圾填埋場所排放的污染物全部指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。因此為了保護(hù)大理市飲用水源地 -洱海,新建垃圾填埋場會受到越來越多的限制,已很難找到合適的場址。

2 水泥窯處理大理市生活垃圾的可行性分析

我國著名水泥專家、中國水泥協(xié)會高級顧問高長明指出,利用水泥窯協(xié)同處置垃圾,用垃圾替代部分原燃料進(jìn)行再生利用,具有較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益,符合水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,是垃圾減量化和資源化的有效途徑。在美國、加拿大、瑞典已建有數(shù)百家這樣的水泥廠,大大緩解了垃圾處理和建廠投資,在德國和北歐諸國已有 20多 a的實踐。這一技術(shù)在我國北京金隅、安徽海螺、廣州越堡等多家水泥廠得到成功運用。

2.1 大理市生活垃圾各種處置方法適宜性分析

垃圾處理常用的方法有填埋、堆肥、焚燒、熱解和固體燃料化 5種。其中以填埋法、堆肥法、焚燒法用得最多,也最為普遍。

從表 4可看出,長遠(yuǎn)考慮,利用水泥窯處理大理市生活垃圾是最適宜、最徹底、最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)的方法,應(yīng)成為大理市生活垃圾處置的發(fā)展方向。

2.2 水泥窯處理生活垃圾的工藝技術(shù)流程

采用“垃圾焚燒爐和水泥窯聯(lián)合處理垃圾”的模式,把回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐建在水泥窯旁邊,以冷卻水泥熟料熱風(fēng)作為垃圾燃燒空氣。工藝流程圖見圖 1。垃圾運到水泥廠經(jīng)計量后倒入垃圾池儲存。用抓斗把垃圾抓入板式輸送機(jī),人工挑選出大件垃圾、大塊建筑垃圾和可回收物,其余被帶式輸送機(jī)送入喂料小倉,輸送過程中由除鐵器除去磁性金屬。喂料機(jī)把垃圾均勻地喂入回轉(zhuǎn)式焚燒爐,利用熟料冷卻機(jī)的熱風(fēng)作為燃燒空氣,垃圾在熱風(fēng)的作用下焚燒,焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?(1100℃左右)進(jìn)入窯尾分解爐和預(yù)熱器,與水泥生料換熱,為水泥生料分解提供熱量,然后由窯尾廢氣處理系統(tǒng)凈化后排放。垃圾焚燒灰渣直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯作為水泥原料或從焚燒爐排出作為水泥混合材使用。該技術(shù)已取得二項國家新型專利授權(quán),工業(yè)試驗系統(tǒng)于2007年 11月 15日在川煤廣旺集團(tuán)天臺水泥廠成功點火。

系統(tǒng)特點:

①熟料冷卻機(jī)的熱風(fēng)作為燃燒空氣,垃圾焚燒溫度 ＞950℃。熱解氣體入回轉(zhuǎn)窯,減少能耗;利用水泥窯的高溫,吸納分解垃圾有害成分。分解爐內(nèi)溫度超過 900℃,氣體能停留 7～9s,二噁英能完全被吸納。

②生產(chǎn)水泥采用的原料成分決定了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)是堿性氣氛,可有效地抑制酸性物質(zhì)的排放,使得SO2和 Cl等化學(xué)成分化合成鹽類固定下來,減少或避免了一般燃燒后產(chǎn)生二噁英的現(xiàn)象。

③垃圾在垃圾池儲存,有機(jī)物腐敗產(chǎn)生的臭氣等有機(jī)氣體由排風(fēng)機(jī)抽出,經(jīng)除塵器除塵后送入冷卻機(jī)頭部的鼓風(fēng)機(jī),再被鼓入冷卻機(jī),與 1400℃左右的熟料接觸,在高溫下被分解而凈化。

④垃圾焚燒灰渣直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯作為水泥原料或從焚燒爐排出作為水泥混合材加以利用,不外排;而且水泥窯負(fù)壓狀態(tài)運行,煙氣和粉塵很少外溢。

⑤垃圾中的絕大部分重金屬離子隨物料固化在熟料中,避免其再度滲透和擴(kuò)散污染水質(zhì)和土壤。

2.3 大理市具備處理生活垃圾的水泥廠資源

據(jù)調(diào)查,大理市轄區(qū)已建成 8條日產(chǎn) 1000～3000t的新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線,其中日產(chǎn)2000t及以上的 3條生產(chǎn)線窯尾、窯頭廢氣處理均使用高效袋收塵,因此,大理市現(xiàn)有 3條水泥生產(chǎn)線比較適宜協(xié)同處置生活垃圾。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

以投資 7萬元 /t(不計征地費)計,處理垃圾 600t/d需新增加投資 4200萬元,是衛(wèi)生填埋單位投資的 0.26～0.4倍,是垃圾焚燒發(fā)電單位投資的 0.1～0.14倍。以年運行 300d,年處理垃圾 18萬 t,以燒 1t垃圾替代燃料 0.16 t原煤計,則水泥企業(yè)可節(jié)省燃料 2.88萬 t;以處理 1 t垃圾替代原料 0.22 t計,可節(jié)省原料 3.96萬 t。若原煤 500元 /t,烘干后的粘土 40元 /t,則水泥企業(yè)年可節(jié)省燃料和原料費用 1598萬元。3a即可收回投資。

3.2 環(huán)境和社會效益

相對于投資建新填埋場,節(jié)省了征地的費用,節(jié)約土地資源,避免滲濾液污染水源保護(hù)區(qū)和水環(huán)境;垃圾熱值在水泥窯內(nèi)幾乎可以全部用于煅燒熟料,有效回收熱能,節(jié)約能源;直接把垃圾燒掉,沒有爐灰的二次污染隱患,二噁英全部被分解燒盡,重金屬都被固定在熟料的結(jié)晶構(gòu)造中,減少溫室氣體排放。特別是水泥窯中焚燒可燃性廢物時,排放出的 CO2總量要比全部燒煤下降一半,對于環(huán)境保護(hù)的意義十分重大。

4 結(jié)論

利用現(xiàn)有水泥窯處置大理市生活垃圾,除水泥生產(chǎn)線用地外,不需要征用大量土地,沒有對水體的污染和固體廢棄物外排,對大氣的污染也可減到極輕的程度,是最徹底的處理方式。投資和運行費用低,投入產(chǎn)出比高。在大理市依托現(xiàn)有水泥廠處置生活垃圾,可削減對洱海水環(huán)境的污染負(fù)荷,固體廢物所具有的熱量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化為水泥工業(yè)的替代燃料和替代原料,達(dá)到了節(jié)約資源能源和廢物處理的雙重目的,可真正實現(xiàn)垃圾的減量、再用、循環(huán)的無害化處理。項目的實施利于區(qū)域節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對洱海流域環(huán)境保護(hù)治理具有積極作用,對建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會有示范意義。

[1]高長明.利用水泥廠協(xié)同處置城市垃圾勢在必行―從日本生態(tài)水泥的教訓(xùn)說起 [J].水泥工程,2007,(2).

[2]李青,宋立華,袁文獻(xiàn),等.水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)和效果 [J].水泥科技,2008,(3).

[3]姚海林,吳文,劉峻明,等.城市生活垃圾的消納處理方法及其利弊分析 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2003,22(10).

[4]方偉.水泥窯處置危險廢物的技術(shù)研究 [J].水泥技術(shù),2000,(6).

Collaboration Disposal of Domestic Waste by Nnew Cement Dry Kiln

LV Xing-ju

(Dali Research Center of ErhaiLake of China,Dali Yunnan 671000 China)

The components and disposal situation of the domestic waste in Dali are analyzed as well as the existing problems.The collaboration disposal way of domestic waste by new cement dry kiln is pointed out based on the principal of resource utilization and harmless with low cost.The new ways of disposing domestic waste are explored in accordance with low-carbon economy development model.

domestic waste;resource utilization;harmless;disposal model;cement kiln;Dali

X705

A

1673-9655(2010)增 1-0044-04

2009-04-05