羅家強

（成都市興蓉環(huán)境股份有限公司，成都 610000）

我國生活垃圾具有高有機質(zhì)、低熱值的特點，在填埋或焚燒之前沒有經(jīng)過分揀等預(yù)處理。未經(jīng)分揀的垃圾直接進(jìn)入填埋場或焚燒廠造成了極大的資源浪費和經(jīng)濟損失。

國際上，隨著各國新的垃圾管理標(biāo)準(zhǔn)頒布，機械-生物處理技術(shù)（Mechanical and Biological Treatment，MBT）得以廣泛的應(yīng)用。通過該技術(shù)，生活垃圾可針對性地實現(xiàn)有價值物質(zhì)分離回收和高熱量物質(zhì)的最大熱能利用。在歐洲，機械-生物處理技術(shù)已成為生活垃圾處理中的重要組成部分，處于垃圾循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)流和能量流的中心樞紐地位。

機械-生物處理是一種新發(fā)展的生活垃圾綜合處理技術(shù)。原理是利用機械的分選設(shè)備，將高熱值的物質(zhì)、金屬和玻璃等有價值的可回收物質(zhì)分離利用，有機質(zhì)部分經(jīng)生物好氧或厭氧處理后填埋處理。垃圾中可再生材料可以循環(huán)利用，高熱質(zhì)的物質(zhì)和生物處理產(chǎn)生的甲烷可用于焚燒發(fā)電和供暖。

1 處理工藝

MBT工藝如圖1所示，主要包括機械和生物處理兩個環(huán)節(jié)。首先，對生活垃圾進(jìn)行機械破碎、篩分，在這一過程中，垃圾中的可回收物質(zhì)（金屬、玻璃、塑料等）通過分選得以回收，惰性物質(zhì)可填埋處理。剩下以有機組分為主的垃圾進(jìn)行下一步生物降解，此過程中產(chǎn)生的甲烷氣體可作為能源回用。處理后的垃圾可再次篩分進(jìn)行填埋、焚燒或資源化利用[1]。

1.1 機械處理

機械處理主要對垃圾進(jìn)行破碎和篩分。目的是從垃圾中分離惰性物質(zhì)，回收金屬、玻璃以及高熱值物質(zhì)等，并集中和勻質(zhì)化有機質(zhì)組分。

圖1 MBT技術(shù)工藝流程

垃圾通常按照250 mm和60 mm的大小進(jìn)行組分篩分。破碎后垃圾組分在250 mm以上的，再進(jìn)行破碎。60 mm以下組分富集大量有機物，在通過磁選分離金屬后進(jìn)行生物處理。60 mm和250 mm的組分首先通過沖擊式分離機或風(fēng)選彈跳篩進(jìn)一步分離較大粒徑物質(zhì)和密度較大物質(zhì)，如金屬、建筑垃圾、塑料等，再通過磁選器分離金屬后送入資源回收利用系統(tǒng)或填埋處理，剩下組分進(jìn)入下一步生物處理。

1.2 生物處理

生物處理衍生出好氧處理技術(shù)和厭氧消化降解技術(shù)兩種截然不同的技術(shù)路線。較為成熟和應(yīng)用廣泛的工藝路線為好氧處理技術(shù)。厭氧消化降解技術(shù)為新興發(fā)展的技術(shù)，作為好氧處理的補充，單獨運用較少。

1.2.1 生物好氧處理

生物好氧處理技術(shù)主要是利用好氧生物降解作用處理垃圾中的有機可降解的物質(zhì)，以堆肥的原理來處理生物垃圾。目前，該技術(shù)在歐洲運用較多。

生物好氧處理分兩個階段。第一個階段是強化處理階段，即將垃圾置入密封容器內(nèi)，向內(nèi)強制通風(fēng)，促進(jìn)微生物快速生長，并通過它們的新陳代謝作用，快速降解垃圾中的有機物。在第二個階段，垃圾將堆放在一個露天或室內(nèi)進(jìn)行后腐。后腐過程將補充適量的水分（約1 m3/t垃圾），以保持濕度。后腐過程中可以采用自然或間歇式通氣的方式，使得垃圾中的可降解成分得到充分的降解。完成處理后的垃圾將在壓縮后填埋處理。

在好氧降解處理和垃圾壓縮過程中將產(chǎn)生富含有機物的工藝水，該水將被引入?yún)捬醢l(fā)酵罐中用于生成沼氣（含65%～75%甲烷，25%～35%二氧化碳），可用于熱能利用。硝化水引入水處理設(shè)施處理。如將剩余垃圾完全利用作為處理的最終目標(biāo)，需結(jié)合生物干燥穩(wěn)定化工藝。垃圾在微生物降解過程中產(chǎn)生的熱量可配合通風(fēng)用于垃圾干燥。經(jīng)過10～15 d通風(fēng)干燥，垃圾中的絕大部分水分被去除，生活垃圾得以干燥，有利于垃圾的下一步機械分離。

1.2.2 生物厭氧消化

生物厭氧消化技術(shù)在實例中運用較少。這是在現(xiàn)在的新能源政策的背景下，以降解城市生活垃圾中的可降解有機物質(zhì)、減少垃圾填埋量為目的而探索和研究的處理技術(shù)，適用于含水率較高和資源回收價值較低的生活垃圾。垃圾中的有機物首先通過厭氧處理產(chǎn)生沼氣，該沼氣可以發(fā)電或其他能量利用。消化處理后的垃圾剩余物再輔以4～6周的好氧熟化，最終可填埋處理。試驗研究表明，厭氧消化降解技術(shù)可將垃圾的有機物降解50%～75%，過程中產(chǎn)生的沼氣量不受具體的處理工藝（物料的干濕、發(fā)酵等）影響較小，但受垃圾的進(jìn)料質(zhì)量影響較大。雖然該技術(shù)中有能量產(chǎn)生，但相比好氧處理技術(shù)路線在資源化利用方面處于劣勢。

1.3 機械再篩分

生物干燥后的垃圾首先將按照粒徑大小進(jìn)行再篩分（一般以80 mm為臨界值），然后經(jīng)過振動篩和風(fēng)選彈跳篩將垃圾按照低比重和高比重篩分。經(jīng)粒徑和比重篩選后，大于80 mm和低比重組分可作為輔助燃燒使用；其余組分為玻璃、陶瓷、石塊等礦物質(zhì)，可填埋處理或資源化回收利用。

1.4 物質(zhì)流和能量流分析

相關(guān)研究表明，采用好氧處理的MBT技術(shù)，可平均回收2%金屬，產(chǎn)生38%高熱值可燃物、38%水、5%氣體損耗、5%沼氣、10%礦物質(zhì)和2%的殘留物。其中2%的殘留物為生活垃圾堆積時挖掘機或者人工檢出的大塊異物。

利用MBT技術(shù)，生活垃圾中可焚燒物質(zhì)的熱值可從8 MJ/kg上升到20 MJ/kg。每噸生活垃圾可平均產(chǎn)生310 kW·h熱量或蒸汽，發(fā)電406 kW·h并減少二氧化碳排放280 kg[2]。產(chǎn)生的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于MBT設(shè)備運行所需用電。

2 MBT在國外的應(yīng)用

MBT機械-生物處理技術(shù)在歐洲，特別是德國和奧地利已發(fā)展成熟并得到了廣泛的應(yīng)用，在意大利處于新興階段。根據(jù)德國相關(guān)法規(guī)，自2005年6月1日起，生活垃圾禁止直接填埋，填埋垃圾的熱值和有機物含量等也設(shè)定了上限。到2025年，所有的生活垃圾將不再允許填埋，取而代之的是資源化利用。據(jù)德國環(huán)保部統(tǒng)計，截至目前，德國已建成運行46家MBT處理廠預(yù)處理生活垃圾，處理量為500萬t/a，約占未單獨分類垃圾總量的1/3。同時，繼續(xù)發(fā)展創(chuàng)新MBT技術(shù)，以實現(xiàn)10a后生活垃圾全部資源化利用。

奧地利有16家MBT垃圾處理廠，每年可處理量近50萬t生活垃圾、5萬t城鎮(zhèn)污泥和3萬t危廢[3]。在技術(shù)路線的選擇上，德國大部分采用機械處理或者機械處理+好氧處理技術(shù)，奧地利無一在生物處理環(huán)節(jié)采用厭氧消化降解技術(shù)。

3 MBT在國內(nèi)的應(yīng)用

MBT機械-生物處理技術(shù)在我國鮮有應(yīng)用。2013年，成都城市環(huán)境管理科學(xué)研究院模擬MBT機械-生物處理工藝對成都市生活垃圾進(jìn)行試驗研究。該研究以成都市長安垃圾填埋場進(jìn)場的新鮮垃圾為對象，以消減最終填埋處置量為目的。根據(jù)采用技術(shù)手段的不同，可回收金屬和玻璃6.95%，干物質(zhì)的質(zhì)量削減百分比在26.17%～52.05%，揮發(fā)性有機質(zhì)含量下降48.10%，含水率下降40.06%。最終填埋處置量可消減達(dá)50%[4]。但該研究未涉及垃圾熱能利用范疇。

4 結(jié)論

機械-生物處理技術(shù)是國外發(fā)展較為成熟的生活垃圾綜合處理技術(shù)，可有效提高垃圾中可回收材料的分類回收利用率、提高垃圾的生物穩(wěn)定性、減少垃圾的最終處置量、減少溫室氣體排放量和極大提高垃圾熱值。借鑒德國和奧地利的發(fā)展經(jīng)驗，該技術(shù)可以獨立地用于生活垃圾處理，可以作為預(yù)處理技術(shù)，與其他的垃圾處理技術(shù)（如焚燒、填埋等）相結(jié)合，形成完整的垃圾處理、循環(huán)利用鏈。