章夏夏++解建波++刘昕++臧冰++祝金星++张璇州

【摘要】：阐述了现阶段我国废物协同处理的主要技术模式、特点及其适用条件，通过机理和技术应用差异的深入解析，提出了废物协同处理的发展对策。

【关键词】：废物协同；现状；特点；应用；技术

1、研究背景与意义

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市固体废物的产量逐年增长的同时，其组分、性质及种类也发生了较大变化。单一的处理技术很难解决整个城市的所有废弃物，且单一的传统处理工艺往往占地大、成本高、处理周期较长，而且在能源利用方面也只能走传统处理方式的老路。因此，有必要结合几种主要废弃物的特性，利用现有资源，探索出一条新的固废资源化利用方式。处理技术发展的趋势是多种废物的协同处置和多种技术的综合处理。

协同处置和综合处理系统不单指各种废物的混合处理和各种处理技术简单的拼合，而是指在某一特定区域或集中场所内，将垃圾看作能源与资源的载体，运用创新的技术思想将各技术集成为一个循环体系，实现能量与资源的综合利用，以达到社会、经济和环境的协调发展。

2、我国现有的废物协同处理技术

2.1建筑垃圾、焚烧炉渣、矿化垃圾无机物制备建材

建筑垃圾是指在对建筑物、构筑物的建设、维修、拆除和装修的活动中产生的对建筑物本身无用或不需要的排出物料，可分离分选为粗

骨料、细骨料、粉土；焚烧炉渣是生活垃圾焚

*基金项目：北京环衛集团技术服务项目（2016-JS-B10）

作者简介：章夏夏（1983—），中级工程师，主要从事城镇固废综合处理与资源化工程技术工作。

Email：zhangxiaxia@besgrd.com

烧的副产物，包括炉排上的残留物和从炉排间掉落的颗粒物，其中炉渣约占垃圾总重量的20%-30%[1]，可分离分选为陶瓷和砖石碎片、石头、玻璃、熔渣、铁和其他金属及可燃物；矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾，可分离分选为塑料、营养土、残渣三种组分。

其中，矿化垃圾中的塑料组分可与建筑垃圾的细骨料采用冷压技术联合制砖，塑料组分的黏粘性使其与细骨料粘合，从而达到建材标准。范宇杰[2]等研究表明，生活垃圾焚烧炉渣的物理化学和工程性质与轻质的天然骨料相似，可浸出重金属和溶解盐的浓度在各种灰渣中基本上是最低的，且炉渣残余有机物含量少，坚固性好，作为土木工程材料进行资源化利用具有可行性。焚烧炉渣经磁选、重选分离出废钢铁等金属后，可用作铺路的垫层、填埋场覆盖层的材料和制作免烧砖等，也可与建筑垃圾的粗骨料联合制路基或回填土。

2.2联合厌氧消化

2.2.1 污泥与厨余垃圾联合厌氧消化

一般地，厌氧消化的适宜碳氮比为10-20，污泥的碳氮比为5-9，厨余垃圾的碳氮比在10-25 之间，污泥和厨余垃圾的互补性决定了两者协同处理的可行性和经济性。污泥与厨余垃圾按照（0.5-2）：1，混合厌氧消化不仅可以避免污泥或厨余垃圾单独厌氧消化时存在的挥发性有机酸（VFAs）积累、氨抑制等问题，而且在合适条件下可以提高VS去除率和甲烷产量，实现系统的稳定运行并达到较好的处理效果[3]。

Fu[4]等研究了初沉污泥和厨余垃圾混合中温厌氧消化效果，进料中初沉污泥和垃圾按VS之比分别为3：1和1：1，水力停留时间（HRT）分别采用10 d、13 d、16 d、20 d，结果表明各反应器系统中均未出现如pH降低、碱度不足、氨抑制和VFAs积累等现象。付胜涛[5]等在对剩余活性污泥和厨余垃圾进行混合中温厌氧消化研究中，按75%：25%和50%：50%等不同进料比例进行混合运行，之后检测系统中混合物的pH值始终保持在7.18-7.52之间，碱度也始终在3125-4533 mg/l之间，并且完全没有出现VFAs积累以及氨抑制情况，其运行还相当稳定。Rintala[6]等对污泥和厨余垃圾在中温中高环境中进行厌氧消化时所产生的甲烷特性研究表明，污泥和厨余垃圾混合厌氧消化，其甲烷潜力产出量可高达90%，甲烷活性和产速率都可以随着进料方式和进料量的变化而变化，在消化过程中，也并没有发生丙酸和丁酸抑制乙酸甲烷化的问题，其混合处理的消化池中污泥的甲烷化活性要高于单独处理的消化池中污泥活性，故污水厂污泥和厨余垃圾联合消化是可行的。

2.2.2 粪便与餐厨垃圾联合厌氧消化

粪便和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵可充分利用高含水率的粪便废水作为餐厨垃圾厌氧发酵补水，节约了新水消耗量，在前期餐厨垃圾处理量不足的时候可以用粪便或其它有机垃圾进行添补，保证工艺的稳定进行。粪便较高的碳氮比对于维持整个发酵系统的稳定运行具有重要作用。此外，经厌氧发酵处理后的沼液，其有机物大部分转化为甲烷，能够进行资源化利用，同时降低了后续污水处理的成本。该技术能最大限度地将餐厨垃圾、粪便中可利用的资源全部回收与转化，产生具有一定经济效益的油脂、沼气和有机肥料。油脂可以加工成生物柴油，沼气可直接用来发电或生产天然气，是缓解目前能源需求与供给矛盾的有效途径，处理后的残渣经过稳定化处理后，还可加工成有机肥料，广泛应用于园林绿化、果蔬种植等农林业领域。

以福建省龙岩市餐厨垃圾处理项目为例，餐厨垃圾进厂经预处理后，进行中温两相湿式厌氧消化；粪便经过固液分离预处理后，部分进入厌氧消化系统，另一部分进入后段絮凝脱水，脱水后的污水进入园区污水处理厂处理。75 t/d 餐厨垃圾的处理规模，可产出约1 t/d 的工业粗油脂，产沼气达3600 m3/d；150 t/d餐厨垃圾的处理规模，可产约2 t/d 的工业粗油脂，产沼气达7200 m3/d。沼气主要用于提供燃气锅炉燃烧，或供餐厨垃圾处理工艺需要及厂区生活热水使用，剩余部分远期预留沼气发电[7]。朱洪艳[8]等通过进行餐厨垃圾和牛粪厌氧发酵试验表明，餐厨垃圾和牛粪比例为3：1时反应效果最好，累积产气量为3750.5 ml，是餐厨垃圾单独厌氧发酵产气量的3倍，且没有发生酸化现象，而餐厨垃圾单独厌氧发酵时发生酸化效应，反应运行失败。由以上结果可知，混合发酵有利于厌氧发酵的进行，可提高餐厨垃圾厌氧发酵的效率。endprint

2.3联合厌氧干发酵

厌氧干发酵又称为固体厌氧发酵，总固体含量为20%-30%[9]，厌氧干发酵要求底物的C/N为20-30，C/N过高或过低均会影响产气量或产气率[10]。农业废弃物如秸秆、杂草、树叶等，农业剩余物如畜禽粪便、农产品的废水废物等，及城市污水处理厂的剩余污泥、餐厨垃圾等均可作为发酵原料。

2.3.1 餐厨垃圾和污泥联合厌氧干发酵

由于餐厨垃圾有机质含量高且易降解，具有高产甲烷潜能，但由于水解酸化阶段快，容易造成有机酸积累，导致系统值下降，抑制产甲烷菌的活性，系统的稳定性能差。而脱水污泥有机质多为难降解性物质，水解酸化阶段是限速阶段，进入产甲烷阶段慢，又因为C/N较低，易形成氨抑制作用，所以脱水污泥厌氧消化时甲烷产率较低。两者联合厌氧消化，可为系统内微生物提供了更为均衡的营养条件，因而更有利于提高系统的稳定性和产气性能[11]。

2.3.2 畜禽粪便和秸秆联合厌氧干发酵

通常秸秆的C/N比较高，畜禽粪便和污泥的C/N较低，Weiland[12]在分析了德国厌氧发酵技术的现状和发展趋势后指出，将粪肥和秸秆进行联合厌氧发酵并将其反应配比进行优化将是今后重要的发展方向。小麦秸秆与牛粪联合厌氧消化产气量显著高于秸秆、牛粪单独发酵处理，牛粪与秸秆的配比是1：1时产气量比秸秆、牛粪单独消化提高了208.7%和11.5%[13]。稻草或鸡粪单独厭氧消化相比，混合厌氧消化能够显著提高原料产气率[14]。污泥和餐厨垃圾混合消化可降低潜在抑制性物质的浓度，显著提高系统稳定性[15]。添加混合基质提高了系统缓冲能力，进而提高产气量。

2.4联合堆肥

废弃物处理中，由于单种物质成分有限或质变，不易处理或增加处理难度，例如果蔬垃圾及秸秆中碳含量相对较高，木质素、纤维素和半纤维素含量较高，氮和磷相对缺乏，单独采用微生物处理时，效果极差；餐厨垃圾在存放中极易酸化，pH可以降到4以下，进行厌氧处理时，需要添加大量的碱性物质中和后才能进行生物处理；畜禽粪便的有机质、氮素含量较高。联合堆肥可使C/N比、水分相互协调平衡，有利于提高堆肥的腐熟度。

2.4.1 厨余垃圾和玉米秸秆联合堆肥

张红玉[16]等研究表明，厨余垃圾单独堆肥会产生大量渗滤液及臭气物质，严重影响环境质量，且厨余垃圾含盐量高很大程度上制约了堆肥技术的应用。以玉米秸秆作为添加材料与厨余垃圾联合堆肥，其腐熟度明显优于厨余垃圾单独堆肥处理，且添加秸秆后，可有效稀释厨余垃圾堆肥产品的盐分含量；与厨余垃圾单独堆肥相比，添加秸秆的厨余堆肥处理的甲硫醚、硫化氢和甲硫醇的平均排放浓度分别降低了62.3%，67.9%和49.6%；厨余垃圾单独堆肥过程中渗滤液的产生量占堆肥原料质量的32.6%（湿基），添加秸秆的处理在堆肥过程中不产生渗滤液。因此，玉米秸秆在提高厨余垃圾堆肥腐熟度、控制渗滤液和臭气物质排放方面具有显著的促进作用。

2.4.2厨余垃圾、畜禽粪便和玉米秸秆联合堆肥

张红玉[17]将厨余垃圾、猪粪和玉米秸秆作为堆肥原料，采用好氧堆肥的方法，探讨了厨余垃圾和猪粪、秸秆联合堆肥对腐熟度的影响。设置四个处理，以厨余垃圾单独堆肥作为对照，猪粪和秸秆联合堆肥，添加50%和60%厨余垃圾的处理。结果表明：从温度、pH、电导率、腐植酸光学特性（E4/E6）、固相C/N和发芽率来看，只有厨余垃圾单独堆肥的处理没有达到腐熟要求，其余3个处理均达到腐熟。所以厨余垃圾、猪粪和秸秆联合堆肥可以更好地实现废弃物的无害化，促进堆肥腐熟。

2.4.3 生活垃圾与污泥联合堆肥

城市垃圾结构疏松，C/N较高，而污泥结构密实，C/N较低，可将两者混合堆肥，不仅可以改善堆肥物料的物理结构，而且起到调节碳氮比的作用，还可增加氮素含量。吴雷祥[18]等研究高含水率城市生活垃圾（含水率≥65%）和脱水污泥好氧堆肥工艺处理时发现，预处理垃圾和污泥在质量比1-3时，堆肥可以达到卫生化和稳定化要求。周美红[19]在100 T中试规模下，用生活垃圾和污泥堆肥生产生物有机肥，此工艺能缩短堆肥时间，减轻堆肥过程中臭气排放，提高堆肥产品质量，增加产品有益菌活菌数，产品腐熟度良好。

2.4.4 生活垃圾与粪便

生活垃圾和粪便联合堆肥的研究主要为生活垃圾和禽畜粪便、人的粪渣等进行联合堆肥。与单独生活垃圾堆肥相比，将生活垃圾与畜禽粪便联合好氧堆肥有利于堆肥化进行和堆肥产品品质的提高。付美云[20]等研究认为生活垃圾与猪粪好氧堆肥满足腐熟要求，满足植物生长需求。杨天学[21]等采用固体废物好氧堆肥成套技术时，在生活垃圾中添加牛粪后，会改善物料性质，升温速率快、灭菌效果好、腐熟度较高、堆肥产品品质高、市场前景好。

2.5 生活垃圾与医疗垃圾联合焚烧

两者的协同性在于医疗废物往往具有传染性，利用生活垃圾焚烧炉850 ℃的高温可达到灭菌消毒的目的。但医疗垃圾不能与生活垃圾混合投料，需要与其他废物隔离装卸、贮存和投加，避免导致传染性疾病。生活垃圾焚烧发电技术和医疗垃圾焚烧技术都是成熟的工艺，并且得到了广泛的应用，但目前在市场上很少有生活垃圾和医疗垃圾混合焚烧发电的工艺，如果生活垃圾和医疗垃圾可以混合焚烧发电，将会节约很多厂用占地，提高经济收益，可以更好地实现垃圾无害化、减量化、资源化的要求[22]。

在《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》（CJJ90-2009）中明确指出：对于不同行业的特殊垃圾的结构成分、理化指标、收运规律及焚烧处理要求、二次污染等都有很大差异，这种垃圾在一般条件下不允许与生活垃圾混合处理。在《医疗废物化学消毒集中处理工程技术规范》（HJ/T228-2005）中明确阐述：不能采用化学消毒处理技术处理的医疗废物，必须采用其他方法进行管理和处置，禁止将没有消毒的医疗废物混入生活垃圾或其它废物进行填埋。从上述两标准中可以看出，目前我国规范不允许将医疗垃圾和生活垃圾进行混烧，即使要做混烧，医疗垃圾也要经过灭菌和消毒的过程，才有可能进入生活垃圾焚烧炉进行混烧。endprint

3、发展趋势

一方面，随着固废设施环保标准的逐步趋严，高污染固废处理技术必然被低污染技术所替代；另一方面，国家对固废处理投资的高速增长，必将使高效率、低污染固废处理技术不断涌现。有条件的企业，还要承担城市固体废物协同处理任务，建设区域性固体废物综合利用和协同处置基地，为地方政府提供环境服务综合解决方案，实现社会、环保和经济效益的有效统一。

发展固体废物的处理处置不能仅靠单一技术手段来解决问题，而是需要多种技术有机组合进行综合治理，包括前端分类收集等手段。同时，固体废物处理处置也绝不是单纯的技术问题，而是需要全社会多方面参与的综合社会管理问题。固体废物处理处置的目的也不是单纯“销纳”废物，而是涉及可持续性发展的资源保护及再生，今后固体废物处理处置技术的发展方向将会充分体现这一原则。

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