一、固體廢物的堆肥化處理
堆肥化(composting)是指在人工控制的條件下,依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物,使可生物降解的有機固體廢物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。所謂穩(wěn)定是相對的,是指堆肥產(chǎn)品對環(huán)境無害,并不是廢物達到完全穩(wěn)定。固體廢物堆肥化是對有機固體廢物實現(xiàn)資源化利用的無害化處理、處置的重要方法。
堆肥化按需氧程度可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。現(xiàn)代化堆肥工藝特別是城市垃圾堆肥工藝,基本上都是好氧堆肥。好氧堆肥溫度高(一般為50~65℃,最高可達80~90℃),基質(zhì)分解比較徹底,堆制周期短,異味小,可以大規(guī)模采用機械處理。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成分解反應(yīng),空氣與堆肥相隔絕,堆制溫度低,工藝比較簡單,產(chǎn)品中氮保存量比較多;但堆制周期太長(需3~12個月),異味濃烈,分解不夠充分。
堆肥化的產(chǎn)物稱作堆肥(compost)。它是一類腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì),故也稱“腐殖土”。早在1000年前,中國和印度等東方國家的農(nóng)民就有將作物秸桿、落葉、野草、海草和人、畜糞便等堆積一起使其發(fā)酵獲得肥料的方法。但在堆肥系統(tǒng)化、工廠化方面的巨大進展則是始于1925年。此后堆肥的工藝也在不斷地發(fā)展。與此同時,堆肥化由以制做肥料為目的而逐漸轉(zhuǎn)化為以處理固體廢物為目的,同時生產(chǎn)出有機肥料。堆肥化的原料有城市垃圾、由紙漿廠和食品廠等排水處理設(shè)施來的污泥、家畜糞尿、樹皮、鋸末、糠殼和秸桿等等。
二、固體廢物的焚燒處理
焚燒法(incineration method)是一種熱化學(xué)處理過程。通過焚燒可以使固體廢物氧化分解,能迅速大幅度地減容(一般體積可減少80%~90%),可徹底消除有害細菌和病毒,破壞毒性有機物,回收能量及副產(chǎn)品,同時殘渣穩(wěn)定安全。由于焚燒法適用于廢物性狀難以把握,廢物產(chǎn)量隨時間變化幅度較大的情況,加之某些帶菌性或含毒性有機固體廢物只能焚燒處理,故應(yīng)用十分廣泛。
焚燒法歷史悠久,所積累的經(jīng)驗豐富,技術(shù)可靠。焚燒設(shè)備主要有流化床焚燒爐、轉(zhuǎn)窯式焚燒爐、多膛式焚燒爐、固定床型焚燒爐等。采用回轉(zhuǎn)窯焚燒廢塑料時,對負荷變動適應(yīng)性強,但是焚燒發(fā)煙物或有機污泥時,粉塵量大。采用流化床焚燒爐時,廢物顆粒和氣體間的傳質(zhì)、傳熱速度快,溫度易于控制,特別在流化床爐的上半部分可進行干燥過程,故往往采用多段流化床焚燒爐。采用固定床爐型焚燒纖維質(zhì)廢物時效率較高。
熔融型焚燒處理是將廢物在1400~1650℃ 的高溫下焚燒,可以把廢物的可燃部分燃燒與不可燃部分熔融在同一過程中進行,然后經(jīng)冷卻、凝固變成最安全的適于填埋的固體燒結(jié)物。在最終填埋處置時,因為不含有機物及惡臭成分,并有很高的密度,故不會有粉塵飛揚,且填埋后也不會有有害物浸出。燒結(jié)物通常為黑色礫石形粒狀物,減容比(指容量減少的比率)大,可用作建筑材料、骨料和鋪路材料。
三、固體廢物的熱解處理
固體廢物熱解(thermal destruction)是指在缺氧條件下,使可燃性固體廢物在高溫下分解,最終成為可燃氣、油、固形炭等形式的過程。固體廢物中所蘊藏的熱量以上述物質(zhì)的形式貯留起來,成為便于貯藏、運輸?shù)挠袃r值的燃料。
熱解與充分供氧、廢物完全燃燒的焚燒過程是有本質(zhì)區(qū)別的。燃燒是放熱反應(yīng),而熱解是吸熱過程。而且,焚燒的結(jié)果產(chǎn)生大量的廢氣和部分廢渣,環(huán)保問題嚴(yán)重。除顯熱利用外,無其它利用方式。而熱解的結(jié)果則產(chǎn)生可燃氣、油等,可多種方式回收利用。
固體廢物熱解是一個復(fù)雜、連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)過程,在反應(yīng)中包含著復(fù)雜的有機物斷鍵、異構(gòu)化等化學(xué)反應(yīng)。在熱解過程中,其中間產(chǎn)物存在二種變化趨勢,它們一方面由大分子變成小分子直至氣體的裂解過程,而另一方面又由小分子聚合成較大分子的聚合過程。在利用固體廢物熱解制造燃料時,由于固體廢物的類型、熱解溫度和加熱時間不同,生成的燃料可以是氣體、油狀液體,也可以是二者兼有。如果被熱解處理的固體廢物中塑料和橡膠的含量較大,則回收的液態(tài)油占總裝料量的百分比就要高于一般垃圾。除此之外,固體廢物熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率也與溫度有關(guān),分解溫度越高產(chǎn)氣越多,分解溫度低則油的產(chǎn)率高。
城市固體廢物、污泥、工業(yè)廢物如塑料、樹脂、橡膠以及農(nóng)業(yè)廢料、人畜糞便等具有潛在能量的各種固體廢物都可以采用熱解方法,從中回收燃料。
焚燒熱回收利用與熱解燃料化處理是固體廢物能利用的途徑。焚燒熱回收是一種直接利用法,可用來生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電,已達到工業(yè)規(guī)模程度。熱解燃料化利用法是一種間接回收利用法,它把固體廢物能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢再A存和輸送的燃料形式如沼氣、燃油和燃氣。其能源回收性好,環(huán)境污染小,這也是熱解處理技術(shù)最優(yōu)越、最有意義之處。