城市垃圾新兴处置技术现状及前景展望*

张梦宁 ， 李舒羽

（1. 中央民族大学，北京 100081；2.安徽省新能源协会，安徽 合肥 230041）

随着时代的发展，我国对垃圾分类的关注越来越多，城市垃圾处置效果却远没有达到人们的预期，城市垃圾爆发式增长与垃圾长期粗犷式处理的矛盾日益尖锐，垃圾污染对环境的影响日益严重。城市垃圾中有大量可以回收再利用的资源，如何减少垃圾的产生、如何充分利用垃圾资源是解决城市垃圾的主要途径。垃圾分类和针对不同种类的垃圾采用不同的垃圾处理技术是实现垃圾无害化和资源化的关键。

1 城市垃圾分类的重点和难点

城市垃圾主要分为城市生活垃圾、建筑垃圾、园林绿化垃圾、餐饮垃圾、医疗垃圾等。我国城市垃圾处置主要以减量化、无害化、资源化为基本宗旨，但是在实际操作中垃圾的处置主要以减量化和无害化为主，垃圾的资源化处理没有得到有效实施。我国城市垃圾资源化起步较晚，垃圾资源化技术相对落后，垃圾资源化利用的产业链市场化程度低，相关政策法规及配套制度并不健全，这些都是造成城市垃圾资源化利用率低的原因[1]。

我国城市垃圾综合处置技术较发达国家落后，城市垃圾处置技术以填埋、堆肥、焚烧为主。随着技术的发展，单一技术很难高效无污染地处理垃圾，并充分利用垃圾中的有用资源。因此，城市垃圾分类的难点如何匹配成熟先进的处置技术，为城市垃圾分类提供技术支撑，将现有垃圾混合处置技术变成垃圾前端进行有效分类，将垃圾中不同性质的成分转化成可以再循环利用的资源重新回到生产生活中去。提高垃圾处置的效率，挖掘垃圾资源化的潜能[2]。

2 城市垃圾新兴处置技术

2.1 建筑垃圾处置技术

随着城市化建设的发展，建筑业成为城市经济发展的重要组成部分，其规模大幅度增长。2009—2018年这10年间，全国年均建筑业房屋施工面积约107.5亿m2，产生了大量的城市建筑垃圾。据统计，城市垃圾总量中建筑垃圾的占比已经达到30%～40%。建筑垃圾主要包括建筑渣土、废砖瓦、废混凝土、部分散落的砂浆以及少量的废弃钢材、木材、玻璃、塑料及各种包装材料等。目前，建筑垃圾没有统一的分类标准，原建设部《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定（修订稿）》（2003）按照产生来源将建筑垃圾分为土地开挖垃圾、道路开挖垃圾、建筑施工垃圾、旧建筑物拆除垃圾、建材生产垃圾5大类[3]。建筑垃圾主要的处理工艺流程图如图1所示。

图1 建筑垃圾处理工艺流程图

由图1可知，建筑垃圾主要通过两级破碎和三级筛分对垃圾进行分类和分选，通过该工艺可以最大限度地提高建筑垃圾的利用率。建筑垃圾经过检测后，物料首先通过一级筛分，初步筛分建筑垃圾的粒径，可筛分为0～5 mm和5 mm～40 mm粒径的两种产品。粒径大于40 mm的垃圾需要通过一级破碎进行粉碎，再通过磁选机和分选机，去除垃圾中的废铁、木材和塑料，剩余的物料进入二级筛分和三级筛分，筛分出不同粒径要求的骨料，通过这种工艺可以充分地利用建筑垃圾，为建筑垃圾资源化创造条件。建筑垃圾资源化利用，可减少50%的一氧化二氮、9.3%的氮化物和28%的一氧化碳排放，还可以生产出再生粗骨料、细骨料和地面砖、透水砖、再生墙体材料等产品，节约大量天然原材料和煤炭等资源能源[4]。

2.2 园林绿化垃圾的处置技术

根据2019年国家林业和草原局资料，全国园林废弃物产生量约为4 000万t。而目前我国园林废弃物处理采用的是垃圾填埋或传统堆肥方法，需占用大量土地面积，因此造成了严重的土地资源浪费，产生新的环境污染问题[5-7]。

对城市园林废弃物进行无害化处理及资源化利用，既节约了自然资源，也防止了对环境的污染，并产生了许多园林垃圾处置新技术，如表1所示。

表1 园林垃圾处置新技术

2.3 餐厨垃圾的处置技术

餐厨垃圾分为餐饮垃圾和厨余垃圾。餐厨垃圾的特点是含有机质高，对环境污染严重，处理难度大。我国餐厨垃圾的传统处理方式主要是填埋、焚烧等，随着技术的不断进步，堆肥技术、发酵技术、水解技术等已经逐步得到了应用。目前，主要发展的厨余垃圾资源化处理技术有两项：一是垃圾的机械-生物处理技术，简称MBT；二是最大能量化技术，也称淋滤水解生态处理技术，是将机械分选预处理与淋滤水解处理和生物处理技术相结合的生活垃圾处理技术，简称MYT[8]。

MBT技术是一种综合机械和生物工艺优点的技术，通过传统的机械工艺与生物处理工艺相结合，将餐厨垃圾变为可回收利用的生物质产品。MBT技术可用于处理未经任何预处理的原始城市餐厨垃圾，既可以用于单种类型的垃圾处理，也可以作为填埋、焚烧和资源化回收等方式的预处理技术。MBT处理工艺流程图如图2所示。

图2 MBT处理工艺流程图

MYT技术是20世纪末德国发展的机械生物处理技术，是一种生态的能源化处理技术。其工艺是通过淋滤水解技术，将易生物降解的有机质水解酸化后与可燃物料分离，并通过厌氧消化处理，产生的沼气可以再利用，分离的固态组分经过生物干化技术处理将含水率降低到约为10%后，成为适合发电厂、水泥窑等工业窑炉使用的二级衍生燃料[8]。

2.4 医疗垃圾的处置技术

随着我国医疗卫生事业的逐渐发展，医疗废物的产生量也持续增加。医疗废物既有污染环境的危害性，又具有回收利用价值。对医疗废物的处理已经引起了世界各国的关注，处理方式都从简单的消毒灭菌、卫生填埋和焚烧向更彻底、更高效、更安全的处理医疗固体废弃物技术过渡[9]。

近年来，随着新一代等离子体技术的发展，等离子处理医疗垃圾成为研究的热点，首先等离子炬裂解医疗废弃物中有机成分，生成可燃合成气，可用于回收提纯或发电；再将无机废物在1 600 ℃高温下进行等离子体弧熔融处理，得到玻璃态物质，等离子技术可以针对不同废弃物形态进行处理，并能够达到近零排放的标准，在完全分解废弃物的同时，几乎不产生衍生的有害副产品。等离子技术在实际工作中，温度在2 000 ℃以上，有害物质瞬间被分解，基本不产生呋喃和二噁英等物质，烟气排放完全达到国家标准。等离子处理医疗废弃物工艺流程如图3所示。

图3 等离子处理医疗废弃物工艺流程

3 新兴技术对城市垃圾分类处理政策的借鉴

随着城市化进程的加速，建筑垃圾的产出量也在飞速地增长，建筑垃圾占城市垃圾的30%～40%，随着技术的发展，建筑垃圾的分类回收系统向着小型化方向发展。政府应改变管理思路，向垃圾资源化利用转变，通过小型化生产线就地处理建筑垃圾，既能避免收集和运输过程产生的污染和运输成本，也能最大限度地挖掘建筑垃圾的资源价值。

园林绿化垃圾产量巨大，现有垃圾处理技术处理时间长，占地大，并不适合所有的园林垃圾。垃圾衍生燃料（简称RDF）对于园林垃圾这种主要由木质素组成的垃圾非常适合，可以消纳大量的园林绿化垃圾，成为非常优质的替代燃料。

餐厨垃圾的特点就是含水量大，主要由有机质组成，现在的MBT和MYT等处理技术虽然处理量大，但是处理时间长，发酵后的沼渣难以处理。因此可以根据不同餐厨垃圾成分，将餐厨垃圾分类处理，高附加值的油脂类可以通过生物技术制成生物燃油或者通过等离子技术制成高纯度氢气，餐饮剩菜剩饭和厨余垃圾可以通过发酵工艺消解，其沼渣和一次性餐具等一起通过等离子技术热裂解制成高纯度合成气。

城市垃圾处置要从源头抓起，充分利用城市垃圾中73%低价值废弃物，通过先进的技术手段如热解制氢或者制备工业甲醇的工艺，使低值垃圾变成高值的工业原料，经过前端多重技术处理后，再进入垃圾焚烧厂焚烧发电处理，其产生的飞灰可以通过高温等离子熔融技术变成熔融态的玻璃体，从而固化有毒的重金属，并去除飞灰中的二噁英，玻璃态产物也可以作为市政建设的级配材料，或者经过深加工处理成为一种高附加值的工业除锈剂、道路反光材料或油田材料的支撑剂。因此，在生活垃圾的分类政策上，政府应向新兴技术给予一定的政策倾斜，并大力倡导垃圾的资源化，从而实现资源循环利用，节约社会资源[10]。

4 总结

综上所述，城市垃圾种类繁多，产量巨大，其中大部分可以进入资源和能源循环利用的闭环中。只有通过处置技术的不断革新，才能最大限度地挖掘城市垃圾的潜在价值，从而影响垃圾前端的分类、收集、运输等方面，为政府制定垃圾处理的政策提供借鉴和技术支撑，早日实现垃圾的减量化、无害化、资源化目标。