城市垃圾是城市建设、工业生产和人们日常生活所带来的必然产物。随着经济的发展,城市化进程的加快和人民物质生活水平的提高,城市垃圾的产生量也随之增加。
  据测算,全国每年产生城市垃圾达1亿吨以上,并以6%-10%的速度增长,而当今对垃圾的有效处理能力尚不足四成,加之长年累计的巨量垃圾,已形成世界性的垃圾公害与灾难,不断侵害着人类的现实生活,威胁着未来人类的生存。有关资料显示,目前,我国城市垃圾堆存量达70亿吨,占用土地面积5亿平方米。全国680多个城市中有三分之二的城市存在“垃圾隐患”问题,其中有200个城市已找不到适合的垃圾填埋场所。我省的各大城市情况也大至相似,特别是平原地区,垃圾问题已相当突出。
  垃圾问题,正日益成为每一座城市在发展中面临的重大挑战,成为经济社会可持续发展中迫切需要解决的一个重要问题。
  对城市垃圾减量化、无害化、资源化处理着手,研究利用城市垃圾生产新型墙体材料的途径和方法,总结了成功的生产技术和产生的社会、环境效益,并对推广应用这一新技术提出对策建议,以期实现垃圾无害化、资源化处理和新型墙体材料生产发展的“双赢”。

 

  一、当前城市垃圾主要处理方法及存在的弊端
  目前,城市垃圾处理的主要方法有堆积、填埋、堆肥、焚烧等4种。处理的原则是:无害化、减量化、资源化。这也是评价垃圾处理方法优劣的标准。
  1、堆积和填埋法。这是最主要的垃圾处理方法,约占全部处理量的70%以上。世界多数国家,特别是不发达国家的多数垃圾处理采用此方法。其特点是:建设和运行费用较低,操作简单,处理量大。主要弊端:一是占用大量土地。由于公众对把农村当作垃圾消纳场所已有抵制,选址日益困难,并且土地征拨费用高;二是浪费大量的垃圾内含资源。城市垃圾构成中,部分具有一定价值的成份是可利用的,填埋法则人为地将垃圾化为“不能增长的资源、扔掉的巨额财富”,达不到资源化处理需求;三是环境污染严重。因现有的填埋场建设大多达不到卫生填埋的要求,垃圾中的菌毒物不断向下渗沥,污染了土地和水质,并随着堆积量的增加和时间的延续,污染向周边与地下深层扩散,遗害千年。垃圾所散发的毒、臭气体向周围漫散,形成空中、周边、地下立体污染,而且易引起甲烷爆炸事故,由此对人、畜、生态环境酿成悲剧的事例,屡见不鲜。虽然,在许多发达国家和我国一些较发达城市建设了少数“卫生填埋场”,减少了一些污染,但由于技术上的不完善而造成的环境污染问题依然很多,不能从根本上解决问题。
  2、堆肥法。就是将分选后的垃圾经过发酵和生化处理,制成有机复合肥或“多菌种生物肥”.此法的主要弊端:一是堆肥处理能力较小,不能满足日益增多的垃圾处理要求;二是占地面积大,垃圾在处理过程中渗出的废液污染周边环境;三是产品使用范围受到一定限制,经济效益不佳,同时会导致土壤的重金属污染及垃圾化、渣化、砂化,不能适应新的农业生产节奏和习惯。堆肥技术还很难大面积推广。
  3、焚烧法。焚烧是一种对城市垃圾进行高温化学处理的技术。经过焚烧处理,垃圾中的细菌、病毒能彻底被消灭,各种恶臭气体得到高温分解,烟气中的有害气体经处理达标后排放。焚烧法是目前实现垃圾无害化、减量化和资源化处理最有效的手段之一。焚烧法优点:占地少;减容、减量效果明显,体积、重量分别可缩减到原来的8%~12%和25%~40%;焚烧对垃圾处理彻底、迅速,残渣二次污染危险较小;利用垃圾燃烧产生的热量发电,残渣可作建材利用。但实践证明,其弊端也较明显:一是投资大,运行费用高;二是焚烧对垃圾的热值有一定要求,必须混加助燃燃料;三是焚烧的废气治理难度大,费用高,处理不当,焚烧垃圾所产生的二恶英将严重污染环境。
  上述几种城市垃圾处理方法,虽然解决了一些垃圾的处理问题,但均存在着一定的弊端,离对垃圾实行无害化、减量化、资源化处理,化害为利,综合利用还有一定的差距。


  二、新型墙体材料发展现状和趋势
  发展新型墙体材料,改变传统的“秦砖汉瓦”,有利于保护土地资源,保护环境,有利于改善建筑物功能,这既是先进国家和地区走过的产业发展道路,也是建材和建筑业现代化的重要标志,更是实施可持续发展战略的重要举措。墙体材料改革,对我省尤为重要和紧迫。我省土地资源奇缺,目前,全省人均耕地面积仅0.5亩左右,仅是全国人均耕地面积的三分之一,大大低于联合国确定的人均耕地面积0.8亩的警界线。随着经济和社会的发展,现代化建设步伐的加快,我省的建筑业呈蓬勃发展之势,占建筑业材料用量70%的墙体材料,需求量日益增加,传统的墙体材料--实心粘土砖的生产成了我省耕地大量减少的主要原因之一,进一步加剧了本来就已经十分尖锐的人地矛盾。
  国家十分重视墙体材料的改革工作,早在1992年,国务院就颁发了国发(1992)66号《关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见》的文件。浙江省政府在1997年颁发了第87号令《浙江省新型墙体材料开发利用管理办法》,以政府规章强化了墙改工作。经过社会各界十多年的共同努力,我省墙改工作成效显著。新墙材产品不仅数量已具有一定的规模,品种基本齐全,而且质量也能符合建筑功能的要求,技术、产品和企业结构发生了显著变化,促进了建材业、建筑业和企业结构调整,对推进建筑节能和住宅产业现代化发挥了积极作用。特别是省政府第87号令实施以来,开发推广新型墙体材料,限制、禁止实心粘土砖的生产应用工作进入了法制化、规范化轨道,取得令人瞩目的成绩,墙改工作已走在全国前列。5年来,全省累计投入墙改专项基金及社会资金3.45亿元,用于墙改新技术、新产品、新装备的开发应用。新墙材大幅度增长,而实心粘土砖快速减少。去年,全省新墙材产量达110亿块标准砖,占生产总量的47%(比全国平均水平高出15个百分点),比5年前的1996年增加62.35亿块标砖;新墙材在各类建筑中应用比例为65.87%,5年提高了44.24个百分点,而实心粘土砖生产比5年前减少了86.11亿块标砖,全省5年累计节地6.2万亩,节约能源233万吨标煤,利用工业废渣860万吨,取得了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。
  尽管我省的墙改工作取得了一定的成绩,但必须看到,我省墙体材料仍以粘土制品为主,不仅砖瓦生产企业仍占用着30-40万亩土地,而且每年制砖取土毁地将超过万亩。同时,砖瓦行业又是个耗能大户,占全省总能耗的8%.我省的砖瓦轮窑、小立窑、小土窑每年都要消耗成千上万吨煤炭,严重浪费能源。砖瓦窑排放的有害气体还严重污染环境,破坏生态,影响人民身体健康,危害农业生产。
  传统的砖瓦生产已严重制约着浙江经济社会的可持续发展。因此我省墙体材料发展必须置身于经济发展的大环境之中,改变传统的生产方式,必须以节约土地资源、环境保护、生态建设为核心,以人的生存发展和生态环境之间的和谐共进为目标,依靠科技进步,开展清洁生产,加快开发绿色墙体材料产品。
  针对当前处理城市垃圾和开发墙体材料中存在的共性问题,能否将处理城市垃圾和生产新型墙体材料有机结合起来,达到既解决垃圾问题,又开发了新墙材产品,答案是肯定的。


  三、利用城市垃圾生产新型墙体材料的主要技术特点
  众所周知,垃圾是一种废弃物,处理不当将成为一大公害,不仅对城市建设和城市管理带来巨大压力,而且还影响人们的日常生活,阻碍经济社会的可持续发展;但是垃圾也是一种可再生利用的资源,垃圾内含有多种金属、塑料、纸张、木质、织物、玻璃、橡胶等无机物,也含有许多可腐物、蛋白质等有机物,还有大量的建材原料,被称为是第二矿产资源。据不完全统计,目前全国每年从垃圾中回收再利用的资源不足四成,扔掉的再生资源价值高达300亿人民币,而发达国家却利用先进的管理和技术,抢回了这些资源财富。作为资源相对贫乏的我国,更应更新并树立新的垃圾价值理念,类比选择最先进的垃圾处理方式方法,使垃圾处理真正做到“系人所弃,为人奉献,变废为宝,化害为财,从生活中来,再到生活中去”,形成人类与自然界的真正良性循环。
  近十年来,在可持续发展和循环经济理论指导下,发达国家城市垃圾处理也正朝着无害化、减量化、资源化方向发展。鉴于我国城市生活垃圾构成的物理特征与发达国家有较大的差异,以及我国的经济发展水平决定了我们对垃圾处理的投资能力,不能照搬国外方式。因此,寻求一种与我国城市生活垃圾特性相适合,与经济发展水平相适应的垃圾无害化处理方法势在必行。
  对此,我国各级政府都非常重视,出台了相关的政策措施,要求对垃圾实行无害化、减量化、资源化处理,化害为利,综合利用。今年8月,国家建设部、环保局在杭州召开的“全国城市垃圾和污水治理与环境基础设施建设工作会议”上提出了产业化处理垃圾的要求。要从本质上解决垃圾这个问题,就必须在综合处理的技术上下功夫,使垃圾总量减少,以无害化技术对垃圾进行有效处理,将垃圾作为宝贵资源造福于人类,即:真正做到垃圾处理减量化、无害化、资源化。有关大专院校,科研院所,企业及有识之士,都加入研究垃圾处理的行列,积极探索垃圾处理的新方法和新技术。如我省的浙江大学、杭州锅炉厂、浙江锦江集团三家联合开发了循环流化床锅炉焚烧垃圾发电的技术和设备;玉环县利用垃圾生产复合有机肥,这两项技术目前都已在推广应用。特别是我省的温州恒明环保实业有限公司,把垃圾处理与开发新型墙体材料进行有效结合,其利用城市垃圾生产新型墙体材料的一套生产工艺及设备技术不仅在垃圾的处理方面具有其独创之处,它在消化吸收国外垃圾处理工艺技术的基础上,结合国内垃圾特点,自行研制开发出利用城市垃圾生产环保型新型墙体材料的工艺和设备,通过垃圾分选、归类、收集等处理,按不同的利用价值,分多个技术途径和工艺路线对城市垃圾进行多元化资源开发和综合利用,在垃圾处理过程中不产生废弃物、二恶英等二次污染,不仅完全达到了无害化、资源化、彻底处理城市垃圾的目的,并且还为我省的新型墙体材料的发展找到了新的途径。
  (一)处理技术主要工艺路线和方法。该处理技术的工艺路线包括两个组成部分,一是垃圾分选工艺。通过垃圾分选技术,将城市生活垃圾在处理线上经过破袋、除臭、灭蝇处理,分别对再生资源进行分类,出售和再生利用可回收资源。将分选后的剩余物,经粉碎细化脱水处理后,再进行资源化利用。同时将建筑垃圾、城市弃土进行去石处理。二是制砖工艺。将分选后的城市生活垃圾剩余物及建筑垃圾混合湿法处理,经细化、脱水处理后再与工业废渣等混练、陈化、真空挤出成型,采用烧结工艺技术,生产环保型烧结多孔砖系列产品。
  利用城市垃圾生产新型墙体材料工艺流程
  (二)必须掌握的关键技术。利用城市垃圾生产新型墙体材料,不同于一般的粘土、页岩、粉煤灰或煤矸石砖,因为城市垃圾随着人民生活水平的提高和日常生活季节性的变化,其成份随之波动,制品成型、焙烧温度控制的难度也随之增加,生产工艺难以控制。所以城市垃圾进行综合利用和环保型烧结多孔砖系列产品生产过程中的关键技术是:
  1、前置处理技术。城市垃圾进入分选处理线前,先进入封闭式除臭灭蝇杀菌的运送设备,进行除臭灭蝇杀菌处理,以确保人身健康。
  2、原料制备技术。分选处理后的剩余物与建筑垃圾(淤泥)混合,进行湿法制备处理,经混磨细化、脱水,达到一定的工艺参数后,成为制砖原料。
  3、掺配均化技术。制砖原料掺配必须合理,所采用的原料经过处理,符合工艺控制参数,保证颗粒细度,成型原料必须充分均化,才能保证制品质量。
  4、成型技术。真空成型挤出压力和坯体强度必须满足生产工艺要求。
  5、烧结技术。根据环保型烧结多孔砖系列产品烧结温度不稳、烧成范围窄的特点,除适当添加辅助原料,调整烧成范围外,应设计断面温差小、热利用性能好、调节方便灵活的焙烧窑炉,解决烧成过程中易产生缺陷的实际问题,保证产品质量和成品率。
  (三)利用城市垃圾生产新型墙材主要特性和创新点
  1、对城市生活垃圾能做到物尽其用。通过垃圾分选技术将城市垃圾破袋、除臭、灭蝇、杀菌处理后,对再生资源分类回收,进行综合利用。
  2、多种垃圾混合利用。将生活垃圾分选后的剩余物、建筑垃圾及填埋场的陈腐垃圾混合,经湿法处理工艺,通过粉碎、混磨细分、脱水等成为制砖原料。并且泥料颗粒分布均匀,有利于生产工艺的控制。垃圾也得到充分利用,利用率(除废电池外)可达到100%.
  3、节约能源,不产生二次污染。一是采用污水循环利用工艺,将垃圾湿法混磨挤压脱水而产生的污水经过滤沉淀后,进行循环使用,没有污水外排;二是采用隧道窑焙烧工艺,把分选后的无用可燃物(主要是木料等)进行焚烧处理,其产生的热能和隧道窑焙烧过程中产生的余热及废气,作为砖坯的干燥能源的来源,通过管道送入隧道式干燥室内,利用多孔砖和空心砖的开闭多孔性质,形成一条隧道式过滤装置进行烟气的过滤,同时与湿砖坯中含有18%-20%的水份进行综合汽化反应,生成水蒸汽、降低烟气中有害气体的排放量,起到了除尘的效果,既节约能源,防止二次污染,又减少了环保设备的投资、降低生产成本。
  4、生产的新型墙体材料品种多、质量稳定。采用隧道窑焙烧工艺,不仅连续生产能力强,能源利用率高,而且产品多样化、大规格化。调节方便灵活,保证产品质量,提高了成品率。
  5、工艺流程合理,设备经济适用。在消化吸收国外先进生产技术的基础上,结合国内垃圾成份的特点,建成垃圾灭菌分选细化循环处理线及多种垃圾湿法混磨生产新型墙体材料的生产线,流程合理,控制简单方便。设备全部国产化,非标设备可自行就地制作安装,投资省、检修方便。制砖原料采用湿法处理工艺,城市新鲜生活垃圾不需发酵处理,分选后直接打浆成渣泥参与混料,料浆细化脱水后泥料颗粒分布均匀,有利于生产工艺的控制。


  四、利用城市垃圾生产新型墙体材料的对策措施
  1、必须充分提高对城市垃圾处理和发展新型墙体材料重要性的认识。处理垃圾和发展新型墙体材料是一项利在当代,功在千秋的事业,是经济社会可持续发展的必然要求,也是建设“绿色浙江”的重要内容,必须引起全社会的重视。主要措施:一是要加强宣传,提高对城市垃圾处理和发展新型墙体材料工作重要性和紧迫性的认识;二是各级政府应将此项工作列入议事日程,纳入经济社会发展计划;三是在城市规划建设中要充分考虑城市垃圾处理问题,搞好基础设施的规划和建设;四是加大新墙材开发应用力度,限制粘土制品的生产应用。
  2、加快建立垃圾处理产业化及市场化的运行机制。垃圾处理的根本出路是产业化。长期以来,由于我国的垃圾处理被当作是公益性事业,由政府统管包办,靠政府投资建设和补贴运营,体制和机制的弊端大大制约了垃圾处理的发展。当前的工作重点是要实现多元化的投资主体,在加大财政投资力度的同时,要按照污染者付费,投资者受益的原则,加快完善环境基础设施使用和服务收费制度,在投资、税收、征地、就业用工等方面给予优惠政策,鼓励民间资本参与设施建设和运营。要实行市场化和企业化运营。要对城市环境基础设施运营单位实行企业化改制,做到政企分开、政事分开、管办分开。打破行业垄断,开放服务市场,鼓励不同经济成份的业主参与投资,参与运营,提高资金使用效率和垃圾处理成效。
  3、落实有利于鼓励垃圾处理和新型墙体材料发展的优惠政策。利用垃圾生产新型墙体材料,主要是处理了城市垃圾,减少了填埋垃圾占用的土地,保护了环境;与普通的粘土制砖相比具有工艺复杂,消耗的能源和工时多,生产成本较高的特点,其社会效益大大好于企业的经济效益。因此,垃圾制砖和垃圾发电具有同等社会效果,应与垃圾焚烧发电一样,由政府进行补助。企业应享受资源综合利用的政策,免征产品增值税,同时应享受非粘土类新型墙体材料专项基金的返退政策。
  4、因地制宜地建立城市垃圾处理的技术体系,使技术成果尽快转化为生产力。当前城市垃圾处理技术远远落后于实际发展的需要。受自然环境和社会经济发展水平的影响,不应采取单一的处理技术,必须进行综合比较,选取减量化与无害化程度高及资金投入强度小的技术。鼓励企业加强与科研院所和高等院校的合作,加强产学研结合,对传统产业改造中起关键作用的共性技术,政府要充分组织有关部门和单位,集中力量,加大投入,进行协同攻关,在较短的时间内取得突破性进展,并加强在整个行业中推广应用。要支持鼓励温州恒明环保实业有限公司不断完善利用垃圾生产新墙材的工艺技术,加快科技成果向现实生产力的转化。进一步对已开发的设备进行技术鉴定,加快推广应用步伐。
  5、健全法规与标准体系,建立垃圾综合利用制度。国家有关部门已对城市固体废弃物污染环境的防治制订了相应的法规、条例与标准,但由于缺少相应的子法与实施细则,依法管理仍有一定的难度,需要在固体废弃物污染环境防治与资源综合利用的法规中明确,城市垃圾处理应以回收利用为手段,以资源综合利用为原则,提高利用价值和利用效率。
  6、完善工艺技术,加强保障措施。城市垃圾多元化处理与一般原料处理不同,在垃圾处理过程中,特别是垃圾分选处理工艺过程中,具有臭气、蚊蝇和昆虫等的叮咬及细菌的传播和污染性,如果不采取一定的处理措施,会直接与人体接触,导致细菌的感染和传播,必须进一步完善工艺技术,配备一定的除臭灭蝇杀菌的设备和采取相应的劳动保护措施。同时严格控制生产过程产生的废气、废水,防止二次污染。


2017年03月01日

利用城市建筑垃圾生产新型墙体材料技术

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