大理市生活垃圾采用新型干法水泥回转窑协同处置模式浅析

吕兴菊

(中国大理洱海湖泊研究中心,云南大理 671000)

大理市生活垃圾采用新型干法水泥回转窑协同处置模式浅析

吕兴菊

(中国大理洱海湖泊研究中心,云南大理 671000)

对大理市生活垃圾的产生量、组分、处理现状、存在问题进行了分析,围绕垃圾资源化、无害化、处理低成本原则,提出采用新型干法水泥回转窑协同处置大理市生活垃圾,探索符合区域循环经济与低碳经济发展模式的大理市生活垃圾处置新路子。

生活垃圾;资源化;无害化 ;处置模式;水泥回转窑;大理市

1 大理市生活垃圾产生、处理现状及面临的困难

1.1 生活垃圾产生量

大理市总面积 1815km2,有 11镇 1乡及 1个高新技术开发区和 1个省级旅游度假区。2008年总人口 61.37万人,其中农业人口 39.74万人,非农业人口 21.63万人。

据统计,2008年大理市的生活垃圾平均产生量为 460t/d,年垃圾总量约为 16.8万 t。随着城市化进程的加快,人口的不断增加,大理市生活垃圾产生量不断增加,以 10%递增速度计算,到 2015年,大理市产生垃圾量将达到 32.7万 t/a。

1.2 生活垃圾组成

根据 2008年调查资料,大理市城区垃圾组成见表 1。

随着人口的不断增加以及人们饮食习惯的变化和城市气化率的提高,其垃圾结构将会有较大的改变。变化趋势趋向于生活垃圾物理组成中有机物含量增多,可回收物的量递增,灰土、瓦砾等无机物组分的量减少,垃圾中可燃组分 (纸类、织物、植物、塑料等)升高。预测垃圾成分如表 2,垃圾成分见表 3。

表 1 大理市城区垃圾组成(%)

1.3 处理现状及面临的困难

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为保护洱海,政府加强了对洱海周边村镇垃圾的治理,一是加快建设垃圾中转站及清运系统,截止 2008年底,大理市共建有乡镇垃圾中转站 12座,配备垃圾清运三轮车 650辆,建设垃圾池 850口,但因资金、管理体系等原因运行效果不好,垃圾收集率低,大部分村镇垃圾仍处于露天堆放状态,依然对洱海水环境造成影响;二是建设小型生活垃圾焚烧炉,采用小型焚烧炉就地焚烧村镇垃圾,虽然便捷、方便,但是垃圾焚烧过程中会产生二噁英等有毒污染物且焚烧炉灰难以妥善处理。例如日本 20世纪 80～90年代为了处置每年近 5000万 t的居民生活垃圾,在全国匆忙新建了 2000多台垃圾焚烧炉;到 1995年前后,因焚烧炉灰有害成分含量很高及填埋后难以避免的渗漏,使其二次污染的隐患日益凸显,迫使日本建设工艺技术复杂的生态水泥厂解决每年 200多万 t焚烧炉灰的再处置问题。浪费了建设垃圾焚烧炉的大量资金并导致严重的二噁英污染,其惨痛经验教训值得我们借鉴。因此,减少洱海周边村镇垃圾对水环境影响的关键在于建立有效的垃圾收运体系,确保垃圾得到集中处置。

表 2 大理市垃圾成分预测(%)

表 3 生活垃圾元素分析表(%)

表4 大理市生活垃圾处置模式对比分析

目前,大理市仅建有库容为 520万 m3的大风坝生活垃圾填埋场,大部分垃圾均运至该垃圾填埋场处理,有部分垃圾运至洱源县洱海流域垃圾处理中心处理。大风坝生活垃圾填埋场已于 2003年 7月投入使用,起始处理规模 300t/d,最终为 1000t/d,设计使用年限 11a。洱源县洱海流域垃圾处理中心库容为 17.6万 m3,2008年 8月投入使用,近期处理规模为 25t/d,远期处理规模为 60 t/d,使用年限为 11a。随着城市规划发展和人民生活水平的提高,大理市生活垃圾量还将继续增大,当填埋场达到饱和时,必须寻找新的场地销纳垃圾,而大理市土地资源有限,土地的价格越来越昂贵,且洱海周边大多属于洱海饮用水源保护区,加之垃圾填埋后难以避免的渗漏,对土壤、地下水、大气等都会造成现实的影响和潜在危险。2001年国家环保总局对全国 329个城市垃圾填埋场的渗滤液地下水及无组织排放进行了监测统计,结果表明目前全国尚无一家城市生活垃圾填埋场所排放的污染物全部指标均达到国家标准。因此为了保护大理市饮用水源地 -洱海,新建垃圾填埋场会受到越来越多的限制,已很难找到合适的场址。

2 水泥窑处理大理市生活垃圾的可行性分析

我国著名水泥专家、中国水泥协会高级顾问高长明指出,利用水泥窑协同处置垃圾,用垃圾替代部分原燃料进行再生利用,具有较好的社会和经济效益,符合水泥工业可持续发展战略,是垃圾减量化和资源化的有效途径。在美国、加拿大、瑞典已建有数百家这样的水泥厂,大大缓解了垃圾处理和建厂投资,在德国和北欧诸国已有 20多 a的实践。这一技术在我国北京金隅、安徽海螺、广州越堡等多家水泥厂得到成功运用。

2.1 大理市生活垃圾各种处置方法适宜性分析

垃圾处理常用的方法有填埋、堆肥、焚烧、热解和固体燃料化 5种。其中以填埋法、堆肥法、焚烧法用得最多,也最为普遍。

从表 4可看出,长远考虑,利用水泥窑处理大理市生活垃圾是最适宜、最彻底、最环保、最经济的方法,应成为大理市生活垃圾处置的发展方向。

2.2 水泥窑处理生活垃圾的工艺技术流程

采用“垃圾焚烧炉和水泥窑联合处理垃圾”的模式,把回转式垃圾焚烧炉建在水泥窑旁边,以冷却水泥熟料热风作为垃圾燃烧空气。工艺流程图见图 1。垃圾运到水泥厂经计量后倒入垃圾池储存。用抓斗把垃圾抓入板式输送机,人工挑选出大件垃圾、大块建筑垃圾和可回收物,其余被带式输送机送入喂料小仓,输送过程中由除铁器除去磁性金属。喂料机把垃圾均匀地喂入回转式焚烧炉,利用熟料冷却机的热风作为燃烧空气,垃圾在热风的作用下焚烧,焚烧产生的高温烟气 (1100℃左右)进入窑尾分解炉和预热器,与水泥生料换热,为水泥生料分解提供热量,然后由窑尾废气处理系统净化后排放。垃圾焚烧灰渣直接进入回转窑作为水泥原料或从焚烧炉排出作为水泥混合材使用。该技术已取得二项国家新型专利授权,工业试验系统于2007年 11月 15日在川煤广旺集团天台水泥厂成功点火。

系统特点:

①熟料冷却机的热风作为燃烧空气,垃圾焚烧温度 ＞950℃。热解气体入回转窑,减少能耗;利用水泥窑的高温,吸纳分解垃圾有害成分。分解炉内温度超过 900℃,气体能停留 7～9s,二噁英能完全被吸纳。

②生产水泥采用的原料成分决定了回转窑内是碱性气氛,可有效地抑制酸性物质的排放,使得SO2和 Cl等化学成分化合成盐类固定下来,减少或避免了一般燃烧后产生二噁英的现象。

③垃圾在垃圾池储存,有机物腐败产生的臭气等有机气体由排风机抽出,经除尘器除尘后送入冷却机头部的鼓风机,再被鼓入冷却机,与 1400℃左右的熟料接触,在高温下被分解而净化。

④垃圾焚烧灰渣直接进入回转窑作为水泥原料或从焚烧炉排出作为水泥混合材加以利用,不外排;而且水泥窑负压状态运行,烟气和粉尘很少外溢。

⑤垃圾中的绝大部分重金属离子随物料固化在熟料中,避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤。

2.3 大理市具备处理生活垃圾的水泥厂资源

据调查,大理市辖区已建成 8条日产 1000～3000t的新型干法水泥回转窑生产线,其中日产2000t及以上的 3条生产线窑尾、窑头废气处理均使用高效袋收尘,因此,大理市现有 3条水泥生产线比较适宜协同处置生活垃圾。

3 效益分析

3.1 经济效益

以投资 7万元 /t(不计征地费)计,处理垃圾 600t/d需新增加投资 4200万元,是卫生填埋单位投资的 0.26～0.4倍,是垃圾焚烧发电单位投资的 0.1～0.14倍。以年运行 300d,年处理垃圾 18万 t,以烧 1t垃圾替代燃料 0.16 t原煤计,则水泥企业可节省燃料 2.88万 t;以处理 1 t垃圾替代原料 0.22 t计,可节省原料 3.96万 t。若原煤 500元 /t,烘干后的粘土 40元 /t,则水泥企业年可节省燃料和原料费用 1598万元。3a即可收回投资。

3.2 环境和社会效益

相对于投资建新填埋场,节省了征地的费用,节约土地资源,避免渗滤液污染水源保护区和水环境;垃圾热值在水泥窑内几乎可以全部用于煅烧熟料,有效回收热能,节约能源;直接把垃圾烧掉,没有炉灰的二次污染隐患,二噁英全部被分解烧尽,重金属都被固定在熟料的结晶构造中,减少温室气体排放。特别是水泥窑中焚烧可燃性废物时,排放出的 CO2总量要比全部烧煤下降一半,对于环境保护的意义十分重大。

4 结论

利用现有水泥窑处置大理市生活垃圾,除水泥生产线用地外,不需要征用大量土地,没有对水体的污染和固体废弃物外排,对大气的污染也可减到极轻的程度,是最彻底的处理方式。投资和运行费用低,投入产出比高。在大理市依托现有水泥厂处置生活垃圾,可削减对洱海水环境的污染负荷,固体废物所具有的热量和物质转化为水泥工业的替代燃料和替代原料,达到了节约资源能源和废物处理的双重目的,可真正实现垃圾的减量、再用、循环的无害化处理。项目的实施利于区域节能减排、低碳经济和循环经济的发展,对洱海流域环境保护治理具有积极作用,对建设资源节约型和环境友好型社会有示范意义。

[1]高长明.利用水泥厂协同处置城市垃圾势在必行―从日本生态水泥的教训说起 [J].水泥工程,2007,(2).

[2]李青,宋立华,袁文献,等.水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾技术和效果 [J].水泥科技,2008,(3).

[3]姚海林,吴文,刘峻明,等.城市生活垃圾的消纳处理方法及其利弊分析 [J].岩石力学与工程学报,2003,22(10).

[4]方伟.水泥窑处置危险废物的技术研究 [J].水泥技术,2000,(6).

Collaboration Disposal of Domestic Waste by Nnew Cement Dry Kiln

LV Xing-ju

(Dali Research Center of ErhaiLake of China,Dali Yunnan 671000 China)

The components and disposal situation of the domestic waste in Dali are analyzed as well as the existing problems.The collaboration disposal way of domestic waste by new cement dry kiln is pointed out based on the principal of resource utilization and harmless with low cost.The new ways of disposing domestic waste are explored in accordance with low-carbon economy development model.

domestic waste;resource utilization;harmless;disposal model;cement kiln;Dali

X705

A

1673-9655(2010)增 1-0044-04

2009-04-05