EMBT 技术在杭州生活垃圾处理中应用的研究

王德锋，张海华，郑仁栋

（1.杭州临江环境能源有限公司，浙江杭州310022；2 杭州市环境集团有限公司，浙江杭州310022）

1 研究背景

生活垃圾是指人们在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。 随着城市化步伐的加速发展下，城市生活垃圾产量也在快速增长，经预测到2030 年，我国城市生活垃圾产量将高达4.09 亿吨[1]。 大量产生的城市生活垃圾将严重困扰我国城市化发展。

目前， 我国传统的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧发电及堆肥[2]。其中，卫生填埋是目前最常用的处理方式，约占我国垃圾处理量的60%。该技术最大优点是工艺简单、处理费用低、对垃圾无需特殊处理，但因其占用大量土地资源，劣势也十分明显。在土地日益紧张的今天，卫生填埋的选址相当困难。 焚烧发电是指将垃圾在锅炉中焚烧产生热量用于发电，焚烧处理减量化效果明显、占地面积小、选址灵活等特点使其备受发达国家青睐，但焚烧处理的同时将产生剧毒致癌物质，并在焚烧灰烬中富集。 要处理这些污染物，投资规模巨大，且易引发群体事件。 堆肥处理是指利用微生物将垃圾中有机质降解转化为土壤肥料，能较好实现垃圾的资源化利用，但由于城市生活垃圾未分类，使得其中非有机质过多，无法实现资源化利用。

杭州作为著名的国际风景旅游城市和全国环保模范城市，近年来生活垃圾持续增长。从杭州市统计年鉴可知，杭州市主城区生活垃圾从2010 年6.861 kt/d 增长到2015 年9.367 kt/d,增长了36.5%。 目前,主要采用的处理工艺是垃圾焚烧和垃圾填埋。其中焚烧量稳定在3.3~3.5 kt/d 左右，而填埋量从2010 年到2015 年增长了73.11%，这对于杭州市日益紧缺的土地资源来说是不可承受的。 2010～2015 年杭州市主城区生活垃圾基本信息及物理成分如表1～表2 所示。

表1 2010～2015 年杭州市主城区生活垃圾基本信息

表2 2010～2015 年杭州市生活垃圾物理成分 %

由表1 可知，杭州市生活垃圾处理以卫生填埋为主、焚烧为辅，基本实现了生活垃圾无害化处理。但是，由于卫生填埋库容资源日益下降，且难以再生，而垃圾焚烧项目也由于“避邻效应”影响而不能尽快实现。因此，杭州市面临如何实现垃圾处理可持续发展的问题。

由表2 可知， 杭州市生活垃圾中有70%以上的厨余垃圾，生物利用价值高，含水率70%左右，焚烧处理较难回收能源。 此外，还有0.23%的金属类和13%的橡塑类可回收资源，焚烧和填埋都不能得到很好的利用。

因此，本研究针对杭州市生活垃圾特点，采用处置新技术的原理和工艺流程对其进行处理，并与传统方式进行了比较。

2 研究目的

本研究针对杭州市生活垃圾特点，采用新的处置技术和工艺流程，拟建1 个50 t/d 的中试规模体系，进行2 个月的试验，研究EMBT 技术对于杭州市生活垃圾处理的适用情况， 以期掌握EMBT 技术基本原理、设备工艺参数、技术产品特性等内容，来化解生活垃圾环保设施建设邻避效应的问题，从而解决杭州市“垃圾围城”问题。

3 研究内容

3.1 原理分析

EMBT 技术（即机械生物消融技术），是一种将机械分选与处理和生物处理相结合的生活垃圾处理技术，是在垃圾的机械生物处理技术（MBT）技术上改良的一种新型生活垃圾处理技术。 MBT 技术是指将垃圾通过机械筛选+生物处理的技术回收其中的物质和能量。 MBT 中的机械部分主要利用分选和筛分等设备来承担对垃圾中的高价值和含高燃烧值的分离，生物处理部分依赖生物厌氧工艺尽可能地实现减量化以便后续处理。 而EMBT 在其基础上为了获得更好的减量化和能源化效果，采用了多级生物处理，采用了生物水解+厌氧产沼+生物干化的多级生物处理技术，以期通过多级生物处理技术，尽可能减少后续固体废弃物的处理处置，并回收更多的能源物质。

3.2 实验方法

本研究采用预处理分选+生物水解+厌氧产沼+生物干化的技术，工艺流程如下图1 所示。垃圾进厂后卸料至卸料坑中的板式给料机上，经板式给料机匀料后，通过皮带提升至破袋滚筒筛，破袋滚筒筛具有破袋和筛分功能，可将重质的有机物含量高的袋子破袋，轻质装有纸张塑料等高热值的袋子不易被破袋，从筛上物筛出，筛下物经磁选后由人工把关分拣出干扰物，然后进入生物水解反应器。垃圾在生物水解反应器停留2~3 d，生物水解后的物料进行挤压脱水，脱水至40%含水率，脱水固相进行生物干化处理，液相经浆液预处理后，渣相去干化，除渣后浆液进行厌氧发酵产沼气。 项目所产生的污水及臭气都相应进入污水处理系统和臭气处理系统，分别达标排放，并对回收和废弃部分进行分别计量。

图1 EMBT 中试项目工艺流程

3.3 数据分析

通过两个月的试运行，系统基本稳定，基本数据见图2。 经过EMBT 处理每天能回收金属0.13 t，占生活垃圾总量的0.3%左右，与杭州市生活垃圾中金属含量基本相当，可以认为金属已全部回收；产生污水27.59 t/d， 约占生活生活垃圾总量的55.2%，与杭州市生活垃圾平均含水率69.98%相比， 已经基本将生活垃圾干化，污水送污水处理系统处理达标后排放。生产垃圾衍生燃料（RDF）18.44 t/d，损失有机质仅0.37 t/d，仅占生活垃圾的0.7%。 最终仍需填埋处置的残渣仅0.63 t/d，占生活垃圾的1.3%，减量化99%左右。此系统较为适应国内生活垃圾，但产生的55.2%的废水，对后续污水处理负担较大。

图2 EMBT 中试项目产品数据

3.4 与传统方式对比

综上所述，生活垃圾处理无论是焚烧发电，还是卫生填埋，均面临“避邻效应”而使项目很难落地。EMBT 技术属于常温下的生物处理技术， 尤其适宜于含水量高的生活垃圾，不存在二噁英问题，污染控制更容易，处理效果更生态、环境友好。 EMBT 将从技术可靠性、占地面积、处理周期、次生污染风险等8 个方面与传统方式进行对比分析，详见表3 所示。

表3 垃圾处理方法比较

4 结论

通过中试试验及对EMBT 技术原理分析可知，EMBT 处理不占用大量土地资源，不产生二噁英等污染物质，对环境友好，适宜中国生活垃圾的实际情况，更易被大众接受，可基本回收生活垃圾中全部金属，并将有机质基本转化为沼气和RDF，实现近99%的生活垃圾减量，产生的沼气和RDF 类能源物质，有一定的经济价值，对实现循环经济、可再生能源利用有重大价值。 综上所示，EMBT 技术对于当前中国生活垃圾处理有一定推广应用价值。