1、德國(guó)城市生活垃圾處理中MBT技術(shù)現(xiàn)狀摘要：介紹了德國(guó)的機(jī)械生物垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀和基本工藝條件。為了保護(hù)環(huán)境和大氣，德國(guó)從2005年6月起，開(kāi)始執(zhí)行新的垃圾管理標(biāo)準(zhǔn)。要求所有的生物垃圾在填埋前必須加以處理。城市居民生活垃圾填埋前垃圾燃燒值控制標(biāo)準(zhǔn)在6000kJ/kg以下。為此，作為德國(guó)生物垃圾處理的重要行業(yè)機(jī)械生物垃圾處理將面臨新的挑戰(zhàn)，以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文試圖通過(guò)介紹德國(guó)的機(jī)械垃圾處理技術(shù)，為我國(guó)垃圾的綜合管理提供經(jīng)驗(yàn)和參考。關(guān)鍵詞：機(jī)械生物處理技術(shù)；城市生活垃圾；耗氧處理；厭氧處理；生物干燥穩(wěn)定化早在上世紀(jì)80年代末，針對(duì)城市生活垃圾的處理和處置，德國(guó)采取了一系列的有效的措施，頒布相關(guān)的

2、法律、法規(guī)，推廣了垃圾分類(lèi)收集、集中處置的方法，取得了一定的結(jié)果。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，至上世紀(jì)90年代，德國(guó)的城市垃圾產(chǎn)量達(dá)到急劇膨脹，出現(xiàn)了垃圾處理和處置的嚴(yán)重問(wèn)題，各個(gè)城市都面臨著垃圾的恐慌和災(zāi)難。生活垃圾越來(lái)越多，生活垃圾填埋場(chǎng)的處理能力接近飽和，居民不愿再建立更多的垃圾處理場(chǎng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，德國(guó)特別重視從源頭進(jìn)行垃圾分類(lèi)的工作，加大力度推動(dòng)，為城市垃圾的減量化、資源化和無(wú)害化處理創(chuàng)造了條件，從而探索出了城市垃圾的可持續(xù)管理的途徑。1德國(guó)垃圾處理基本情況德國(guó)目前每年的城市垃圾產(chǎn)量大約為3500萬(wàn)噸。垃圾處理的方式有：機(jī)械-生物處理(MBT)、堆肥、焚燒、熱處理和填埋等。在每年產(chǎn)生的

3、垃圾中，有1400萬(wàn)噸的城市垃圾由焚燒處理，180萬(wàn)噸由機(jī)械生物處理、450萬(wàn)噸生物垃圾堆肥處理等。為了使垃圾管理達(dá)到可持續(xù)的發(fā)展，隨著德國(guó)的包裝條例的頒布實(shí)施，最近幾年又建立了有用垃圾回收系統(tǒng)，為垃圾的資源化和循環(huán)化利用，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的途徑。現(xiàn)行的德國(guó)城市垃圾處理企業(yè)的基本情況為：機(jī)械-生物處理廠27家(至2005年達(dá)56家)；垃圾焚燒廠57家；垃圾堆肥廠約1164家；Duales物資分撿回收集團(tuán)公司，業(yè)務(wù)范圍設(shè)及577個(gè)城市和地區(qū)。可降解的生物垃圾由于燃燒值低、含水量高，因而不利于直接利用焚燒技術(shù)處理，同時(shí)這些垃圾如果堆放在填埋場(chǎng)里，又可被微生物活動(dòng)所降解，在有氧條件下產(chǎn)生CO2,在無(wú)氧條

4、件下產(chǎn)生甲烷氣和滲濾液等，污染環(huán)境。德國(guó)對(duì)這些可降解的有機(jī)質(zhì)垃圾的處理非常重視，尋找更有效的生物垃圾處理技術(shù)，降低CO2和甲烷氣的產(chǎn)生量，減少溫室效應(yīng)，保護(hù)大氣。目前主要采用機(jī)械-生物處理技術(shù)和堆肥技術(shù)來(lái)處理。這兩項(xiàng)技術(shù)在德國(guó)屬于成熟技術(shù)，均居國(guó)際先進(jìn)水平。其中MBT技術(shù)在生活垃圾的處理和推動(dòng)廢物循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到重要作用。2垃圾的機(jī)械-生物處理技術(shù)(MBT)垃圾的機(jī)械-生物處理技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在垃圾處理方面應(yīng)用的典范。它作為一個(gè)行業(yè)，在德國(guó)應(yīng)用已有近十年的歷史。德國(guó)的第一代MBT處理為煙道式處理工藝，可去處20%-30%的有機(jī)垃圾，剩余70%左右的垃圾至填埋場(chǎng)填埋。第二代的處理工藝帶有物

5、質(zhì)分揀系統(tǒng)，垃圾處理后僅為進(jìn)料量的25%-50%。垃圾的機(jī)械-生物處理技術(shù)的原理就是利用機(jī)械的分選設(shè)備，把垃圾中的高熱值的物質(zhì)、金屬和玻璃等有用物質(zhì)分離出來(lái)加以利用，垃圾中的有機(jī)質(zhì)部分經(jīng)過(guò)生物的好氧或厭氧處理后實(shí)施填埋的方法。在這個(gè)技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，垃圾中的金屬和玻璃等材料可以循環(huán)利用，高熱質(zhì)的物質(zhì)如塑料等被用于焚燒來(lái)發(fā)電和供暖。垃圾的機(jī)械-生物處理技術(shù)的應(yīng)用，極大限度地減少了垃圾填埋場(chǎng)的占地面積，減少了垃圾填埋場(chǎng)的氣體和滲濾液的產(chǎn)量。因此該技術(shù)的應(yīng)用，在垃圾的減量化、資源化和無(wú)害化處理中起到了很大的作用。2.1德國(guó)的MBT垃圾處理的相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)2001年3月1日，德國(guó)對(duì)垃圾的機(jī)械-生物處理技術(shù)

6、的處理工藝頒布了一項(xiàng)特別的法律，主要是對(duì)經(jīng)MBT處理后的垃圾的有機(jī)成分以及相關(guān)的污染物排放等作了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。表1經(jīng)MBT處理后的垃圾中的主要成分的控制標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)這一個(gè)新的垃圾處理的控制標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)涉及到垃圾處理后總有機(jī)炭含量不超過(guò)18%或呼吸強(qiáng)度(AT4)不超過(guò)5mg/g干物質(zhì)，垃圾的最大燃燒值小于6000kJ/kg。同時(shí)對(duì)垃圾中的重金屬離子的含量，也作了相應(yīng)的規(guī)定。此外還頒布了第30條決定(30.BImSchV)，即聯(lián)邦排放物控制標(biāo)準(zhǔn)的決定，對(duì)MBT廠區(qū)的排放物標(biāo)準(zhǔn)作了進(jìn)一步的規(guī)定，如表2所示。表2 MBT廠區(qū)新的排放物標(biāo)準(zhǔn)2.2德國(guó)的MBT企業(yè)的基本情況當(dāng)前德國(guó)的MBT企業(yè)情況見(jiàn)表3

7、。由于在2005年6月1日開(kāi)始，要執(zhí)行上述兩個(gè)表中所陳述的標(biāo)準(zhǔn)值，所有的生活垃圾在填埋前必須進(jìn)行MBT處理，達(dá)到填埋標(biāo)準(zhǔn)。所以德國(guó)前一階段主要是對(duì)現(xiàn)有企業(yè)進(jìn)行改造，使其達(dá)標(biāo)，目前有27家工廠運(yùn)行良好。同時(shí)申請(qǐng)建造新的MBT工廠13家、關(guān)停不合格的MBT工廠6家。表3德國(guó)各州(地區(qū))現(xiàn)行的MBT企業(yè)分布情況表4為德國(guó)各州或地區(qū)的MBT廠的名稱(chēng)、分布情況和對(duì)生活垃圾的處理能力。從表中可以看出。最大年處理能力為30萬(wàn)噸，最小的為1.5萬(wàn)噸左右，超過(guò)10萬(wàn)噸的廠有25家。大多數(shù)MBT廠都是在2005年前后進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，等到全部的MBT運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，德國(guó)的MBT垃圾處理能力在500萬(wàn)噸年。表4 2004年德國(guó)的

8、MBT企業(yè)的基本情況表5表示德國(guó)目前正在建設(shè)的MBT廠的垃圾年處理能力，最大的年處理能力為16萬(wàn)噸。到全部建成后，德國(guó)的MBT廠的生活垃圾年處理能力達(dá)540萬(wàn)噸左右。這些企業(yè)將為德國(guó)的生活垃圾的無(wú)害化處理，保護(hù)環(huán)境，減少有害氣體的產(chǎn)生起到很好的作用。表5 2005年將要運(yùn)行的MBT工廠數(shù)綜上所述，德國(guó)的MBT的處理技術(shù)已具備了相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)械分離垃圾的設(shè)備生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和分離技術(shù)方面都積累了先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)垃圾的生物技術(shù)處理也做了深入細(xì)致的研究，同樣也積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。大多數(shù)的MBT廠都在結(jié)合這些經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上改建和建設(shè)，力爭(zhēng)在2005年達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2.3德國(guó)的MBT的生產(chǎn)技術(shù)工藝MB

9、T技術(shù)包括機(jī)械和生物處理兩個(gè)部分，它可以獨(dú)立地完成垃圾處理，同時(shí)也可以與其他的垃圾處理技術(shù)如焚燒技術(shù)、填埋技術(shù)結(jié)合在一起，共同完成垃圾的處理。在德國(guó)以及歐洲，MBT技術(shù)已成為城市垃圾管理和處置中的重要組成部分，起到了相當(dāng)重要的作用。MBT中的機(jī)械部分主要利用分選和篩分等設(shè)備來(lái)承擔(dān)對(duì)垃圾中的含高燃燒值的組分如塑料、紙張、木材等成分的分離任務(wù)，目前這些成分主要用來(lái)發(fā)電或供暖；生物處理部分依賴(lài)耗氧降解、厭氧發(fā)酵或兩者結(jié)合技術(shù)工藝。在現(xiàn)行的MBT生產(chǎn)技術(shù)路線主要有兩類(lèi)，即發(fā)酵降解工藝和生物干燥穩(wěn)定化工藝，如圖1所示。圖1生活垃圾的MBT處理技術(shù)工藝路線2.3.1發(fā)酵降解工藝發(fā)酵降解工藝是德國(guó)機(jī)械垃圾生

10、物處理廠的主要處理工藝，其包括兩個(gè)截然不同的工藝路線，一條是耗氧處理技術(shù)，另一條是消化降解技術(shù)。現(xiàn)有的MBT廠基本上是堆肥處理技術(shù)。新修建的廠中有采用消化降解技術(shù)。2.3.1.1耗氧處理技術(shù)耗氧處理技術(shù)主要是利用強(qiáng)化耗氧生物降解作用處理垃圾中的有機(jī)可降解的物質(zhì)，它類(lèi)似于堆肥，但不是真正意義上的堆肥，而是利用堆肥的原理來(lái)處理生物垃圾。德國(guó)現(xiàn)在運(yùn)行的MBT企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)都是采用耗氧處理工藝。為了達(dá)到新的廢物排放標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)現(xiàn)行的機(jī)械生物垃圾處理廠都在改造之中，國(guó)家聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)部組織專(zhuān)家，并選擇有代表性的企業(yè)進(jìn)行工程化試驗(yàn)，總結(jié)出了德國(guó)垃圾MBT處理的基本工藝路線。根據(jù)德國(guó)垃圾性質(zhì)和成分，一般采用耗氧

11、處理工藝路線，如圖2所示。圖2生物垃圾耗氧處理工藝由這個(gè)工藝可以看出，垃圾的生物處理分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是強(qiáng)化處理階段，將垃圾放入一個(gè)密封的隧道或箱式的容器內(nèi)，向內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)，促進(jìn)容器內(nèi)的微生物快速生長(zhǎng)，并通過(guò)它們的新陳代謝作用，將垃圾中的有機(jī)可降解物處理掉。然后，垃圾再堆放在一個(gè)露天的或選擇在室內(nèi)的地方，可以選擇各種容器進(jìn)行后腐。后腐過(guò)程還要補(bǔ)充適當(dāng)?shù)乃郑员３譂穸取８鶕?jù)實(shí)際的情況，后腐過(guò)程中可以采用自然或間歇式通氣的方式，從而使得垃圾中的可降解成分得到充分的降解。研究結(jié)果表明，通過(guò)選擇不同的處理方式如靜態(tài)式、煙囪式和動(dòng)力通風(fēng)式(不同的通風(fēng)時(shí)間)的研究，結(jié)果表明在適當(dāng)?shù)耐夂蜏囟葪l件下，處

12、理10周后垃圾的Toc Eluate值下降很大。一般對(duì)垃圾強(qiáng)化處理4-6周后，垃圾中的可降解有機(jī)物已被降解了80%左右，然后再輔以簡(jiǎn)單的后熟化，即可達(dá)到Toc Eluate250mg/L的值，從而使處理后的垃圾可以達(dá)到填埋要求。新標(biāo)準(zhǔn)AT4值要求每克干物質(zhì)5mg,但是如果MBT采用多步的處理工藝，可以在垃圾強(qiáng)化處理3-6周后,AT4的值達(dá)到每克干物質(zhì)20mg時(shí)，即可采用后續(xù)處理。由于從2005年年中開(kāi)始執(zhí)行新的廢物排放標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行的企業(yè)都在努力地做到率先達(dá)標(biāo)。優(yōu)化現(xiàn)有的處理工藝還需要進(jìn)一步地研究和探索。至于新建的MBT廠，那要嚴(yán)格地按照新的標(biāo)準(zhǔn)建造，通過(guò)試運(yùn)行盡快確定處理工藝，以期達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn)要

13、求。通過(guò)這一技術(shù)路線處理的垃圾不能作為堆肥，將被填埋處理。2.3.1.2厭氧消化降解技術(shù)城市生活垃圾中還含有一定的生物可降解的有機(jī)物質(zhì)，加上現(xiàn)在的新能源政策，德國(guó)的環(huán)境保護(hù)企業(yè)探索出了垃圾的消化降解技術(shù)。通過(guò)這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用，垃圾中的有機(jī)物可以通過(guò)厭氧發(fā)酵處理生產(chǎn)沼氣，該沼氣可以發(fā)電或作其他能量利用。消化處理后的垃圾剩余物再通過(guò)好氧熟化處理，以期達(dá)到廢物排放標(biāo)準(zhǔn)。厭氧消化降解技術(shù)一般也要求將垃圾的有機(jī)物降解到50%-55%左右，實(shí)驗(yàn)證明可以降解到75%，厭氧處理過(guò)程中，可以產(chǎn)生沼氣，其產(chǎn)量不受具體的處理工藝(物料的干濕、發(fā)酵的一步和多步法等)影響，但直接受垃圾的進(jìn)料量的影響。一般產(chǎn)氣量為113-

14、160m3/t進(jìn)料。一步干燥發(fā)酵工藝處理垃圾時(shí)，垃圾中的有機(jī)物可在2-3周內(nèi)降解到50%-55%。實(shí)驗(yàn)證明在發(fā)酵2-3周后，Toc Eluate250mg/L，再輔以4-6周的后腐，就可以達(dá)到填埋標(biāo)準(zhǔn)。如果從AT4的結(jié)果看，一般情況下，在發(fā)酵10-20天后，就能達(dá)到每克干物質(zhì)20mg,然后再后續(xù)處理。由于這個(gè)技術(shù)中有能量產(chǎn)生，德國(guó)新建的一些MBT廠就利用這個(gè)工藝，如圖3所示，這也是德國(guó)的垃圾機(jī)械生物處理的一個(gè)新的方向。圖3生物垃圾厭氧消化工藝2.3.2生物干燥穩(wěn)定工藝生物干燥穩(wěn)定化工藝(如圖4所示)是在耗氧處理技術(shù)上發(fā)展的一個(gè)新的生活垃圾處理技術(shù)。它是將剩余垃圾完全利用作為處理的最終目標(biāo)。由于

15、生活垃圾中含水率較高，不利于機(jī)械分離，為了達(dá)到垃圾的干燥目的，可以利用生物垃圾在微生物降解過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，加上通風(fēng)作用，將垃圾干燥。經(jīng)過(guò)處理后垃圾中的絕大部分的水分被熱量和風(fēng)帶走，生活垃圾得到干燥，有利于進(jìn)一步地機(jī)械分離段，將剩余垃圾分離開(kāi)來(lái)。圖4生物干燥穩(wěn)定化工藝2.4機(jī)械分離技術(shù)機(jī)械分離技術(shù)是MBT處理技術(shù)中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。居民生活垃圾的綜合處理技術(shù)由機(jī)械分技術(shù)相連接。機(jī)械分離的目的就是將垃圾中的各種組分通過(guò)一系列的設(shè)備分離出來(lái)，提高垃圾處理和利用的效率。機(jī)械分離技術(shù)路線如圖5所示。圖5機(jī)械分離技術(shù)德國(guó)現(xiàn)有的MBT處理技術(shù)中，機(jī)械分離工藝條件各不相同，但是歸納起來(lái)還是有共同部分。預(yù)破碎

16、是將垃圾袋和垃圾進(jìn)行破碎，通過(guò)250-300mm和40-80mm的篩分設(shè)備進(jìn)行分離。垃圾組分在250-300mm以上的，再進(jìn)行破碎；組分在40-80mm和250-300mm之間的，進(jìn)行金屬分離后送入綜合利用系統(tǒng)；組分在40-80mm以下的，在金屬分離后進(jìn)行生物處理。2.5廢氣處理為了保護(hù)大氣，德國(guó)新的法律標(biāo)準(zhǔn)(30BImSchV)要求對(duì)MBT廢氣中的TOC和NO組分的含量標(biāo)準(zhǔn)提高，達(dá)到垃圾焚燒廠的廢氣排放要求。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在德國(guó)引起不同范圍的爭(zhēng)議，對(duì)MBT企業(yè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于嚴(yán)格了。大家一致認(rèn)為MBT廠應(yīng)與垃圾焚燒廠有所區(qū)別。但是法律標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定，在2006年3月1日才開(kāi)始執(zhí)行，這給MBT企業(yè)得分氣排放的設(shè)備改造贏得了時(shí)間。傳統(tǒng)的生物膜技術(shù)處理廢氣，由于對(duì)甲烷不起作用，所以要達(dá)到將廢氣控制在每噸55g有機(jī)物較難。要降低總有機(jī)碳排放量的手段，可以利用再生熱氧化處理技術(shù)(ROT)來(lái)處理，但是這一技術(shù)的利用無(wú)疑增加企業(yè)的成本，因?yàn)樾枰~外的燃料氣體。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，盡量減少產(chǎn)生廢氣的環(huán)節(jié)，將所有的廢氣與其他的氣體分開(kāi)，集中處理，以減少燃料氣體的用量。此外，MBT企業(yè)同時(shí)還配備