废弃物能量回收技术用于城市固废高效管理的综述

废弃物能量回收技术用于城市固废高效管理的综述

蔡喜春

蔡喜春

惠州市德恒兴环保科技有限公司

摘要：废弃物能量回收技术，其实就是将废弃物进行回收再利用的一种技术。当今世界使用能源主要来自石油、天然气、煤炭、动物粪便、木柴等，不仅会产生大量的废弃物污染环境，更是因为经过多年的开采，矿物能源含量已经越来越少。所以废弃物的回收再利用必须提上日程。城市固废高效管理，是将城市固体废弃物，通过各种方法变废弃物为新能源。本文主要阐述废弃物产生的原因及现状、废弃物能量回收技术、城市固废高效管理的潜力及影响。

关键词：废弃物能量回收技术；城市固废；高效管理；

一、废弃物产生的原因及现状

废弃物是要丢弃的没有用的东西。当今世界将废弃物主要分为厨房及家庭废弃物、纸张纸板废弃物、玻璃、金属和玻璃、惰性物及其他杂物六个类型。据世界银行2012年调查表明每年全球废弃物能量回收产率为13亿吨，2025年预计每年将达到22亿吨，2050年预计每年将达到42亿吨。

二、废弃物能量回收技术

1、使用废弃物能力回收技术的前提条件

废弃物能量回收技术其目是变废为能，将其中产生的材料和能量进行回收，处理废弃残留物。当然关于相关的技术选择必须考虑以下两点：

（1）符合当地的法律法规。

（2）符合经济能力、具有回收能量及处理废弃物的能力。

2、废弃物能量回收技术的分类

废弃物能量回收技术最常见的有三种：

（1）通过焚烧、热解、煤气化衍生燃料的热转换技术。

使用热转换技术将会产生热能、燃油及天然气。该技术一般用于含水量较低的废弃物，当然无法进行生物降解的有机物，剩余的残留物需要进行粉碎或者制造成为颗粒。焚烧即通过可控的方法将废弃物进行热转换。

热解和煤气化目前仍旧处于研究的状态中，截至日前，无适用的废弃物能量回收的专门数据，并且原料不足、设备的研究设计不适合，所以并不能大规模进行商业化使用。这三种热转换技术最大的不同就是操作的气体条件及操作时候的温度，所以在发展中国家一般不会进行废弃物能量回收的预处理操作，而是直接将原料焚烧。热转换过程中，焚烧将产生热气、蒸汽及惰性残留物，煤气化将直接合成气体，热解将通过慢热解及快热解产生生物燃料，最后转换成我们需要的能量及电力。

（2）厌氧消化的生物转化技术

使用生物转换技术是使用微生物将废弃物能量中的有机物进行降解。如果废弃物中的有机物中可降解的物质含量较高，容易腐烂并且湿度较大时，生物转化技术将成为首选处理方法。

厌氧消化技术是在具有含氧的条件下，将微生物进行有机降解成为物质的一个过程。会产生物气及稳定的污泥，其中产生的污泥可用于农业上的一种有机修护剂或者是土壤调节剂。一般情况下，厌氧消化技术用来降解废弃物中的营养和能量。

厌氧消化的时候能够降解废弃物内的有机物，通过可溶物将废弃物中的复杂有机化合物溶解为糖类、氨基酸和脂肪酸，再通过发酵产生甲烷。据调查估计，每吨废弃物经过厌氧消化在三周内甲烷的产量要比填埋技术处理6-7年的甲烷产量高出了2-4倍。

厌氧消化的过程主要分为两类，干消化和湿消化，湿消化将会产生较多的液体废弃物和较少的固态产品。当然干消化处理技术对反应器的体积要求要比湿消化处理技术的要求要高一些。当然对于反应器的类型、干或者湿处理过程、甲烷的产量和当地地区、废弃物的原料质量及产物要求息息相关。

当然通过厌氧消化技术也是有一定的弊端，由于原料中含有不理想的物质，所以，欧盟通过法规禁止将厌氧消化的固体产业用于肥料的使用。另一个问题就是微生物转化周期过长，有时废弃物中还存在氨和阳离子，会增加氨气和盐的浓度，从而在产生甲烷的过程中会出现有毒物质，据研究表明，将含较低氨含量的废弃物同污水污泥及食物废弃物混合进行消化用来来降低氨的浓度。当然根据绝大多数研究者研究，如果将合适的培养液加入到食物垃圾中，将会进行最大化的气体回收，从而改善厌氧消化技术中产生的物气质量，最后用于运输燃料，我们将其称为生物甲烷。生物甲烷将代替天然气被许多的家庭及企业使用。

厌氧消化技术刚开始是用于消化污水、工作废弃物和粪便的处理，现在则大规模的运用于废弃物能量回收，特别是在发展中国家，废弃物的湿度想必而言会更大一些，也确定了生物气的回收可行性，所以厌氧消化技术具有可持续性。

（3）填埋技术

通过回收生物气和沥出液体等相关的管理方式将地面上可控的废弃物进行处理，从而减少对环境的负面作用。但是现在依旧有一些不卫生的填埋方式存在于发展中国家。更为简单、廉价大量的处理废弃物，这将对环境产生巨大的危害。填埋会产生一种深色的废水，从而会污染地下水及地表的河道，如果考虑对当地的环境、对健康的影响、土地退化及地下水污染等多方面因素，填埋法将会是最糟糕的选择。当然发达国家已经开始使用减排、循环利用以及使用立法来降低使用废弃物填埋处理方式。

填埋法将废弃物填埋，有机物通过水解消化、发酵、酸化、氧化等过程，经过生物降解及化学降解将产生填埋气体，填埋气体的产出率与填埋场的类型、废弃物的组成部分、温度降水等气候条件、湿度和存放时间有关。填埋气体是公认的甲烷生产来源之一，甲烷用于发电可以节能减排，但是一般情况下，填埋气体当场就已经被燃烧，回收技术不可行，即使如此，我们也有必要对填埋场内部进行填埋气体的预测，通过模型预测填埋场内的填埋气体。据估计，中国在2020年时，1吨的废弃物产生的填埋气体或许能够为全球填埋气体排放贡献100亿m3。

三、城市固废高效管理的潜力及影响

1、城市固废高效管理的技术能量回收潜力

据调查表明，中国每年产生3亿吨的废弃物，其中含有较多的食物垃圾，具有高湿度的特点。所以，使用发达国家使用的传统焚烧方式来进行处理，其处理结果并不能达到预期值。所以，中国在焚烧厂的基础上发明了循环流化床用来应对这种问题。循环流化床焚烧器更适合用来处理湿度大、能量较低的废弃物。据调查表明，废弃物能量回收技术已经被不同的国家认定为一种对环境影响最小的、潜能性最大的技术。

2、环境和健康影响

虽然焚烧废弃物会导致空气污染、土壤污染以及水污染，但是关于已经大大的改良了污染控制技术以及相关的能量回收系统。据调查表明，使用空气污染设备，对环境的影响会比传统的火力发电厂还要小。

据大量的研究报道表明，废弃物焚烧厂的排放物会危害健康，但是根据国际癌症研究机构通过对动物和生活在工业区的对象研究表示，排放的气体中二噁英为高度致癌物。然而、就目前为止许多的研究报道对于焚烧厂对健康的影响并不全面，无说服力。

3、气候变化影响

废弃物能量回收技术能够减少温室气体的排放量，高效城市固废管理技术已经是环境中第三大甲烷的来源。非循环的废弃物所产生的生物燃料对气候的变化产生了积极的影响。

结束语

废弃物能量回收技术可以被认定为最有潜力的可再生能源的来源，不仅仅是因为减少对于传统能源的需求，更是因为能够减少废弃物增加新型能源的产量。其中，像中国一样的发展中国家适合使用厌氧消化技术用以消化有机废弃物，焚烧混合废弃物，热解和煤气化特定的一些废弃物，以及将惰性废弃物进行填埋。通过改进废弃物能量回收技术可以减少温室气体的排放，增加新能源。所以废弃物回收技术需要政府的支持、金融的帮助，积极改善技术，加强对相关设备的投产使用。

参考文献

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