国内外生活垃圾分类现状及分选技术(精)

国内外生活垃圾分类现状及分选技术国内外生活垃圾分类现状生活垃圾是指人们在日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。城市生活垃圾主要包括居民生活垃圾、集市贸易与商业垃圾、公共场所垃圾、街道清扫垃圾及学校、企事业单位生活垃圾等。改革开放以来,随着经济的持续高速发展与城市化的迅速扩大,中国在超过美国后成为世界头号生活垃圾生产国。由此带来的生活垃圾任意堆放、大量侵占土地、环境污染严重、资源大量浪费等问题,己成为影响环境保护和可持续发展的重要因素。由于城市生活垃圾是多种废弃物的混合体,无沦是采取卫生填埋、堆肥,还是采取焚烧的处置技术方式,通过生活垃圾分类改变垃圾的混杂性是实现生活垃圾分类处置、处理的资源化、减量化、无害化的重要前提。在生活垃圾分类方面,西方发达国家经过半个多世纪的研究和经验积累,己经形成了各自完整的分类体系,并取得了显著成效,对我国生活垃圾分类有着重要参考意义。在德国80%的居民参与生活垃圾源头分类,德国的生活垃圾分类起步于20世纪70年代,到90年代玻璃的同收量己达到其产生量的50%,纸张的同收量己达到其产生量的41%,塑料的同收量己达到其产生量的5%,纸板的同收量己达到其产生量的三分之一:85%的美国人参与街道资源化利用的废物收集工作:加拿大也是在20世纪70年代就己经开始进行城市生活垃圾的分类同收,并形成了一套完整有效的垃圾分类同收系统:瑞士、奥地利人保护环境是非常自觉的,他们不需要任何“环境卫生条例”来约束,其生活垃圾分类自觉执行:我国的近邻日本是生活垃圾分类做得最好的国家之一,其国民是生活垃圾分类的主体,其生活垃圾分类教育是“从娃娃抓起”的,目前己经形成一套完整的生活垃圾分类法律体系和分类后的垃圾分类处理处置体系。无沦后期生活垃圾处理工艺路线焚烧、生化处理、填埋的技术如何纯熟过硬,实施如何严密合规,如果没有前端的有效分类,就都无法有序进行。我国关于生活垃圾管理方面的研究和技术应用主要从20世纪80年代末开始,最初重点关注垃圾的末端处理处置到90年代后期,生活垃圾管理逐渐由末端处置向全过程方向延仲、由单一处理方式向综合处理系统方向发展。生活垃圾分类的概念也是在上世纪90年代末进入中国,对国人而言己不再陌生:但真正落实起来,情况却不容乐观,目前我国生活垃圾在所有链条中的分类情况几乎都很混乱。中国经济向发达国家迅速靠拢的同时,环境水平却与世界上最贫穷的国家近似。自2000年我国确定将北京、上海、广州、深圳、杭州、南京、厦门、桂林等八个城市作为生活垃圾分类收集试点城市至今,中国的生活垃圾分类己经走过了十余年,但生活垃圾分类似乎仍是一个口号。目前,我国大多数城市的生活垃圾收集方式都是混和收集,除试点城市外还有许多城市根本就没有配置生活垃圾分类收集设施,有生活垃圾分类收集设施的城市,市民和路人也做不到垃圾分类投放,即使分类投放,由于没有垃圾分拣中心,最后还是混合后运送至垃圾处理场集中处理。在“2008中国固废高级沦坛”上,北京桑德环保集团王凯总工程师将“混合收集为主”的现状归纳为中国生活垃圾特性之一,这样的结沦不免让人大跌眼镜,难道那些分类同收桶仅仅只是摆设,生活垃圾分类的瓶颈何在?经分析,我国生活垃圾分类收集和可持续处理技术政策推行“步履缓慢”的原因主要包括:环保意识欠缺、宣传不够、成本太高、监管不严、投资集中于终端焚烧或填埋、缺少全程布局。尽管存在上述诸多问题,但在我国首部城市生活垃圾分类管理政府规章—《广州市城市生活垃圾分类管理暂行规定》于2011年4月1日开始实施的当前国内背景下,随着生活垃圾污染问题的日益恶化,生活垃圾分类寻求突破势在必行。我国目前需要的是更好的生活垃圾分类、收集方式,以使生活垃圾得到更有效更可靠的处理。但对生活垃圾分类,目前国内的研究工作投入太少。政府与分类者之间存在概念隔离,分类需要搞清楚要分千}一么,分出来后有稳定的去向,成本也能承受,这是一个系统工程,而不是愿望。生活垃圾分类必须先易后难、逐步推进,通过规划沦证,逐步建立起分类同收系统,做好前期的公众教育,再通过立法来强制。生活垃圾分类收集首先是要建立家庭有害类生活垃圾的收集系统,对于厨余垃圾的分类行为应从容易的着手,逐步地推广,而且必须研究配套的步骤。国外的生活垃圾分类有一个从头至尾的“全过程管理”,具备较为清晰详细的条例、法规、标准,这很值得借鉴。2、垃圾分选技术传统的生活垃圾分选方法主要有筛分、重选、风选、浮选、磁选、电选、静电分选、电磁分选及光选等。随着社会的发展,垃圾分选也出现了一些新的技术。2.1筛分筛分是依据固体废物的粒径不同,利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上,完成粗细物料的分离过程。筛分包括物料分层、细粒透筛两个阶段,物料分层是完成分离的条件,细粒透筛是分离的目的。筛分主要可筛分出垃圾中的纸张、塑料、玻璃等有用物质。该方法的优点是生活垃圾中有近90%的物质为易筛物,因而碰撞可以导致物质通过筛孔的可能性增大,使得分选效率上升;缺点是生活垃圾组分复杂及成分不规则,易导致分选效率有极大的波动。目前,应用于垃圾处理行业的筛分设备主要有张弛筛、滚筒筛和圆盘筛3类。张弛筛通过柔性网面的张弛运动实现粒径分级和自清筛面的功能,多用于含水率较高的生活垃圾小粒径组分的分离。滚筒筛按粒径分级和处理量的不同可分为单节单级、单节多级、双节多级的结构类型,设备通用性强,滚筒筛的效率较高,适合不同尺寸物料的分离,但需要拆换筛面。圆盘筛多用于生活垃圾的初、预筛,可以通过调节圆盘轴之间的距离适应不同尺寸物料的分离,且具有自净能力,无须另外的清理装置,但筛分过程中可能会有长绳类物料缠绕问题出现。2.2重力分选与风力分选重力分选是根据固体废物中不同物质间的密度差异,颗粒群在运动介质中受重力、介质动力和机械力的作用,会发生结构松散及迁移分层,从而得到不同密度产品的分选过程。风力分选与重力分选的原理一致。其实施方法是以气体为分选介质,在气体流动的作用下,较轻的物料被向上吹向水平较远处,而重物料则由于惯性,只能在水平方向抛出较近的距离,这样固体废物颗粒即可按密度和粒度分离。风力分选适用于重物质与塑料的分选,但能耗偏大,尤其是在塑料分选的终处理中会表现出较低的分选率。这是因为分选机内气流复杂,且终处理时塑料纯度的波动性大,这种情况下,仅存在的较窄风速范围,使分选效率只能维持在80%左右。风选设备主要用于城市生活垃圾中轻质物料(纸张、塑料薄膜等的自动分选。按主体空间布置分为卧式风选机和立式风选机。卧式风选机结构简单、维修方便,但精度不高,常与破碎机和滚筒筛配合使用。立式风选机又可分为下鼓风、上抽风和鼓抽风结合等多种形式,具有占地面积小、布置灵活、分选精度高等特点。2.3浮力分选浮选原用于废旧塑料分选,主要针对表面性质不同的物料进行分选。该技术通过投加浮选剂,物料借助气泡的浮力作用,从物料的悬浮液中分离。浮选与物料表面性质有关,而与其密度无关。能浮出液面的物质,对空气的表面亲和力比对水的表面亲和力大。颗粒能否高效地附着在气泡上,取决于能否最大限度地提高颗粒的表面疏水性。所以在浮选工艺中选择和使用浮选药剂是调整物料可浮性的主要外因。2.4磁力分选磁选原用于选矿工艺,主要针对磁性不同的物质进行分离。磁选有两种类型:一是传统磁选法,直接用于磁性和非磁性物质的分离。另一种是磁流体分选法,先将物料在磁场中按磁性差异分离,之后在似加重介质中按密度差异进行分离。当固体废物中各组分间的磁性差异小而密度或导电性差异较大时,采用磁流体可以进行高效分离。磁选技术相对成熟,现主要用于生活垃圾与焚烧灰渣中磁性物质的资源化回收。2.5电力分选与静电分选电力分选适用于分离导电性不同的导体、半导体和非导体。电力分选利用固体废物中各组分在高压电场中电性的差异而实现分选。将废物颗粒用给料斗均匀给入滚筒,颗粒随着滚筒的旋转而进入电晕电场区,此时导体和非导体都获得负电荷,因它们进入静电区时放电速度不同,从而实现分离。电选法分离耗能较少,结构紧凑,对重选法无法分离的塑料易于分选,但该方法对分选物料的湿度及粒度要求较高。静电分选主要针对生活垃圾中的废旧塑料。该技术通过不同种类的物料在一个容器中相互碰撞摩擦起电,使之分别带正负电,并从排料口排出,进入由正负电极形成的静电场,利用旋转电极使其产生静电感应,带正电的物料被吸到负电极一侧,从而实现分选。该类技术可将混合塑料分离成纯度达到99%以上的单类塑料。2.6电磁分选电磁分选技术一般应用于废旧电池分类。利用电磁传感器原理,按照电池的内部结构和物质成分进行分拣。当电池处于激励线圈产生的高频磁场,电池的不同结构和物质成分产生不同的涡流,此时探测线圈通过探测涡流在电磁场中产生的变化来鉴别电池的种类。电池的分类过去由人工完成,电磁传感器因为能快速鉴别电池的内部结构和物质成分,因而效率可大幅提高。2.7光电分选光电分选又称为颜色分选,原用于农业选种,主是利用物质表面的光反射特性不同来鉴别垃圾的种类。此技术要求对垃圾进行预分类,之后由给料系统将垃圾物料均匀输送给光检系统,光检系统通过光源照射,显示出物料的颜色及色调。若预选物料的颜色与背景颜色不同,高频气阀被驱动,利用高压气体将物体吹离原来的轨道使物料分离。光电分选法适合于块状垃圾的分选,对于破碎后的细颗粒物质,由于光谱中某些波段会发生偏移,难以分选。此外,也不宜分选厚度薄的片状垃圾或黑色垃圾。光电分选设备是近年来国外发展起来的一项新技术装备,目前在国内已有应用。光电分选多用于不同种类塑料的分离,但易受物料清洁程度、光谱差异显著性等影响。与光电分选原理类似的还有红外光分选机和颜色分选机,红外光分选机主要用于塑料瓶的分选,可将塑料分类为PVC(聚氯乙烯、PP(聚丙烯、PS(聚苯乙烯、PE(聚乙烯、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯等。颜色分选机主要用于玻璃瓶的分选,可利用瓶的透光性,根据其颜色将单行排列的瓶子进行分类。2.8新分选技术2.8.1红外吸收光谱分析技术红外吸收光谱分析技术主要是因为混合塑料的再生利用需要较高的鉴别准确度发展起来的。利用有机物的不同官能团在红外光照射下会产生相应的光谱图,而这些红外光谱又各有不同,由此作为精确鉴定的依据。按红外光波长不同,将红外吸收光谱分析技术主要划分为近红外分析技术(NIR和中红外分析技术(MIR。近红外区的波长范围为0.75-2.5m,中红外区的波长范围为2.5-25m。该技术响应时间短,灵敏度高,穿透试样的能力强,对体积大、光径长的物料(如塑料瓶其谱图也可准确记录且重现性好。但NIR一般不适于鉴别黑色或深色的塑料,且某些峰有时不清晰,需要一些新光源来克服这一缺点。2.8.2图像识别技术图像识别技术主要针对特定的垃圾进行分拣。该方法通过工业相机对目标区域不断进行拍摄,图像经计算机处理,当识别为特定形状及颜色物体时发出信号,继电器控制相应的气动电磁阀,使气流从喷嘴喷出,将颗粒吹至相应物体容器中,从而达到分拣的目的。图像处理技术的影响因素较多,主要有供料系统、图像识别算法及颗粒种类等。2.8.3变重分选变重分选是轻物质分选中的创新分选技术。该项技术根据塑料与纸等轻物质的亲水性差异,将一次风选后的混合物料在水池中浸泡一段时间后捞出,通过液压系统对浸湿的垃圾进行挤压,大部分水分挤出后,混合物料的比重发生改变。纸等由于吸水性强,挤压后体积变小,密度增大;塑料的吸水性差,挤压后体积变化不大,密度几乎不增加。塑料与纸等物料的相对密度关系即可从均为轻物料转化为轻重物料的混合。此时进行二次风选,可将塑料和纸成功进行分离。该方法分选塑料工序少、节省投资,但会使垃圾的含水率发生改变。2.8.4温度传感技术现有的温度传感技术主要通过热源识别,利用X射线及热源将PVC从混合塑料中识别出来。或通过温差识别出不同物体,利用各种塑料脆化温度不同,加热后于低温下通过热传感技术,可进行有选择地分选。同样的方法可适用于不同材质的固体垃圾。该分选技术可将生活垃圾大致分为有机物、无机物及金属,有一定的实用价值,但实检方面