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中圖分類號:X799.3
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)12000103
1引言
餐廚垃圾被稱為“放錯地方的資源”,從來源上主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾兩大類[1]。從目前情況看,在城市生活垃圾中餐廚垃圾所占比重很大[2]。中國每年產生的餐廚垃圾高達6000萬t,個別大城市如北京、重慶和廣州等十分驚人[3]。因為餐廚垃圾的特點是含水率高,油脂含量高[4],NaCl含量高[5];有C物和各種微量元素含量高;易腐爛發(fā)臭,污染環(huán)境[6],而隨著餐廚垃圾產量的逐年上漲,所帶來的衛(wèi)生安全隱患也在增加,所以處理餐廚垃圾勢在必行。
由于餐廚垃圾的組分復雜,特性也不同于污水等生物質廢物,所以也導致其厭氧發(fā)酵過程十分復雜,而現(xiàn)有的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術存在甲烷轉換效率低和發(fā)酵周期長等對工業(yè)化不利的弊端,所以探索高效的預處理技術是十分必要的。
目前餐廚垃圾預處理的主要方式分為物理預處理、化學預處理和生化預處理三大類。從工業(yè)化的角度來看,物理預處理比其他兩種方式更容易操作也更穩(wěn)定。物理預處理的主要方式是減小顆粒物尺寸,增大顆粒物比表面積,Weemaes[7]、Clarkson[8]等發(fā)現(xiàn)經過粉碎后的餐廚垃圾可以提高10%~20%的產氣量。
2材料與方法
2.1實驗材料
實驗所用餐廚垃圾取自中國石油大學第一食堂餐廚垃圾收集桶,經手工分揀出其中的筷子、勺子和瓷片等雜物,分別經過濾、擠壓和破碎預處理,取經過3種預處理后所得的液相組分作為發(fā)酵底物備用,厭氧發(fā)酵接種物取自實驗室穩(wěn)定運行的CSTR反應器。
2.2實驗方法
2.2.1預處理實驗
對目前國內外工藝中采用較為廣泛的3種固液分離的機械預處理方式:過濾,擠壓和破碎進行對比。
(1)過濾預處理。取經過分檢后的餐廚垃圾,置入裝有濾網的篩桶中,過濾出餐廚垃圾中的液相部分,收集至燒杯,為后續(xù)的餐廚垃圾批式產氣潛力實驗做準備。過濾預處理后檢測物料的pH值、TS、VS、COD等參數(shù)。
(2)擠壓預處理。取經過分檢后的餐廚垃圾,置入手動擠壓機中,經手動擠壓后,在擠壓機出口收集經過擠壓分離的餐廚垃圾中的液相部分,為后續(xù)的餐廚垃圾批式產氣潛力實驗做準備。擠壓預處理后檢測物料的pH值、TS、VS、COD等參數(shù)。
(3)破碎預處理。取經過分檢后的餐廚垃圾,置入小型破碎機中,經破碎后,將漿狀的餐廚垃圾放入手動擠壓機中擠壓,在擠壓機出口收集經過擠壓分離的餐廚垃圾中的液相部分,為后續(xù)的餐廚垃圾批式產氣潛力實驗做準備。擠壓預處理后檢測物料的pH值、TS、VS、COD等參數(shù)。經過3種預處理后的餐廚垃圾液相部分性質見表1。
2.2.2批式產氣潛力實驗
取經過3種預處理后的餐廚垃圾液相部分各16 mL分別與184 mL接種物混合,置入250 mL發(fā)酵瓶,用氮氣排出瓶內空氣。每種預處理方式設置兩個平行實驗,并加設兩個發(fā)酵瓶,其中只加入184 mL接種物作為空白組,共計11發(fā)酵瓶,發(fā)酵21 d。恒溫搖床的溫度設定在37℃,120 r/min。實驗過程中的分析項目主要包括通過ANKOM微生物發(fā)酵產氣測量系統(tǒng)記錄日產氣量和用氣相色譜監(jiān)測沼氣成分,待每天產氣量低于累積產氣量的1%時,即可停止實驗。
3結果與討論
3.1預處理效果
3.1.1COD的變化
經過3種不同方式的預處理后餐廚垃圾液相組分的COD如圖1所示。從圖1可以看出經過過濾預處理的餐廚垃圾液相COD與經過擠壓預處理差距不大,而經過破碎預處理的餐廚垃圾液相COD明顯更高,說明餐廚垃圾溶液中有機物質含量更高。
3.1.2VS的變化
經過3種不同方式的預處理后餐廚垃圾液相組分的VS如圖2所示。從圖2可以看出經過過濾預處理的餐廚垃圾液相VS最低,經過破碎預處理的餐廚垃圾液相VS最高,經過擠壓預處理的餐廚垃圾液相VS介于兩者之間。
3.2批式產氣潛力
3.2.1產氣潛力
圖3顯示了批式發(fā)酵日產氣實驗結果。圖3說明,經過21 d的發(fā)酵,經過破碎預處理的餐廚垃圾液相的產氣量普遍高于另外兩種預處理方式,從結果可知,產氣速率在發(fā)酵初始5 d內迅速上升,從第10 d開始迅速下降,在最開始的3 d,經過破碎預處理的餐廚垃圾液相的產氣量并不是最高,這是因為其負荷最高,導致其啟動偏慢,而另外兩種預處理方式的負荷較低,經過過濾和擠壓預處理的樣品分別在第9 d和第13 d停止產氣。
圖4顯示了批式發(fā)酵累計產氣實驗結果,圖4說明,經過21 d的發(fā)酵,餐廚垃圾液相累計產氣量從多到少預處理方式分別為破碎、擠壓和過濾,從結果可以看出,經過過濾預處理的樣品的最終累計產氣為1078 mL,經過擠壓預處理的樣品的最終累計產氣為1450 mL,經過破碎預處理的樣品的最終累計產氣為2651 mL,經過破碎預處理的樣品的累計產氣分別比過濾和擠壓高出了145.9%和82.83%。
3.2.2產氣組成
在發(fā)酵的前3 d,經過破碎預處理的樣品的沼氣中甲烷含量很低,在這之后的日產沼氣的甲烷含量均保持較高水平,這是因為經過破碎預處理的樣品負荷最高,導致其啟動偏慢,但因為其有機質含量高,所以產氣甲烷含量也高。
4結論
對餐廚垃圾進行過濾、擠壓和破碎3種物理預處理研究,以pH值、VS和COD三項指標做對比確定最好的物理預處理是破碎,經過破碎預處理的餐廚垃圾的VS相較于前兩種方式分別提高了125.0%和73.15%,COD相較于前兩種方式分別提高了22.14%和19.24%。經過過濾、擠壓和破碎三種物理預處理后的餐廚垃圾液相發(fā)酵的產氣潛力是破碎>擠壓>過濾。經過破碎預處理的樣品產氣啟動較慢,但累計產氣分別比過濾和擠壓高出了145.9%和82.83%,產氣的甲烷含量也明顯高于其他兩種處理方式。
參考文獻:
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1 問題的提出
城市生活垃圾(簡稱城市垃圾)是所有生活活動在城區(qū)的人們在維系自身生存的過程中制造和排放出來的廢棄物,它與生俱有,與人同在。因此有人活動的地方就會有垃圾存在。隨著經濟的發(fā)展,人民生活水平的提高,城市化進程的加快,城市垃圾也在迅速增加。據(jù)統(tǒng)計報道:現(xiàn)今我國城鎮(zhèn)垃圾的人均日產生量為1.2~1.4kg;人均年產生量為440~500kg。如果以39%的城市化人口測算,當前,我國城市垃圾的年產生量已超過2.2億t,如果加上歷年來堆存在城市周邊尚未處理的60多億t陳腐垃圾,在我國現(xiàn)有的688座大、中城市中,已有200多座處于垃圾山的包圍之中。而且這些垃圾的產生量還在以6%~8%的速度在逐年增加,如果不作及時有效地處理,任意堆積,天長日久,勢必會對人類賴以生存的環(huán)境和社會經濟的發(fā)展帶來難以估計的重大影響,因此采取什么方法和技術及時有效地處理好城市垃圾,是所有城市管理者和廣大市民極為關注和亟待解決的重大環(huán)保問題之一。
對城市垃圾的處理,當前常用的方法除回收利用外,主要有集中焚燒、生化堆肥及衛(wèi)生填埋三種。這三種垃圾處理方法各有利弊。衛(wèi)生填埋處理法,費用低廉,但占用土地量多,對環(huán)境有不同程度的污染;生化堆肥處理法,費用適中,但產品用途不廣,要占用一定的土地,對環(huán)境有一定的污染;集中焚燒處理法、一次性投資大,日常運行成本高,但減量效果好,可較大程度地減少農業(yè)用地。從這三種垃圾處理方法的應用情況看:在經濟發(fā)達的國家中,國土面積較大的采用衛(wèi)生填埋法處理的比重較大,如美國約占75%,國土面積較小的,采用集中焚燒處理的比重較大,如日本約占73%;第三世界國家大都是以填埋為主;我國在2000年頒發(fā)的《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》中強調指出:“在具備衛(wèi)生填埋場地資源和自然條件適宜的城市,以衛(wèi)生填埋作為垃圾處理的基本方案”,這是符合我國國情的。據(jù)此提出了以下幾點有關做好城市垃圾處理的方法與建議:在垃圾產生的源頭——社區(qū)配備垃圾預處理設施,由專人對城市垃圾進行收集集中和預處理;對城市垃圾進行分類粉碎、脫水、消毒、膠結和壓塊處理,并以“垃圾塊體的分區(qū)分類堆砌填埋處理”替代“垃圾的混雜式填埋處理”;利用垃圾塊體充填廢棄采礦場,實施城市垃圾處理與礦山采空場修復相結合的環(huán)境綜合治理。
2 社區(qū)垃圾的預處理
城市垃圾及時有效的處理是建立在垃圾分類的基礎上的。沒有垃圾的分類也就沒有垃圾的科學處理可言。在垃圾產生的源頭——社區(qū)配置垃圾預處理設施,由專人對垃圾進行預處理,對提高垃圾中潛在資源的回收利用和垃圾處理中的機械化操作水平,減少環(huán)境的污染,降低處理成本,具有重要的現(xiàn)實意義。
城市垃圾的預處理設備與裝置主要包括:垃圾分類容器、垃圾粉碎機和垃圾壓縮裝置等。城市垃圾的預處理是指城市垃圾的分類、粉碎脫水、消毒粘結和壓縮成形等處理。選擇以街道社區(qū)、行政區(qū)為單元或是全城集中方式進行城市垃圾的預處理,可依據(jù)實際情況決定。基于我國勞動力資源較為豐富,需要安置的就業(yè)人口多,筆者認為采用以街道社區(qū)為單元的方式進行較為合適。社區(qū)規(guī)模的大小,可酌情而定,多則5 000戶左右,少則300戶左右。如果每戶(家)按3.5個常駐居民(人口)測算 ,武漢中心城區(qū)可組成100多萬個家庭(戶);如果每個社區(qū)按1 000戶計算,武漢中心城區(qū)可構成1 000多個社區(qū);如果每個社區(qū)安排4~6人負責對社區(qū)的垃圾進行預處理,武漢中心城區(qū)可為此設置5 000~7 000個工作崗位,用來解決下崗職工的就業(yè)問題。而且,從事社區(qū)垃圾預處理人員的工資也不用財政負擔,可從社區(qū)居民交納的垃圾處理費用中開支。
以街道社區(qū)為單元對垃圾進行預處理,需要在社區(qū)內構筑一個垃圾預處理房,該垃圾預處理房如同一個小型的垃圾中轉站,應作為社區(qū)內必不可少的建筑物之一,納入社區(qū)構建的整體規(guī)劃之中。垃圾處理房的大小,可根據(jù)社區(qū)的規(guī)模與需要確定,一般為20~30m2。在垃圾預處理房內,應配置垃圾預處理設備與設施,以便用來對社區(qū)的垃圾進行收集分類、粉碎脫水、消毒粘結和壓塊處理。
在垃圾產生的源頭對垃圾進行集中分類處理,既可提高垃圾中有用成分的回收利用,又可減少垃圾對環(huán)境的污染,是做好垃圾科學處理的前題和基礎。
3 垃圾塊體堆砌填埋技術與工藝
3.1 垃圾的分類粉碎
垃圾的科學處理是建立在垃圾分類的基礎上的,不作分類的垃圾處理會給環(huán)境維護增添麻煩。因此,垃圾塊體堆砌填埋法首先要求集中分選,取出可再生利用之物后剩下的廢棄之物,按其混雜的物質成分分成可燃物(有機物)和不可燃物(無機物)兩類,然后分別將其置于專用的粉碎機中,粉碎成直徑少于2cm的粉碎物,以利于垃圾的減容、脫水、消毒、粘結和壓縮打包。
3.2 垃圾粉碎物的脫水、消毒
采用擠壓脫水的方法將兩種不同類型的垃圾粉碎物(有機物和無機物)分別予以脫水處理,使其含水量少于30%,然后再在脫水后的有機物類垃圾粉碎物和無機物類垃圾粉碎物中,分別加入適量的消毒劑并攪拌均勻,對其進行消毒處理,以防治蚊蟲蒼鼠的滋生、繁殖和減少垃圾的危害和二次污染。
3.3 垃圾粉碎物膠結、壓縮
在通過消毒處理后的垃圾粉碎物中,加入適量的粘結劑并攪拌均勻,然后將其置于壓縮打包裝置中,把垃圾粉碎物壓縮成帶有1~3個上下貫通的氣、液排出孔的正方形或長方形塊體,氣、液排出孔的直徑為5~10cm,垃圾塊體的體積為0.03~0.5m,容重為0.8~1.5t/m3。這樣既減少垃圾的體積,便于貯運和堆砌填埋;也有利于滲濾液和垃圾塊體中易燃易爆氣體的排放與收集處理和利用。
3.4 垃圾塊體的堆砌填埋
運至垃圾填埋場的垃圾壓縮塊體,按其不同的種類,分區(qū)分層分別堆砌在經過防滲處理,并按設計要求設置了氣液集中收集系統(tǒng)的填埋場的不同區(qū),直至達到預定設計標高,鋪上50~120cm的粘土,對垃圾予以覆蓋處理,以備日后對垃圾填埋場地進行開發(fā)利用。
采用垃圾塊體堆砌填埋法處理城市垃圾,既可減少運輸費用,節(jié)省填埋用地,又有利于垃圾的無害化處理和機械化操作。
4 利用城市垃圾充填廢棄采礦場
利用城市垃圾充填廢棄采礦場是指利用城市固體生活垃圾充填礦山廢棄采空場。這種城市垃圾處理方法是把經過集中、篩選、分類回收后剩下的固體垃圾,先分成有機物和無機物兩類,然后分別予以粉碎脫水、消毒粘結和壓塊等預處理后,運到做好了防滲處理并布有垃圾滲瀝液和垃圾填埋氣體收集管網的廢棄采礦場,分區(qū)分類予以堆砌填埋處理。
當前,我國90%以上的城市垃圾是采用填埋的方法進行處理的,如果按堆存5 000t垃圾占地1畝測算,全國城市垃圾的堆存處理,每年就需要占用土地數(shù)千萬畝,由此可見城市垃圾填埋處理需要占用的土地量之大。另一方面,全國現(xiàn)有的15萬多座礦山,每年都要通過開鑿數(shù)萬公里井巷,剝離數(shù)億立方米地表山體,從地下采出50億t以上的精礦石,形成了大量的新采空場。如果不對這些采空區(qū)作及時的處理,會導致大規(guī)模的地表塌陷和山體滑落等地質災害的產生。而對采空場的處理,最有效的方法是膠質充填,但成本高,絕大多數(shù)礦山,如:煤、磷、鐵等礦山因其產品價格低,承受不起,不能實施。如果能以城市固體垃圾作為充填料回填廢棄采礦場,既可解決城市垃圾填埋處理的占地問題,又通過回填杜絕廢棄采礦場可能引發(fā)的地表塌陷和山體滑落等地質災害問題,是一舉兩得的好事。
從全國礦山的展布情況看,大部分都靠近大、中城市,而且還有專用鐵路、高質量公路或水路溝通,交通十分方便,且有一定的操作性,完全可以當作一項環(huán)境綜合治理的系統(tǒng)工程予以統(tǒng)籌規(guī)劃和實施。
5 結論
(1)從生態(tài)環(huán)境的角度而言,城市垃圾是一種污染源,從資源的角度而言,城市垃圾則是地球唯一在增長一種資源 。及時有效的做好城市垃圾的處理,對促進人和自然的和諧相處和社會經濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
(2)一次性投資少,運行成本的垃圾填埋處理法作為垃圾的最終手段,在當前和今后相當長的一段時間內都將是我國城市垃圾處理的重要手段,有必要進一步研究開發(fā)和完善垃圾填埋處理的方法、技術與設備。
(3)在垃圾產生的源頭對垃圾進行及時的分類和預處理,不僅可減少垃圾裸露堆放和日曬雨淋對環(huán)境造成的污染,而且還有利于垃圾中潛在資源的回收利用和產業(yè)鏈的形成;不僅有利于社區(qū)的安全管理和文明建設,而且還有助于誰污染誰付費治理原則的落實。
(4)先將垃圾分成有機物和無機物兩類并分別進行壓塊或打包處理,然后將垃圾塊體分區(qū)分類予以堆砌填埋處置,不僅有利于垃圾的儲存和運輸,而且還有利于垃圾處理的機械化操作和填埋場區(qū)的后續(xù)管理。
(5)利用垃圾塊體充填廢棄采礦場,既可解決垃圾填埋的占地問題,又可避免因采礦引發(fā)的地質災害問題,而且還有助于廢棄采礦場的復墾利用,是實施環(huán)境綜合治理的有效措施。
城市垃圾處理從清掃、收集、運輸、到最終處理,涉及面廣,既有科學技術問題,也有社會問題,是一項復雜的系統(tǒng)工程。依靠科技,依靠民眾,依靠法制,做好城市垃圾的分類收集和預處理工作,加大垃圾塊體堆砌填埋技術的研發(fā)和推廣力度,實施城市垃圾處理與礦山采空區(qū)災害防治相結合方案,將有助于環(huán)境的綜合治理和城市垃圾處理減量化、無害化、資源化、產業(yè)化目標的實現(xiàn)。
參考文獻
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內黃縣位于河南省北部,東界濮陽清豐縣,南臨鶴壁浚縣,西臨湯陰縣,北臨河北省魏縣.地理座標為東經114°35′-114°,59′,北緯35°39′-36°09′,南北平均長55公里,東西平均寬21.1公里,總面積1161km2。目前內黃縣全縣人口70萬人,縣城人口12.7萬人 , 內黃縣城市生活垃圾年產生總量約為5萬噸,已全部進入垃圾處理場進行處理。
2 內黃縣城市生活垃圾污染危害
內黃縣城在垃圾處理場未建成以前,垃圾堆放在縣城西南司楊莊村旁的大坑內,未設滲瀝液導排和甲烷收集導排設施,也未作任何的防滲處理,污染得不到有效控制。城市生活垃圾的危害主要有:(1)垃圾堆放侵占了大量農田;(2)垃圾露天堆放,有機物分解產生惡臭并釋放大量氨、硫化物等有害氣體,其中含有機揮發(fā)氣體達100多種,這些釋放物中含有許多致癌、致畸物。塑料膜、紙屑和粉塵則隨風飛揚形成“白色污染”,嚴重污染了大氣和城市的生活環(huán)境;(3)垃圾不但含有病原微生物,功能在堆放腐敗過程中還會產生大量的酸性和堿性有機污染物,并會將垃圾中的重金屬溶解出來,形成有機物質,重金屬和病原微生物三為一體的污染源,雨水淋入產生的滲濾液必然會造成地表水和地下水的嚴重污染;(4)垃圾中有許多致病微生物,同時垃圾往往是蚊、蠅、蟑螂和老鼠的孳生地,這些必然危害著廣大群眾的身體健康;(5)垃圾中含有大量可燃物,在天然堆放過程中會產生甲烷等可燃氣,遇明火或自燃易引起火災,造成重大損失。
3 國內外垃圾處理方法
3.1 垃圾處理方法概述
城市生活垃圾成分復雜,與當?shù)亟洕l(fā)展水平、能源結構、氣候條件以及居民生活習慣有關,其處理方法沒有統(tǒng)一的模式。但不同的處理技術、處理方法最終都以垃圾的無害化、減量化及資源化為目標。總的來說,國內外在城市生活垃圾處理方面普遍采用的處理方法主要有三種:衛(wèi)生填埋法、堆肥處理法、焚燒法。這三種處理方法的適用條件和處理效果各有其特點。
(1)衛(wèi)生填埋法:在垃圾填埋場的水平方向和垂直方向分別進行防滲漏處理,將垃圾污水收集后集中處理,并將填埋場產生的氣體進行收集處理。在填埋作業(yè)過程中,采用壓實消毒、覆土等措施,盡量減少對周邊環(huán)境的影響,避免產生二次污染。衛(wèi)生填埋技術成熟,作業(yè)機械設備相對較簡單,一次性投資相對較小,處理成本相對較低,且處理量較大。
(2)堆肥法:堆肥是對垃圾進行資源化利用的有效方式,其處理方法是在人工控制的厭氧或好氧條件下,利用自然中的各種微生物,對垃圾中的各種動物、植物性有機物進行分解,形成穩(wěn)定的腐殖質,同時殺滅垃圾中的各種致病微生物,達到資源化和無害化的目的。
采用堆肥法處理城市生活垃圾可通過前分選對垃圾中的有用成分進行分選回收,其堆肥產品可以作為土壤改良劑施用于農田,也可以進一步加工生產高效復合肥。但垃圾堆肥要求垃圾中有機物含量較高,一般不低于40%為宜。該方法投資相對較大,處理成本相對較高。
(3)焚燒法:垃圾焚燒是利用高溫使垃圾中碳水化合物轉化成CO2和H2O,同時在高溫條件下殺滅垃圾中的細菌與病毒,并對垃圾焚燒過程中產生的熱能進行合理的利用,對焚燒過程中產生的煙氣進行嚴格的處理。垃圾焚燒處理對垃圾的熱值要求較高,要求每千克垃圾低位熱值不宜低于800千卡。由于垃圾焚燒產生的煙氣中含有二惡英等多氯苯物質,會對大氣造成嚴重的二次污染,因此必須對煙氣進行嚴格的處理后才能排放。該方法焚燒設備昂貴,一次性投資大,運行費用也很高。
3.2 國內生活垃圾處理概況
近年來我國城市生活垃圾處理行業(yè)取得了快速的發(fā)展,在中央國債的支持下,地方政府加大了投入的力度。垃圾衛(wèi)生填埋場技術規(guī)范經過2001年和2004年兩次修訂,2007年又增加了CJ113-2007《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范》,已經在填埋場防滲、滲濾液處理、填埋氣體控制等方面達到國際上較高標準。“十一五”期間,一大批垃圾處理項目按照新標準開工建設并相繼投入使用,極大地提高了我國城市生活垃圾處理能力。填埋是我國目前大多數(shù)城市解決生活垃圾出路的最主要方法, 85%的城市生活垃圾采用填埋處理。在填埋處理中,有近80%的屬于簡易和受控填埋場。這些填埋場大多有以下特點:不能做到及時覆蓋;不具備完善的垃圾滲濾液收集、排導和處理設施;沒有完善的填埋氣體排導和處理設施。特別是填埋場的滲濾液,許多填埋場還未能達到達標排放。采用堆肥方式處理的生活垃圾占無害化處理總量的4%。堆肥處理可分為簡易堆肥、好氧高溫堆肥和厭氧消化三類。我國有約10%的城市生活垃圾采用焚燒處理。隨著我國東南部沿海地區(qū)和部分大中城市的經濟發(fā)展和生活垃圾低位熱值的提高,不少城市已將建設生活垃圾焚燒廠提到了辦事日程,正在積極組織實施,目前處于快速發(fā)展階段。
4 內黃縣城市生活垃圾成分與處理技術、工藝
分析
內黃縣城市生活垃圾主要來自居民家庭、飲食服務行業(yè)、商業(yè)、公共場所、街道清掃和集貿市場等,其中不可回收垃圾中有機成分含量約占25.0%,無機成分含量約占65.0%。垃圾成分以不可回收無機物為主,占生活垃圾總成分的90.0%左右。
根據(jù)內黃縣城市生活垃圾的成分組成、自然條件與經濟條件分析,內黃縣城市生活垃圾采取焚燒工藝投資過高,財政難以承受。采用堆肥處理,目前的垃圾有機組分達不到堆肥要求。采用衛(wèi)生填埋處理從投資和處理工藝上均比較符合內黃縣的實際情況,也符合我國縣級城市的實際情況。目前內黃縣的垃圾處理采用衛(wèi)生填埋處理工藝,同時采用了人工防滲技術,對填埋庫區(qū)進行了防滲處理;對填埋氣體進行了集中燃燒處理。經監(jiān)測滲濾液中BOD與COD比值大于0.45,對滲濾液采取的處理工藝為“一體化生化處理系統(tǒng)(包括混凝沉淀池+A/O+MBR膜反應器)+納濾+反滲透”污水處理裝置。在填埋過程中采取了及時覆土、灑水、消毒等措施 ,使填埋場對周圍環(huán)境的影響降到最小。該項垃圾處理工程目前已通過省市環(huán)保部門的驗收,取得了明顯的環(huán)境效益和社會效益。
5 未來城市生活垃圾處理對策的趨勢
隨著城市化進程的快速發(fā)展,內黃城市垃圾產生的數(shù)量將會增加,垃圾填埋場的服務年限逐漸縮短(該處理場服務年限為11年)。由于垃圾填埋處理需占用大量土地,因此垃圾需要減量,要限制過度包裝,減少一次性消費產生的生活垃圾,改變燃料結構,提高燃氣普及率和集中供熱率,減少煤灰垃圾產生量。再者積極開發(fā)垃圾分類收集,垃圾分類收集是實現(xiàn)垃圾資源化的最有效途徑。通過分類收集,不僅可直接回收大量的廢舊原料,實現(xiàn)垃圾減量化、資源化,而且可以減少垃圾運輸費用,大大簡化垃圾處理工藝,降低垃圾處理成本。有機物含量大于40%的垃圾在垃圾分類的基礎上進行高溫堆肥處理。隨著經濟的發(fā)展,垃圾填埋標準越來越高,填埋比例逐步下降,垃圾焚燒將會穩(wěn)步發(fā)展,垃圾焚燒產生的熱能應盡量回收利用。
參考文獻
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關鍵詞:數(shù)據(jù)Flash;數(shù)據(jù)分區(qū);扇區(qū);EEPROM
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.015
引言
在嵌入式系統(tǒng)設計中,經常需要存儲一些非易失性的數(shù)據(jù),在筆者開發(fā)的電動汽車儀表盤中,需要存儲總里程、小計里程、電機故障等其他信息,采用支持對字節(jié)讀寫的EEPROM實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲,操作起來和RAM一樣簡單方便,但同時會在大批量產品的生產中帶來成本問題和維護問題。在有數(shù)據(jù)Flash的MCU中,采用數(shù)據(jù)Flash代替EEPROM實現(xiàn)非易失性的存儲,便可以節(jié)約成本且無需維護,筆者所設計的儀表盤采用內置4KB數(shù)據(jù)閃存的MC9S12HY32做為處理器,足以滿足儀表盤數(shù)據(jù)存儲要求。用Flash存儲數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方式是為每個數(shù)據(jù)分配固定的存儲地址,由于Flash在進行寫操作時需要先擦除數(shù)據(jù)所在的整個扇區(qū)[1],對一個數(shù)據(jù)進行寫操作便會造成對扇區(qū)內其他數(shù)據(jù)的擦除,由于擦除操作耗時較長,不僅效率低,影響嵌入式系統(tǒng)的實時性,而且為了避免丟失其他數(shù)據(jù)需要相當復雜的處理,對MCU的RAM空間也有一定的要求。如果寫入數(shù)據(jù)失敗,會造成所寫入數(shù)據(jù)的丟失,如果在擦除扇區(qū)后發(fā)生掉電,便會造成扇區(qū)內所有數(shù)據(jù)的丟失。不僅如此,由于每次寫入操作都需要先擦除扇區(qū),以擦除次數(shù)表征的Flash使用壽命也無法滿足產品生命周期的要求。本文提供一種利用MCU內部數(shù)據(jù)Flash存儲非易失性數(shù)據(jù)的方法[2],它不僅操作方便,應用接口簡單,而且可以盡量避免扇區(qū)擦除操作,提高存儲效率,同時提高MCU內部數(shù)據(jù)Flash的使用壽命。
總體設計
通過在MCU數(shù)據(jù)Flash上建立多個數(shù)據(jù)分區(qū),存儲數(shù)據(jù)的多個拷貝,避免對Flash固定地址的反復擦除,提高Flash的使用壽命,同時通過數(shù)據(jù)讀寫方法的設計和數(shù)據(jù)分區(qū)的管理,避免對Flash扇區(qū)的不必要擦除,并最終實現(xiàn)和EEPROM讀寫很類似的應用接口。具體地,首先根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應用需求和MCU內部數(shù)據(jù)Flash的扇區(qū)大小,合理設置數(shù)據(jù)分區(qū)大小和個數(shù),將數(shù)據(jù)Flash的若干扇區(qū)劃分為多個數(shù)據(jù)分區(qū)。在每個數(shù)據(jù)分區(qū)的起始地址設置分區(qū)狀態(tài)字[3],反映數(shù)據(jù)分區(qū)的存儲歷史時間,不同數(shù)據(jù)分區(qū)存儲數(shù)據(jù)在不同歷史時間的拷貝,當前數(shù)據(jù)分區(qū)存儲最新的數(shù)據(jù)拷貝;同時為每個數(shù)據(jù)條目建立數(shù)據(jù)狀態(tài)字,反映該數(shù)據(jù)在所在分區(qū)內存儲地址是否已經被擦除。
數(shù)據(jù)分區(qū)設計
首先根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應用需求和MCU內部數(shù)據(jù)Flash的扇區(qū)大小,合理設置數(shù)據(jù)分區(qū)大小和個數(shù),將數(shù)據(jù)Flash的若干扇區(qū)劃分為多個數(shù)據(jù)分區(qū),其取值均為2的n次冪,分區(qū)以0,1,2?進行編號,個數(shù)不大于256。分區(qū)大小和個數(shù)的設置和數(shù)據(jù)Flash的扇區(qū)長度匹配起來,滿足以下公式:
分區(qū)大小*分區(qū)個數(shù)=扇區(qū)大小*扇區(qū)個數(shù)(1)
在每個數(shù)據(jù)分區(qū)的起始地址設置分區(qū)狀態(tài)字,反映數(shù)據(jù)分區(qū)的存儲歷史時間,在分區(qū)擦除后的第一次寫操作完成后更新。設置數(shù)據(jù)條目的格式為data id+data,data id取值區(qū)間為[0,254],為每個數(shù)據(jù)條目的data id和data分配偏移地址,建立數(shù)據(jù)序列,組織數(shù)據(jù)分區(qū),數(shù)據(jù)分區(qū)的格式為:分區(qū)狀態(tài)字+ data id 1 + data 1 + data id 2 + data 2?。數(shù)據(jù)分區(qū)這樣的存儲結構非常適合需要進行多個獨立數(shù)據(jù)存儲的嵌入式系統(tǒng)應用,通過數(shù)據(jù)分區(qū)的格式定義,對其某個數(shù)據(jù)的尋址非常簡單。
數(shù)據(jù)讀取操作
數(shù)據(jù)讀取操作在最新數(shù)據(jù)分區(qū)上進行,首先通過數(shù)據(jù)條目的data id進行偏移地址查表,然后根據(jù)最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號進行地址計算,計算公式如下:
地址=0號分區(qū)首地址+(最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號*分區(qū)大小)+偏移地址(2)
和EEPROM的讀取方式一樣,直接讀取該地址便可以得到數(shù)據(jù)[5],讀取操作不會改變最新數(shù)據(jù)分區(qū)及其狀態(tài)字。其軟件實現(xiàn)如下所示:
void ReadEeprom(uint16_t data_id, void *dest_addr,uint16_t size)
{
u_EepromWord eedata;
uint16_t src_addr;
src_addr = GetDataAddrFromItsId(data_id);
src_addr += (Active_bank * EEPROM_SIZE_BYTES);
while(0 != size){
eedata.word = READFLASH16(src_ addr);
*(uint8_t*)dest_addr = eedata.byte. msb;
((uint8_t*)dest_addr)++;
src_addr++;
size--;
進行分區(qū)拷貝操作,操作完成后更新最新分區(qū)及最新分區(qū)狀態(tài)字。數(shù)據(jù)寫操作流程如圖2所示。
通過為每個數(shù)據(jù)建立狀態(tài)字來表示是否已經在當前分區(qū)上進行了存儲操作,數(shù)據(jù)1的存儲操作便不會影響數(shù)據(jù)2的存儲,數(shù)據(jù)2仍然能夠在當前分區(qū)上進行存儲,而不會每次只要有數(shù)據(jù)的寫操作都會造成所有的數(shù)據(jù)在分區(qū)之間的搬移,這樣不僅提高了寫操作的效率,而且會進一步提高Flash的使用壽命[7]。
分區(qū)拷貝操作
在進行數(shù)據(jù)在分區(qū)間的拷貝操作時,首先備份當前最新分區(qū)狀態(tài)字和最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號,然后更新最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號,查看最新數(shù)據(jù)分區(qū)首地址是否是Flash扇區(qū)首地址,如果是,執(zhí)行扇區(qū)擦除操作[8],然后按照Flash的寫操作命令序列在當前最新數(shù)據(jù)分區(qū)的data id地址處寫入data id,在data地址處寫入data,然后將備份數(shù)據(jù)分區(qū)內的其他數(shù)據(jù)復制到當前最新數(shù)據(jù)分區(qū)中。
最新數(shù)據(jù)分區(qū)及狀態(tài)字更新
最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號的更新算法為:將最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號加一,判斷其結果,如果最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號等于分區(qū)個數(shù),設置最新數(shù)據(jù)分區(qū)編號為0。狀態(tài)字更新算法為:判斷所備份最新數(shù)據(jù)分區(qū)狀態(tài)字是否等于0xfe,如果等于0xfe,設置最新分區(qū)狀態(tài)字為0,否則最新分區(qū)狀態(tài)字加一,然后將最新分區(qū)狀態(tài)字寫入當前最新數(shù)據(jù)分區(qū)狀態(tài)字地址,即數(shù)據(jù)分區(qū)首地址位置。
掉電存儲
如果嵌入式系統(tǒng)在寫操作期間掉電,由于在發(fā)生掉電時最新數(shù)據(jù)分區(qū)狀態(tài)字還沒有更新,再次上電時查找到的最新數(shù)據(jù)分區(qū)仍然是寫操作進行前的那個數(shù)據(jù)分區(qū),通過在寫入操作完成后更新狀態(tài)字的方式保證了即使發(fā)生了掉電,重新上電后數(shù)據(jù)仍能恢復為原來的數(shù)據(jù)分區(qū)中的數(shù)據(jù)。上電時通過分區(qū)狀態(tài)字查找最新數(shù)據(jù)分區(qū)的算法如下:
(1)當存在取值為0的分區(qū)狀態(tài)字時,小于分區(qū)數(shù)的最大狀態(tài)字代表的分區(qū)為最新數(shù)據(jù)分區(qū);
DOI:10.14163/ki.11-5547/r.2016.27.107
糞便隱血試驗現(xiàn)常用的主要有化學匹拉米洞法和免疫膠體金法兩種。化學匹拉米洞法靈敏度較好, 屬于中度靈敏試驗, 能檢測到1 mg/L的血紅蛋白(Hb), 消化道出血5~10 ml即可為陽性, 但特異性低, 易受到外源性食物如含有血紅素、血紅蛋白、肌紅蛋白以及鐵劑、肉類、綠葉蔬菜等影響出現(xiàn)假陽性[1]。由于化學試劑的不穩(wěn)定性, 長期放置會出現(xiàn)反應減弱, 并且如果患者服用大量維生素C或其他具有還原作用的藥物時會出現(xiàn)假陰性結果。免疫膠體金法靈敏度高于化學匹拉米洞法可以檢測到最低0.2 μg/L的Hb, 最高檢出濃度可達2000 μg/ml且不受相關食物藥物影響[2], 這說明免疫膠體金法對人體早期的消化道微量出血更敏感。但高于2000 μg/ml時, 由于前滯反應可出現(xiàn)假陽性。所以柏油樣便出現(xiàn)假陽性時應充分稀釋后進行檢測。由于免疫膠體金法的高度敏感性, 某些服用刺激胃腸道藥物后的正常人也可出現(xiàn)陽性結果。本文主要對兩種方法在糞便隱血試驗中及應用進行評價。報告如下。
1 材料與方法
1. 1 材料 全部糞便標本均系本院門診及住院患者的隨機標本。100例隨機糞便樣本和50例確診為上消化道出血患者的柏油樣便標本。年齡0~90歲, 男82例, 女68例。
1. 2 試劑 免疫膠體金法隱血試紙由上海凱創(chuàng)生物技術有限公司提供, 化學匹拉米洞檢測由珠海貝索生物技術有限公司提供。
1. 3 方法 按照操作說明分別對100例隨機標本及50例上消化道出血標本同時使用化學匹拉米洞法、免疫膠體金法進行隱血檢測。
2 結果
2. 1 100例隨機糞便樣本應用化學匹拉米洞法檢測的陽性率為52%, 膠體金法陽性率為15%, 比較差異具有統(tǒng)計學意義(P
2. 2 50例上消化道出血患者柏油便標本使用化學匹拉米洞法檢測的陽性率為100%, 免疫膠體金法陽性率為86%, 比較差異具有統(tǒng)計學意義(P
3 討論
大便隱血實驗陽性率消化道潰瘍?yōu)?0%~70%, 消化道腫瘤為95%, 糞便中微量Hb的檢出對消化道出血及消化道腫瘤的早期診斷有著重要意義。尤其是對于消化道腫瘤患者, 在早期無癥狀時糞便潛血即可為陽性, 所以此項檢測也可以作為腸癌的重要參考指標, 可以早發(fā)現(xiàn), 早治療, 提高該病患者的生存率[3]。糞便隱血膠體金法的原理是免疫學上的雙抗體夾心法, 故用單克隆抗體法檢測糞便中的隱血時只有糞便中含有人的Hb, 隱血試驗才為陽性, 而其他均為陰性。本文表1結果顯示15例免疫膠體金法陽性結果均作了胃鏡、直腸鏡、內腔鏡等檢查。化學匹拉米洞法受飲食以及含亞鐵離子的食物和藥物對結果均有影響, 包括由于牙齦出血而咽下的血性唾液, 所有這些均可對化學反應造成干擾出現(xiàn)假陽性。如表1中化學匹拉米洞法陽性的52例患者有15例確診為上消化道出血, 21例為柏油便或膿血便, 而其他均無明顯消化道出血癥狀。通過表2發(fā)現(xiàn)了免疫膠體金法的一些缺陷。實驗方法的不同有著不同的影響因素, 對于上消化道出血柏油類糞便的患者, 膠體金法有著較低的陽性率, 檢測上消化道潛血40%~50%不能檢出, 膠體金法檢測為假陰性。所以在檢測上消化道出血時免疫膠體金法陽性率低于化學匹拉米洞法。免疫膠體金法其最低檢測濃度0.2 μg/ml其范圍在0.2~2000 μg/ml, >2000 μg/ml時即出現(xiàn)后滯現(xiàn)象[4]。而Hb穩(wěn)定性差, 在消化道中長期停留發(fā)生變性, 抗原性降低。在表2中7例柏油便且臨床證實為消化道出血的患者免疫膠體金法檢測陰性。所以對此種標本應稀釋50~100倍重新測定;并且在冬天溫度較低時會受到溫度影響使有些陽性標本出現(xiàn)陽性結果較慢。
隱血試驗對消化道出血疾病具有非常重要的診斷與鑒別診斷的價值, 要求其必須具有較高的靈敏度及特異性。不同的實驗方法存在著不同影響因素, 檢測結果也存在差異。通過本次試驗比較作者認為, 糞便隱血試驗免疫膠體金法特異敏感, 但存在假陰性可對臨床造成誤診漏診。化學匹拉米洞法干擾因素多假陽性結果較多, 但對假陽性結果可以用免疫膠體金法予以糾正。因此在實驗室發(fā)出檢驗報告時應標注檢驗方法, 方便臨床醫(yī)生參考, 為臨床提供準確無誤的結果。
參考文獻
[1] 熊立凡.臨床檢驗基礎.北京:人民衛(wèi)生出版社, 2004:243-244.
[2] 蘇麗莎, 路白楊. 試紙卡法和膠體金法檢測大便潛血的方法學評價. 國際檢驗醫(yī)學雜志, 2015(18):2771-2772.
Abstract: The kitchen waste has a direct impact on social and economic development and people's living level. Do the kitchen waste, can effectively integrate resources, promote the benign development of environmental protection work and social economy.
Keywords:Kitchen garbage classification; environment; economy;
中圖分類號:R124.3 文獻標識碼:A 文章編號:
一、廚余垃圾概念
廚余垃圾有狹義與廣義之分,狹義的廚余垃圾是指家庭(包括餐飲機構)飲食中所需的各種食物包括生料及熟食(成品)的殘留物,而熟廚余垃圾分為剩飯、剩菜、饅頭、包子等物;生廚余垃圾包括各類果皮、禽類蛋殼、蔬菜葉、蔬菜皮、骨頭、茶渣等等。廣義的廚余垃圾還包括家庭中使用過的筷子、食品包裝材料等等。
二、廚余垃圾處理方法的現(xiàn)狀及危害
目前,國內很多地方依然保留著處理廚余垃圾的傳統(tǒng)方法,主要通過填埋和焚燒及自然腐爛處理。這三種方式是使用最普遍的,但是這三種方式的危害也十分大。采用填埋的方式容易造成土壤破壞,并且嚴重污染地下水源,導致地下水系統(tǒng)被破壞;而采用焚燒的方式將直接導致大氣污染,在廚余垃圾燃燒過程中產生一氧化碳、二氧化碳及有害氣體和粉塵。有些地方采用自然腐爛的方式,但是這樣操作長時間占用空間,而且造成周邊空氣污濁惡臭,破壞地方形象。
由于中國的消費飲食習慣,廚余垃圾中主要含量為水分,往往高達74%以上。此外廚余垃圾中的鹽分含量(氯化鈉)也普遍偏高。如果不加分類的將水分含量如此高的廚余垃圾與其它垃圾直接混合填埋,這些垃圾將會在高壓和微生物的作用下自動形成滲濾液,這種名為滲濾液的物質并不易降解,而且含有毒性十分厲害的致癌物質。也正是因為這個原因,廚余垃圾處理成了一個讓人十分頭痛的頑疾之一。這些含有致癌物質的滲濾液一旦進入水土植被或者流入河流之中,直接造成垃圾的二次污染。同時,這些垃圾掩埋后,可能釋放出一些易燃易爆氣體,比如沼氣之類的,從而容易在莫某些情況下引發(fā)爆炸,給社會各界造成嚴重后果。
廚余垃圾處理不當對社會環(huán)境造成污染的同時,也會給經濟造成損失。一方面,廚余垃圾造成環(huán)境污染的治理費用將是一筆不小的開支。如果因為廚余垃圾處理而引起地下水污染,植被破壞、空氣惡化,那將是禍及及孫后代的事情,不光光是經濟損失,社會影響也十分惡劣;另一方面,廚余垃圾處理的好,不僅不會帶來環(huán)境污染問題,而且能夠創(chuàng)造經濟效益,對發(fā)展社會經濟發(fā)展有利。
不僅如此,廚余垃圾也是威脅市民身體健康的重大病菌的主要繁衍源頭之一。國外的一些權威微生物實驗室對餐飲垃圾處理是比較重視的,通過他們對餐飲垃圾(泔水)中微生物進行檢測結果表明:各種泔水中含有大量的沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌、結核桿菌等。而恰恰是這些細菌,有著強烈感染性的致病菌,只要在環(huán)境中擴散傳播,或者市民稍有不慎,這些病菌就會侵入人體,對人體健康造成巨大的威脅。廚余垃圾已經成為當今社會影響人體健康的又一重要因素。 在一些農村、城市郊區(qū)的飼養(yǎng)戶普遍通過收集餐飲店的廚余垃圾來飼養(yǎng)各類畜禽,餐飲店的廚余垃圾成了他們飼養(yǎng)畜禽的主要原料。但是他們在如此操作的過程中,已經將一些廚余垃圾中的致病毒菌等有害細菌通過食物鏈的方式傳播到畜禽體內,這些畜禽一旦流入市場,將直接危害食用人群,危害人的身體健康。因為沒有經過科學處理的廚余垃圾不僅僅包含食物殘余,也包含食品加工廢料和各種大量的化學成分、農藥殘留物質、病原微生物等等。在喂養(yǎng)畜禽時,飼養(yǎng)廠為了圖經濟,不會將這些廚余垃圾進行嚴格的消毒、殺菌,致使有害物質能夠直接進入畜禽體內,從而轉移到食用人群體內。這種帶有病原體的畜禽將使得人群的患病率居高不下,造成人畜交叉患病。為社會帶來嚴重的經濟損失。更有甚者,用廚余垃圾中的油脂生產“地溝油”,將廚余垃圾變成“地溝油”的主要來源。人們在食用后就會產生各種頭痛、嘔吐、腸胃不適等各種疾病,嚴重的將導致各種癌癥。
三、廚余垃圾處理方法的有效改進及作用
(一)引導社會風氣,減少廚余排放
廚余垃圾中有一半以上的物品來自浪費,有些是吃剩的飯菜,有些是大片大片摘除的菜葉。有些需要削皮的蔬菜瓜果往往是扔一半吃一半,還有些表面上看起來有些蟲眼或者污點之類的果蔬,大部分家庭喜歡直接丟棄了事,還有少部分人大片大片的切除,造成了極為嚴重的浪費。
對于這些現(xiàn)象,國家要大力做好宣傳引導工作,讓市民減少這些有營養(yǎng)價值食物的浪費,從而減少廚余垃圾排量,從而有效減少廚余垃圾處理工作量,做到資源合理利用,為家庭經濟做出貢獻的同時,也為社會經濟發(fā)展做出了自己該盡的一份責任。
(二)有效實現(xiàn)廚余垃圾分類
廚余垃圾是生活中必不可少的剩余物,即使做到合理的節(jié)約也無法完全消除,這就要求每個家庭及餐飲機構能夠將廚余垃圾進行合理分類。剩飯、剩菜、果皮、蔬菜葉子、禽類蛋殼、骨頭等可以放在另外一個垃圾桶中。這兩種廚余垃圾在回收后的處理方式是不同的,加強廚余分類可以有效幫助廚余資源回收利用,更好的為減少環(huán)境污染,提高環(huán)工工作人員工作效率服務。
(三)實現(xiàn)廚余資源再利用
對于不同分類的廚余垃圾有不同的處理方法。當前國內處理廚余垃圾的方法主要有兩種,一種是通過將廚余垃圾分類后進行堆肥處理,通過一系列方法將廚余垃圾變成各種作物的肥料,不但能夠減少廚余垃圾對環(huán)境的污染,同時也能夠帶來肥料經濟,從而讓廚余垃圾變廢為寶,并且通過堆肥的方式溶解在泥土中,做到最終化解廚余垃圾于無痕;另外一方面,可以通過厭氧消化制沼氣的方法,將分類后的廚余垃圾放入沼氣池中,產生的沼氣可以作為燃料、發(fā)電資源所用,而沼氣廢渣可以用來制作魚飼料。這兩種方式的使用,都可以將廚余垃圾再回收變成資源,為資源稀缺而顯得壓力重重的社會減輕些許的負擔,同時也為良好的社區(qū)環(huán)境做出一份貢獻。
總結
在各種資源短缺的今天,我們要時刻居安思危,在使用各種資源的同時,做到有效節(jié)約資源,通過各種方法方式實現(xiàn)資源的可回收再利用。廚余垃圾在很大程度上具有可回收價值,而且廚余垃圾的處理方式對人類生存環(huán)境、社會經濟發(fā)展有著極大的幫助,用科學發(fā)展的思路解決廚余問題,為社會創(chuàng)造更多的財富,為人們提供更多可以利用的資源,也為環(huán)保事業(yè)做出貢獻。
參考文獻:
廚余垃圾包括吃剩的飯菜、油湯、爛菜葉、果皮、被拋棄的腐敗食物和過期食品等,是垃圾里的大戶。在現(xiàn)有的垃圾填埋場中,各種各樣的臭味主要來自于廚余垃圾。
在不少國家,如何處理廚余垃圾都是一個令人頭痛的問題。目前,各個國家處理廚余垃圾的主要方法還是填埋。然而,這種處理方法對環(huán)境的負面影響很大,不僅破壞了地表的植被和空氣,而且會污染垃圾場附近的土壤和水源。廚余垃圾中還含有大量微生物,成了病菌、病毒、害蟲等的滋生地和繁殖地。為了解決廚余垃圾的污染問題,英國坎諾克市耗資2 400萬英鎊,建立了一座廚余垃圾處理廠,利用廚余垃圾發(fā)電。
廚余垃圾發(fā)電原理簡單
廚余垃圾是一種有機垃圾,主要分為熟廚余垃圾和生廚余垃圾“兩種”,其中,熟廚余垃圾包括剩菜、剩飯、菜葉等;生廚余垃圾包括果皮、蛋殼、茶渣、骨、貝殼,泛指家庭生活飲食中所需用的來源生料及成品或殘留物。這些垃圾若不加以正確處理,會帶來很多危害,如將廚余垃圾加以焚燒,不僅會降低焚化爐溫度,甚至會降低其使用壽命。若進行掩埋處理,則會因其具有機物質,可被大自然中的微生物分解,如果不能迅速消毒處理或妥善處置,極易腐敗發(fā)臭,滋生病菌,妨害衛(wèi)生,污染空氣及水源。
隨著我國城鎮(zhèn)化不斷推進,城鎮(zhèn)規(guī)模迅速擴大和城市人口快速增加,全國城市生活垃圾總量以每年8%~10%的速度增長。城市生活垃圾的無害化、減量化、資源化處理已然成為時代所需。
二、國內外廚余垃圾處理現(xiàn)狀
國內外目前最常用的廚余垃圾處理方法是填埋法、堆肥法、焚燒法、分類回收法。
常用的生活垃圾處理方式各有優(yōu)缺點。填埋法永久性占用土地,會對大氣和土地造成一定污染;堆肥處理首先要進行分類,對垃圾有機物含量要求高,當前我國城鎮(zhèn)地區(qū)的垃圾分類不明顯,不適用該方法;焚燒處理投資大、運行費用高、只適用有機物,僅僅用分類回收并不能從根本上解決廚余垃圾問題。
各國也采取了很多改進措施,比如歐洲采用焚燒發(fā)電、機械生物垃圾處理技術、打包堆山造景、利用隔離空氣高溫分離有機物元素,再合成和催化相結合,最終成為甲醇等工業(yè)原料等;日本采取壓縮、打包、外封填海造林;美國艾克立普斯公司將處理軍用廢棄物技術開發(fā)為民間焚燒生活垃圾的全封閉純氧助燃式焚燒爐,因其技術要求高、成本要求高等原因在中國并沒有推廣。
三、設計實施
(一)流程設計
針對食物垃圾的處理,將處理環(huán)節(jié)分為:食物垃圾碾碎處理、食物垃圾收集、能源再生、發(fā)酵物的回收利用。
系統(tǒng)的設計能夠很好地處理廚余垃圾,并再次回收利用所產生的資源,是一款環(huán)保、能源再生系統(tǒng),可以作為未來小區(qū)發(fā)展的一個趨勢選擇。如圖1。
(二)關鍵環(huán)節(jié)實施與設計
1.廚房垃圾碾碎解決方案
由于當前的廚房食物垃圾體積大小不一,如直接經下水道排出,會堵塞管道,因此先對廚房食物垃圾進行處理是關鍵。目前廚房生活垃圾碾碎器品種多,如果將諸如骨頭、蔬菜等碾碎排入再生系統(tǒng),不僅方便了用戶,而且解決了堵塞問題。
2.能源再生池設計
能源再生池主要收集的是沼氣和發(fā)酵過后的殘留物。沼氣是有機物質在厭氧環(huán)境中,在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下,通過微生物發(fā)酵作用產生的一種可燃氣體。
能源再生池設計主要考慮:安放位置、工作原理、結構、使用等幾個方面。考慮到回收的便利,可以直接裝在小區(qū)地下或者小區(qū)外面地下;綜合其它幾個考慮因素,設計如圖2。
a是進料口,進料口的高度要低于發(fā)酵間堆積物的高度,以防漏氣。
b是出料口,發(fā)酵殘留物的高度一定要高出料管的高度,防止漏氣。
c采用圓形設計,根據(jù)幾何學原理,相同容積的沼氣池,圓形比方形或長方形的表面積小,比較省料,圓形池池壁沒有直角,容易解決密閉問題,而且四周受力均勻,池體較牢固。
四、 結論與展望
以一個小區(qū)10棟樓,每棟樓7層,每層住兩戶人家計算,一個家庭每天產生1.5kg的廚余垃圾,整個小區(qū)產生的廚余垃圾量為420kg/每天,而按產沼氣率0.38-0.52m3/kg,取值為0.5m3/kg來計算,可產沼氣為:一天的沼氣量210m3;一年的沼氣量76650m3。一立方米沼氣,能供4-5口之家煮三餐飯,相當于60W燈泡照明6小時。
發(fā)酵后的肥料也能產生很大價值。普通化肥每噸價格約2000元,且對土壤產生很多危害,如土壤酸化、土壤板結等。而廚余垃圾發(fā)酵后的肥料不但沒有這些危害,還能改良土壤[1][2]。
綜上所述,該方案創(chuàng)新地解決了廚余垃圾變廢為寶的問題,具有保護環(huán)境的價值。因此,該方案具有一定的推廣價值。
桃核不是廚余垃圾。核桃的核比較硬,廚余垃圾的處理器無法解決,如果進入了廚余垃圾處理器,還可能會弄壞,因此不屬于廚余垃圾,屬于其他垃圾,要扔進黑色的其他垃圾桶。其他垃圾指危害比較小,沒有再次利用的價值的垃圾。
通常都采取填埋、焚燒、衛(wèi)生分解等方法處理,部分還可以使用生物分解的方法解決,如放蚯蚓等。其他垃圾是可回收物、廚余垃圾、有害垃圾剩余下來的一種垃圾種類。
(來源:文章屋網 )
中圖分類號: R124.3 文獻標識碼: A
城市餐廚垃圾特性及規(guī)范化處理必要性
城市餐廚垃圾隨著中國城市化迅速發(fā)展而呈現(xiàn)并呈快速上升趨勢。由于飲食
文化和聚餐習慣,餐廚垃圾成了中國獨有的現(xiàn)象。中國餐桌浪費驚人,每天產生巨量的餐廚垃圾。根據(jù)中國固廢網公布數(shù)據(jù)每年產生的餐廚垃圾約4000萬噸。
餐廚垃圾分為餐飲垃圾和廚余垃圾。包括家庭、學校、食堂及餐飲行業(yè)
等產生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。其成分復雜,主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質的混合物。
餐廚垃圾主要特點是“四多一雜”,即:量多、水多、油多、鹽多,組分復雜。用傳統(tǒng)的填埋、泔水喂豬等處理方式會造成污染環(huán)境、易生同源性污染、傳播疾病等后果。
餐廚垃圾在城市垃圾中處于敏感的位置,其介于固廢和廢水之間,且易腐敗產生惡臭氣味,混雜在生活垃圾中使生活垃圾處理困難;無序的處理又導致地溝油和垃圾豬返回餐桌,危害人們的身體健康。規(guī)范化處理餐廚垃圾是城市建設健康發(fā)展的需要,也是對城市管理的一番考驗。
二、目前國內外餐廚垃圾處理概述
1、國外城市餐廚垃圾處理情況
早在20世紀40年代,美國就成功地研制開發(fā)出家庭食物垃圾處理機,如今美國90%以上家庭使用這種機器。在美國,餐廚垃圾產生量較大的單位設置垃圾粉碎機和油脂分離裝置,餐廚垃圾經粉碎機粉碎后進入油脂分離裝置,碎料排入下水道,油脂則送往相關加工廠(如制皂廠)加以利用;餐廚垃圾產生量較小的單位,則將其混入有機垃圾中進行處理。
近幾年的發(fā)展傾向于采用堆肥工藝制成肥料或加工成動物飼料進行資源化回收利用。
歐洲每年產生的餐廚垃圾量5000萬噸左右。歐洲各國特別是德國及北歐較發(fā)達國家對餐廚垃圾管理和處理都有相對完善的系統(tǒng)和體制。
例如德國是一個非常重視生態(tài)平衡的國家,絕大部分垃圾填埋場已經被關閉。餐廚廢棄物處理方式以微生物處理為主,工藝形式為好氧堆肥處理,今年來也開發(fā)了厭氧發(fā)酵的工藝形式,包括濕式厭氧、高溫干式厭氧。
在瑞典,將餐廚垃圾、獸畜糞便、污水污泥和其他生物質一起進行厭氧消化處理,產生沼氣,成為生物天然氣。
過去日本廚余垃圾的處理方式主要為堆肥處理,近幾年出現(xiàn)了很多新的研究方向,主要包括廚余垃圾生產動物飼料及利用廚余垃圾生產生物氣發(fā)電供熱等。同時,在日本廚余垃圾處理技術的發(fā)展非常迅速,一些著名的電器公司如松下、三洋、日立、東芝等公司都把廚余垃圾處理機作為一項很有潛力的產品投入一定的人力和資金進行研制和推廣。
在韓國,近年來餐廚垃圾占城市生活垃圾比例也達到30%左右。
由于韓國特殊的飲食文化,導致其廚余垃圾鹽分很高,這些鹽主要來自泡菜、豆瓣醬等高鹽分食物,因此在韓國堆肥方式處理廚余垃圾并不盛行,在過去很長一段時間內韓國的主要處理方法就是填埋。但是在2005年韓國政府全面禁止了將廚余垃圾進行填埋處理,因此近年來,韓國廚余垃圾的處理方式主要為生化沼氣厭氧消化和兩部厭氧消化。
2、國內城市餐廚垃圾概況
相比較在美國、日本、韓國及歐盟等國,餐廚垃圾資源化處理早已法制化和企業(yè)化,成為了一項成熟的環(huán)保產業(yè),而國內對于餐廚垃圾資源化處理仍處在起步階段。
由于中華飲食文化習慣,相對于國外的餐廚廢棄物大都是食品廢棄物,比如
超市過期食品等,跟我國餐廚廢棄物成分有很大區(qū)別,導致我國不能照搬國外的處理技術和模式,必須要研發(fā)適合我國餐廚垃圾成份的處理技術和模式。
與其他國家相比,中國的餐廚垃圾有著自己的特點,具體表現(xiàn)為:
1. 含水率高,水分占到垃圾總重量的80-90%,這對垃圾的收集和運輸都帶來了難題,常有滴漏滲等現(xiàn)象。
2. 有機物含量高,在高溫條件下,很容易腐爛變質,產生臭味,對收集地點附近居住的居民健康來說是一個威脅。
3.與生活垃圾混雜嚴重,城市居民大多沒有養(yǎng)成分類收集的習慣,同時環(huán)衛(wèi)等相關部門對垃圾分類收集也是剛剛開始試點,遇到很多問題。
目前,我國城市餐廚垃圾主要處置方式是:城市近郊的農民或者個體販運者通過大的餐飲營業(yè)點回收,然后運至城郊的小型飼養(yǎng)場,用以喂養(yǎng)家畜;普通居民產生的廚余垃圾大部分都混入生活垃圾,作填埋或焚燒處置。
不分類收集得廚余垃圾直接填埋,由于其有機成分高,對填埋場的沖擊負荷很大,會污染地下和地表水體,形成病菌滋生地;焚燒處理過程中產生大量二噁英,對焚燒廠周邊居民的健康產生嚴重后果。
由于相關法律法規(guī)的空缺,被排入下水道的大量油脂,被不法商販提取“地溝油”后悄然返回餐桌謀取利益。
據(jù)武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院教授何東平估計,中國居民每年大約要吃掉300萬噸致病、致癌的地溝油。
在科研工作者看來,治理地溝油的難點在于,經過洗滌、蒸餾、脫色、脫臭等精煉過程后,單從外觀和感官上,很難區(qū)分地溝油和普通食用油。
目前,全國已有餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市52個,國家發(fā)展改革委、財政部印發(fā)了《關于印發(fā)循環(huán)經濟發(fā)展專項資金支持餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市建設實施方案的通知》。但運行的還不多,完全運行好的一家也沒有,而且只是餐飲垃圾的處理,廚余垃圾的處理還是一種向往。
目前國內城市餐廚垃圾處理試點項目特征
(1)企業(yè)發(fā)起政府支持。如上海、西寧、寧波、蘭州等典型城市的餐廚垃圾處理進程推進過程中,選址、環(huán)評、規(guī)劃不到位,工藝技術靠摸索,難以成為示范工程。
(2)政府投資模式BT。根據(jù)建成項目來看,沒人下定論。
(3)政府招標企業(yè)投資運行BOT模式。當?shù)卣瓦\行企業(yè)沒有說不好的,業(yè)內人士不愿輕易評價,業(yè)外人士霧里看花。
在餐廚垃圾處理行業(yè)發(fā)展過程中存在以上問題,顯示行業(yè)發(fā)展仍有很長的路要走,究其根本原因還是在工藝技術方面問題最嚴重。由于業(yè)內工藝技術的排它性嚴重,政府過多介入技術評判,使得行業(yè)扭曲發(fā)展,必然導致會有很多項目成為無效投資,與初衷相違背,浪費人力財力。為了促進行業(yè)的良性發(fā)展,政府、企業(yè)、業(yè)內專家應作階段性總結,集思廣益,為餐廚垃圾處理行業(yè)健康發(fā)展作出應有的努力。
四、餐飲垃圾、廚余垃圾處理項目投資建設中的關注點
(1)無害化與資源化:無害化和資源化并不沖突,是相輔相成的;只有資源化程度越高,無害化才能更徹底。有的政府部門因忌違地溝油而不要油脂,只要無害化做得好,結果適得其反,項目只是走過場。
(2)投資與收益:餐廚垃圾的產出是有限的,高投入注定是低收益,精選工藝合理投資才能把項目做好。
(3)主要產品:餐飲垃圾主要產出是油脂,沼氣是無害化的需要,當處理規(guī)模達不到一定量時,沼氣利用更加困難;因此,廚余垃圾不適合單獨處理。
(4)項目節(jié)點:根據(jù)處理規(guī)模大小適當控制工藝鏈的程度,避免投資失控;小城市因考慮多種垃圾統(tǒng)籌處理以保障投資利益正常化。
實現(xiàn)餐廚垃圾處理規(guī)范化
餐廚垃圾處理規(guī)范化任重道遠,首先需要處理工藝技術規(guī)范化,新建項目不再霧里看花,在工藝路線選擇上放心踏實,政府看到社會效益,企業(yè)看到經濟效益。其次,政府需要常態(tài)化規(guī)范化管理,使處置企業(yè)安心,市民放心。根據(jù)我們的研究需要做好以下幾點:
(1)在全國范圍布局廢棄油脂回收和深加工的網點 ,并建立長效價格體系、監(jiān)管制度和市場化運作,處置透明化才是徹底解決問題的關鍵;使廢棄油脂最大程度資源化同時消除食品安全隱患。
(2)明確行業(yè)稅收優(yōu)惠政策,能讓企業(yè)光明正大的經營下去;因沒有稅收優(yōu)惠政策文件,目前運行企業(yè)不能按正常財務制度處理經營收入。
(3)開放的工藝技術合作模式,把行業(yè)最先進的理念和技術用到每一個項目中;現(xiàn)行政府招標方式對餐廚垃圾處置項目存在弊端,政府部門過多介入工藝路線選擇效果并不理想,應讓運行企業(yè)完全承擔技術責任,這樣有利于處置技術的進步,加快餐廚垃圾處置行業(yè)的發(fā)展進程。
(4)合適的處置程度,不做小而全的無謂投資,實現(xiàn)資源整合;