2933 家用垃圾處理器設計

2933 家用垃圾處理器設計,家用,垃圾,處理器,設計 第一章 引言城市生活垃圾的成分和特性受居民生活水平、能源結構、季節(jié)變化等因素的影響,使得垃圾組分具有復雜性、多變性和地域差異性等特點。其組分主要由煤灰、紙張、塑料、磚瓦、廚渣、毛骨等組成。由于生活垃圾成分復雜,又受到種種因素的制約,因而各國對生活垃圾的處理及其污染治理技術的發(fā)展一般是隨國情而異,往往一個國家的不同地區(qū)也采取不同的處理方法。1.1 國外生活垃圾處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）現(xiàn)狀1996 年以前,奧地利、比利時、加拿大、丹麥、芬蘭、法國、德國、意大利、日本、盧森堡、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英國、美國和新加坡等一些國家的生活垃圾處理方法以填埋法為主。此后,隨著經濟的發(fā)展,越來越多的國家采用焚燒法。目前,日本、瑞士、比利時、丹麥、法國、盧森堡、瑞典、新加坡等國采用焚燒法處理垃圾的比例,都接近或超過填埋法,而堆肥法在國外已較少使用。對于生活垃圾中可利用物質的回收利用率,在發(fā)達國家中平均為25%左右,有的高達 50%以上。1．填埋技術現(xiàn)狀英國最早于 1930 年,美國于 1940 年開始采用生活垃圾衛(wèi)生填埋技術———即有控制的生活垃圾填埋技術。國外從 20 世紀 80 年代開始在垃圾填埋場防滲處理中使用人工合成材料作為襯底,逐步成為一項成熟的技術得到廣泛的應用。通常采用約 2 mm 厚的高密度聚乙烯(HDPE)作為襯底材料,其滲透系數(shù)可達 10-12～10-13 cm/s。目前,人工合成襯底材料已形成了系列產品,并制定了相應設計和施工標準。垃圾填埋場作業(yè)一般由垃圾推土機和垃圾壓實機操作,既可提高場地利用率,又可以減少雨水對垃圾的沖刷。現(xiàn)代化大型生活垃圾衛(wèi)生填埋場大多采用單元填埋法,并對垃圾進行分層壓實和每日覆蓋控制填埋沼氣的自由轉移或擴散是填埋技術的一個組成部分,填埋沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。通常采取的方法一是通過石籠等形式將填埋沼氣導排;二是通過石籠和收集管將填埋沼氣導排并使其安全直燃;三是通過管網系統(tǒng)收集后經過凈化處理作為能源回收利用。2．堆肥技術現(xiàn)狀對堆肥技術進行科學研究始于 20 世紀 20 年代。而高溫好氧堆肥技術是從20 世紀 30 年代開始采用的。根據(jù)工藝流程和運行狀況,高溫好氧堆肥處理技術可分為靜態(tài)好氧堆肥處理技術、動態(tài)好氧堆肥處理技術和間歇式動態(tài)好氧堆肥處理技術 3 種進入 20 世紀 90 年代以來,動態(tài)厭氧堆肥處理技術在一部分國家率先得到了應用。早在 20 世紀的 7080 年代,許多發(fā)達國家曾建設了大批機械化程度較高的垃圾堆肥廠,不少國家還制定了垃圾堆肥產品的技術標準,并依據(jù)相關技術標準生產了多種用途的堆肥系列產品,以適應不同作物、不同土壤和不同用肥途徑(如家庭養(yǎng)花、庭院苗圃、園林綠化、農業(yè)種植等)的需求。同時也在提高垃圾堆肥產品質量,擴大垃圾堆肥產品銷售和拓展垃圾堆肥產品使用范圍等方面做了大量工作,有效地推動了垃圾堆肥技術的推廣應用。20 世紀 80 年代后期,發(fā)達國家的生活垃圾堆肥技術應用陷入低谷,有不少國家的許多規(guī)模較大且機械化程度較高的生活垃圾堆肥廠相繼倒閉。但即使在這種形勢下,一些國家或城市仍在堅持不斷改進垃圾堆肥技術,提高垃圾堆肥產品質量,穩(wěn)步發(fā)展著生活垃圾堆肥技術。目前,國外生活垃圾堆肥廠數(shù)量總體呈下降趨勢,但垃圾堆肥技術的發(fā)展并沒有停頓。發(fā)展較快的有兩種堆肥方式:一是庭院垃圾堆肥;二是制造有機復合肥技術。3．焚燒技術現(xiàn)狀生活垃圾焚燒技術的發(fā)展歷史相對較短,大致經歷了萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。萌芽階段是從 19 世紀 80 年代開始到 20 世紀初期。英國諾丁漢和美國紐約先后采用焚燒方法處理生活垃圾。德國漢堡和法國巴黎也先后建立了世界上最早的生活垃圾焚燒廠。二次世界大戰(zhàn)以后,經濟發(fā)展非常快,城市居民的生活水平進一步提高,垃圾中的可燃物和易燃物迅速上升,促進了垃圾焚燒技術的應用。特別是在 20 世紀 60 年代的電子工業(yè)變革后,許多先進技術在垃圾焚燒爐上得到了應用,使垃圾焚燒爐得到了進一步的完善。從 20 世紀 70 年代到 90年代中期的 20 多年間,是垃圾焚燒技術發(fā)展最快的時期、幾乎所有的發(fā)達國家、中等發(fā)達國家都建有不同規(guī)模、不同數(shù)量的垃圾焚燒廠,發(fā)展中國家已建有或正在籌建垃圾焚燒廠的也不在少數(shù),垃圾焚燒技術的發(fā)展方興未艾。垃圾焚燒法是一種比較有效的垃圾處理方法。它的減量化、資源化和無害化效果都比較理想。垃圾焚燒技術經過幾十年的發(fā)展現(xiàn)在已經比較成熟,機械爐排焚燒爐的類型已經基本定型。制約垃圾焚燒技術發(fā)展的主要因素是二次污染防治技術特別是廢氣處理技術的成敗。4．回收及循環(huán)利用技術現(xiàn)狀近年來,發(fā)達國家把實現(xiàn)生活垃圾資源化提高到了社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度,垃圾資源化已經成為各國謀求的垃圾治理目標。發(fā)達國家在推進生活垃圾資源化進程中,都制定了符合本國國情的相關法律、規(guī)章和各種標準規(guī)范。如德國制定了《關于容器包裝廢棄物的政府令》;法國制定了《容器包裝政府令》;丹麥制定了《再循環(huán)法》;日本制定了《再生資源利用促進法》和《容器包裝再循環(huán)法》;奧地利制定了《包裝條例》等等。除法規(guī)保障外,發(fā)達國家還對廢棄物循環(huán)利用和再生利用予以政策上的支持。同時遵循“誰污染誰負擔”的原則,借助經濟手段來保證有關舉措的實施,如采取課稅制度等。如美國紐約州對使用50%以上再生原料的企業(yè)實行減稅制度。加拿大的部分州實行在銷售過程中對易于再循環(huán)的產品課以小額度稅金,對不易再循環(huán)的產品課以大額度稅金。許多國家對城市居民均實行生活垃圾收費制,不少國家還在商品流通領域實行抵押金制度。如德國規(guī)定產品的銷售者有義務在一次性容器及包裝上加貼標簽,并向消費者收取抵押金。挪威規(guī)定消費者在購買汽車時要繳一定數(shù)額抵押金,在汽車被回收時再連同利息一起返還。另外還有一些國家實行政府補貼和建立基金會等方式來鼓勵生活垃圾的資源化。如瑞士 1996 年起向建設和管理生活垃圾焚燒廠的企業(yè)增加補助金;英國政府給配電公司發(fā)放補貼用以購買生活垃圾焚燒廠生產的電力;法國為推進生活垃圾焚燒發(fā)電事業(yè)的發(fā)展,政府采取資金補貼的方式給予支持。（二）發(fā)展趨勢1．提倡分類收集和回收利用對生活垃圾盡可能進行回收和循環(huán)利用,最有效的途徑是盡可能對生活垃圾實施分類收集。這是發(fā)達國家在實踐中形成的共識。2．鼓勵有機垃圾堆肥處理可以預計,垃圾堆肥技術將在世界范圍內經歷一次從量變到質變的變化過程。但無論如何生活垃圾堆肥技術今后仍將在國外生活垃圾綜合處理體系中占有重要位置。3．穩(wěn)步發(fā)展垃圾焚燒技術垃圾焚燒處理已有 100 多年的歷史,但出現(xiàn)有控制的焚燒(煙氣處理、余熱利用等)只是近幾十年的事。它與垃圾填埋處理相比,具有占地面積小、選址較容易,處理快速、減量化顯著、無害化較徹底以及可回收焚燒余熱等優(yōu)點,在發(fā)達國家得到越來越廣泛的應用。預計將來垃圾焚燒技術仍會繼續(xù)得到發(fā)展。4．填埋是垃圾處理的基本方式雖然垃圾填埋處理率有下降的趨勢,但填埋處理仍是垃圾處理的最終方式。垃圾填埋場的污染控制措施將不斷完善,垃圾填埋場將向大型化發(fā)展,進入垃圾填埋場的有機物含量將有所限制。1.2 我國生活垃圾處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）現(xiàn)狀縱觀國內生活垃圾處理技術的理論研究和工程實踐,成熟且常用的生活垃圾處理技術主要有填埋、堆肥、焚燒 3 種?；厥绽眉夹g目前僅在少數(shù)幾個城市中進行試點工作,應用實例尚不多。1.填埋技術現(xiàn)狀填埋技術作為生活垃圾的傳統(tǒng)和最終處理方法,目前仍然是我國大多數(shù)城市解決生活垃圾出路的最主要方法,約占處理總量的 95%左右。根據(jù)環(huán)保措施(主要有場底防滲、分層壓實、每天覆蓋、填埋導排氣管、滲瀝水處理、蟲害防治等)是否齊全、環(huán)保標準能否滿足來判斷,我國的生活垃圾填埋場可分為 3 個等級:簡易填埋場(非衛(wèi)生填埋場)、受控填埋場(準衛(wèi)生填埋場)、衛(wèi)生填埋場。嚴格按標準建設和運營的衛(wèi)生填埋場數(shù)量較少,部分城市特別是經濟不發(fā)達地區(qū)還是簡易填埋。2．堆肥技術現(xiàn)狀我國具有傳統(tǒng)堆肥技術的悠久歷史,但堆肥處理率并不高。目前只有 5%左右,在我國常用的生活垃圾堆肥技術可分為兩類;簡易高溫堆肥技術、機械化高溫堆肥技術。3．焚燒技術現(xiàn)狀我國生活垃圾焚燒技術的研究起步于 20 世紀 80 年代中期。 “八五”期間被列為國家科技攻關項目,目前僅有深圳、上海等少數(shù)城市采用了焚燒技術,尚處于起步階段。（二）技術發(fā)展趨勢1．填埋技術展望填埋氣體導排技術在生活垃圾填埋場得以普遍采用并不斷完善,同時填埋氣體回收利用技術在取得經驗的基礎上不斷擴大試驗范圍;大中城市的生活垃圾填埋場基本上能做到每天覆蓋。覆蓋材料除粘土外,新型替代覆蓋材料的研制工作也取得進展,并在部分缺少覆蓋土源的生活垃圾填埋場試點應用。在引進、消化的基礎上,開發(fā)出壓實機等新一代的國產化填埋專用機具,用于生活垃圾填埋場并取得較好效果。填埋技術在我國生活垃圾處理領域的主導地位,在今后相當長的一段時間內不會改變,但生活垃圾填埋處理的比例將穩(wěn)步下降,而填埋場中衛(wèi)生填埋場的比例將明顯上升。2．堆肥技術展望發(fā)達國家普遍采用的好氧堆肥技術,在部分示范工程中率先得到應用;在大城市中將逐步提倡經回收利用和堆肥、焚燒等方法處理后的生活垃圾殘余物進填埋場作最終處理,生活垃圾堆肥廠的機械化水平和堆肥質量有明顯提高;堆肥產品中的重金屬含量和碎玻璃等雜質得到有效控制。國產化有機復合肥成套生產技術與設備進一步完善,生活垃圾堆肥廠生產有機復合肥和顆粒肥的比例將逐步提高。由于具有良好的減量化和資源化效果,生活垃圾堆肥技術將重新得到重視,生活垃圾堆肥處理的比例將逐步增加。但如何進一步開拓堆肥產品市場仍有許多工作要做。3．焚燒技術展望我國城市生活垃圾的低位熱值穩(wěn)步提高,低熱值生活垃圾焚燒技術的工藝研究進一步完善;新一代國產化成套生活垃圾焚燒設備的開發(fā)取得成功,并在部分中小型城市形成一定的市場,單臺處理能力 200 t/d 以下的生活垃圾焚燒設備將以國產化為主。生活垃圾焚燒廠的二次污染特別是尾氣凈化技術取得突破,同時人們對二惡英等污染物的關注程度愈加提高;生活垃圾焚燒余熱綜合利用技術得到提高,發(fā)電上網等將繼續(xù)得到政策和稅收方面的支持。生活垃圾焚燒技術將穩(wěn)步發(fā)展,生活垃圾焚燒處理的比例將逐步上升,未來幾年內在部分城市中將建成若干個和國外接軌的生活垃圾焚燒廠。但生活垃圾焚燒技術在我國全面推廣的條件目前尚不具備。1.3 課題的研究意義依據(jù)我國的實際情況，研制適合本國的生活垃圾預處理裝置——生活垃圾處理器，使居民在家中可以直接對廚房垃圾進行初步處理，處理掉的食物垃圾通過下水管路排到陰井中。這樣就在源頭上避免了食物垃圾造成的污染，同時實現(xiàn)了城市生活垃圾的減量化之目的。國外成功的應用食物垃圾處理器來減少食物垃圾的經驗，為我們處理日益增加的食物垃圾開辟了一條新途徑，從而呼喚適合我國的食物垃圾處理器。另外，從源頭解決處理生活垃圾污染的研究還是有很多優(yōu)點：1 減少易腐垃圾數(shù)量，提高環(huán)境質量目前，國家對生活垃圾的處理原則是垃圾的減量化、無害化和資源化。而減量化位居第一位，可見其重要性。廚房垃圾處理器為食物垃圾的破碎預處理裝置，可對廚房垃圾進行初步處理，不但減少垃圾的堆放量，同時確保人們有一個健康、整潔的生活環(huán)境，進而減少疾病的傳染。2 于垃圾的再處理由于廚房垃圾含有大量的水分，給垃圾的焚燒帶來很大的困難，上海浦東垃圾焚燒廠現(xiàn)在就是依靠添加輔助燃料如油進行垃圾焚燒，這樣一方面增加垃圾成本，另一方面在能源緊缺的中國還造成能源的大量浪費。但是若把廚房垃圾在源頭切斷，則可大大的提高生活垃圾的焚燒熱值，同時對垃圾填埋產生的滲漏問題也可大大改觀。3 有經濟、社會效益由于我國經濟與科技水平還不十分發(fā)達，高額投入垃圾處理有較大困難，許多固體垃圾處理廠在引進國外先進技術后，由于缺乏科學的管理和資金的支持，處于半停產狀態(tài)；一些小區(qū)雖然引進廚房垃圾的生化處理機，但其使用成本太高，己經超出百姓的支付能力范圍。擬研制的食物垃圾處理器作為一種面向家庭、賓館及飯店的小型機器，突有體積小，成本底，經濟耐用的特點，可以被人們所接受。加上政府在政策和輿論大力宣傳引導，實行鼓勵政策，一方面提高了百姓的環(huán)境參與意識，充分調動社會力量保護環(huán)境。另一方面，政府還可把節(jié)省下來的大量開支(例：二次污染治理費、城市生活垃圾運輸費)用來研制、開發(fā)垃圾處理的新項目。廚房的食物垃圾易腐爛、有異味、滋生細菌、招引小蟲，成為揮之不去的家庭污染源。食物垃圾占 50%左右。解決食物垃圾對家庭的污染已成為提高家庭生活質量的標志之一。近幾年，食物垃圾處理器在韓、日等國也得到了高速發(fā)展。在北京一些大批量高檔精裝修房已使用了食物垃圾處理器，業(yè)內人士表示，食物垃圾處理器與微波爐等家用電器一樣，將成為家居廚房的標準配置。 食物垃圾處理器是一種現(xiàn)代化的廚房電器，通過改變食物垃圾的形態(tài)來進行及時的食物垃圾無害化處理，能夠將食物垃圾粉碎成漿狀液體或極小顆粒直接從下水管道排出，可輕松實現(xiàn)即時、方便、快捷的廚房清潔，避免食物垃圾因儲存而滋生病菌、蚊蟲和異味，從而有效優(yōu)化家居環(huán)境，并徹底解決下水道容易堵塞的問題。 家庭食物垃圾處理器可以解決家庭垃圾的煩惱--輕松處理食物殘渣、剩余物，讓廚房生活更輕松;使家庭環(huán)境得到改善--解決垃圾變質引發(fā)的環(huán)境污染，讓家庭和社區(qū)不再存放食物垃圾;由此讓家庭告別臟、亂的垃圾環(huán)境，遠離病菌、蚊蟲、蟑螂的困擾。 食物垃圾處理器在歐美國家使用率非常高，一些國家已經立法推廣。這種設備給家庭帶來了舒適健康的生活空間。食物垃圾通過處理后排放，不會對下水管道產生影響，更不會堵塞下水道。其帶來的社會效益和經濟效益驚人，前景十分看好。