固廢筒倉技術(shù)

1、固廢筒倉技術(shù) 1、現(xiàn)狀和解決方案目前垃圾填埋已逐漸淘汰，焚燒日益成為主流。焚燒的最大問題是垃圾的含水量太高。俗話說：水火不相容，盡管現(xiàn)代焚燒爐技術(shù)含量很高，但只要是焚燒高含水量的垃圾，就必定存在著違反科學(xué)常理的先天不足，于是就帶來了：難焚燒、能耗大、二噁英污染嚴(yán)重等一系列問題。只要這種先天不足一直存在，那么任何對于垃圾焚燒先進性的宣傳，就像是吹噓高科技能使水變油一樣，無法讓人信服。于是反焚燒人士就提出了垃圾分類，最簡單的分類是將垃圾干濕分類，將以廚余為主的濕垃圾分類收集，進行生化處理，而將其余干垃圾焚燒。這對于焚燒而言，無疑是個很大進步?？筛衫鴨栴}解決了，濕垃圾還是無解：濕垃圾降解

2、速度很慢，無法面對每天源源不斷產(chǎn)生的巨量濕垃圾，于是只能將尚未降解透徹的偽肥料匆匆出廠，結(jié)果農(nóng)民不要，又無法處置，最終必然污染環(huán)境。如果濕垃圾的處理一直找不到可靠的技術(shù)支撐，那么垃圾分類難免還是要夭折。社會上出現(xiàn)的主燒派和反燒派之爭，其實就是對濕垃圾處理方法之爭，反燒派主張濕垃圾應(yīng)通過生物降解重回大自然，以形成良性循環(huán)?？衫硐牒茇S滿，現(xiàn)實很骨感，當(dāng)生物降解無法實現(xiàn)無害化時，重新與干垃圾混合再回焚燒爐就成了唯一的選擇。其實固廢專家們早已經(jīng)是黔驢技窮了，他們已經(jīng)預(yù)感到：隨著垃圾日益增多，人口密集的大城市隨時都有可能爆發(fā)垃圾污染的惡性事件。于是就提前做了鋪墊，聲稱：垃圾問題不僅僅是一個技術(shù)問題，同時

3、還是個管理問題，另外還是一個全民素質(zhì)提高的問題，比如垃圾分類能否做細做好，能否從源頭上減少垃圾等。反正有禍得大家一起擔(dān)著，從政府到市民，人人有責(zé)，個個有份。而他們照樣還是以技術(shù)權(quán)威自居，站在道德制高點上，對所有人指手畫腳。在我看來，關(guān)鍵是技術(shù)路線要走對路，那么治理垃圾并不難，不需要高科技，也不需要花很多錢，就能徹底消除垃圾污染。首先是要找到一種巨型且廉價的特殊容器，能夠?qū)⒗芊鈨Υ嫫饋恚估c外界環(huán)境隔絕，這樣雨水不能入侵，就不會產(chǎn)生很多滲瀝液，而垃圾在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣，也可以通過諸多管道收集后，集中排放到容器外，或利用或焚燒，就能消除臭氣污染。這種容器就是固廢筒倉，是利用垃圾具有的加

4、筋土特征制作的特殊儲存容器。建造多個固廢筒倉就可以組合成一個垃圾干化場，各筒倉分別輪流承擔(dān)：新鮮垃圾進料、腐熟穩(wěn)定、和晾曬干化出料。以日處理1000噸生活垃圾為例，每噸新鮮垃圾只需花費27元，就可以獲得腐熟透徹，且干燥度理想的干化垃圾。既解決了濕垃圾降解不徹底的難題，又為下一步垃圾焚燒提供了高質(zhì)量干化垃圾，使垃圾焚燒無論在經(jīng)濟效益和環(huán)境效益方面，都能得到巨大提升。2、兩次實踐固廢筒倉倉體是由鋼筋網(wǎng)片拼接成圓筒狀組裝而成，一節(jié)圓筒狀倉體高度1米，內(nèi)附土工膜襯墊層。隨著垃圾進料增多逐節(jié)升高筒倉體，直至滿倉后覆蓋密封。固廢筒倉曾在2008年和2013年做過，見照片：例1：2008年4月在安徽舒城縣做

5、的固廢筒倉    安徽舒城項目因非本人投資，實施過程無法把控，當(dāng)出現(xiàn)問題后承包商沒有征求本人意見，也沒有進行有效補救，結(jié)果在遭多次投訴后，縣政府不得已終止了該項目。例2：2013年10月在蘇州吳江七都鎮(zhèn)做的固廢筒倉注：因當(dāng)時沒有找到合適吊網(wǎng)，故垃圾只好先人工裝袋后再吊運。滿倉后封倉注：筒倉裝滿后封倉。因垃圾人工裝袋，所以搞得地上很臟。       吊運垃圾應(yīng)采用可防止?jié)B瀝液漏出的專用吊兜（相似物見以下照片），是由起重吊帶與篷布縫制而成，經(jīng)專門設(shè)計其一次起吊重量可達到20噸。吊運作業(yè)時，

6、先將吊兜攤鋪在地上，而后車載垃圾傾倒其中，最后吊車起吊進入筒倉。封倉1個月后就產(chǎn)生較大沉降且無滲瀝液再漏出吳江七都鎮(zhèn)項目是本人投資所建，主要是為探索倉體網(wǎng)片的合理構(gòu)造（鋼筋直徑和間距），以及倉體網(wǎng)片之間的銜接，還有觀察垃圾腐熟程度，以及倉底滲瀝液的流出量。經(jīng)歷這次實踐體驗，獲益匪淺。當(dāng)時七都鎮(zhèn)垃圾填埋場已接近封場，后續(xù)垃圾將全部送吳江焚燒廠焚燒。且當(dāng)初也與吳江城管局約定，不謀求項目實施應(yīng)用，僅僅是通過實踐獲得體驗和數(shù)據(jù)，因此筒倉建好存放1年后就拆除了。3. 筒倉構(gòu)造垃圾入倉后，會在筒倉底部產(chǎn)生一些滲瀝液，為了避免滲瀝液下滲和外溢，可在筒倉底部滿鋪防滲墊層，并在防滲墊層上敷設(shè)排水席墊和盲溝收集滲

7、瀝液，而后經(jīng)污水泵抽取后回噴至筒倉頂部，使筒倉上、中部尚未達到飽和的生活垃圾最大限度地吸附來自筒倉底部的滲瀝液。另外，也可以在筒倉底部鋪設(shè)適當(dāng)厚度的干燥物（如干化垃圾或焚燒爐灰渣）以吸附滲瀝液。在筒倉內(nèi)部分布有多層集氣管道以收集沼氣，集氣管采用軟式透水管，相鄰集氣管間距約為23米。沼氣收集后排出倉體外，焚燒可消除臭氣污染。筒倉內(nèi)構(gòu)造如下圖：                                   

8、0;                                   垃圾在堆酵過程中發(fā)熱，產(chǎn)生沼氣和水蒸氣，兩者會通過集氣管道向外排出，使堆體內(nèi)含水量有所下降?；蛟S有人會提出質(zhì)疑：同樣是新鮮垃圾進入容器，且沒有外來水的入侵，為什么進入筒倉后只產(chǎn)生少量滲瀝液？而進入焚燒廠儲料池中堆酵數(shù)天后，卻會產(chǎn)生出較多滲瀝液需要處理呢？這是因為目的不同，采用的手段也不同。垃圾在焚燒前希望最大限度地降低含水量以提升燃燒熱值，所以

9、通常垃圾在進入儲料池后數(shù)次被抓斗翻拌，以求盡可能多地析出水分，因此就產(chǎn)生了較多滲瀝液。而垃圾進入筒倉后是靜止不動，堆高后被自然壓實。特別是在垃圾堆體中含有大量塑料袋，它們會阻止來自上部的滲瀝液下滲，所以絕大部分滲瀝液是被滯留在垃圾堆體中，真正能夠下滲到筒倉底部的就很有限了。估計筒倉進料封倉后約1個月左右，倉底就抽不到滲瀝液了，此時可以將污水泵拆除。盡管沼氣的產(chǎn)生和水蒸氣的排出會降低垃圾堆體中的含水量，但是距干化標(biāo)準(zhǔn)還相距甚遠。在經(jīng)過長時間堆酵腐熟后揭開倉頂覆蓋，通過日照晾曬來大幅度降低倉頂垃圾含水量，而后再將曬干垃圾采用機械剝離出料，方法簡單成本低。4、垃圾干化場設(shè)計垃圾干化場的運營，是對一個

10、由多個筒倉組成的筒倉群，進行循環(huán)運營操作。在這個筒倉群中的各筒倉，分別輪流執(zhí)行著以下三種任務(wù)：其一是進料：筒倉群中始終有1個筒倉是處在進料狀態(tài)。其二是密封儲存：垃圾進料滿倉后覆蓋土工膜密封，其后需要有一個足夠長的時間來維持筒倉密封，比如期望歷時1年，使每個密封筒倉都能渡過一個劇烈生化反應(yīng)的夏季，以促使其中的可腐垃圾徹底腐熟穩(wěn)定。假如每裝滿1個筒倉需要30天，且有12個筒倉是處在滿倉密封狀態(tài)，那么垃圾就都獲得了30X12=360天的腐熟周期。其三是晾曬出料：當(dāng)垃圾腐熟穩(wěn)定后，就要揭蓋晾曬，待晾曬干后再將筒倉表面干化垃圾出料。比如若某筒倉的平均高度為12米，揭蓋晾曬后平均每天可出料5厘米，那么該筒

11、倉出料完成需要：12÷0.05=240天，即需要晾曬筒倉240÷30=8個。按以上假定條件，該垃圾干化場共需建1+12+8=21個筒倉，每裝滿一個筒倉需30天，其循環(huán)作業(yè)流程如下：依次從1號到13號筒倉裝滿垃圾，當(dāng)?shù)?3號裝滿時，1號筒倉已經(jīng)密封儲存了有30X12=360天。所以當(dāng)?shù)?4號筒倉開始進料時，1號筒倉即可開倉晾曬垃圾。依次從14號筒倉到21號筒倉填滿需要30X8=240天，此時1號筒倉已經(jīng)完成出料12/0.05=240天，正好全部出空。所以當(dāng)再次向1號筒倉進料時，就開始了第2輪循環(huán)作業(yè)。在循環(huán)作業(yè)過程中，只有進料筒倉是始終保持1個筒倉。其它密封儲存筒倉、晾曬出料

12、筒倉的個數(shù)，都是可以根據(jù)實際情況隨時進行調(diào)整的。判斷密封筒倉中的垃圾是否已經(jīng)腐熟透徹，是根據(jù)排出的沼氣量來確定的，當(dāng)排出的沼氣量趨于零時，說明倉體內(nèi)部垃圾已經(jīng)腐熟透徹。如果完成腐熟提前，可以減少密封儲存筒倉個數(shù)，反之則需要增加密封儲存筒倉數(shù)量。晾曬出料的筒倉個數(shù)也必須根據(jù)天氣狀況隨時調(diào)整，因為晾曬作業(yè)純屬“靠天吃飯“，如遇雨天不僅不能出料，還必須全部覆蓋出料筒倉作業(yè)面以避免垃圾被淋濕。所以若遇連續(xù)陰雨，則應(yīng)增加晾曬出料筒倉的數(shù)量。垃圾干化場運營分為新建運營周期和正常運營周期。在新建運營周期內(nèi)，所有筒倉均為新建，在此期間，垃圾進料是滿負(fù)荷運營，但只能獲得數(shù)量有限的干化垃圾。當(dāng)填滿最后一個筒倉，重

13、新向第1號筒倉進料時，即意味著進入了正常運營周期。從此以后，所有筒倉都是重復(fù)利用，僅計算維修和折舊費用，而垃圾進料與干化垃圾出料均為滿負(fù)荷運營。某垃圾干化場設(shè)計示例如下：首先確定以下條件：（1）單個筒倉填滿天數(shù)約為30天；（2）密封儲存時間不小于365天（1年）；（3）晾曬筒倉每天平均出料5厘米；（4）入倉垃圾自然壓實后容重為1（噸/立方米）；（5）干化垃圾壓實容重為0.7（噸/立方米）；（6）每噸干化垃圾的出料費用估算為20元。而后根據(jù)各日處理量不同，分別求解單個筒倉設(shè)計參數(shù)、筒倉群設(shè)計參數(shù)、以及新建運營周期和正常運營周期的運營費用計算。因表格較長分為兩段，如下：續(xù)表：從表中可以看出：在正常

14、運營周期，且日處理量為500噸時，每噸垃圾的干化綜合單價僅28元，這其中包括了全部工序：垃圾進料、腐熟穩(wěn)定、以及晾曬干化出料。另外，在日處理量100300噸區(qū)段，進料每噸費用相差較大，其中有兩個原因：其一是：倉體材料費用雖然隨著倉體半徑的加大而增加，但若按單位容積計算倉體費用卻反而減小 ，這是因為圓半徑與面積是平方和關(guān)系，但這只是次要原因。主要原因是其二：取決于吊運垃圾作業(yè)是否能夠高效運行。與吊運作業(yè)相關(guān)的機械和人工有如下幾項：(1)25噸汽車吊，臺班費為2000元；(2)為吊運服務(wù)6人，其中汽車吊下2人，筒倉作業(yè)面 4人，每人每天工資按200元計，6人每天需1200元。

15、以上2項合計為3200（元/天）。按一次吊運10噸垃圾，且每完成一次吊運作業(yè)平均需消耗5分鐘，那么一天工作8小時，可吊運垃圾約1000噸。按日進料1000噸計，每噸垃圾的吊運費用為：3200÷1000=3.2元；若按日進料100噸計，則每噸垃圾吊運費用為：3200÷100=32元。所以，只有當(dāng)日進料不少于500噸時，吊運作業(yè)才可以高效運營。當(dāng)日進料僅100噸時，吊運作業(yè)效率很低，絕大部分時間都是空閑著，所以導(dǎo)致單位進料費用很快上升。若承包方自備吊運機械，可有效降低吊運費用。出料機械可采用輕型挖掘機和扒渣機（如下圖示），將筒倉表層曬干垃圾扒出后裝進吊兜或噸袋，再由汽車吊吊運至

16、卡車上運出。各個筒倉位置可依據(jù)地形隨意分布，只要能夠滿足方便進出料即可。另外，由于筒倉不附帶任何固定建筑，所以可以在實施過程中隨意增加、減少、或另選址。因此垃圾干化場不僅可以適用于平原地形，也可以在山區(qū)丘陵地形建造。5、臭氣影響 在固廢筒倉內(nèi)均勻分布有集氣管道，相鄰集氣管水平或豎向間距約23米。相對密集的集氣管道可以高效收集沼氣，集中排出后或利用或焚燒，可有效消除臭氣污染。但在筒倉進料作業(yè)面會有臭氣產(chǎn)生，若垃圾新鮮，則臭味相對較小。在出料晾曬作業(yè)面，臭氣已經(jīng)隨垃圾腐熟穩(wěn)定（或者稱為礦化）基本消除。6、固廢筒倉技術(shù)的優(yōu)越性6.1 操作簡單：除了垃圾的進料和出料，其它如腐熟和干化過程均無需人工干預(yù)

17、。6.2 超低價：當(dāng)日處理量不小于300噸時，每噸垃圾的綜合干化單價不超過30元，該綜合單價包含了筒倉投資、垃圾進料和出料全部費用。6.3 無固定建筑物：采用加筋土理念制作的固廢筒倉，具有超大容量又非常廉價，無固定建筑物，在出料后可自由搬遷。6.4 無滲瀝液需要處理：垃圾進料滿倉后倉頂覆蓋密封，雨水不能入侵。封倉初期倉底有滲瀝液匯集，可收集回噴至倉頂，以增加倉體上部和中部垃圾含水量來消納倉底滲瀝液。根據(jù)試驗觀察，通常持續(xù)回噴1個月左右，倉底就不再有滲瀝液匯集。6.5 簡化垃圾分類：在上海一些社區(qū)已經(jīng)開始了垃圾強制分類，具體是分為四類：可回收垃圾、有害垃圾、濕垃圾、干垃圾。而采用本技術(shù)后，垃圾分

18、類可簡化為三類，即：可回收垃圾、有害垃圾、其它垃圾（濕垃圾和干垃圾不用分）。其實”可回收垃圾“和”有害垃圾”的分類還比較容易理解，真正把上海市民“逼瘋”的是干濕分類。如果采用本技術(shù)干濕垃圾不用分類，且統(tǒng)稱為其它垃圾，那么垃圾分類的推行就變得簡單、親民友好多了。6.6 遠勝于現(xiàn)行各種生物降解技術(shù)從表面上看，固廢筒倉技術(shù)似乎是在處理混合垃圾，可事實并非如此。在長時間的儲存過程中，混合垃圾中的無機類，如磚瓦礫石、玻璃陶瓷等，以及廢塑料，不會產(chǎn)生任何變化，而唯有混合垃圾中的可腐垃圾才會產(chǎn)生巨大變化，當(dāng)它們?nèi)繌氐赘旆€(wěn)定后，就從原先對環(huán)境有害的可腐有機物，脫變?yōu)閷Νh(huán)境無害的無機物。所以，固廢筒倉技術(shù)從

19、本質(zhì)上講，是針對所有可腐垃圾使之無害化的一項技術(shù)。以處理廚余垃圾為例，無論從處理質(zhì)量上（腐熟的透徹性和不產(chǎn)生二次污染）、處理規(guī)模上、以及處理成本上，相比較現(xiàn)行各種廚余垃圾處理技術(shù)，都要遠遠勝出一籌。這讓那些滿心期望采用生物學(xué)高科技來降解濕垃圾的專家恐怕是要大失所望了。現(xiàn)實就是如此，治理污水和治理垃圾其實完全是兩碼事，前者需要的是具有生物化學(xué)知識的給排水專家，而后者需要的是具有加筋土知識的道路工程專家。6.7 大幅度提高焚燒經(jīng)濟效益和環(huán)境效益垃圾經(jīng)干化后再焚燒會產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，日焚燒量會有數(shù)倍增加，可少建焚燒爐多燒垃圾。在建設(shè)投資和運營成本都大幅度降低的情況下，發(fā)電效益卻可以大幅增加。另外，焚燒干

20、化垃圾無需再添加任何助燃劑就可以輕松維持爐內(nèi)高溫，因此二噁英生成的幾率也會大幅度減小。6.8 有利于綜合處理，實現(xiàn)零垃圾剩余垃圾干化后失去了粘滯特征，因而非常有利于機械高效率分選。比如首先可采用風(fēng)力分選，將不能焚燒，且又阻礙焚燒的重物質(zhì)，如玻璃、陶瓷、磚瓦礫石及金屬等分離出去，余下輕物質(zhì)如：廢塑料、布料、干化廚余等再進入焚燒爐焚燒，這樣就又再一次提高了焚燒效率。另外，也可以將經(jīng)濟價值較高的廢塑料分選出來，再生利用。只要在經(jīng)濟價值上有利可圖，剩余垃圾還可以進一步細分回收利用，直至最終剩余磚瓦礫石等可用來填筑路基，實現(xiàn)零垃圾剩余。7、倉體結(jié)構(gòu)受力分析筒倉倉體是由若干鋼筋網(wǎng)片拼接圍合而成。其中水平向

21、環(huán)形鋼筋是受拉構(gòu)件，主要承受來自垃圾堆積后對倉體內(nèi)壁產(chǎn)生的側(cè)壓力。而豎向鋼筋則是受壓構(gòu)件，主要承受來自上部倉體產(chǎn)生的重力。      在生活垃圾中夾雜有大量塑料袋就形成了加筋土，堆積后其產(chǎn)生的側(cè)壓力就會大大減少。其實加筋土并不神秘，比如在農(nóng)村建造的土坯墻就早有應(yīng)用，在土中摻和纖維物質(zhì)（如蕁麻、秸稈等）形成加筋土，就不容易坍塌。在公路擋土墻設(shè)計，以及軟土路基加固中也常常用到加筋土。盡管在土中加筋后可以減少側(cè)壓力，但側(cè)壓力還是客觀存在的，其作用在倉體內(nèi)壁究竟有多大？可以通過觀察環(huán)形鋼筋的拉伸變形來判斷。    凡學(xué)過材料力學(xué)課程

22、的，一定對鋼筋的拉伸實驗不陌生，如下圖所示：上圖是Q235低碳鋼筋的拉伸應(yīng)力應(yīng)變圖。圖中A點是鋼筋的彈性極限，D點是鋼筋的強度極限，E點是鋼筋的斷裂點。    當(dāng)鋼筋拉伸達到A點時，其變形率為0.1%；    當(dāng)鋼筋拉伸達到D點時，其變形率為16%；    過D點后，無需再增加拉力，鋼筋會繼續(xù)延伸，直到延伸率達到約26%時斷裂。    有了上述知識就可以通過現(xiàn)場觀察，確保環(huán)形鋼筋的伸長變形在安全范圍。具體操作如下：    通常在距地面約1.5米處

23、倉體受側(cè)壓力最大，可以選擇此處環(huán)形鋼筋觀察其拉伸變形。    當(dāng)垃圾進料高度超過1.5米后，處在高度1.5米的環(huán)形鋼筋開始受到側(cè)壓力的作用逐漸繃緊，采用鋼卷尺沿環(huán)形鋼筋標(biāo)定10米長度并做好標(biāo)記。    繼續(xù)進料并觀察標(biāo)定長度的延伸，當(dāng)延伸達到0.01米時，可知環(huán)形鋼筋已經(jīng)達到彈性極限。不過10米長度才延伸了1厘米，肉眼觀察并不明顯。    如果鋼筋的延伸率達到1%，即10米鋼筋延伸了10厘米，經(jīng)鋼尺丈量就能明顯觀察到了。    如果鋼筋的延伸率達到16%，即10米鋼筋延伸了1

24、.6米，就意味著達到了強度極限，鋼筋會繼續(xù)延伸并斷裂，當(dāng)然這是絕對不允許出現(xiàn)的。    在實際應(yīng)用中，建議確定允許變形率在2%以內(nèi)，即標(biāo)定10米長度允許延伸0.2米，這種變形既可確保結(jié)構(gòu)安全，還能很容易觀察到。    以下討論如何確保豎向鋼筋的結(jié)構(gòu)安全。    相同直徑的倉體向上疊加時，下部倉體需承受來自上部倉體的重力，并且當(dāng)垃圾發(fā)生沉降時，會向下部倉體傳遞很大的沉降重力，如果重力過大，則下部倉體中的豎向鋼筋將發(fā)生彎曲變形，形成結(jié)構(gòu)性破壞，這是不允許的。    解決方法采用兩

25、種不同高度的倉體網(wǎng)片交替疊加上升，當(dāng)倉體上升到適當(dāng)高度時，將高度較低倉體網(wǎng)片拆除，以消除倉體豎向力的傳遞。8、其它固廢的干化81 市政污泥：出廠市政污泥（含水量約在80%）的總量相比較生活垃圾總量要小得多，可以與生活垃圾一起進入筒倉腐熟并晾曬干化，而后再將干化污泥與干化垃圾出料后一起焚燒。8.2 秸稈和畜禽糞便：兩者進入筒倉后就消除了對外界環(huán)境的污染，經(jīng)腐熟后就是上好有機肥，可謂一舉兩得。因秸稈產(chǎn)生面廣量大，不宜進行長途運輸，故將筒倉設(shè)置在農(nóng)田中是最佳選擇。農(nóng)民只要將秸稈就近運送至筒倉處，待腐熟后就可以獲得有機肥返還。8.3 土壤修復(fù)：某些毒土可以經(jīng)焚燒后去毒，于是這類毒土在焚燒前也需要有個干化預(yù)處理。這類毒土