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城市生活垃圾分選與綜合利用技術的核心是利用機械等方法高效分選出垃圾不同成分，針對分選出的不同物質加以不同的資源化利用方式。垃圾分選及綜合利用技術擯棄了傳統上垃圾所有組分采用單一處理技術的思維模式，而是基于對生活垃圾基質組成、垃圾組份性質進行深入分析研究的基礎上，通過一系列相互協作的分選設備將生活垃圾細分為有機質類、磁性物質、無機磚石類、塑料類、紙類、織物類等，并結合不同的資源化利用工藝①有機質制作有機肥工藝②廢舊混合塑料制作塑木工藝③織物和紙等可燃物類制備衍生燃料（RDF）工藝等實現高值化利用。垃圾經分選綜合利用之后只有少部分鈍化物質需衛生填埋，減容率達90%以上。

本項目圍繞垃圾分類模式/方法及評價模型建立、農村易腐垃圾堆肥新技術開發、垃圾分類信息化技術及智能裝備研發等進行關鍵技術研究，并集成團隊研究成果研編了垃圾分類系列標準，構建了我國城鄉垃圾分類體系并推廣應用。 1、創建了垃圾分類新模式、方法和技術。基于社會化與專業化相結合的垃圾分類“雙軌策略”理論，建立了生活垃圾分類“2+n”模式和農村生活垃圾“五類三段”分類模式；創建了垃圾分類的物元分析模型、投放方案灰色聚類比選模型及分類效果F-measure評價模型；結合農村易腐垃圾就近處理需求，研發了引風式靜態堆肥技術和重力翻板式間歇動態堆肥技術及裝備，在福建省明溪縣胡坊鎮和安徽省鳳陽縣小崗村進行了工程示范。實施垃圾分類制度對垃圾混合收運處理模式產生顯著影響，垃圾分類后熱值增加，每噸生活垃圾焚燒發電量上升約3%；與混合垃圾填埋相比，CO?減排量接近80%。 圖1 兩型農村小型易腐垃圾（廚余垃圾）就地協同堆肥處理設施（左圖為靜態堆肥設施，右圖為間歇動態堆肥裝置） 2、研發了垃圾分類信息化技術及智能裝備。將傳統垃圾收運技術與信息化新技術相結合，研發了分類信息化管理平臺，發明了具備溢滿報警、感應開門、自動稱重和容量監測等多功能的智能垃圾分類回收箱和溢滿報警、快速升降的太陽能地埋式垃圾收集箱等系列智能裝備，提高了分類系統效率與效能，在全國數以千計的縣（區）街道廣泛應用。應用案例垃圾無害化率100%，居民垃圾分類知曉率、參與率100%、廚余垃圾投放準確率88%。 圖2 智能化垃圾分類投放/收運設施（左圖為智能垃圾分類回收箱，右圖為太陽能地埋式垃圾收集箱） 3、構建了城鄉垃圾分類標準新體系。研編系列垃圾分類標準，就分類工作全范圍、全過程提出了設施建設、設備配備、運行操作等全要素的規定與要求，是規范分類工作的基本依據；首次將農村垃圾堆肥原料和產品含水率上限值分別由60%、30%提升至65%、45%，增強了堆肥技術標準的適用性，擴展了堆肥技術的適用性；研編大件/園林/裝修/餐廚/果蔬等垃圾分類系列標準，填補新興垃圾標準體系空白，指導各行各業垃圾分類工作規范化進行。 圖3 已發布實施的垃圾分類與收運處理標準（共計21項標準） 針對源頭垃圾分類投放社會化特征明顯、組織實施難度大和分類收運環節涉及原有收運系統向分類系統過渡的實際困難，研編、建立了的垃圾分類標準體系，正式發布實施國家團體標準21項，在編18項。在垃圾投放操作、設備運維、作業人員安全生產要求等方面進行了規定，保證了垃圾分類投放及收運過程的規范化和安全性；在數以千計的縣區、街道、社區指導垃圾分類的穩步施行。 【技術優勢】 1. 創建垃圾分類新模式、方法和技術，引領分類技術水平跨越式提升：率先提出垃圾分類“雙軌策略”，實現垃圾社會化分類穩步推進和專業化分類技術水平跨越式提升；提出垃圾分類“2+n”模式，創建兼顧效率與可操作性的垃圾分類投放模型與效果評價指標體系。提出農村生活垃圾“五類三段”模式，解決農村垃圾分類的重點與難點；進行農村易腐垃圾就地協同堆肥處理，提高資源化、無害化水平。 2. 研發分類信息化技術及智能裝備，實現安全、環保、精準、高效分類。開發垃圾分類全流程智慧運營、管理、監管平臺，提高分類系統效率與效能；研發智能化垃圾分類收運設施裝備，改善作業條件、提高工作效率；推廣應用信息化技術及智能裝備，加速推進分類制度施行。 3. 構建城鄉生活垃圾分類標準體系，為全國范圍內規范化推進垃圾分類工作提供依據。研編分類投放系列標準，規范/細化垃圾源頭分類投放和收運操作要求；研編農村垃圾分類系列標準，提升農村垃圾分類處理水平；研編大件/園林/裝修/餐廚/果蔬等垃圾分類系列標準，填補新興垃圾標準體系空白。

本項目圍繞垃圾分類模式/方法及評價模型建立、農村易腐垃圾堆肥新技術開發、垃圾分類信息化技術及智能裝備研發等進行關鍵技術研究，并集成團隊研究成果研編了垃圾分類系列標準，構建了我國城鄉垃圾分類體系并推廣應用。 1、創建了垃圾分類新模式、方法和技術。基于社會化與專業化相結合的垃圾分類“雙軌策略”理論，建立了生活垃圾分類“2+n”模式和農村生活垃圾“五類三段”分類模式；創建了垃圾分類的物元分析模型、投放方案灰色聚類比選模型及分類效果F-measure評價模型；結合農村易腐垃圾就近處理需求，研發了引風式靜態堆肥技術和重力翻板式間歇動態堆肥技術及裝備，在福建省明溪縣胡坊鎮和安徽省鳳陽縣小崗村進行了工程示范。實施垃圾分類制度對垃圾混合收運處理模式產生顯著影響，垃圾分類后熱值增加，每噸生活垃圾焚燒發電量上升約3%；與混合垃圾填埋相比，CO?減排量接近80%。 圖1 兩型農村小型易腐垃圾（廚余垃圾）就地協同堆肥處理設施（左圖為靜態堆肥設施，右圖為間歇動態堆肥裝置） 2、研發了垃圾分類信息化技術及智能裝備。將傳統垃圾收運技術與信息化新技術相結合，研發了分類信息化管理平臺，發明了具備溢滿報警、感應開門、自動稱重和容量監測等多功能的智能垃圾分類回收箱和溢滿報警、快速升降的太陽能地埋式垃圾收集箱等系列智能裝備，提高了分類系統效率與效能，在全國數以千計的縣（區）街道廣泛應用。應用案例垃圾無害化率100%，居民垃圾分類知曉率、參與率100%、廚余垃圾投放準確率88%。 圖2 智能化垃圾分類投放/收運設施（左圖為智能垃圾分類回收箱，右圖為太陽能地埋式垃圾收集箱） 3、構建了城鄉垃圾分類標準新體系。研編系列垃圾分類標準，就分類工作全范圍、全過程提出了設施建設、設備配備、運行操作等全要素的規定與要求，是規范分類工作的基本依據；首次將農村垃圾堆肥原料和產品含水率上限值分別由60%、30%提升至65%、45%，增強了堆肥技術標準的適用性，擴展了堆肥技術的適用性；研編大件/園林/裝修/餐廚/果蔬等垃圾分類系列標準，填補新興垃圾標準體系空白，指導各行各業垃圾分類工作規范化進行。 圖3 已發布實施的垃圾分類與收運處理標準（共計21項標準） 針對源頭垃圾分類投放社會化特征明顯、組織實施難度大和分類收運環節涉及原有收運系統向分類系統過渡的實際困難，研編、建立了的垃圾分類標準體系，正式發布實施國家團體標準21項，在編18項。在垃圾投放操作、設備運維、作業人員安全生產要求等方面進行了規定，保證了垃圾分類投放及收運過程的規范化和安全性；在數以千計的縣區、街道、社區指導垃圾分類的穩步施行。 【技術優勢】 1. 創建垃圾分類新模式、方法和技術，引領分類技術水平跨越式提升：率先提出垃圾分類“雙軌策略”，實現垃圾社會化分類穩步推進和專業化分類技術水平跨越式提升；提出垃圾分類“2+n”模式，創建兼顧效率與可操作性的垃圾分類投放模型與效果評價指標體系。提出農村生活垃圾“五類三段”模式，解決農村垃圾分類的重點與難點；進行農村易腐垃圾就地協同堆肥處理，提高資源化、無害化水平。 2. 研發分類信息化技術及智能裝備，實現安全、環保、精準、高效分類。開發垃圾分類全流程智慧運營、管理、監管平臺，提高分類系統效率與效能；研發智能化垃圾分類收運設施裝備，改善作業條件、提高工作效率；推廣應用信息化技術及智能裝備，加速推進分類制度施行。 3. 構建城鄉生活垃圾分類標準體系，為全國范圍內規范化推進垃圾分類工作提供依據。研編分類投放系列標準，規范/細化垃圾源頭分類投放和收運操作要求；研編農村垃圾分類系列標準，提升農村垃圾分類處理水平；研編大件/園林/裝修/餐廚/果蔬等垃圾分類系列標準，填補新興垃圾標準體系空白。 【技術指標】 分類信息化技術及成套智能裝備已應用在湖北省、浙江省、江蘇省、上海市等地數百個垃圾分類項目中，提高了垃圾分類處理的整體水平，應用案例垃圾無害化率100%，居民垃圾分類知曉率、參與率100%、廚余垃圾投放準確率88%（詳見下圖）。 表1 國內外煤質、煤流檢測技術指標對比 結合農村條件及堆肥產品應用市場特征，首次將農村垃圾堆肥原料和產品含水率上限值分別由60%、30%提升至65%、45%，增強了好氧堆肥技術的適用性（詳見下圖）。 【資質榮譽】 2021年湖北省科技進步二等獎

本發明公開了一種赤泥與生活垃圾焚燒飛灰的協同處置方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將赤泥干燥后研磨成粉末，添加 10wt％至 15wt％的強堿，在 750℃至 850℃之間煅燒活化，冷卻后得到所述重金屬固化劑；(2)將重金屬固化劑和生活垃圾焚燒飛灰混合后得到混合物粉末，所述混合物粉末中重金屬固化劑的質量比例在 45％至 60％之間；將所述混合物粉末按水灰比 0.4 至 0.6 加水攪拌均勻得到凈漿；(3)將凈漿在常溫、常壓下養護 14 至 28 天，得到垃圾焚燒飛灰復合固化體。本方

本發明公開了一種農村生活垃圾炭化的方法及其炭化產品與應用，該方法包括以下步驟：將生活垃圾進行分揀，剔除無機垃圾以及經焚燒后會產生有毒有害物質的有機垃圾；將分揀后的垃圾自然風干后進行粗粉碎，使粒徑小于等于5cm；將粗粉碎后的生活垃圾在缺氧條件下進行炭化，炭化溫度為350～500℃，炭化時間為20min～5h，自然冷卻后得到炭化產品。本發明方法集農村生活垃圾處理、資源化應用以及固碳于一體，經濟、有效、環保，操作簡單，易于推廣；制得的炭化產品作為肥料既能改良農田土壤，又提高了農作物產量，也不會產生二次污染。

項目簡介： 餐廚垃圾等生物質廢棄物易腐敗、滋生蚊蠅，不但產生惡臭氣體、 濾出液等污染環境，而且已成為傳播疾病的因素之一，同時餐廚垃圾 的不當使用也威脅人身健康，因此餐廚垃圾的減量化、無害化和資源 化處理已是國家的重大需要之一。本項目通過篩選、馴化獲得能夠高 效降解木質纖維素、淀粉、蛋白質、油脂等的微生物菌株 20 余株， 構建了系列微生物菌劑 5 種，研發了系列化的餐廚垃圾資源化裝置。 利用上述菌劑在自主研發的裝置中能在 6 小時內實現餐廚垃圾的資 源化。作為土壤基質的產出物中有機質含量超過 80%，氮磷鉀總量不低于 5%，其各項指標均符合或超過農業部有機肥相關標準（NY525- 2012 和 NY884-2012）。 該土壤基質可有效改良當前的鹽堿地和沙漠化土壤，恢復土壤的 生態功能，其社會意義、環境意義重大。 上述相關技術成果在應用過程中具有能耗低，處理效果好的特點。 相關技術成果獲得 2015 年天津市專利金獎，2016 年中國專利優秀獎。

餐廚垃圾的產生量越來越大，由于餐廚垃圾中含有豐富的有機質，微生物處 理技術既能有效消納有機質又能產生生物能源沼氣，具有處理效率高、反應溫和 及成本低等優點。在前期實驗室關鍵技術攻關的基礎上，突破工程化應用瓶頸， 在企業進行了示范項目的建設。項目中對收集后的餐廚垃圾進行精細化分選，粉碎制漿后進行油、固渣和廢液的高效分離；對分離后的各類物質進行分別的處理，獲得生物柴油、沼氣等。生物柴油可對外出售，沼氣可進行后續的利用，包括沼氣發電、燃燒鍋爐等。項目具有較好的環境效益、經濟效益和社會效益。 

一、 技術研發背景（1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，生活垃圾產生量大幅增加，年產生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術的制約越來越嚴重，局部地區已出現不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區生活垃圾處置由傳統填埋向焚燒發電的轉型。（2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或導致突變，甚至生物體死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環境下的魚、蝦體內會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續發現的由重金屬污染導致的一系列公共衛生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。未來隨著垃圾焚燒飛灰產量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產業的健康發展，同時會對該地區的環境造成嚴重影響。（3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經受到了國家相關部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發改委、國土部、環保部聯合發文《關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區域合作，提出“推進區域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術的研發與應用。（4 4 ）北京地區的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現狀，研發團隊開發出了一種可安全并大規模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術?——深部膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術。二、技術原理（1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術充分利用了“硅的四配位同構化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結晶將能持續促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發生硅的四配位同構化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。（2 2 ）重金屬固化的機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術在膠凝材料的水化過程中實現了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網絡體中平衡電荷，或作為網絡體骨干的一部分而被高度固化。（3 3 ）二噁英固化的機理二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環乙烷，標準狀態下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數目的增加而降低，在大氣環境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現行的垃圾焚燒技術的爐內溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環境以造成污染，本技術通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結構可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

我國每年城市生活垃圾清運量超過 2 億噸，且每年增長約 8%-10%，到 2020 年預計可達 2.5 億噸，中國城市生活垃圾無害化處理能力逐年提高，官方數據顯 示 2016 年大中城市生活垃圾無害化率已超過 90%，但我國農村部分，無害化率 僅為 60%。垃圾處理面臨占用土地、資源浪費、環境污染等問題。當前我國城市 垃圾處理仍然以填埋為主，但以焚燒技術為代表的能源化利用技術增長很快。該 技術伴隨著設備投資高、產生強致癌劇毒物質、重金屬污染、工藝優化不足等缺 陷，急需探尋其他方法。該項技術利用氣化熔融技術原理，對垃圾進行減容減量 處理，處理后體積減小 90%以上，大大降低填埋場的壓力。氣化熔融技術真正做 到垃圾的無害化處理，可以做到二噁英、重金屬污染物的超低排放，環保性能大 大優于目前的垃圾焚燒技術，消除公眾抵觸情緒，易于推廣。

技術成熟度：理論突破 反應器采用一體式生物流化床，好氧區，投加了懸浮載體果核活性炭，形成活性污泥及生物膜的有機結合體；缺氧區，安裝三相分離器及攪拌片，使泥水混合均勻，能夠及時排出反硝化所產生的氮氣，進而提高脫氮效率。 設備所有結構均在同一殼體內，工藝運行方式靈活，由于其運行過程中不需額外投加碳源和絮凝劑，其運行費用較低。針對我國農村污水處理面臨的不易聚集處理的問題，這種單體新型污水處理設備對我國農村污水處理有著較大的實用潛力。 運用一體式生物流化床處理村鎮小區生活污水，為該工藝的應用推廣提供科學的運行控制參數。 針對我國農村污水處理面臨的不易聚集處理的問題，這種單體新型污水處理設備對我國農村污水處理有著較大的實用潛力。