书城科普读物探索未知-垃圾与环境
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第12章 垃圾的再生利用(2)

垃圾中的有机物在无氧条件下经过高温分解变成气体、液体和炭。所产生的热能除维持干馏本身所需外,还剩余一部分可资利用。在典型的高温分解工厂中,垃圾从上面进入温度约为1650℃的反应器,垃圾在下落过程中一部分气化挥发,一部分流到器底成为液态熔融的渣。反应器中产生的气体,被导致另一燃烧炉中燃烧,温度达1100℃以上,可用于发电和维持本过程的需要。熔渣排出后冷却形成玻璃体,可作骨料用。此外,还有中温分解法。

反应器内的热解温度约为820℃~1100℃,使垃圾分解为气体和固体剩余物,气体可作为燃气轮机的动力。另一种方法是生产液态燃料油,一吨垃圾约可生产一桶燃料油(热值相当于6号油热值的75%,为低硫燃料油)。制油用的垃圾必须含有很高的有机物,并要磨得很细。

从处理城市垃圾的角度来看,垃圾经过高温分解留下的残余物,虽然不少于高温焚化留下的残余物,但能产生更多可供利用的能源,回收更多的材料,并不污染空气,因而得到迅速的发展。

四、沼气的使用

有机固体废物通过厌氧微生物的生物化学反应生成的甲烷等可燃气体。在自然界中沼气多从沼泽底泥中发生,因而得名。

沼气是1663年舒勒发现的,但不知其化学成分。1776年沃尔塔测出沼气中主要成分是甲烷。1875年波波夫发现甲烷的产生过程是一个微生物作用过程。20世纪初,人们开始用厌氧消化法作处理有机废物的试验。第二次世界大战后,沼气由试验逐步转入实际应用。到20世纪50年代中期,许多国家开始大规模生产。

中国在沼气的开发、利用、推广和研究方面,近几年来取得了成就,受到许多国家的重视,对沼气的制取利用已由试验示范进入有计划地成片推广阶段。现在全国共建成户用沼气池700多万个,有21个县基本上普及了沼气。

沼气是有机物在隔绝空气和保持一定的水分、温度、pH值等条件下,经过微生物的分解作用而产生的。细菌分解有机物的过程,大体分为两个阶段:第一阶段是将复杂的高分子有机物转化为低分子的有机物,如乙酸、丙酸、丁酸等;第二阶段是将第一阶段的产物转化为甲烷和二氧化碳,发酵分解是多种细菌共同作用的结果。在第一阶段主要是分解蛋白质、脂肪、碳水化合物的各种细菌起作用。这些细菌一般称为产酸细菌,这个阶段称为酸性发酵期。第二阶段主要是甲烷杆菌、甲烷球菌和甲烷八叠球菌等起作用,称为碱性发酵期。甲烷的产生有以下几种化学反应:(1)由脂肪酸形成甲烷:CH3COOH→CH4+CO2

4CH3CH2CH2COOH+2H2O→4CH3COOH+3CH4+CO2

2CH3CH2CH2COOH+CO2+2H2O→4CH3COOH+CH4

(2)由乙醇形成甲烷:

2CH3CH2OH+CO2→2CH3COOH+CH4

(3)由二氧化碳还原形成甲烷:

CO2+4H2→CH4+2H2O

为了使发酵过程持续进行,必须提供和保持各种微生物所需的生活条件。

制取沼气必须具备以下条件:①严格的厌氧环境:是保证发酵制取沼气的决定性因素。②充足和适宜的发酵原料:碳氮之比约为25∶1为宜。③适宜的干物料浓度:干物料应占7%~9%,夏季应含水稍多,冬季含水略少。④适宜的pH值:一般为7.2~7.6。⑤适宜的发酵温度:发酵温度范围5℃~60℃均可。一般有三种发酵温度:常温发酵温度为22℃~28℃,中温发酵为37℃左右,高温发酵为50℃~55℃左右。温度越高,原料消化就越快,产气率和杀灭病菌的效率也就高。

我国青岛市采用高温发酵处理粪便,各项指标均可达到国家卫生标准,处理后的粪便也不再孳生蝇蛆。高温发酵和中温发酵需要加热装置,投资较大。美国、印度等许多国家多采用中温发酵。中国农村广泛采用常温发酵,而采用中温发酵的较少。

中国农村制取沼气,设备简单,主要是在房后与猪圈、厕所相邻处,建一座6~8立方米混凝土沼气池,使人、畜粪便直接流入池内,再配以少量输气管线即可。一般一个五口之家和养两头猪的农户,所排的人、畜粪便,加上每天3~4千克秸秆发酵制取的沼气,可供烧饭和照明使用。牲畜养殖场则可建较大型的沼气池和沼气发电站。发酵后的物料成为优质有机农肥。

拣回老传统

“收废品的来了!”许多年前,当小孩子听到这样的喊声就会纷纷把家里的废报纸、废玻璃瓶、牙膏皮等统统拿出来,卖给收废品的,其实这就是垃圾分类回收。《北京日报》1957年12月12日报道:“本市城区就要实行全面的垃圾分类收集的办法。目前,西四区和西单区己经全面实行了这一办法,崇文区和宣武区已经进行垃圾分类收集的试点,就要在全区推广。在实行垃圾分类收集的办法后,群众创造了许多管理垃圾站的办法。西四区许多居民委员会采用‘按站定户,专人负责’,或按门牌轮流保管公用垃圾筐的办法。西单区有许多居委会实行了按时摇铃或吹哨子拿出垃圾箱的办法。西单区北闹市口有一个居民叫朱玉山,已经70多岁了,他对推行垃圾分类收集很热心。从5月间开始这项工作以来,他每天晚上都在群众抬出垃圾箱的时候,逐箱查看,发现谁家没有分清,就去向人家讲解。”

1979年,一位名叫露易丝·费西尔·茹格的美国妇女出版了一本《彬彬有礼逛北京》的书,介绍了她在北京生活三年半的见闻,特别是中国的废物回收和综合利用系统。她写道:“我常常看见,在街角处停着收购废品的三轮车,旁边站着一位头戴白帽、身着蓝色工作长衣和围裙的妇女。人们拿来各种废品卖给她,如玻璃片、瓶塞儿、铁皮罐头盒、破衣破布、柑橘皮、羽毛、头发、骨头、纸张……我只懂破布是做报纸、纸张和墩布的原料,发辫可做成出口的假发,却不知道柑橘皮可以制药,骨头可以制成牙刷、扣子和烟嘴。在中国人的眼里,没有一件东西是不能再利用的,这体现在每个家庭、每个人身上。在我家工作的中国服务人员将旧衬衣、旧内衣做成抹布、擦鞋布和洗碗布;厨师于师傅用旧报纸的背面来写他的采购单和菜单……于是我也变得小心起来,用过的东西,在没有问清我的中国朋友是否还可做他用之前,我绝不敢再随便扔了。”这本书对许多当时想了解中国的西方人产生了广泛的影响。

当西方国家大量的生活垃圾除了填埋、焚烧找不到更好的出路时,他们惊异地发现中国有着当时世界上最完整的回收系统。生活垃圾不仅为工业提供原料,而且为农业提供饲料和肥料,连西瓜皮也可以用来喂猪,粪便也有专门的人收集后成为有机肥料的渠道。那时的中国,垃圾不仅没有成为环境污染源,而且为工业提供了原料,为农业提供了肥料。中国环保专家在一些国际会议上有关垃圾回收和综合利用的经验介绍,令各国同行赞叹不已,纷纷效仿。

全国人大环境与资源保护委员会主任曲格平是中国环保界的元老,20世纪80年代前,每当他参加国际环保会议的时候,各国代表一致称道中国的综合利用系统。曲格平先生近年访问丹麦时,参观了一座现代化垃圾分类回收工厂,当他问起陪同的丹麦人这些先进的处理垃圾的方法是从哪里学来的时,丹麦人答道:“是向中国人学的!”

当年,被垃圾公害弄得焦头烂额的西方国家,从中国20世纪50~60年代的废品回收的老传统中找到了战胜垃圾公害的最终出路,遗憾的是我们却把老传统丢掉了。人家跟我们学会了捡,我们跟人家学会了扔。如今,是我们拣回老传统,重建垃圾分类回收系统的时候了。

国外的经验

现在,我们选摘一些报纸上刊登的有关国外垃圾分类、回收利用的信息,从中我们可以了解别人是怎样做的,我们可以借鉴什么。

一、垃圾再生创造财富

法国《欧洲日报》报道,美国波特兰“幻觉”鞋厂每年生产10万双鞋的原料,便是废弃的轮胎、纸袋、脱落的纺织纤维、用来做充填料的泡沫橡胶等。卖出的鞋子旧了,该“退休”的时候,可以送回鞋厂进行再生处理。

“幻觉”公司创办人路易丝,1970年首次参与地球日的活动之后,便下定决心致力环保及垃圾再生的工作;如此一来不仅能减少污染源,也可以避免资源的浪费。

公司草创期,路易丝跑遍美国各角落寻求可供再生使用的废料。当时,不少鞋厂听到她的计划,都认为不可行。路易丝以知其不可为而为之的精神积极去做,成功随之而来——现在公司每年平均可供再投资的盈余金额,已达1000万美元。

路易丝的成功,使不少人效法,就连政府的有关部门,也开始制订制止垃圾浪费的政策。

根据联合国环保署统计资料,美国每年制造出的垃圾约两亿吨,如果堆上垃圾车,车队可以绕地球8圈之多。目前经过重新处理的废弃物,只占18%,这个数字应该可以再增加。因此,美国政府在各个领域积极推动垃圾的再生。据了解,目前全美已经有12个州强制报业负责人以再生纸印报,另外有15个州的业者自愿效法。

一般来说,塑胶瓶对环境污染的危害非常大,有鉴于此,研究人员发明了新物质PET,可以将用过的塑胶瓶,转变为一种棉絮般的纤维。这种纤维质的用途很广——可以加在冬衣内,作隔绝寒气之用,放在靠垫里当填充物,也可利用它来制造新的塑胶容器。

“映象毛毯”公司是运用再生物质制造球拍成功的例子:自1976年起,公司厂方除了以尼龙、聚脂作为球拍的原料外,也兼用使用PET。“起初我们担心顾客无法接受再生物质做成的商品。没想到它们竟然大受欢迎,这甚至已成为我们产品的特色及卖点。”

二、日本大力开发垃圾再生制品

《韩国日报》报道,日本接连研制出把环境破坏减少到最低点的新产品和再生产品。如果说世界性的环境问题是大量生产和大量消费的产物,那么研究开发新的绿色产品的趋势可以说是对过去的反省和对未来的投资。

凸版印刷株式会社研制出一种可以代替现有金属罐的纸罐,现在已经投入市场。这种纸罐在芬兰和德国共同开发的同类产品的基础上,提高了内装物的保温性并使其能够适合在自动售货机上使用,而且与现有的铁罐相比,比较容易进行焚烧等处理,在进行再生处理方面不用再投入特别的费用。除了碳酸饮料,其他诸如果汁、油制品、咖啡、酒类都可以用这种纸罐盛装,并且同现有铁罐最大的不同点在于可以直接放入微波炉中加热饮用,价格也同现有的金属罐相同。东洋纺织公司和帝人公司等纺织公司,现正在加紧以废塑料瓶为原料生产再生纤维服装,这种废塑料瓶使用后随处乱扔给环境造成极大的破坏。

制衣企业山喜公司最近同帝人和日清公司合作,制造出含25%的用废塑料瓶再生的聚酯塑料的衬衫,东洋纺织公司也同三菱商社合作开始制造并销售用这种原料制成的T恤衫、运动衫和工作服等。