兴源视界

摘 要

介绍有机发酵的基本知识和好氧发酵在城市生活垃圾综合处理中的应用，分析了湿度、碳与氮的比率、供给的氧气量、磷与钾的含量和有毒微小物质对好氧发酵速度的影响。

关键词

垃圾处理工艺 堆肥 好氧发酵 速度 厌氧发酵

前 言

　　　随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，城市规模和人口数量迅速扩大和增加，伴随而来的城市生活垃圾也与日俱增，城市生活垃圾的污染已经成为一个非常严重的社会问题。
我国是一个资源相对贫乏的国家，城市生活垃圾处理技术起步较晚，目前,多数城市生活垃圾露天堆放，且绝大部分为混装，成分复杂、热值低、含水率高。由于技术、设备、管理上的问题，城市垃圾对大气、地下水源、土地资源的污染以及垃圾围城现象对城市生活环境构成了严重威胁，垃圾处理问题已经成为各级政府高度重视的问题。到目前为止，在垃圾处理方式中，78.5%为简易填埋处理，21.5%为简易堆肥处理。这期间存在的突出问题是：垃圾处理工作还没引起足够的重视；垃圾处理投入不足;从事垃圾处理的科技人员少；垃圾处理水平低。
综合我国目前投入运行的垃圾处理厂情况，大多数是采用垃圾堆肥、焚烧、卫生填埋等常规方法,少数垃圾处理厂采取垃圾综合利用方法。由于填埋和焚烧占地面积大、投资较高,在中小城市很难推广。因此，在城市垃圾处理方面,生活垃圾生物处理技术及好氧发酵技术有着无可比拟的优越性和广阔发展潜力。该技术,由于工程投资少，处理方法科学，运行费用低,非常适合中小城市使用。现谨对好氧发酵的基本知识及影响好氧发酵速度的几点因素加以分析研究。
一、有机发酵的基本知识
发酵是一个分解过程，它包括在最适宜的状态下有机残渣的微生物转化及借助微小有机体形成腐殖质。发酵一般可描述为厌氧或好氧过程。厌氧过程一般在缺氧状态下产生，它的形成如下所示：
有机物质+厌氧菌+二氧化碳+水→气态甲烷（沼气）+氨+最后产物 
厌氧分解后的产物中含许多喜热细菌并会对环境造成严重的污染。其中明显含有有机脂肪酸，乙醛，硫醇（酒味），硫化氢气体还夹杂着一些化合物及一些有害混合物。例如：硫化氢，它是一种非常活跃并能致人于死地的高浓度气体，它能很快地与一部分废弃的有机质结合形成黑色有异味的混合物。厌氧分解一般在掩埋式垃圾处理中使用。
好氧分解过程一般在有氧和有水的情况下产生，它的形成如下所示：有机物质+好氧菌+氧气+水→二氧化碳+水（蒸气状态）+硝酸盐+硫酸盐+氧化物
好氧分解后的产物是通过适湿细菌的微妙活动而形成的，适湿细菌吞食有机残渣中的碳元素，在呼吸中消耗氧，产生二氧化碳，二氧化碳实际是一种细菌呼吸及磨擦后所产生的气体。这种反应过程无任何有害物质产生，尽管没有一种生物分解是无味的，但经过正确处理的好氧发酵所产生的气味很小。国外采用翻堆机进行垃圾堆肥处理，就是典型的好氧发酵消纳城市生活垃圾的技术。
二、工艺流程的基本描述
好氧发酵是环境所能接受的最好的垃圾处理方式，其中有两种形
式可供使用，一种是封闭型舱式容器，它可与一种精密机械相结合，放置在发酵工厂，另一种就是敞开式发酵。封闭舱式发酵又可细分为两种：静态与动态。在静态系统中，空气一般直接通入封闭容器（象船舱），空气可被吹入（正压 ）或吸进（负压）。相比之下动态翻滚式系统用得可能较多。
其实最经济实用的是敞开式发酵方式。因为它操作方便，按装成本低并且功效高。舱式发酵系统的安装成本是敞开式发酵系统安装成本的4-5倍，同时操作成本也是敞开式发酵系统的3倍。利用翻堆机处理生活垃圾系统就是一种敞开式发酵方式。概括的说，对城市生活垃圾的敞开式发酵可分为五个主要部分：
1. 初步分拣
2. 敞开式发酵
3. 污染物的筛分 
4. 发酵物的成熟及制肥
5. 运送
城市垃圾的洁净程度与发酵的成本和效率有着直接联系，最初分
拣是保证产品洁净的最经济的方法。
如果最初分拣系统较完善，也就是说最初就将有机部分从无机物中分选出来，那么操作成本就会降低，效率就会升高。最后的产品质量也会提高。
一般在垃圾被运入发酵直道，首先被倾倒在一个水平分选带上进行初次分选。然后翻堆机驶入成形的发酵直道，与此同时垃圾被喷洒菌种、通气、破碎、松散、混合和翻转，所有的垃圾都会被上下彻底的翻转。作为加工系统的一个重要部分，每一批垃圾都会被喷入适量的菌种，它们对提高好氧发酵率很重要。
发酵完毕，下一个工序是清理。这时直道上的发酵物将被运入筛选工段，筛去一些无机物，如：塑料、玻璃、各种金属和人造织物等。筛选后的有机物被放入制肥工段生产颗粒有机复合肥。
三、影响好氧发酵速度的因素
影响发酵速度的主要因素是那些影响生物菌种活性的因素，它们是：
1. 湿度
2. 供给的氧气量
3. 磷、钾的含量
4. 有毒物质，例如：重金属、有毒物、浓酸。
1湿度
象所有的生命体，为获取营养和实现增殖，细菌需要水分，我们的经验证明：高效成功的发酵过程所需的湿度是50%～70%。
2碳与氮的比率
有机物质中的碳、氮比率一般高于20：1，高于这个比率氮在植物中就无法起到作用，因为好氧菌被强制地快速繁殖，在此期间所有氮都被用于制造细菌，只有当碳、氮比率降到20：1时，多余的好氧菌才会死去，氮元素才被释放供给植物进行光合作用。所以必须减低比率。有机物质的好氧发酵生成二氧化碳，但对氮的减少量很小，当二氧化碳产生时，只有一小部分碳会被利用去制造一些微生物细胞。在此过程中，氮被牢固地贮存在微小的有机体中，活动空间很少。碳氮的比率在发酵过程中快速降低。当碳氮比率低于20：1时，说明发酵已处于稳定阶段，可以结束了。
一般好氧发酵前碳氮比率在25：1到35：1之间，实验证明，当碳氮比率为33：1时可达到最快发酵速度。
3供给的氧气量
如果在发酵过程中有充足的氧气供应，再加上其它条件也比较适宜，那么微生物的活动将不受任何抑制，并且会迅速增殖。细菌的密度和活跃程度可以通过温度（最佳条件60℃-65℃）和可达到的速率来评估。
翻堆机就是用翻转的方法来促进发酵,使氧与被发酵物充分地裹合，加快发酵速度。
4磷与钾
发酵有机物质适量的磷与钾必不可少,这些营养元素很重要,因为磷是形成微生物细胞质的主要成分,而钾能调整细胞内的渗透关系.以氮作为相对的度量标准，磷含量应占20%左右，钾含量应占8%左右，值得高兴的是有机物质的磷、钾含量一般都能达到前述标准，它们的含量有很大的伸缩性，在较好的发酵过程中并不需要对他们做任何调整。
5有害物质
某些有机物中也许会存在一部分对发酵中好氧菌有害的物质，许多重金属元素例如：锰、铜、锌、镍、铬和铅，若它们的含量过高就会对好氧菌造成危害。导致好氧菌的大量死亡使发酵速度变慢，应避免有毒物质进入发酵场地。
生活垃圾一般很难仰制重金属的比率，但过多的重金属确实会造成一定的影响。
结束语
以上垃圾好氧发酵工艺及影响其发酵速度的几点因素是我们在城市生活垃圾处理的实践过程中总结出来的，我们在垃圾处理过程中始终坚持高起点、高技术、高质量、高效率、高效益的“五高”方针，不断提高自身的垃圾处理水平，提高产品竞争力，塑造名牌产品。

摘 要： 二恶英严重威胁着人类的健康，世界各国正在采取积极措施控制二恶英的污染。本文在剖析二恶英污染问题产生途径的基础上，分析相关治理技术及相关对策，阐述我国的研究现状并提出建议。  

关键词： 二恶英 污染 治理

1. 前言  

二恶英是指含有二个或一个氧键连结二个苯环的含氯有机化合物。由于氯原子在 1 － 9 的取代位置不同，构成 75 种异构体多氯代二苯（ PCDD ）和 135 种异构体多氯二苯并呋喃（ PCDF ）——通常总称为二恶英（ Dioxin ），其中有 17 种（ 2 、 3 、 7 、 8 位被氯取代的）被认为对人类和生物危害最为严重。

二恶英被称为“地球上毒性最强的毒物”。它是一种含氯的强毒性有机化学物质，在自然界中几乎不存在，只有通过化学合成才能产生，是目前人类创造的最可怕的化学物质。例如： 0.1 克的二恶英毒量就能致数十人死亡，致上千只禽类于死地。该化合物可经皮肤、粘膜、呼吸道、消化道进入体内，有致癌、致畸形及生殖毒性，可造成免疫力下降、内分泌紊乱。高浓度二恶英可引起人的肝、肾损伤，变应性皮炎及出血。它一般用皮克（ 10 -12 克）或纳克（ 10 -9 克）来计量。越战期间，美国在越南撒下大量除草剂，其中混入了二恶英，受害地区出生了大量的畸形儿，事后被证实为二恶英所致。

二恶英在环境中已存在了数千万年，通常浓度很低，世界上几乎每一个人都带有微量二恶英。环境中的二恶英主要来源于人类的生产活动。在工业化国家，环境中二恶英浓度于七十年代达到峰值，其后下降。垃圾焚化、氯气脱色、香烟燃烧、六氯酚和五氯酚的生产过程、燃烧用五氯酚或三氯笨酚处理过的木材都可产生二恶英。二恶英性质稳定，土壤中的半衰期为 12 年，气态二恶英在空气中光化学分解的半衰期为 8.3 天，在人体内降解缓慢，主要蓄积在脂肪组织中。

2. 二恶英的产生途径及机理  

2.1. 二恶英的产生途径  

在焚烧过程和化学反应中二恶英是由苯环与氧、氯等组成的芳香族化合物，其中毒性最强的为 2 、 3 、 7 、 8 四氯联苯（ 2 、 3 、 7 、 8TCDD ）。

二恶英在自然界中不存在 , 完全由人为污染造成。其来源包括 :

（ 1 ）苯酚类的除草剂的生产过程和燃烧过程及对用这种除草剂喷洒过的植物的燃烧过程 ;

（ 2 ）造纸厂在纸浆的氯气漂白过程中漂白废液 ;

（ 3 ）焚烧含有石油产品、含氯塑料（聚氯乙烯）、无氯塑料（聚苯乙烯）、纤维素、木质素、煤炭等垃圾物 ;

（ 4 ）含铅汽油的使用 ;

（ 5 ）烟草的燃烧 ;

（ 6 ）在农药生产和氯气生产过程中以副产品或杂质形式产生二恶英 ;

（ 7 ）灭螺用的五氯酚钠含有痕量二恶英。

通过近几年的研究发现，城市垃圾的不完全燃烧是城市二恶英的主要来源。

表 1 ：二恶英的产生途径  

（单位： g, TEQ / year TEQ 为毒性当量）

 

 

发生源	发生量（ g, TEQ / year ）
城市垃圾焚烧	3100 － 7400
有害废弃物焚烧	460
医疗废弃物燃烧	80 － 240
下水污泥燃烧	5
炼铁、炼钢	250
汽车尾气排放	5
纸浆处理黑液	40
造纸、板纸	2
纸浆碳化燃烧	3
RP	24
合计	3945 － 8405

 

（资料来源：京都大学平岗教授， 1990 年，日本）

 

2.2. 二恶英的形成机理  

城市垃圾焚烧炉中二恶英有两种成因：一是二恶英类物质混入垃圾，二是焚烧炉在燃烧垃圾过程中产生二恶英，其机理相当复杂。有关研究认为，焚烧垃圾时，二恶英的形成机理如下：

2.2.1. 高温合成：即高温气相生成 PCDD 。

在垃圾进入焚烧炉内初期干燥阶段，除水分外含碳氢成分的低沸点有机物挥发后与空气中的氧反应生成水和二氧化碳，形成暂时缺氧状况，使部分有机物同氯化氢 (HCl) 反应，生成 PCDD 。焚烧技术标准中是根据一氧化碳浓度判断供氧不足状况的，图 2 示出了烟气中一氧化碳浓度与 PCDD 浓度的关系。

2.2.2. 从头合成：在低温 (250 ～ 350 ℃ ) 条件下大分子碳 ( 残碳 ) 与飞灰基质中的有机或无机氯生成 PCDD 。

残碳氧化时 , 有 65% ～ 75% 转变为一氧化碳 , 约 1% 转为氯苯转变为 PCDD ，飞灰中碳的气化率越高 ,PCDD 的生成量也越大。　　

2.2.3. 前驱物合成：不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应可形成多种有机气相前驱物，如多氯苯酚和二苯醚，再由这些前驱物生成 PCDD 。

高温燃烧产生含铝硅酸盐的原始飞灰中含有不挥发过渡金属和残碳。飞灰颗粒形成了大的吸附表面。飞灰颗粒在出炉膛冷却的同时，颗粒表面上的不完全燃烧产物之间，不完全燃烧产物与其它前驱物之间发生多种表面反应，另一方面与不挥发金属及其

盐发生多种缩合反应，生成表面活性氯化物，再经过多种复杂的有机反应生成吸附在飞灰颗粒表面上的 PCDD 。焚烧垃圾温度为 750 ℃且氧过剩时最易生成不完全燃烧物。

具体哪一种机理起主导作用取决于炉型、工作状态和燃烧条件。生成 PCDD 的前提可以概括为：存在有机或无机氯，存在氧，存在过渡金属阳离子作为催化剂。　

3. 对策  

3.1. 治理技术

随着环保意识的不断提高，人们对城市小型垃圾焚烧炉造成的环境污染越来越重视。许多小型垃圾焚烧炉在低温处理垃圾时，往往会排出二恶英 , 大约 80% ～ 90% 的二恶英是从中排放出来的。焚烧炉中氯的结合力很强 , 与其他元素反应后可生成氯化物 , 是产生二恶英的祸源 , 其氯化氢（ HCl ）气体是二恶英的元凶。此外 , 与氯相同 , 卤素系的溴、氟、碘等也有阻燃特性 , 会在炉内火焰表面形成低温层 , 产生二恶英。对策是将氯、溴系列的塑料从垃圾中严格分类出来 , 绝不可一概焚烧。值得注意的是 , 聚乙烯中不含氯原子 , 即使燃烧成万吨 , 也不会产生二恶英。在 800 ℃以上高温焚烧垃圾 , 充分分解 , 可防止二恶英形成。现在介绍两种日本焚烧炉。

3.1.1. 夏日式焚烧炉

用蓬莱石作催化剂投入炉内 , 可大幅度分解氯化气体。蓬莱石产于日本爱知县蓬莱山 , 属石英片岩一种 , 其中ＳｉＯ 2 占 80% ～ 90%, Ａｌ 2 Ｏ 3 占 8% ～ 9%, 高温达 850 ℃时 , 可使 97% 的氯化氢分解并消除。

3.1.2. 熔融式焚烧灰工厂

日本东洋环境工程公司设计了规范化、低成本的循环炉熔融焚烧灰工厂 , 将焚烧炉的焚烧灰重新加入炉中 , 使之烧成熔渣。首先用筛子中的磁力选择器将灰中异物除掉 , 再将灰投入炉内。炉旋转运行并在 140 ℃温度下将灰熔融成熔渣 , 使灰从排放口落入水槽 , 被水中传送袋回收 , 不仅防止二恶英的生成 , 还可将重金属等有害物质熔于熔渣中 , 变为无害物。熔渣可制成建材或铺路材料。

3.2. 治理措施  

现在世界上主要的工业化国家在以往调查研究的基础上都制定了防治二恶英污染的具体措施。基本包括以下几个方面 :

3.2.1. 扩大环保宣传和关于食品卫生的宣传 , 加深人们的环保意识、包括对二恶英危害的认识。

3.2.2. 限制污染源 , 其中最重要的一条是加强对垃圾的管理。例如限制垃圾总量 , 加强废物 ( 尤其如聚氯乙烯塑料袋等、焚烧后易产生二恶英的废物 ) 的回收再利用 , 限制焚烧垃圾量。进行垃圾分类处理 , 对含氯化合物垃圾有的可用填埋处理。对于焚烧炉 , 则要限制二恶英的排放量 , 确定允许排放的最高浓度限量标准。以统一的 ngTEQ/ 立方米 ( 纳克 ng=g × 10 -9 ) 表示 , 各国的限量标准如下 : 德国和荷兰 0.1 、美国 0.1 ～ 0.3 、加拿大 0.14 、日本暂定为 80 (2002 年以前 ) 。为了减少二恶英的排放，在焚烧炉的规模、结构和垃圾焚烧的技术等方面，也加以改进。还要设法控制和改进上述夹杂二恶英的有毒产品的生产和使用。

3.2.3. 禁止有害的二恶英污染食品上市，对食品中二恶英含量提出最高浓度限量标准，例如按一般国际标准为每克动物脂肪不超 5pg ，每克鸡蛋油脂不超 20pg 。比利时毒鸡事件正是由于从鸡脂肪中捡出约超出限量标准 160 倍 (400 ～ 800pg/g) 的二恶英，污染的事实才得以确认和揭露，否则，后果不堪想象。

3.2.4. 对每人、每日、每公斤体重的平均二恶英摄取量也有最高限度的限制。以统一的 pgTEQ 表示 ( 皮克 pg=g × 10-12) ，世界卫生组织 1998 年建议的限量标准是 1 ～ 4pg 。许多国家标准为 10pg 。美环境保护署标准为 0.01pg 。有的国家除此标准外另设目

标标准。以上几条中任何一条严格执行或监督，均离不开监测，这说明二恶英化验是二恶英污染防治的基本环节。

3.3. 我国对二恶英的控制  

目前我国的“大气污染防治法”尚没有制定出二恶英的排放标准，建设部的“医疗垃圾焚烧环境标准”及“医疗垃圾焚烧设备标准”也没提及二恶英的要求。故建议早日研究制定，再从分析手段上日臻完善以适应发展的要求。

对焚烧待实施的城市应借鉴美、日、瑞等国的规定。如在选炉型时尽量选用较先进的炉型、成熟的炉型，二恶英的微量污染可以得到解决。

已运行的焚烧设施应考虑焚烧温度、停留时间及空气搅拌以保证二恶英能尽量分解并采用高效的涤气和过滤设备，尽量减少排气中所含带的 TCDD 颗粒，保证尾气排放中 TCDD 含量尽可能降低，注意加以监控。

4. 结语  

我国也存在着造成二恶英污染的潜在危险。因此，对环境中二恶英的潜在危险及其防治对策的研究已成为当前我国环境科学领域的重大课题之一。中国环境科学学会组织成立的二恶英专家委员会，将跟踪国际研究的前沿，指导我国对环境中二恶英现状和对策的研究。  

过去，我国生活垃圾处理，很少采用焚烧方式，而工业生产固体废弃物焚烧也少有规模。目前我国也无二恶英控制标准，同时由于资金和技术的原因，全国只有一、两家科研机构有能力开展对二恶英的检测。但自 1999 年起，国家将投资数十亿资金对固体废弃物进行处理，其中将兴建许多垃圾焚烧场。因此，建议有关部门尽早制定相关的政策和法规，将二恶英污染因素纳入环境质量认证体系，并对相关企业实行定期定点监督，同时科学地规划焚烧场的选址、规模及所用技术，将二恶英的污染降低到最小程度，以保护环境和人们的健康。同时 , 尽可能地开展二恶英样品的测试，为相关法律、法规的制定提供可靠的依据。

美国
1998年，美国总统克林顿发布总统令，要求各联邦机构和军队必须购买回收纤维生产的纸张，以强化废品回收，加速回收利用业的发展。很快，美国提出了“掀起一次废物利用回收的效率革命”的口号，并开始着手实施“增设6.7万个路边拾荒站为90%的人口服务”的计划，其回收利用工厂即由9家增至35家，而世界上最大的废弃物处理公司—美国WASTE MANAGEMENT公司的年销售额也很快达到了最高峰——110亿美元。最难能可贵的是，美国把处理垃圾作为了一种规范的环保产业来运作。洛杉矶市场信息立法规定，向产生垃圾的个人和企业收取垃圾处理费，居民每户每月缴纳12美元，商业和企业单位按建筑面积每30平方米缴纳42美元。垃圾清扫运输公司通过中标获得该市范围内20万户居民约100万人、1.4万个商业用户的垃圾收集、运输经营权。由其向管辖范围内用户收取垃圾处理费。洛杉矶垃圾清扫运输公司在全美已获得几个地区的垃圾清扫、收集、运输经营权。其洛杉矶分公司目前有近500多职工，有320辆使用天然气的垃圾自动装卸车，每辆车25万美元，有各类垃圾桶75只，平均每只45美元，固定资产在1亿美元以上。该公司垃圾清洁工的年薪在4-5万美元，相当于一个博士的年收入，但每周需工作40-50小时。该公司每周定期派车到居民家和企业单位上门收取垃圾一次，将废纸、塑料、玻璃、金属等可以利用的物质分拣后销售，其中有大量废报纸被销往中国。余下的不可利用的垃圾被运至垃圾填埋场作卫生填埋处理。垃圾清扫运输公司须向垃圾处理场缴纳每吨22美元的垃圾处理费。正是有这样一种缴费、收费的资金运作体制，确保了污染物的无害化处理和循环利用，也确保了环保投入、产出效益和环保产业的健康发展。
此外，美国在通过加工包装超级市场卖的鱼、肉、蔬菜而尽可能避免产生更多家庭垃圾的同时，又通过在现有垃圾中提取可供重新利用的物质的新方法，努力使垃圾变废为宝。他们的一些垃圾处理公司，不仅从废塑料中拉出了可以替代棉花的坚固纯净的纤维，而且使这些纤维做成的各种包装材料的处理费，仅为纸类包装材料的九分之一。近年来，他们通过对垃圾的科学处理，不仅每年再生利用了5亿吨垃圾，而且年营业额达180亿美元，使成千上万人获得就业机会。
　　日本
日本利用垃圾分类法，将包括家具、自行车、大型电器、摩托车在内的“大型垃圾”集中分成一类，送到市区政府所辖的物资交换处交居民们自由交换。同时，他们又将包括菜头、果皮、纸屑、烂布在内的“可燃垃圾”集中成一类，利用其焚烧的余热进行发电，并为此建成了装机容量为120万千瓦的30座垃圾电站。
近年来食品废弃物资源化再利用技术在日本获得迅速发展。多种家庭垃圾处理器已经被开发出来。这些家用垃圾处理器大都采用微生物分解法把生活垃圾换成有机肥料，有些还具有除臭功能。它们的垃圾处理能力一般在每天1.5至3公斤左右，最高的可达每天10公斤，每台价格在6万至9万日元之间。一些地方政府对购买家庭用垃圾处理器提供资助，以促进某推广普及。供食品加工厂、饭店等使用的大型垃圾处理机也在开发之中。这些处理机不仅可以把食品废弃物转换成堆肥，还能够制成家畜饲料，处理能力大则每天数百公斤，小则精选10公斤。在日本，生活垃圾处理器与餐具洗涤干燥机、电磁感应加热烹调器一道，被称为21世纪的“三大件”，已经出现迅速普及的趋势。据统计，目前日本制造家庭用垃圾处理器的企业已有250余家，制造企业用垃圾处理机的企业超过270家。
其他一些公司也在尝试变废为宝。东京西武连锁商场已在去年安装专门的再循环设备，将食品和其他有机废料转化为混合肥。住友化学工业公司去年4月建成了一家附属食品的循环厂，与各大饭店及食品行业进行协作，将这些企业产生的食品废弃物制成混合肥，出售给农民。但目前食品废弃物利用率只有10%

 

 

 

 

　　德国
环保意识已逐渐体现于德国人生活的每个细节中。在德国，家家户户门前都会并排放着几个贴有不同标签的垃圾桶，人们已经完全习惯将厨房垃圾、各类包装材料、纸张等分类放入垃圾桶。此外，德国人还专门为白色、褐色以及蓝色的各种玻璃瓶分别制作了相应的回收籍，至于一些可能会直接毒害环境的垃圾，如电池和化学制剂等，则设有专门的回收点。垃圾分类后就变成宝贵的资源，分类处理垃圾在德国已发展到产业化阶段，各类垃圾处理厂生意兴隆。
　　奥地利
奥地利在维也纳投资4900万美元建成了一座施皮特劳垃圾处理厂，装备有高度自动化的设备，通过每天焚烧的800余吨垃圾产生的90吨蒸汽，满足了4万用户的生活需要。
　　印度
印度正在利用蚯蚓实施把垃圾变为堆肥的多项计划。他们把蚯蚓放入垃圾坑或垃圾箱里，使其以垃圾为食，然后以其排放的一种精细而又松脆的粪便腐蚀垃圾，不仅处理掉了城市中堆积如山的垃圾和预防了瘟疫，而且使垃圾变成了可使农业增收的堆肥。
　　韩国
现在，在韩国旅游，几乎您看不到那一座城市有设在道路两旁的垃圾桶。过去的韩国尽管到处都设了垃圾桶，但街市上仍然不干净，市民们照常该扔不该扔的都扔，城市卫生常常一塌胡涂，政府为此而伤脑筋。为了清洁地面，政府决定制作统一型号的垃圾袋，而且售价不菲，每个2000多韩元（相当于人民币15元），让市民用来拾垃圾。有了垃圾袋，如再发现丢弃纸屑、烟蒂等垃圾的，一律处以重罚。比方说丢一截烟蒂，罚款竟高达300万韩元（合人民币2万多元）。但因到处都有垃圾桶，市民把自家的垃圾倾倒于垃圾桶中，很少购买垃圾袋。政府原本想用出售垃圾袋的钱来修建和装饰公厕，并支付清洁工人的工薪，未料购袋者廖廖。后来，撤除了城市垃圾桶，迫使市民用垃圾袋，此举行之有效，垃圾袋便畅销不止，街市道路从此变得清洁起来。转贴于 中国论文下载中心 http://paper.studa.com

 

 

 

 

先秦保护环境的思想及对治 
内容提要：保护环境是人类二十一世纪的重大课题。先秦保护环境的思想及对治为我们提供了丰富的思想资源。

关键词： 环境 保护环境 尊重生命

一

土地沙漠化、海洋泛赤潮、水资源枯竭及水污染、南极臭氧层空洞、温室效应、地球变暖、酸雨的面积不断扩大、沙尘暴步步紧逼、森林资源锐减、生物物种加速灭绝、动植物资源急剧减少、洪涝灾害、干旱灾难、大气污染、人口爆炸、生态失衡、……，进入二十世纪以来，人类社会从没有像现在这样对自己所赖以生存的地球忧心忡忡、惴惴不安，每天各种各样的有关环境方面灾难性的消息报道令人类惶惶不可终日，大有坐在即将喷涌爆发的火山顶上等待一蹴而灭的恐惧、惊愕。有关环保方面的话题及行动，成为人类的世纪话题之一：

科学家认为，未来人类生存最大的挑战是生态环境。今天的地球在生态方面已经超负荷了。在新的世纪里，人类必须更有效地运用水源、能源、土地和原料等自然资源。

―――摘自INTERNET《环境保护》

保护和改善环境是关系到全世界人民幸福和经济发展的重要问题，也是全世界各国人民的迫切希望和各国政府的责任。

保护和改善环境已经成为人类一个紧迫的目标。

人类改造环境的能力，如果使用不当，或轻率使用，就会给人类和人类环境造成无法估量的损害。

各国政府和人民为着全体人民和它们的子孙后代的利益而做出共同的努力！

―――1972年联合国人类环境会议 正式报告《联合国人类环境宣言》

当前大多数的环境问题，都是来自于人类对生态系统的错误行动。

我们把征服自然看做是人类的进步，这就意味着常常因为我们的错误认识而破坏了自然界。

―――1972年联合国人类环境会议 非正式报告《只有一个地球》

二

或许，我们需要从中国古人那里吸取有关保护环境的思想及对策，以兹检讨作为后人因为愚蠢的自高自大、蒙昧的战天斗地、征服自然所犯下的违背“古训”的过失，以俟更有效地改善生存环境，以便能够生存下去。

我们的祖先在生存斗争中十分注意改善环境与保护环境。“精卫填海”、“大禹治水”、“女娲补天”就属于以神话传说形式流传下来的这一类活动。有文字记载的最早的保护环境者当数黄帝，据《史记·五帝本纪第一》卷一：黄帝“时搏百谷草木，淳化鸟兽虫蛾，旁罗日月星辰水波土石金玉，劳勤心力耳目，节用水火材物。”司马迁在《史记·殷本纪第三》告诉了我们“网开三面”的故事：尚汤还在作诸侯的时候，一天，“汤出，见野张网四面，祝曰：‘自天下四方皆入吾网。’汤曰：‘嘻，尽之矣！’乃去三面，祝曰：‘欲左，左。欲右，右。不用命，乃入吾网。”这是古代君侯保护鸟类的最早记载。

据载，大禹具有良好的生态保护意识，“禹之禁，春三月，山林不登斧，以成草木之长；夏三月，川泽不入网罟，以成鱼鳖之长。”（《逸周书·大聚解》）。

周文王临终之前嘱咐武王要加强山林川泽的管理，保护生物，因为国家治乱兴亡都要仰仗生态的好坏。他说：“山林非时不升斤斧，以成草木之长；川泽非时不入网罟，以成鱼鳖之长；不麛不卵，以成鸟兽之长。是以鱼鳖归其渊，鸟兽归其林，孤寡辛苦，咸赖其生。”（《逸周书·文传解》）显然古人已经懂得在向自然界索取资源时，一定要有节制，要注意时令，要按一定的季节进行捕鱼、猎兽的生产活动。公元前11世纪，西周王朝颁布了《伐崇令》：“毋坏屋，毋填井，毋伐树木，毋动六畜。有不如令者，死无赦。”这是中国古代较早的保护水源、动物和森林的法令。周景王二十一年，鉴于国库吃紧，国家打算铸金币。卿士单穆公表示反对，认为单靠铸钱币的办法并不能解决国库亏空的问题，因为铸钱所需金属原料要靠挖掘山林而得。而破坏山林是使不得的：“若夫山林匱竭，林麓散亡，薮泽肆既，民力彫尽，田畴荒芜，资用乏匱，君子将险哀之不暇，而何易乐之有焉？”①单穆公讲的很明白：如果山林资源枯竭，没有虞衡的管理，水泊不出产，人民无力生产，田地荒芜，物资匮乏，君长只有忙于应付危险局面，哪有安乐可喜呢？这是针对统治者而言的，中心思想是把保护山林川泽和国计民生联系在一起了。

《国语·伯阳父论地震》曰：“夫水土演而民用也，水土无所演，民乏财用，不亡何待！”伯阳父认为水土通气，土地润泽，人才可以利用它来种植谷物。水土不通气，土地死烂成了臭泥，不能种植谷物，缺乏财用，国家也就灭亡了。

儒家有“天有好生之德”思想。孔子说：“天何言哉？四时行焉，百物生焉”（《论语·阳货》），这里所谓的天是指生生不已的自然之天，人、天、地、万物与自然都是一体的，保持和谐相通，《中庸》曰：“万物并齐而不相害，道并齐而不相悖”。“天地之道，可一言而尽也，其为物不贰，则其生物不测。”《礼记·郊特牲》云：“阴阳合而万物得。”这种“并齐”、“合”表达着“天行有常，不为桀存，不为纣亡”（《荀子·天论》）的客观规律，表明合理开发利用资源应有节度。因而孔子反对滥用资源：“节用而爱人，使民以时。”（《论语·学而》），《论语·述而》记载孔子“钓而不网，弋不射宿”，孔子站在道德伦理的高度要求人们爱护自然界，他说：“伐一木，杀一兽，不以其时，非孝也。”（《孝经》）曾子发挥孔子的这一思想：“树木以时伐焉，禽兽以时杀焉”。（《礼记·祭仪》）。亚圣孟子说：“夫君子所过者化，所存者神，上下与天地同流。”（《孟子·尽心上》），建议粱惠王让老百姓：“五亩之宅，树之以桑”。（《粱惠王章句上》）“五亩之宅，树墙下以桑。”（《尽心章句上》）虽然这是一项经济主张，但其中包含保护环境的思想。他说：“不违农时，谷不可胜食也；数罟不入洿池，鱼鳖不可胜食也；斧斤以时入山林，材木不可胜用也。谷与鱼鳖不可胜食，材木不可胜用，是使民养生丧死无憾也。”（《粱惠王章句上》）这里，孟子告诫统治者，“仁民爱物”，重物节物，才可能维系人类的持续发展。可见，孟子主张发展经济是和保护环境、走可持续发展相提并论的。《诗经·周颂·时迈》有“怀柔百神，及河乔岳” ②的说法，即对百神、河川和大山都要善待。

在中国古代文献中，不光有保护环境的思想，还记载有严格执行环境保护法令的故事：“里革断罟”（罟即渔网）。说的是，有一年夏天，鲁宣公到泗水撒网捕鱼，大夫里革出来干涉，说根据祖先规定的制度“夏，三月川泽不入网略”（在每年夏天鱼类生长季节不能到河里捕鱼），鲁宣公的做法违反了古制。里革不但把鱼网撕毁扔进水里，而且大声向鲁宣公宣讲古训：“且夫山不槎蘖，泽不伐夭，鱼禁鲲鲕，兽长麑□③,鸟翼榖卵，虫舌蚳（chi）蟓，蘩庶物也，古之训也。”④为了保护草木鸟兽鱼虫，使之繁衍生息，山上再生出来的树条不得再砍，水中未长大的水草不能割，捕鱼不捕小鱼，捕兽不捕幼兽，不能摸鸟蛋破榖卵，不能坏未成形的幼虫。这里的古训可以理解为就是法令，能以保护环境的法令制止君王的违法，说明古人对环境保护多么重视。

古代中国是以农立国，所以封建统治阶级不能不重视自然环境的保护。山林河川若是破坏了，民众就被迫流亡，统治者也就统治不下去了。所以齐国宰相管子把自然保护提高到作为人君是否有资格进行统治的一个条件：“故为人君而不能谨守其山林菹泽草莱，不可以立为天下王。”（《管子·轻重甲》）因为“山泽林薮”是“天财之所出”（《管子·立政》），“山不童而用赡，泽不弊而养足”（《管子·侈靡》，所以“童山竭泽者，君智不足也。”（《管子·国准》）管仲认为管制山林川泽，保护生物资源，并不是把山林川泽封禁起来不让人们利用，而是必须按照规定的季节时间开放，让人们充分利用其间的生物资源。“山泽各以其时而至，则民不苟”。（《管子·小匡》）管子还制定严厉刑法，“苟山之见荣者，谨封而为禁。有动封山者，罪死而不赦。有犯令者，左足入，左足断，右足入，右足断。”（《管子·地数》）即便是皇宫贵人也必须遵守法令：“山林虽近，草木虽美，宫室必有度，禁发必有时。”（《管子·八观》他这是在告诉君王：山林虽然靠得近，草木虽然长得好，但建造房屋皇宫必须有一定限度，封禁与开发必须有时间限制。管子保护环境的思想和措施是从发展经济、富国强兵的目标出发的。管仲保护山林泽川的禁令是非常严厉的。可见保护环境必须以法律的手段来实施才可有效。

中国古代统治者还在生产管理上总结出一套把发展经济同环境保护结合起来，使二者互相促进的做法。荀子说：“圣王之制也：草木荣华滋硕之时，则斧斤不入山林，不夭其生，不绝其长也；鼋鼍鱼鳖鳅鳝孕别（产卵——引者）之时，网罟毒药不入泽，不夭其生，不绝其长也；春耕、夏耘秋收冬藏，四者不失时，故五谷不绝，而百姓有余食也；汙池渊沼川泽，谨其时禁，故鱼鳖优多，而百姓有余用也；斩伐养长不失其时，故山林不童，而百姓有余材也。”（《荀子·王制》）荀子认为环境的好坏，直接关系到物种的生死存亡：“川渊者，龙鱼之居地；山林者，鸟兽之居地”；“川渊深而鱼鳖归之，山林茂而禽兽归之”；“川渊枯则龙鱼去之，山林险则鸟兽去之”（《荀子·致仕》）。又说：“山林泽梁，以时禁发”（《荀子·王制》）。荀子尊重生态环境、重视自然资源可持续利用思想被视为“圣王之制”的一部分，这一思想后来在历代统治者的法制中都继承下来了。例如秦始皇下令在全国范围修筑驰道同时，道两旁种植松林，每隔三丈，即“树以青松”，“东穷燕齐，南极吴楚，江湖之上”，规模很大。1975年，湖北云梦秦墓发掘一批竹简，其中记载的《秦律·田律》规定：“春二月，毋敢伐树木山林及雍堤水，不复月，毋敢业草为灰，取生荔，麛（卵）榖，毋……毒鱼鳖，置肼罔，到七月而纵之。……邑之近皂及它禁苑者，麛时毋敢将犬以田。”秦律大意是，从春季二月起，不准到山林中砍伐树木，不准堵塞林间山道。不到夏季，不准进山砍柴、烧野草作肥料，不准采集刚发芽的植物或取获幼兽、鸟卵和幼鸟（掏鸟蛋），不准毒杀鱼鳖，不准设置捕捉鸟兽的陷井和网罟。到七月，才可以解除上述禁令。其他还有住在养牛马之处和其它禁苑附近的人，当幼兽繁殖时不准带着狗去狩猎。当然，制定了严明的法令，统治者若带头不遵守，也会成为一纸空文。秦始皇在破坏环境方面也是罪恶昭彰的，《史记·秦始皇本纪第六》记载：始皇到了湘山祠，“逢大风，几不得渡。上问博士：‘湘君何神？’博士对曰：‘闻之，尧女，舜之妻，而葬此。’于是始皇大怒，使刑徒三千人皆伐湘山树，赭其山。”可见，保护环境的法令若不能制约最高统治者，成为统治手段而不是目的，也会最终破坏环境的。

在《吕氏春秋》中，对自然资源的保护规定得更为具体，称为“四时之禁”：“山不敢伐材下木，泽不敢灰僇，缳网苴罦不敢出乎门，罛罟不敢入乎渊，泽非舟虞不敢缘，为害其时也。”⑤简言之，也就是在规定的季节中，禁止随便进山砍树，禁止割水草烧灰，禁打鸟猎兽，禁止捕捞鱼鳖。《吕氏春秋》卷一至十二和《礼记·月令》都对每月不同的气候作了完全一致细致的规定⑥。这两本书大约成书于战国末年及汉初，其思想来源于先秦春秋时期无疑：

孟春之月，……命祀山林川泽，牺牲无用牝。禁止伐木。毋覆巢，毋杀孩虫。胎夭飞鸟。毋麛毋卵。

仲春之月，……安萌芽，养幼小，存诸孤。毋竭川泽，毋漉陂池，毋焚山林。祀不用牺牲。

季春之月，……修利堤防，导达沟渎，闻通道路，无有障塞。田猎罝罘，罗网，毕弋，餧兽之药毋出九门。……命野虞无伐桑柘。

孟夏之月，……继长增高，毋有坏堕，毋起土功，毋发大众，毋伐大树。……驱兽无害五谷，毋大田猎。

仲夏之月，……游牝别群。无用火南方。

季夏之月，……树木方盛，乃命虞人，入山行木，毋有斩伐。

孟秋之月，……完堤防，谨壅塞，以防水潦。

仲秋之月，……乃命宰祝，循行牺牲，视全具。乃命有司，驱民收敛。务畜菜，所积聚。乃劝种麦。毋或失时。

季秋之月，……乃命冢宰，农事备收。天子乃教于田猎。草木黄落，乃伐薪为炭。蜇虫咸俯在内，皆瑾其尸。

孟冬之月，……乃命水虞渔师。收水泉池泽之赋。

仲冬之月，……农有不收藏积聚者，牛马畜兽有放佚者，取之不诘。山林薮泽，有能取蔬食田猎者，野虞教导之。

季冬之月，……命漁师始漁。岁且更始，专而农民，毋有所使。

这里对耕种、打猎、捕鱼、伐木、孕育、放牧以及取火、烧炭都有明确的季节、月份限制，将保护环境与祭祀天地、祖先并列为国家大事。

这些关于保护山林、水道、植物、鸟兽和鱼类的法律规定，在世界上都属于较早的。中国以后的各朝代的法律也都有关于环境保护的类似规定。

注释：

① 《国语·周语下》

② 《诗·周颂·时迈》见《十三经注疏》第588页。

③ □,（念yao,鹿下加夭）

④ 《国语·鲁语》

⑤ 《吕氏春秋·上农》

⑥ 文字使用上略有不同，但思想完全一致。

参考书：

〔1〕 世界银行. 1990年发展报告〔M〕.北京 :中国财经出版社，1990。

〔2〕 徐嵩龄. 环境伦理学进展――评论与阐释〔M〕. 北京:社会科学文献出版社, 1998。

〔3〕 A·伊曼纽尔. 我们的家园〔M〕.北京: 中国环境出版社, 1993。

〔4〕 尚玉昌 . 生态学及人类未来〔M〕. 北京:中国环境出版社,1992。

〔5〕 〔英〕艾伦·科特雷尔. 环境经济学〔M〕. 北京：清华大学出版社，1992。

〔6〕 〔美〕白吕钠（j·Brunhes）.人地学原理〔M〕任美锷、李旭丹译.北京：科学出版社.1990.

〔7〕 〔美〕阿尔·戈尔. 濒临失衡的地球〔M〕北京：中央编译局出版社.1997。

〔8〕 张继禺. 天师道史略[M] 北京　华夏出版社. 1989年

张继禺主编 .道法自然与环境保护[M] .华夏出版社.1998年

 

 

 

 

 

 

 

 

我国北方的土地利用与沙漠化 
提要　沙漠化已成为我国北方地区一个重大的环境和社会经济问题。土地利用的方式和程度是沙漠化发展或逆转的主导因素。人类经济活动强度的增加和范围的扩大，造成北方地区农牧交错带的逐渐北移，大面积土地利用方式的改变和地表植被覆盖的减少，使得以风沙活动为主导外营力的沙漠化过程得以发展。我国北方地区近 50 年来的土地沙漠化面积不断扩展，已达近 35万km2，其蔓延的速率呈加快的趋势。据历史资料分析、野外调查和遥感动态监测与评价，对典型沙漠化地区的土地利用与沙漠化过程的发展及其防治开展了深入的研究。

　　关键词　北方地区；土地利用；沙漠化

　　中图分类号　F301

　　文献标识码　A

　　文章编号　1000－3037(1999)04－0355－04

　　1 引言

　　荒漠化是当今全球最严重的环境与社会经济问题之一。我国是世界上荒漠化危害严重的国家之一，尤其是我国北方的沙漠化（沙质荒漠化）以其面积广大和发展迅速而引人关注。根据北方自然环境背景、人类活动与社会经济特点及其相互作用，通过近 20 年沙漠化研究的理论与实践，我们将沙漠化的概念总结为：沙漠化是在干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人类不合理经济活动与自然资源环境不相协调所产生的以风沙活动为主要标志的土地退化[1]。我国北方沙漠化的发生发展伴随着人类的文明历史，而且尤以近一个世纪以来的发展速度为最快。沙漠化过程使土壤的风蚀—风积作用加剧，破坏了土壤的理化性质，降低乃至丧失了土地生产潜力，并使自然环境趋于恶化，给国民经济造成巨大损失，也严重影响广大农牧区人民生活水平和生存环境。为此，深入开展人为作用，特别是土地利用在沙漠化过程中作用的研究，对于阐明沙漠化形成机制，丰富沙漠化研究的理论和制定防治沙漠化的政策及措施均具有重要的现实意义。

　　2 中国北方地区沙漠化的发展与时空分布

　　我国北方的土地沙漠化过程按其发生性质可以分为沙质草原沙漠化、固定沙丘（沙地）活化和沙丘前移入侵三种类型。历史时期的土地沙漠化主要发生在干草原及荒漠草原地带和干旱地带的沙漠边缘河流沿岸或深入到沙漠内部的河流下游地区。现代的沙漠化土地从本世纪 50 年代后期到 70 年代中期平均每年以 1 560km2的速度在蔓延。通过大范围野外调查和遥感技术的应用，结合我们的研究和分析结果表明，从 70 年代中期至 80 年代后期，沙漠化土地更以年均 2100km2 的速度在加速扩展，这样，整个北方沙漠化土地面积已达近 350000km2, 其分布和蔓延主要在以下 3 个地区[2]：1 半干旱地带的农牧交错地区，占北方沙漠化土地总面积的 40.5%，特别是草原农垦区，如河北省坝上及内蒙古后山的草原农垦区，沙漠化土地面积从 50 年代末期占农田面积的 3% 增加到 70 年代中期的 13%，80 年代后期的 25%；2 半干旱地带波状沙质草原区，占 36.5%，如科尔沁草原沙漠化土地的发展，从 50 年代末期占草原面积的 20%，增加到 70 年代中期的 53%，80 年代后期的 77.6%；3 干旱地带绿洲边缘及内陆河下游地区，占 23.0%，主要表现在固定沙丘的活化，如弱水下游沙漠化土地的发展从 50 年代末占该地区面积的 5% 增加到 70 年代中期的 22%，80 年代后期的 36%。

　　相同时期内凡是积极采取措施进行治理的地区，沙漠化土地空间范围有所减少，据遥感数据分析测算，约有 10% 的沙漠化土地得到逆转。

　　在上述工作的基础上，我们选择另一个时段的遥感资料（1987 年和 1993 年 TM 数据）对毛乌素沙区进行了连续动态监测，结果表明，沙漠化土地面积在 1987～1993 年的 7 年间，由 32586km2（占监测区域总面积的 67.5%）下降到30496.7km2（占面积的 63.5%），减少了 1936.3km2，总体上处于逆转过程中，平均每年约有 276.6km2 土地得到了治理。

　　但就整个北方而言，进入 90 年代，沙漠化土地的蔓延又有加速的趋势，以每年 2460km2 的速度扩展[3]，形势更为严峻。

　　3 土地利用与沙漠化的发展

　　人类活动与自然环境相互作用所构成的一个人地系统在很大程度上体现在人类对土地的利用方式和程度上。在大部分的人类文明历史时期，自然资源与环境决定着人类的土地利用。但在现代的过程中，由于人口增加和科技进步，使得人类对自然资源利用之需求的增加成为必须和可能，因而逐渐在人地关系中提升了人类活动的主观能动性和调控力。在许多情况下，这是人类在有效利用资源方面的进步。但也时常因不合理的方式，不同程度地作用于资源环境的变化过程，引起乃至控制着资源环境的不良渐变或突变，如温室效应气体增加，大河断流、火灾、库区地震、水土流失等，而土地沙漠化则是更为明显的一例。

　　在我国北方，历史上游牧民族由于政治经济利益的驱使或气候暖温和冷干的变化，时有南进和北退的过程；而广大地区随着统治民族的更迭，农业或牧业为主的土地利用方式也多次交替，其利用强度也有差异，使历史时期的沙漠化土地也处于一个发展与逆转相互交替的过程中。但在这一过程中，人类活动总是在自然条件的基础上起诱发作用，表现在历史上沙漠化的发生期往往与一些重大事件相关联，如民族之间的征战频繁和政治上动荡不定的东汉末年、唐代末期及五代、宋辽对峙以及明中叶以后和清中叶以后的时期都是沙漠化的发展期。而这些时期也正与气候较为冷干相吻合，这也加剧了沙漠化的过程，减弱了退化土地自我恢复的能力，导致了自然环境的进一步退化。这种人为因素与自然因素的相互作用使北方干旱草原地带的沙漠化数度发生和蔓延，随着人口的增加和经济活动的加剧，沙漠化土地的面积和程度总体上也就处于一个扩大和加重的过程中。

　　中国北方地区历史上由于气候干旱、自然资源贫乏，利用困难等原因而成为古代经济落后的地区，是许多游牧部族先后活动的场所。他们利用传统的土地利用方式来适应由于气候波动、降水变化的自然过程。如牧民利用天然牧场，逐水草而居；农民则实行农田轮作制等。在人类历史的绝大部分时段内，牧民通过游牧，充分利用天然草场的多样性和季节性的临时积水，使牲畜及时获得食物，这样也避免了草场的过度放牧。而农田轮作制或曰游耕制，则充分利用了天然草场的再生能力和土壤物理化学特性的恢复能力，协调了土地利用和生态环境自然恢复之间的关系，达到了一种原始的可持续发展。其实质就是人类活动尚未超越自然资源的负荷限度，在天然植被自我恢复能力的调节下，生态系统保持着动态的平衡，环境相对稳定。但自 18 世纪中叶以后，特别是进入 20 世纪以来，北方地区的人口随着几次大规模的移民拓荒而迅速增长。50 年代以来，又经历了合作化、大跃进和“文化大革命”期间的几次拓荒高潮，使人口的年增长率达 2.5%～3.0%。例如，农牧交错的沙漠化地区人口平均年增长率从 50 年代至 80 年代曾达到 3.08%，平均人口密度从 10～15 人/km2 增加到 40～60 人/km2，高者可达 80 人/km2。内蒙古乌蒙后山 7 个受沙漠化危害的县（旗）的农业人口也从 1949 年的 51.5 万增加到 1985 年的 125.8 万。尽管进入 80 年代以后，北方沙漠化地区很少再有移民涌入，但由于人口基数已大，人口增加的速度并不见减缓，特别是在农牧交错区汉族和少数民族混居的地区，由于国家对少数民族在计划生育上实行照顾政策等一些原因，情况更是如此。

　　人口的增长和社会需求的扩大，加大了土地资源利用的压力，也破坏了传统土地利用的合理性。草原被进一步开垦，也使草场面积锐减，许多地区的土地利用方式从以放牧为主转变成以农耕为主。土地利用的强度也逐渐加大，轮作制由往常的十几年间隔减为几年或隔年，甚至连年耕作；倍增的牧畜又集中在逐渐减少的草场，加大了放牧的负载；日常生活所需燃料的增加也使樵采活动加强，这些都构成了导致沙漠化发生发展的主导人为因素——过度开垦、放牧和樵采。

　　根据对我国北方沙漠化的研究，朱震达等于 1989 年提出了以土地利用为主的人类活动与沙漠化土地的成因分类和发展面积表[4]，以草原过度农垦为主造成的沙漠化土地面积为 44700km2，占沙漠化土地总面积的 25.4%；以草原过度放牧为主的 49900km2，占总面积的 28.3%；以过度樵采为主的 56000km2，占总面积的 31.8%；以工矿交通城市建设破坏植被为主的 1300km2，占总面积的 0.7%；以水资源利用不当为主的 14700km2，占总面积的 8.3%。沙漠化的过程就是在上述土地利用过程中破坏了生态系统平衡，导致地表植被的衰退或消失之后，风作用于地表而产生的风蚀、搬运、堆积的风沙运动过程，主要包括：①风力作用下沙质地表形态的发育过程；②固定沙丘的活化过程；③沙漠边缘风力作用下的沙丘前移过程。我国北方沙漠化土地就是在人类活动的干扰和上述风沙运动的过程中形成和发展起来的。

　　4 土地利用与沙漠化防治

　　不合理的土地利用使沙漠化处于发展过程中，欲求受沙漠化影响地区可持续发展和沙漠化的防治，根本出路在于合理高效的土地利用。根据我国北方沙漠化地区自然资源环境、社会经济特点，土地开发利用中存在的问题和沙漠化治理的典型经验，沙漠化土地的防治必须本着经济效益、生态效益和社会效益统一的目标，建立既可防止土地沙漠化，又可促进生产发展的资源节约型、适度开发型和环境保护型的经济体系。

　　在沙漠化土地治理的具体措施上，在农牧交错地区可针对沙区中居民点、耕地、草场相对分散分布的特点，可以生态户为基础，采取天然封育，调整以旱作农业为主的土地利用结构，扩大林草用地比重，集约经营水土条件较好的土地，并和营造防风沙林带、林网及沙丘表面栽植固沙植物、丘间地营造片林或封育相结合的措施；在草原牧区，除了合理确定草场载畜量，轮牧和建立人工草地及饲料基地外，还应与合理配置水井，确定放牧点密度，修建牧道等结合起来；在干旱地带，要以内陆河流域为生态单元进行全面规划，合理确定用水计划，以绿洲为中心，建立绿洲内部护田林网、绿洲边缘乔灌结合的防沙林带和绿洲外围沙丘固定等措施相结合，形成一个完整的防治体系。

　　许多实践证明了合理的土地利用是可以达到土地沙漠化的防治及可持续利用的目的的。以陕西省榆林地区为例[5]，据史书记载，在 1500 年前，榆林地区还是个林草茂密，宜农宜牧之地。后因历代征战摧残，乱砍滥伐，植被覆盖率仅有 1.8%，流沙已越过长城，逼近榆林城。据调查，在解放前的 100 多年时间里，有近 13.4万hm2 农田和草场院由于沙漠化而被放弃，11.3万hm2 农田和 26.7万hm2 草场受到沙漠化的威胁，产量和载畜量低而不稳。自 50 年代以来，通过统一规划、调整和优化土地利用结构，坚持以治沙造林、保护和发展农牧业为主导，取得了很好的生态、经济和社会效益。从 1950 年到 1990 年底，榆林治沙造林保存面积达 74.0万hm2，恢复和改良草场 66.7万hm2 多。粮食总产量 1990 年较 1950 年增产 6 倍，大家畜由 7.6 万头增加到 36.3 万头，羊由 36 万只增加到 150 万只，活立木蓄积 340万m3，价值 7 亿多元，有 5 万多农户脱贫致富。

　　另一个成功的范例是内蒙古奈曼旗兴隆沼地区。通过遥感监测（1974 年和 1994 年）对比和实地调研[6]，将沙漠化整治前后的土地利用结构比重和其它方面的变化列于表 1。从表 1 可以看出，整治实践所带来的环境和经济效益十分明显。

表 1　内蒙古奈曼旗兴隆沼地区防治沙漠化的效益 (1974～1994 年 )
Table 1　Effectiveness in combating desertification 
in Xinglongzhao, Naiman Banner, Inner Mongolia
(1974～1994)

　　 1974 占总面积 (%) 1994 占总面积 (%) 效益 增减 
沙漠化土地 (hm2) 15700 29.62 2100 3.96 -13600 -86.62% 
林地 (hm2) 777 1.47 15840 30.10 +15063 +19 倍 
农耕地 (hm2) 4960 9.36 6900 13.02 +1940 +39.11% 
粮食总产 (t) 2790 　13110 　+10320 +3.7 倍 
粮食单产 (kg·hm2) 562.5 　1900 　+1377.5 +2.4 倍 
草场承载能力（单位：羊） 124200 　152200 　+2800 +22.5% 
人均收入（元） 80 　　 1120 　　 +1040 +13 倍

5 结论

　　土地沙漠化的发生发展与土地利用有着直接的关系。人类不合理的土地利用方式和程度是导致我国北方沙漠化土地蔓延的主导因素，这不仅使环境恶化并造成大面积的土地退化，也造成了巨大的经济损失。合理的土地利用在沙漠化防治中被证明是行之有效的，通过进一步的研究和总结，可以为全国不同地带的沙漠化防治提供理论基础和实践样板。

参考文献

　　1 朱震达，王涛．我国沙漠化土地的潜力、现状、发展趋势与对策[A]．中国科学院地学部．中国资源潜力、趋势与对策——中国科学院地学部研讨会文集[C]．北京：北京出版社，1993,198～202.

　　2 朱震达，王涛．从若干典型地区的研究对近十年来中国土地沙漠化演变趋势的分析[J]．地理学报，1990,45(4)：430～440

　　3 CCICCD. China Country Paper to Combat 
Desertification [M]. Beijing:China Forestry 
Publishing House, 1996,18～31.

　　4 朱震达，刘恕．中国的沙漠化及其治理[M]．北京：科学出版社，1989,27～42.

　　5 赵秉正．发扬延安精神坚持综合治理加快全面开发沙区经济步伐[A]．林业部治沙办公室．动员起来向沙漠进军——全国治沙工作会议文集[C]．北京：中国林业出版社，1992,80～86.

　　6 王涛，吴薇，王熙章．沙质荒漠化的遥感监测与评估[J]．第四纪研究，1998,(2)：108～118

 

 

 

 

 

受启于道教保护环境的戒律 
内容提要：道教在保护环境方面有完整的宗教戒律，与自然和谐相处的精神被道教所演绎。人类欲解决当今的困境，或许从道教这里可以找到有益的思想资源。

关键词：道教 戒律 尊重生命 保护环境

道教大约是东汉时期成长起来的中国宗教，依据先秦时代保护环境的思想对策以及中国传统文化“天人合一”的思想，从“道法自然”的角度出发，对保护环境作了多方面的规定。如《黄老帛书·姓争》说：“顺天者昌，逆天者亡；毋逆天道，则不失所守”。就是说顺应自然规律就会昌盛，违反自然规律就会灭亡，如不违反自然规律，就不会失去所生存的自然环境。天师道出示了禁止春天和夏天杀害生命的规定，《三国志·张鲁传》中载有天师道“又依月令，春夏禁杀”的规定。早期道教不戒肉食，后来受到佛教影响，逐渐改变了饮食结构和祀神斋供的内容，倡导并规定道士须素食，并俱改先前以猪、羊、鸡、鸭、鱼等动物作牺牲供品而为香花、水果、谷物等，后期道教对此不断加以总结，从戒律上形成一整套系统的尊重和保护生态环境的意识和措施。“所谓戒者，解也，止也。能解众恶之缚，能分善恶之界，防止诸恶也。”[i]也即戒乃禁止之意，归真之要。所谓律，指犯戒后的惩罚手段，律文是根据戒条而建立的。戒律对于修道之士来说，犹如渡海的舟辑。道教戒律具有宗教法律的作用，不是一般意义上的道德说教，更不是神话故事的宣传，而是实实在在的随时随地就可操作执行的律法，违犯了戒律，就要遭到处罚或者被革除教籍、轰出教门。上自大洞法师、三洞法师，下至清真弟子、俗家弟子，都须遵守。

第一：爱惜、尊重一切动物的生命是道教思想主旨之一。道教戒律中，始终把“戒杀生”作为主要大戒。因为道教认为一切血性之物，皆有灵性，即有道性，由于悟性有早、迟之分，所以修道阶次有快、慢之别。[ii]

六朝时的道经《太上洞玄灵宝智慧定志通微经》中的“十戒“第一戒便是：不杀，当念众生。刘宋道士陆修静在其《洞玄灵宝斋说光烛戒罚灯祝愿仪》中，把”守仁不杀，悯济群生，慈爱广散，润及一切”作为“十戒”的第二戒。其所撰《受持八戒斋文》，更以“不得杀生以自活”作为八戒清斋的第一戒。[iii]《初真十戒》第二戒：不得杀害含生，以充滋味，当行慈惠，以及昆虫。《说十戒》第二戒：不得杀生屠害，割截物命。除此而外，《洞神经》中“五戒”之第一戒说：目不贪五色，誓止杀，学长生。《无上秘要》卷四十九说：勿杀伤含气。《灵宝仙公请问经》中“太上十戒”之第七戒说：不得杀生祠祀六天鬼神。《升玄内教经》卷九所述“升玄九戒”之第四戒说：手不得杀害众生，跂行蠕动含血之属，皆不得杀。[iv]《老君说一百八十戒》中的第四戒规定：不得杀伤一切物命；第九十五戒规定：不得冬天发掘地中蜇藏虫物；第九十七戒规定：不得妄上树探巢破卵；第九十八戒规定：不得笼罩鸟兽。《中极戒》第一百一十二条规定：不得热水泼地致伤虫蚁。[v]《老君说百病》有：探巢破卵是一病。刳胎剖形是一病。不但自己不杀生，即是别人杀生为了自己，自己也有责任不食，《老君说一百八十戒》中第一百七十二戒：若人为己杀鸟兽鱼等，皆不得食。第一百七十三皆：若见杀禽畜命者，不得食。

道教还反对惊吓、虐待动物。《庄子·秋水》一文中说：络马首、穿牛鼻，都是违背自然的东西。《老君说一百八十戒》中第一百三十二条规定：不得惊鸟兽；第一百二十九条规定：不得妄鞭打六畜群众；第四十九条规定：不得以足踏六畜。《中极洞真智慧观身大戒经》中“三百大戒“之第六十四条规定：不得惊散栖伏；第一百七十二戒规定：不得惊惧鸟兽，促致穷地；第三十四戒规定：不得鞭打六畜；第三十五戒规定：不得有心践踏虫蚁；第六十戒规定：不得便溺虫蚁上。

在“不杀生”的基础上，道教还积极呼吁救助动物，并作为戒律规定下来。《太上洞玄灵宝智慧罪根上品六戒经》中第三戒便说：人应当去抚恤死者，保护生命，救死扶伤，使得一切生

一、技术开发的背景与意义

　　二十世纪以来，固体废弃物的排放急剧增加，造成的大气污染、地下水污染、土壤污芽土地占用、自然景观破坏等问题日趋严重。固体废弃物分为工业垃圾和城市垃圾两种，城市垃圾的产量是惊人的，据统计，中国1990年城市垃圾总产量为6900万吨，北京市每年的城市权产量超过200万吨。如何有效地处理这些城市垃圾，使之资源化、减量化和无害化（即"三化"），成为当前世界各国十分关注的课题。
　　对城市垃圾的常用处理方法有填埋、堆肥，制沼气、填海、焚烧和流化床制燃气等，其中以焚烧、流化床制燃气的处理方法为佳，符合“三化”的要求。由于流化床制燃气的方法投资大、工艺设备复杂，尚处于研究起步阶段。城市垃圾焚烧技术在美国一日本、法国、德国等发达国家己得到初步应用，并产主了良好的环保和经济效益。
焚烧垃圾、回收能源的办法是我国处理城市垃圾的一个主要发展方向。

二、国外垃圾焚烧发电概况

　　1．国外垃圾发电
　　国外最早进行垃圾焚烧技术研究开发的是德国，随即英国、法国、美国、日本等国也积极开展了这方面的研究。
　　德国目前己有五十余座从垃圾中提取能量的装置及十多家垃圾发电厂，并且用于热电联产，以便有效地对城市进行采暖或提供工业用汽，1965年联邦德国垃圾焚烧炉只有7台，年处理垃圾71．8万吨，可供总人口4．1%的居民用电。至1985年，焚烧炉已增至46台，年处理垃圾800万吨以上，占垃圾总数的30％，可供总人口34％的居民用电，柏林、汉堡、慕尼黑等大型城市中，民用电的10、7％来自垃圾焚烧。1995年德国垃圾焚烧炉达67台，受益人口的比率从34%增加到50％。法国共有垃圾焚烧炉约300台，可将城市垃圾的40％以上处理掉。巴黎有4个垃圾焚烧厂，年处理量170万吨，占全市垃圾总量的90％，口收的能量相当于20万吨石油，供蒸汽量占巴黎市供热公司总量的三分之一。美国从80年代起，政府投资70亿美元，兴建90座焚烧厂，年总处理能力3000万吨。目前最大的垃圾发电厂已经在底特律市建造，日处理垃圾量4000吨，发电量65MWe。瑞典、丹麦等国也有类似的焚烧发电厂。
　　2．国外垃圾焚烧设备
　　垃圾锅炉是垃圾热电站台的主要设备，亦是发展垃圾热电站的关键所在。由于垃圾燃料是具有一定腐蚀性、水分大、热值不稳定的垃圾，因而垃圾锅炉及其燃烧设备在设计上有其一定的特殊性。由于垃圾发热值低，且水份含量较高，因此，性能优良的燃烧设备是垃圾锅炉的关键之处。国外已投入运行的垃圾锅炉燃烧方式主要有以下几种：
　　（1）多级阶梯链条炉排垃圾在炉排上由高到低逐级流动，逐级燃烧至燃尽。
　　（2）倾斜往复式炉排是间隙动作的逆向倾斜往复炉排，与我国一般燃煤的间隙动作顺向倾斜往复式炉排不一样。这种炉排的优点是：
　　 ①火种与主垃圾混合性好，易干燥，着火快。
　　 ②垃圾层间搅拌充分，利用完全燃烧：
　　 ③干燥、着火、燃烧、燃尽一系列过程都在炉排上进行，故而处理效率极高
　　 ④垃圾层均匀，燃烧稳定，炉温及锅炉蒸发量变动很小。
　　（3）流化床燃烧方式流化床燃烧对燃料的适应性好，能完全燃烧各类城市垃圾或有机的工业垃圾等。
　　（4）旋转式燃烧旋转式燃烧是KWU／SIEMNS公司在Uim一Wibligen试验成功的新的工业流程。该工艺是将垃圾在缓慢旋转的简体内450℃进行无氧碳化，产主沼气和固态残留物。固态残留物中用机械方法去除非可燃物（如金属、石块、玻璃等），余下部分为碳化物，其热值达到与褐煤相仿。这部分碳化物与产生的煤气共同在1300℃下燃烧。
　　（5）等离子弧燃烧方式该方法是通过在垃圾堆中设一条通道，将等离子弧及冷却剂和气体经通道输入垃圾中，这时火种将垃圾熔化蒸发，使之变成无害的玻璃状熔渣。燃烧火焰温度可高达8000℃，释放的气体引入燃料电池发电。
目前，国外垃圾焚烧锅炉的容量一般在10t／h~100t／h，蒸汽压力为1.4Mpa~4.7Mpa，蒸汽温度多为饱满和温度，一般是在400．C左右。

三、中国迫切需要发展垃圾焚烧发电技术

　　1．我国垃圾产量及成份
　　我国经济的持续发展和人民主活水平的不断提高，城市生活垃圾的产量逐年增加，年均增长率接近9%。 虽然我国城市居民人均日产垃圾不足1kg，低于大多数发达国家，但其总产量却相当高，见表1。预计到2000年我国城市垃圾产量将达到19000万吨左右，我国城市垃圾的特点是无机物含量高于有机物含量，不可燃成分高于可燃成分。但不同类别城市之间差别较大，中小城市垃圾的有机质含量多为2%左右，一些大城市如北京市的垃圾有机质含量可高达8％以上。有机成分中，以生物质（即生物与厨房垃圾）所占比例为大，纸张较少，而国外垃圾中纸张所占比例较大：无机成分中，以灰土砖石为主，玻璃、金属等含量很低。垃圾组成成分不同，决定了我国垃圾处理应走自己的路、而且不同城市之间也采取不同的处理，不能简单地仿效国外。
　　2．发展垃圾焚烧发电技术大有可为
　　一般认为，当垃圾的发热值大于3349kJ/kg时，就可以由自然方式直接燃烧。我国垃圾的发热值远远低于发达国家。
　　我国中等以上城市的垃圾低位发热量一般在2512~4605kJ/kg范围内，北京地区较高，可达到349~65605kJ/kg。随着城市生活水平的不断提高，北京市1997年以后天然气营道接通后城市燃煤气率将有突破性增加，垃圾的发热值还会不断增加。显然，燃煤气化的发展对保证垃圾可烯是很重要的一步。
　　燃用煤气地区的城市垃圾中有机物的含量相当高,一般超过50％，高的达80%以上。大量的有机垃圾是极宝贵的资源，它既可提炼有用的物质，亦是垃圾中主要的可燃成分。
　　发展城市垃圾热电站与城市人口数量亦有一定的关系，因为电站的主产是连续性的，需要有厄够数量的垃圾才能保证连续运行。同时，还要考虑垃圾数量与质量会随季节的不同而有变化。按城市人口平均每人每天产主垃圾量约为1kg（发达国家稍多）计算，城市人口太于100万以上·则每日产主城市垃圾在1000吨以上，就可以保证稳定发电。
　　3．开发适合我日垃圾的国产焚烧锅炉
　　国外目前比较成熟的垃圾焚烧设备多为马丁炉排链条炉。对于热值较高的城市垃圾而言，这种选择无疑具有其科学性，但在处理热值较低且变化范围较大的我国城市垃圾时，必然带来一定程度上的困难，甚至影响整个垃圾焚烧厂运行。深圳卫主处理厂引进的日本焚烧炉就已经遇到了这一情况，从投资的角度来看，引进一套（两台）日处理量600吨垃圾（发电功率为2x3Mwe）的焚烧发电处理厂需要投资约4.5亿人民币，对于处于发展时期的我国来说是难以接受的。若能开发研制符合中国国情的国产化垃圾焚烧炉，将具有广阔和应用前景。在固体废弃物的焚烧处理方面，我国科研工作者做过大量的工作，主要采用鼓泡流化床或循环流化床燃烧方式。对于热值及成分多变的垃圾，流化床燃烧是具有其独特的优势的，这己为国外学者所公认。尤其是在污染物控制方面，流化床同时解决了燃烧与脱污染物过程，有效地降低了设备的初投资，减小系统的复杂性，因此采用流化床焚烧方式，开发研制符合中国国情的国产化垃圾焚烧炉将是一条合理的技术路线。从工艺角度看。垃圾焚烧技术的核心是燃烧问题，只有保证锅炉能稳定、充分清洁地燃烧，才可能实现垃圾的无害化和降容化。为了组织好燃烧；需要开发一套成熟的能把成分复杂、大小不一的原始垃圾顺利送入燃烧装置，并把灰渣及不可燃物质（如石砖等）从燃烧设备顺利排出的技术和装置，焚烧后垃圾减量程度可达90％。为了保证垃圾焚烧后不对环境造成二次污染，需要发展相关的污染控制技术，一方面要靠合理、有效地组织燃烧过程以控制Nox和二恶英、吹哺类的污染物产生量，另一方面要有效地去除或防止HCI、Sox和重金属的污染，为了减少投资和提高效率，需要有效地回收燃烧产物：烟气中的热能。烧掉垃圾，只是满足环保的需要，实现了垃圾的无害化、降容化。垃圾焚烧炉的热利用，亦即进一步运用余热锅炉，充分利用焚烧热，实现蒸汽发电、供热，是垃圾的资源化。此外，还可对焚烧后的灰渣进行制砖等综合利用。概括他说，垃圾焚烧综合利用技术需要解决燃烧、污染控制和进料、排渣等一系列问题。这些问题在通常的燃烧组成稳定的燃料时是可以解决的，但由于作为燃料的垃圾的复杂成分需要进行深入详细的研究。

四、垃圾荧侥发电综合利用技术

　　1．垃圾进料装置
　　国内的城市生活垃圾没有分类，而分选、破碎的设备不仅十分复杂，而且可靠性差，因此不能走国外的流化床焚烧炉把垃圾破碎到一定粒度（如1~10mm）的路线，必须开发出能原始垃圾（尽管其中可能含有木头、金属和砖石等不规则物体）顺利送入炉膛的进料装置，清吩学根据几十年煤燃烧技术科研与工程的经验和对国内外有关装置的比较、研究，选用炉排进料、流化床燃烧的方式，顺利解决了这个问题。

　　2．流化床垃圾焚烧技术 流化床燃烧技术是专门针对低热值燃料而开发的，流化床焚烧低热值的垃圾有较高的效率，燃烧效率可高达95％以上，而且对燃料成分变化不敏感：热值不足以维持热平衡时投入辅助燃料（煤）助燃。通过实验运行，己解决了焚烧的充分性、可靠性，而且由于流化床独特的燃烧方式，其气体有害物的排放量少于其它焚烧方式。清华大学对垃圾焚烧机理的理论与实验研究己为垃圾焚烧炉的设计提供了必需的设计依据。

　　3．流化床床上排渣技术
　　由于垃圾成分及形状复杂，灰渣的颗粒大泞、形状也不尽一致，不同子一般流化床的排料条件，需采用特殊的排渣技术。清华大学通过研究、采用床上定向排渣技术可以解决排渣问题

　　 4、受热面防腐技术垃圾焚烧时由于其原始组成中含有大量的塑料，会生成具有很强腐蚀能力的HC1：为降低氮的氧化物生成，需要分级燃烧，炉膛内形成还原气氛。应研究还原区的高温腐蚀。此项技术正在研究中。

　　 5．污染物脱除技术
　　一般地，利用流化床可实现炉内脱硫、除HCI等，并有效地降低氮的氧化物Nox的生成。为经济、有效地控制污染物的排放，应研究污染物的生成机理，开发可靠的脱除污染物技术。目前清华大学已具有实用的炉内脱硫、除HCI技术，其它污染物的脱除技术正在研究中。根据清华大学已有日处理10吨垃圾的热态实验装置上试验的结果，HCL＜50ppm， NOX＜500ppm,S0X＜1500ppm,均低于国家排放标准。由于采用流化床焚烧技术，有机物充分燃尽，几乎不存在二恶英、呋喃排放问题。

　　6．灰渣综合利用技术
　　对流化床排出的灰渣经磁选除去金属（回收）后，进行简单破碎，即可成为水泥、砖等的原料之一，需要时焚烧后的灰渣成分、特性及其它原料的配比进行研究。

五、产业化条件

　　城市垃圾焚烧发电综合利用可逐步产业化，不仅可将以后产生的城市生活垃圾全部焚烧发电降容处理。而且可能部分的消化以前多年遗留下未处理的垃圾。除发电外，还可以为垃圾焚饶处理厂附近的企事业单位或居民提供热源如冬委供暖、工业用汽，焚烧后的灰渣可以制成建筑材料或作为筑路材料。焚烧后垃圾体积下降90％，焚烧降容后填埋占用土地面积大大下降。其效益是多方面的。一台蒸发量为20t/h的焚烧锅炉每天可处理垃圾约300吨左右，按每年运行300天计，一年可处理城市垃圾计9万吨，这相当于30万城市居民一年的垃圾排放量。焚烧炉的各项排放指标均可以达到国家环保要求。垃圾焚烧产生的热量可用于发电或供热、制冷，发电功率为3000kWe，可保证垃圾焚烧厂在经济上不仅可自我维持，节省了垃圾处理费用，甚至还略有盈余。
　　 一 我国近五百个大中小城市，每年垃圾产量可达七千多万吨，市场是极为广阔的。据统计分析，我国大中城市垃圾中无机物平均含量较大，有机可燃物含量较小。除局部地区热值可达6500kJ/kg外、大部分垃圾的热值不足4000kJ/Kg，而国外的垃圾焚烧设备主要适用于处理较高热值的垃圾（一般热值应大于6500kJ/kg），此外,我国垃圾没有分拣，成分远比国外的生活垃圾复杂。由于不同热值、、不同成分燃料的燃烧特性差异很大，因此，从技术上说，照搬国外的技术、设备是不能很好地解决我国的垃圾焚烧问题的。
　　 二 从经济上说，国外的12Mwe垃圾发电机组的初投资可达0.5亿美元，是其常规火力电站投资的二倍以上，而比国内同等规模的常规火力电站的初投资（约1亿人民币）大四倍多。运行费用高30~50%以上。因此，大规模引进国外机组建设垃圾焚烧厂是不可能的，在中国是没有经济可行性的。

六、科研开发条件

　　清华大学工业锅炉及民用煤清洁燃烧国家工程研究中心在流化床燃烧技术研究方面一直处于国内领先水平。先后研制出4~220t／h蒸发量多种类型的燃煤国产化循环流化床锅炉，现正在主持国家九五攻关项目“125Mwe循环流化床锅炉的研制”工作。

　　1993年，向台湾出售一台75t／h（12Mwe）以工业固体废弃物为燃料的焚烧炉整套技术图纸。在垃圾焚烧发电技术研究方面，清华大学己作了大量工作，利用自筹资金建设了热态实验台和冷态实验台，开展一些基础研究和技术开发工作，并取得了阶段性成果，已申请两项国家专利，其一是“燃用多成分低热值的流化床锅炉及其运行方法”，是主要针对大中城市研制的大型流化床焚烧炉，单炉处理量150一500t／d，其二是“燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉”，是针对小区、车站、机场、码头的设计的快装型流化床焚烧炉，单炉处理量50一150t／d。前面所述的进料技术、流化床焚烧技术、排渣技术和污染物脱除技术包含在这两个专利之中。此外，还有多项技术，有害物经济脱除技术等正在研究中，拟研究成功后申请相应的国家专利。

七、商业化垃圾电站投资及效益分析

　　根据清华大学目前研究和热态实验的基本数据，参照国内常规小型热电站投资、收费标准，以每天处理900吨垃圾的焚烧发电厂为例，说明完全国产化的垃圾电站的投资运行费用概算。 1. 建设规模与内容
　　 垃圾处理量 900t／d
　　 占地面积 2500m2
　　 建筑面积 18000m2
　　 全厂包括垃圾收集上料系统、垃圾焚饶锅炉、汽轮发电机系统、三废处理系统及辅助工程系统等。拟采用三机四炉，即三套汽轮发电机，四台垃圾焚烧锅炉（三开一备）。
　　2．主要设计参数
　　 （1）单炉垃圾处理量 300t/d
　　 （2）焚烧锅炉台数 4台
　　 （3）年运行时间 ＞7000小时
　　 （4）垃圾低位发热量 5000kJ/kg（4180~6500kJ/kg）
　　 （5）垃圾水分 20~45％
　　 （6）垃圾焚烧温度 800~950'C
　　 （7）过量空气系数 1.5~1.7
　　 （8）汽轮发电机出力 3000kw／台
　　 （9) 轮发电机台数 3台
　　 （10）有害物排放浓度烟尘 ＜30mg／m3
　　 HCI ＜50mg／m3
　　 N0x ＜500mg／m3
　　 SOx ＜200mg／m3
　　 CO＜60mg／m3 3．效益分析
　　三台汽轮发电机总发电功率为9000kw，自用电为2000kw，外供7000kw，全年运行7000小时，共外供7000x7000=4.9X107kw.h，每度电售价按0.3元考虑，则年售电收入1470万元，如果锅炉产生蒸汽不仅发电，而且进行供热，效益会更好。回收的废金属可外售，焚烧后的灰渣可作建筑原料，也可有少量收入。此外，工程建成后，每年减少垃圾填埋量约26万吨，每吨填埋费按25元计，每年可节省填埋费650万元，同时可减少用于填埋的占地约30亩，又可节省一笔土地征用费，并节约了土地资源。 垃圾电站投资概况表（单位：万元） 序号 项目名称

	建筑工程费	设备购置费	安装工程费	其它	合计
1 热力系统	1650	4500	1100		7250
2 垃圾收集上料系统	620	700	320		1640
3 除灰系统	20	80	100
4 水处理系统	30	240	180		450
5 洪水系统	90			40	130
6 电气统	12	300	120		432
7 自动系统	10	400	80		490
8 污染物脱除系统	420	250	160		830
9 附属工程系统	60	20	2		82
10 小计	2912	6490	2002		11404
11 总预备费	728	500	200		1428
12 建设期利息	1549
13 总计					14381

1　引　言
目前重庆市主城区内各垃圾站的垃圾出料方式 有以下几种:
(1) 完全靠人力挖掘,采用这种方式,工人的劳 动强度大,环境恶劣,耗费时间长。
(2) 站内有出料口,出料门的开与关靠销子锁 定。当运渣车接渣口对准出料口后,拉开出料门的
销子,垃圾便往下掉入车内。
(3) 站内有出料口,出料门的开与关靠滑轮及 钢丝绳由手轮控制[ 1 ] 。当运渣车接渣口对准放料
口后,转动手轮,打开出料门。这时会出现2 种情 况:一种情况是垃圾自动向下掉;另一种情况是垃圾
不自动向下掉,原因在于垃圾的储存空间是一个漏 斗形状,垃圾堆在里面形成相互牵扯,需要外力去搅
动才会向下掉。
现在的部分运渣车装料时是粗放型的,垃圾没 有经过压缩处理,从而造成运渣车装料不多,有时一
个垃圾站内的垃圾要几次才能运完。目前环卫系统 广泛采用压缩式运渣车,而压缩式运渣车对垃圾站
出料方式有一定要求。为配合压缩式运渣车装料, 现有的垃圾站内垃圾出料方式必须改进,以保证垃
圾能准确、定量地投入压缩式运渣车内。
2　垃圾定量出料系统设计方案的比较
压缩式运渣车接渣口的尺寸为1800 mm ×1000 mm,垃圾站内垃圾出料口的尺寸为1500 mm ×1100 mm,结构为钢筋混凝土整体浇注而成的矩 形孔。垃圾出料口下端装配有导向护板,以解决垃圾准确投入运渣车接渣口内。为了解决垃圾定量投入压缩式运渣车内这一问题,讨论的方案有插板式、单卷筒旋转式、双卷筒下置旋转式和双卷筒上置旋转式4种。
2.1　插板式
图1所示为插板式,其优点是结构较简单。缺

图1　插板式
(注:括号内的尺寸为参考尺寸,不加括号的尺寸为实际尺寸)
Fig. 1　The type of insert board
点是插板开、关来回行程较长,关闭不及时会影响定量出料;插板关闭时容易夹料。
2.2 单卷筒旋转式
图2所示为单卷筒旋转式,其优点是结构较简单;转动时对垃圾有搅动功能;能定量出料。缺点是卷筒旋转半径大,扭矩大;转动时卷筒对垃圾无挤压功能;设备在空中安装、维修不方便;该方案由于卷筒旋转半径大,卷筒旋转板已和运渣车发生干涉,故此方案不可行。

图2　单卷筒旋转式
(注:括号内的尺寸为参考尺寸,不加括号的尺寸为实际尺寸)
Fig. 2　Single reel rotation type
213　双卷筒下置旋转式
图3所示为双卷筒下置旋转式,其优点是结构较简单;工作时左边卷筒顺时针旋转,右边卷筒逆时针旋转,转动时对垃圾既有搅动功能又有挤压功能;能定量、准确出料。缺点是垃圾有可能牵扯在漏斗内,不能下料到出料口;设备在空中安装、维修不方便。

图3　双卷筒下置旋转式
(注:括号内的尺寸为参考尺寸,不加括号的尺寸为实际尺寸)
Fig. 3　Double reel down rotation type
214　双卷筒上置旋转式
图4所示为双卷筒上置旋转式,其优点是结构较简单;工作时左边卷筒顺时针旋转,右边卷筒逆时针旋转,转动时对垃圾既有搅动功能又有挤压功能;能定量、准确出料;卷筒旋转半径不大,又能保证垃圾出料口的有效尺寸;不占用横　下面的空间,对运渣车进出有利。缺点是设备在空中安装、维修不方便。

图4　双卷筒上置旋转式
(注:括号内的尺寸为参考尺寸,不加括号的尺寸为实际尺寸)
Fig. 4　Double reel up rotation type
3　垃圾定量出料系统设计方案的确定经过对上述方案的比较、分析研究,同时结合垃圾站内的土建基础结构及空间尺寸,确定采用双卷筒上置旋转式作为垃圾定量出料系统设计方案。传动系统用电动机带动蜗轮减速机[ 2 ] ,通过齿轮传动改变方向,如图4所示,使左边卷筒顺时针旋转,右边卷筒逆时针旋转,以实现转动时对垃圾既有搅动功能又有挤压功能。
4　双卷筒旋转式垃圾定量出料系统设计
4.1　基本参数
垃圾载荷: 5000 kg;电动机: YZ132M226, 960 r/min, 317 kW;小皮带轮:Φ125 mm;大皮带轮:Φ355mm;三角皮带: A型,公称长度1600 mm;皮带轮减速比: i1 = 2184;蜗轮减速机:型号WS1802412Ⅱ, 减速比i2 = 41, Z1 = 1, 模数m = 7;旋转装置:旋转半径R = 260 mm,转速n = 8.2 r /min。
4.2　卷筒装置设计
4.2.1　卷筒结构设计
如图5所示,卷筒装置采用钢板加筋板焊接在传动轴的轴套上,轴套与钢板、筋板均采用焊接性好的普通碳素结构钢。轴套与传动轴采用键连接,由于轴套与传动轴不常拆,故可以在轴套与传动轴装配好后点焊处理,以保证良好的连接性。
4.2.2　卷筒轴的设计校核
已知:载荷G = 5000 kg (双轴承受) , I =πd^4 /64
m^4 , E = 220 ×10^9 N /m2 , F =G /29。

图5　卷筒装置
Fig15　Reel device
轴的直径d = 90 mm, L = 1900 mm,轴的材料为40Cr,σs = 550 N /mm2 ,安全系数S = 1.5。
对该轴的挠度计算:
轴上径向受力可简化为均匀受力,可用下式计算:
q =015G/L =2500 ×918 /119 =1129 ×104 (N /m)
最大挠度: f = (5qL^4 ) / (384EI)
= ( 5 ×1129 ×104 ×1.9^4 ) / ( 384 ×
220 ×109 ×3.14 ×0.09^4 /64)
= 3.1 (mm)
该轴径向最大挠度在正常范围之内,对于挠度引起的传动不同心的问题,在实际工程中采用了调
心球轴承予以解决[ 3 ] 。
对该轴的抗扭强度校核:
由于该轴同时受扭矩和弯矩作用,根据强度理论得:σ = 10 Me / d3 ≤[σ]
最大扭矩T = F ×R = 2500 ×9.8 ×0.26 = 6.37×10^3 (N·m)
最大弯矩M = q ×L /2 = 1.29 ×10^4 ×1.9 /2 =2.3 ×10^4 (N·m)
得:Me = (M^2 + 0.75T^2 ) 1 /2 = 23 650 (N·m)
[σ] = σs /S = 550 /1.5 = 367 (N /mm2 )
σ = 10Me / d^3 = 324 (N /mm2 ) < [σ]
轴的抗扭强度合格。
413　传动系统结构设计
如图6所示,由于卷筒旋转装置转速较低,传动系统的减速比较大,故采用2级减速,一级为皮带轮减速,另一级为蜗轮减速机减速。三角皮带传动在遇到卡阻时能有效地保护电动机。

图6　传动系统结构
Fig16　Structure of transmission system
4.4　投料控制系统设计
在卷筒传动轴端部设置回位控制装置,卷筒转动设置为连续转动及点动2种方式,便于操作。
5　结束语
该出料系统的设计为一种新型的垃圾站内垃圾出料方式,能够满足压缩式运渣车的准确、定量投料的要求。通过在市区一垃圾站投入使用的情况来看,效果显著。该垃圾站改造前使用的是载重量为5 t的普通敞开式运渣车,要运走该垃圾站内约5 t的垃圾至少需要2次才能运完。由于市区离垃圾处理场普遍较远,加上来回时间要运完该垃圾站内的垃圾至少花费6 h。改造后使用载重量为5 t的压缩式运渣车,同量的垃圾只需要一次就能运完,花费时间约2 h。同时减轻了工人的劳动强度,改善了工作环境,减少了车辆来回次数,节约了能源,降低了成本,保护了环境。

简介： 随着国民经济的高速发展，水资源遭到了严重的污染并日益短缺，因此必须在现有水资源的基础上开展开源、节流等措施。文章介绍了城市雨水作为中水原水的收集和水质分析以及在中水工程中 的应用。
关键字：水资源 城市雨水 中水 中水工程

　　Abstract: With the rapid development of national economy, water is not only getting more polluted but also running shorter, so effective measures should be taken to exploit new sources of water and to economize on water. In this article, the ways to collect city rainwater as gray-water are first introduced, followed by analysis of the quality of rainwater and its application in gray-water project.

　　Key words: water resource; city rainwater; gray-water; gray-water project

　　1、 概述

　　水是任何其它物质不可以替代的，是一种不可缺少的重要资源，它维系着人类的生命活动和一切与其相关的社会活动，是保持人类社会可持续发展不可缺少的重要因素。

　　近年来，由于世界人口的迅猛增长、社会经济的迅速发展以及人类生活水平的不断提高，人类对水量的要求变得越来越大，原有的清洁水资源由于受到人类生命活动的影响而污染，因此地球上的水资源利用日趋紧缺。

　　我国水资源形式十分严峻^[1]，如果单从总体来看中国的淡水资源年拥有量为28124亿立方米，其中地表水为27115亿立方米，其余为地下水，总量居世界第6位，但是按人口统计，人均水资源量仅2220立方米，不及世界人均淡水资源量的1/4，并且水资源分布南北显著不均。我国已被列为世界12个贫水国家之一。目前全国缺水城市已达200多座，有近50个城市不得不实行限量供水，缺少不仅仅是许多城市面临的难题，而且已成为世界性的问题。

　　随着城市建设的不断发展，城市化将成为21世纪我国经济发展的重点之一，城市建筑物、构筑物以及道路形成了大量的不透水地面、屋面、混凝土和沥青路面，他们的径流系数一般为ψ＝0.9，也就是说降雨量的90％将形成地面径流。大量的雨水径流没有利用就直接排放掉了，不仅仅是水资源的巨大浪费，同时也加大了城市排水设施的负担以及增加了城市雨水洪灾的概率。

　　以前城市水资源主要致力于地表水资源和地下水资源的开发，不重视对城市汇集径流雨水的利用而任其排放，造成了大量宝贵雨水资源的流失，随着城市的迅速扩张，雨水流失量也越来越大。一方面是城市的严重缺水，地下水的过量开采，地下水位逐年下降（例如郑州，1996年至今人均可用水量下降了33％，由于过度的地下水开采，使郑州地下水已形成面积比市区还大的160平方公里的深层漏斗区，并仍以年平均10平方公里的速度扩张）^[2]，另一方面大量地排放雨水又带来城市雨水排除不畅、城市生态环境恶化等一系列问题，为了解决和缓解这些问题，雨水利用是行之有效的方法之一。

　　2、 中水的概念以及水质要求

　　中水是指生活污水经过处理后，达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水，主要作为办公楼、公寓、客房和公共卫生间冲厕所用水和室外绿化用水。中水供应系统是分质供水的一种形式，在供水系统中设生活饮用水和生活杂用水（中水）两套独立的系统，以次质水替换优质水，减轻供水的压力，当然杂用水应该满足一定的水质要求（见表1）。

　　3、 城市雨水的收集与水质分析

　　3.1 城市雨水的收集

　　城市雨水在实际利用时受到诸多因素的限制，像气候条件、降雨季节（南方地区多集中在春夏两季）的分配，雨水水质的情况和地质地貌等自然因素的制约以及特定地区建筑物的布局和结构等一些其它因素的影响。城市雨水的收集通常有如下几种途径：①屋面雨水集蓄；②道路雨水截流，道路雨水通过雨水管道排入沿途大型蓄水池收集（如日本名古屋的若宫大通调节池，建在城市的街道下面，长约316m，宽度47～50m,深约10m，最大贮留量约为10×10⁴m³）^[4]；③绿地草坪滞蓄^[5]，绿地草坪供雨水径流流过时下渗，超过绿地草坪渗透能力的雨水则进入雨水池收集

　　表一 生活杂用水水质标准^[3]

 

项目	厕所便器冲洗、城市绿化	洗车、扫除
浊度NTU/度	10	5
Ss(mg/l)	10	5
色度/度	30	30
臭	无不快感觉	无不快感觉
pH	6.5～9.0	6.5～9.0
BOD5(mg/l)	10	10
CODcr(mg/l)	50	50
阴离子合成洗涤剂(mg/l)	1.0	0.5
总大肠菌（个/l）	3	3

 

　　3.2城市雨水水质分析

　　 城市雨水水质情况非常复杂，城市与城市之间的差异、汇水面、降雨的季节、降雨特征等的不同都会影响到城市雨水的水质。雨水径流污染主要表现在以下几个方面。

　　 第一是由于大气的污染，直接由于降雨带来的污染物，这些污染物的种类主要取决于各个城市的空气状况，还可能由于大气的迁移，从外域带入（如北方地区的沙尘暴）。

　　 第二是屋面。屋面雨水径流的水质主要取决于非降雨期空气中沉降物和屋面所用的材料。屋面材料对屋面径流水质的影响非常明显。尤其是沥青油毡类屋面材料（特别是普通油毡类）污染比较严重，比混凝土平板、现浇钢筋混凝土屋面以及瓦屋顶（像小青瓦、石棉瓦、平瓦）的污染量高出许多倍。材料的老化和夏季的高温曝晒，收集雨水中的污染物浓度都会有显著的提高，并且色度大，主要为可溶性COD，多集中在暴雨初期径流中，浓度达到数百甚至超过数千mg/l，当然雨水水质也取决于该城市的降雨量、气温、降雨间隔时间、屋面材料的种类等，一般说来降雨后期COD的浓度可稳定在100mg/l以内。

　　 第三是路面雨水径流水质和影响因素最为复杂^[6]。大气、屋面污染物都会汇入到路面，加上路面本身各种污染因素，如路面所用材料、汽车尾气排泄物、生活垃圾、裸露和植被地带冲出的泥沙等，其成分异常复杂，随机性很大。但也有一定的规律：如污染物主要集中在雨水初期径流中，污染浓度主要受两次降雨之间的间隔时间、空气质量、降雨量和暴雨强度，路面状况等因素影响。总的说来，在降雨过程中，浓度逐渐下降，最后趋于稳定，其主要污染成分有COD、SS、油类、表面活性剂，重金属及其它无机盐类。

　　4、 城市雨水作为中水原水在中水工程中的应用

　　从雨水的水质分析可知，屋面雨水的水质远远高于通过道路雨水截流收集到的雨水，

　　当然绿地草坪滞蓄收集到的雨水水质也非常好，但是由于绿地草坪的渗透能力比较强，能收集到的雨水数量有限，因此在实际过程中通常采用屋面收集到的雨水作为中水原水。笔者对某市某次雨水的水质进行了分析，见下表2。

　　表2 屋面雨水水质分析

 

COD(mg/l)	BOD5(mg/l)	BOD5/COD
1360	168	0.124
356	25	0.070
98	12	0.122

 

　　从表中可知BOD₅/COD(可生化系数)的值小于0.3^[4]，由此可见屋面雨水不宜采用生化处理工艺，宜采用物化处理。从以前所采用的中水系统来看，大部分的建筑中水系统都采用生化处理工艺，因此雨水利用必须采用独立系统。

　　在屋面雨水作为中水原水的处理方案选择时，由于初期降雨的污染浓度比较高，应该考虑屋面雨水的初期弃流，初期弃流量大约2mm时比较合适。雨水处理方案如下图所示。

　　

　　5、 结束语

　　1） 在目前水资源日益紧张，水污染日趋严重，城市生态环境恶化的情况下，城市雨水作为补充水源加以利用，不仅可以减轻城市的用水压力，而且还可以降低城市的雨水洪涝灾害。

　　2） 目前雨水利用还缺乏一定的标准和规范。各地的雨水利用处于摸索阶段，缺乏充分的科学分析和指导。雨水利用系统的组成、集流面的面积、储水池的防渗材料选用，水窖水质的净化，都尚未形成公认的标准和规范。

　　3） 在现阶段，政府应该加大对中水工程的投资力度，在政策上应该给予优惠、扶持采用生命力。目前中水的实际价格比自来水要高，人们单从经济方面去考虑，往往不愿意投资中水工程。因此政府应该尽快采取一定的措施来调节中水的价格，刺激中水的广泛应用。

　　城市雨水作为中水原水利用时应该考虑到雨水的季节和时间的波动，往往无法准确的预测，因此既要考虑尽可能充分利用雨水，又要兼顾经济可行，并对不同方案作技术经济分析。同时中水回用以及雨水利用要与区域性水资源利用结合起来，与城市规划及景观的整体布局综合考虑，通过全面规划，合理布局达到协调统一，充分体现整体经济效益。

　　参考文献

　　[1] 李顺.淡水危机与节水技术[M].化学工业出版社，2003.

　　[2] 中国青年报.城市雨水是资源不是祸水http://www.civilcn.com 2002－10－30 .

　　[3] 中华人民共和国建设部《生活杂用水水质标准》（CJ25.1－1988）.

　　[4] 赵廷红、牛争鸣.实现城市雨水资源化的基本途径[J].中国给水排水

　　[5] 钱易、刘昌明、邵益生.中国城市水资源可持续开发利用[M] .中国水利水电出版社，2002.

　　[6] 北京城市节约用水办公室.节水新技术与示范工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

　　[7] 张自杰.给水工程下册（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2000.

　　 作者简介：周赛军(1975—)：男，汉族，湖南科技大学讲师，在读硕士

　　联系方式：电话：13055145542，07328290733

　　邮箱：zsjaw0745@sina.com

　　 作者简介：任伯帜（1968－）：男，汉族，湖南科技大学副教授，给排水博士

　　 作者简介：袁玉梅：女，湖南大学副教授，博士，硕士生导师

简介： 大连香格里拉大饭店中水回用工程设计规模为60 m3/d，采用MBR工艺。自2001年10月投产以来运行性能良好，出水水质COD为3.92～7.84 mg/L（平均6.16 mg/L），BOD为0.45～0.67 mg/L(平均0.57 mg/L)，SS=0 mg/L，其水质完全达到《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)。实践证明，MBR是一种简易、高效的污水处理技术。 
关键字：MBR 中水回用 膜污染

膜生物反应器（MBR）是将膜技术应用于污水处理的一项新兴技术。MBR 可在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和超滤膜对污染物质的分离，而降解与分离之间又存在着协同作用，是一种高效、实用的污水处理技术。其出水中不含悬浮物，只需投加少量消毒剂避免管道的二次污染，就可以回用，实现污水的资源化［1］。以MBR为核心进行的研究广而深入，但在国内将其应用于工程实际却还是少数，这关键是由于膜的价格较高，造成工程投资的加大。不过随着膜技术的成熟、膜组件的大规模生产，膜的价格在逐年降低。如美国Aquasource 公司1999年超滤膜价格几乎是1989年的 1/2［2］。

 

　1　中水回用系统的设计

　1.1　工程概述

　　大连香格里拉大饭店原有的中水处理设施采用三级处理方法，处理效率低、占地面积大，没有实现完全的自动化，而且其处理能力远大于酒店最大回用水量，又无法灵活地调节，造成了人力、物力的浪费，增加了成本。现采用MBR工艺对原有系统进行改造。

　1.2　水量及水质

　　因处理后中水主要回用于冲厕、绿化、洗车等方面，最大回用水量为60 m³/d，确定设计处理水量为60 m³/d。来水为优质杂排水，其水质见表1。

　　表1　进　水　水　质

参　数	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	SS(mg/L)
浓　度	≤100	≤50	≤150

 

1.3　工艺流程(见图1)

图1　工艺流程

　　大连香格里拉大饭店原有的中水回用系统是以接触氧化池、沉淀池和砂滤罐为主体，共占地280 m²，改造后以MBR 为核心的中水回用系统仅占地48 m²，是原占地面积的17%，为酒店节省了宝贵的空间。而且现有的中水回用系统将生物降解、沉淀、过滤集中为一体，减少了设备需求，可使运行成本降低，故障点减少。

　　酒店回用水量会由于季节及客流量的变化有很大不同，而MBR系统可通过自吸泵间歇出水时间的调整以及鼓风机间歇曝气来进行调节并节省运行成本，具有高度的灵活性。

　1.3.1　细格栅

　　细格栅用以除去污水中较大颗粒的杂质，防止泵的阻塞和损伤，减轻负荷。酒店来水具有一定的作用水头，重力自流到细格栅，格栅出水重力自流入调节池。因来水为优质杂排水，水质较好，格栅采用无动力式，截流下来的污物沿格栅弧面下滑至下部渣斗，渣斗底部有箅子，污物在渣斗中沉积，含有的水分由箅子自流入调节池。

　1.3.2　调节池

　　调节池由原有水池改建而成，用以调节水量、均化水质，使后续处理工艺在相对稳定的条件下工作，同时调节池中风机曝气除臭降温，还可防止悬浮物沉积。调节池出水由移送泵提升至MBR。

　　调节池主要设计参数：有效水深为2.5 m；有效容积为48.7 m³；HRT为19.5 h。

　1.3.3　MBR

　　中空纤维膜组件置于MBR中，污水浸没膜组件，通过自吸泵的抽吸，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜组件由日本三菱公司生产，材质为聚乙烯。膜组件公称孔径为0.4 μm，是悬浮固体、胶体等的有效屏障；中空纤维膜丝较细，有较好的柔韧性，能保持较长的寿命，即使有膜丝破损的现象发生，由于膜丝内径仅为 270 μm，可被污泥迅速阻住，对处理水质完全没有影响。

　　鼓风机曝气，在提供微生物生长所必须的溶解氧之外，还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面，阻止污泥聚集，保持膜通量稳定，设计气水比为20∶1。 MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池，污泥在其中浓缩，并使污泥减容，上清液回流至调节池。因来水营养物质缺乏，为保证活性污泥反应正常进行，调节来水的营养平衡，在MBR的进水管道中注入营养剂（由磷酸氢二铵和尿素配制），MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

　　MBR由原水池改建而成，主要设计参数：

　　有效水深为2.7 m； 
　　有效容积为34.7 m³； 
　　HRT为14 h。

　1.3.4　回用水池

　　在回用水池的进水管道中注入消毒剂，并使回用水池出水中保持一定量的余氯，避免二次污染。

　2　中水回用系统的自控设计

　　酒店污水回用系统的控制全部集成在电控柜中。各设备的运行由电控柜中的PLC 控制， PLC由电源、框架、处理器和I/O模板4部分组成，可以和现场的传感器、变送器、自动化仪表相连，进行数据通讯、数据处理和数据管理。如调节池和MBR的水位情况通过浮球液位计传送到PLC，通过PLC 控制移送泵和自吸泵的动作。当调节池超过一定水位，并且MBR水位在中水位以下时，移送泵开始工作，将污水送至MBR，直到MBR水位达到高水位。当MBR水位在低水位以上时，自吸泵开始间歇工作，抽出的膜处理水送入回用水池，如果 MBR的水位降至中水位以下，污水会由移送泵自动补充至高水位，此动作反复进行，直至调节池水位下降至低水位，移送泵停止，而MBR水位降至低水位以下时，自吸泵停止工作。

　　投加消毒剂和营养剂的计量泵分别与移送泵和自吸泵同步，药剂自动投加。另外，泵与风机均有热过载和空开过载保护，所有潜水泵均有漏电保护。风机、移送泵、自吸泵均为1用1备，24 h自动切换。

　　改变设备状态的界面为电控柜上的触摸屏。触摸屏上包括系统中设备的列表，点击后可以看到相应设备的当前工作状态，并可以对设备现有状态进行改变；还可以看到当前所有设备的累计工作时间、各水池的水位、系统运行期间出现的报警等等；当有报警发生时，触摸屏上有相应的报警画面出现，同时有解决报警的提示出现。

　3　MBR中膜污染控制措施

　　膜污染是影响系统运行的关键问题，适当的操作方法可以有效地控制膜污染，提高膜的使用性能及寿命。

　　本工程采用了低压、恒流、间歇抽吸出水和空曝气等方法来延缓膜过滤阻力的增加。

　　膜面凝胶层会在高的操作压力下变得更加密实，导致过滤阻力的增加。因此，本工程采用较低的操作压力，并且调节自吸泵出口的阀门，控制流量计的数值，保持恒定的出水流量，使系统在稳定的状态下工作。

　　为延缓膜污染速度，延长超滤膜使用周期而采取的措施还包括出水方式。在电控柜中设定自吸泵双计时器为9 min运行，3 min停止，自吸泵的运转效率为75%，每日运行时间为18 h，从而保证MBR中一定的空曝气时间。自吸泵的间歇操作可通过定期地停止膜过滤，使混合液流向膜面的流速为零，而由于空曝气产生的剪切作用，使膜面沉积的污物脱落，膜过滤性能有所恢复。同时，在停抽过程中，由浓差极化引起的膜面有机物积累也会由扩散作用返回混合液主体。

　　众多措施的采取，使本工程中膜污染现象得到有效的控制，在污水回用系统启动迄今3个月时间内，MBR操作压力仅由2 kPa上升至6 kPa。

　4　中水回用处理工艺的出水水质

　　中水回用系统于2001年10月正式运转，在3个月的时间内MBR出水水质见表2(检验方法按照《生活杂用水标准检验法》（CJ25.2-89）进行检测)。

　　表2　出　水　水　质

<>　

参数	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	SS(mg/L)
最大值	7.84	0.67	0
最小值	3.92	0.45	0
平均值	6.16	0.57	0

 

　　由表2可见，系统稳定后，MBR出水中COD＜10 mg/L，BOD＜1 mg/L，并且没有悬浮物检出，其水质完全达到《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89）及日本建设省都市局、住宅局、卫生部环卫局提出的生活杂用水水质标准［3］，不仅可回用于水洗厕所用水、空调冷却水，还可回用于汽车等冲洗用水、洒水、扫地用水以及水池喷水。

　5　中水回用处理工艺运行成本分析

　　本工程污泥提升泵为气提式，不消耗电能，也无污泥回流系统，能耗主要来自移送泵、自吸泵和鼓风机（两套加药系统计量泵装机容量很小，在此忽略）。鼓风机装机容量为1.5 kW，每天24 h运转，移送泵和自吸泵的装机容量分别为0.4 kW 和0.75 kW，每天运行时间按18 h计，则该中水回用系统单位能耗为0.945 kW·h/m³。由于膜组件公称孔径为0.4 μm，虽然最小的细菌尺寸在0.3 μm左右，但在MBR中细菌通常以菌胶团形式存在，无法透过膜孔，因此MBR出水细菌含量少，可减少消毒剂用量；另外本工程无须看管，省去了人工费。运行成本的具体分析见表3，合计运行成本为1.665元/ m³。

　　表3　运行成本分析

<>　

项目	定额	单价	运行费用(元/m3)
电费	0.95 kW·h/m3	0.6元/(kW·h)	0.57
折旧费			1.052
消毒剂	3 g/m3	12元/kg	0.036
营养剂	3.5 g/m3	2元/kg	0.007
运行成本			1.665

　注：*净残值取4%［4］, 折旧年限取10 a。

 

　　目前大连市旅游业、商业等场所的自来水费为5元/m³，显然宾馆、写字楼等处采用MBR工艺使污水回用是经济可行的。

　6　结论

　　(1)大连香格里拉大饭店中水回用工程采用MBR工艺。自2001年10月投产以来运行性能良好，出水水质COD平均6.16 mg/L，BOD平均0.57 mg/L，SS=0 mg/L，其水质完全达到《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89）。设计规模为60 m³/d的MBR污水回用系统运行成本为1.665元/ m³，应用于宾馆、写字楼等处是经济可行的。

　　(2)MBR除污染效率高，出水水质稳定，操作简单，易于管理。

简介： 本文介绍的就是在此前提下开发的一种小型系列化成套污水处理设备，它具有小型化、设备化、系列化、安装操作方便、投资和处理成本低等特点。
关键字：小区　回用　新技术　成本低

　　1. 前言

　　随着改革开放的不断发展，我国的城镇建设正处在突飞猛进的发展阶段，居民居住小区像雨后春笋般的在全国各地拔地而起，这当中大部分居住小区规划建设在城市市区或近郊区，它们的生活污水排放问题一般是按城镇规划排入市政管网，最终进入城市污水处理厂处理。但也有一部分居住小区或新建小城镇则远离市中心，在城市的远郊区或新建卫星城，这些居住小区的生活污水排放问题，因远离城市市政管网，需经处理后才能排入附近的河流或农田。另外， 再加上一些城市的污水处理厂建设往往滞后于居住小区的建设，这就需要能有一套简易可行、处之有效的污水处理设施，方能满足上述需要。

　　本文介绍的就是在此前提下开发的一种小型系列化成套污水处理设备，它具有小型化、设备化、系列化、安装操作方便、投资和处理成本低等特点。

　　2. 处理规模的确定

　　根据国家规范规定的居民用水量定额，按照城市大小及南方或北方分区情况，一般居民用水量为170—340L/(人·d), 现按照北京地区用水量标准（选200 L/(人·d)）计算，污水处理规模如下：

 

序号	小区居住人口（人）	污水处理规模		备注
		m3/h	m3/d
1	5000	50	1200	水质变化系数为1.2
2	10000	100	2400
3	20000	200	4800
4	50000	500	12000

 

　　3. 处理工艺流程

　　本文推荐两种处理工艺，其工艺流程如下：

　　3.1  S-BF新型高效接触氧化工艺（专利技术）

　　;

　　生活污水经过格栅处理将大块污物截留后进入集水池，在此进行水质和水量的调节，然后进入S-BF高效反应装置，该装置是一种具有新型生物填料的生物反应装置，它具有负荷高、占地小、处理效果稳定可靠和造价低的特点，并已获得国家专利。其出水再经高效沉淀后排放或进一步进行回用处理。

　　回用处理采用“高效过滤”、“活性凝聚吸附”和“次氯酸钠消毒”手段来完成，具体介绍如下：

　　（1）高效过滤罐：

　　该装置主要用于去除出水中较细小的固体颗粒和其它悬浮在水中的微小杂质。本工艺采用新型的高效滤料，此滤料由多种介质混合加工而成，具有强度高、过滤流速高、反冲洗方便和效果稳定可靠等特点，从而使其对进水的过滤净化功能大大增强，提高了出水的水质状况。

　　（2）活性凝聚吸附罐：

　　吸附法常用来去除水中的有机物、胶体物质、微生物等。而活性炭是目前水处理中最为常用的吸附剂，其处理效果好、占地面积小、管理方便、又可再生。同时，对某些金属及其化合物也有很强的吸附能力。本装置并非单纯的采用活性炭吸附，而是将活性炭进行了一种特殊处理，加大了活性炭的吸附容量，从而加强了活性炭的吸附效果，使出水水质更加提高。

　　（3）次氯酸钠消毒装置：

　　为降低成本，有条件的地方可直接购入次氯酸钠对水进行消毒，无条件的地方可采用次氯酸钠装置或其它消毒手段。

　　污水处理产生的污泥由污泥浓缩脱水一体机处理成泥饼外运。

　　3.2  CASS工艺

　　

　　生活污水经过格栅处理将大块的污物截留后，进入集水池，在此进行水质和水量的调节，然后进入CASS反应池，由于CASS反应池是一种SBR工艺的变形，它是在SBR工艺基础上发展的新型工艺， 具有体积小（除污、除磷脱氮及沉淀于一体内完成），造价低，不但可去除BOD、COD，还有除磷脱氮的作用，是当前小水量生活污水处理较为理想的工艺，出水可达到排放标准或进一步进行回用处理。（回用处理措施同上）

　　污水处理产生的污泥由污泥浓缩脱水一体机处理成泥饼外运。

　　4. 处理设施的确定

　　（1）由于S-BF新型高效接触氧化工艺具有效率高、占地小等特点，目前已将居住人口从5000人到50000人四种处理规模的处理设施设备化，无论选用哪种处理规模设备，均可现场安装。

　　（2）CASS工艺，由于除具有去除BOD、COD外还能除磷脱氮，再加上该工艺将反应、沉淀、排水等集于一体，属一体化装置，组成起来比S-BF装置大，因此， 本工艺拟采用钢砼池形式。目前，已完成了居住人口从5000人至50000人四种规模的设计图纸。

　　5. 投资、占地、耗电和处理成本（参考）

 

工艺	处理规模		占地（m2）	处理成本（元/m3）	耗电（kw）
	m3/h	m3/d
S-BF工艺	50	1200	962	0.22	32
	100	2400	1376	0.28	39
	200	4800	2183	0.26	83
	500	12000	2835	0.33	236
CASS工艺	50	1200	880	0.23	34
	100	2400	1792	0.38	57
	200	4800	2728	0.33	97
	500	12000	3600	0.39	292

 

　　说明：1.CASS工艺除可去除BOD、COD外，还可除磷脱氮；

　　2.处理成本包括电耗和人工费。