文献综述-城市环保技术

城市环保技术 摘要 :环境保护立法始于德国，其中制订了有关环保技术的条款。饮用水的供应是企业行为，市政当局则废水的处置负责。 1998 年，与超过 90%德国人口相关的一万多公共和工业废水处理装置清洁了 96亿立方米的废水。讨论了饮用水供应和废水治理的方法。在德国对于工厂建造和运行必须遵守法律要求，即必须满足联邦环境保护控制等要求，当局必须承诺运作废水处理厂和城市固体废物的处理装置。（实际上已有的 60 个市政垃圾焚烧企业和大约 400 个垃圾点已具有每年处理 1400 万吨能力）。今天，市政当局不得不与私立回收企业竞争以得到足 够的废料满足他们的处理厂运行。 关键词： 环境保护，废水，城市 1. 引言 在世界范围内，是法律而不是贸易或工业已成为能继续在背后促进环保技术前进的推动力。结论是，今天全球的环保技术市场大约具有每年 4800 亿美元的规模 其发展不是以供需关系为基础，取而代之的是环保法的结果。 环境污染地不可接受地标准是发动机，法律强制工业和商业作检测以保护环境。在大多数情况下，这些鉴于有关环保问题提出的检测在德国按照年份排列如下： 1957 年水法令； 1971 1974 年周围污染控制法令； 1972 年废弃物处理法令。这类环 保法规也促使当局在他们服务的框架范围内尽可能多地布置环保装置。城市清洁和卫生服务体系已在现代环保技术的基础上建立起来。 本文讨论了德国环境保护的发展情况。作为一个发达国家的例子，德国能够回顾其成功和一些问题。 2. 环保基本原则 当今在德国环保原则是在源头上防止污染取代了。通过“谁污染，谁赔偿”的原则，有关环保设备的成本就由污染者承担。这项合作原则使环保成为一个由政府 、 公众 和企业商家 共同承担的任务 。这项一体化原则集中其他政策领域的和谐（诸如交通、能源、农业、社会领域），已达到生态利益和其他社会要求的 平衡。 3. 水 水供应 “水法令” (1957 年 )把用水控制作为资源给了地方政府，因此从一开始预防原则已贯彻在水保护条例中。 水体必须用这样一种办法管理，即水体应服务与大众的福利，任何对生态功能产生影响的问题都应预防。 每个人均有义务承担责任确保不作任何破坏水体的行为。 任何水体的使用除了大众的公共用水和私用水体的使用之外需要预先得到的允许。 图 1 表明德国平均饮用水消费量和欧盟 1980 年颁布的“饮用水指导条例”。表 1 说明饮用水的质量必须达到一系列的参数。表 2 饮用水的准备过程确保其高质量。 每年德国水供应量达到 750 亿立方米的地表水和 250 亿立方米的地下水。工业用水 86 亿立方米，农业用水 11 亿立方米。 表 1 影响饮用水质量的分类参数 微生物分类 化学 /物理分类 有毒元素的限制：如铅，水银，氮化碳，氟，镍，三氧化氮，二氧化氮，銫，多元的芳香烃，氯消毒的烃，杀虫剂 不考虑毒素的限制 感观参数 : 颜色，气味，混乱度。身体生物参数：温度，酸碱度，传导性，需氧量 其他化学元素：铝，铵，钙，氯，钾，氮，银，硫酸根离子，磷酸根离子，烃，氯仿物质，表面活跃剂 成本 1996 年饮用水平均成本为每立方米 元。 在德国，饮用水的准备被认为仅仅是二次或临时需要检测的饮用水质量。更大的意义在于水体的原始保护可以用去除水体再治理来预防任何负面的水源影响。 然而，未来仍然存在着除去自然发生的污染物质如病毒 、细菌、寄生虫和藻类仍很需要。现代薄膜技术正在不断地提高其在饮用水处理方面的重要性，可以用来去除这些杂质。 水治理 与饮用水供应相比，在德国废水处理的任务不是企业而是政府问题。市政当局应负 责来自家庭的废水治理。 1998 年，公共和工业废水处理厂已与 91%的总人口有关系。在所有 10337 个生物废水治理厂运行可清理 96 亿吨立方米的废水。 基于机会速常规认可“规则”的基础上，德国 1979 年建立了废水处理管理的法律。这些限制涉及一些化学 /物理参数和有机化合物对氧的需量。在 1998 年又加入了铵根离子和磷酸盐限止。 1986 年进一步的限止已引进以监测有害化合物，有害放癌的诱变的或放畸的可以生物繁殖和通过“技术现状”限制的有毒化合物。一些化合物通常是严禁排放。废水条例实施可以确保当地政府在处理废水按照这些限制 。 然而，技术现状可以超过常规认可的技术条例。它与技术上实用性成果和实践上适合散发物限制的发展相适应。迄今为止，在德国这些条款的实施使水质量发生相当大的改善。事实上，像这样实际上德国已在欧洲和世界上占领主导地位。成功主要来自不断把预防法则付诸于实践。如果再加点就是措施实施及时。每年废水处理费达到每人 元。为此，每人每天消费 方米饮用水消耗来计算。 废水处理地特征需要较大地长期投资。 但 75%金用污水网的建造和维护，与排放和处理多少废水无关。 水管淤泥 1998年 50 万的污泥。当热处理很普遍，污泥体积渐渐减少。 虽然，大多数淤泥满足农业再循环的法律标准，但是由于 危害到 2000 年前这种处理方法的利用减少到 30%。与此对照，热处理比重应该更一步增大。 4. 空气污染治理 空气污染治理显然严格按照预防原则，采取的措施应该始终坚持确保净化任何捕捉到的高浓度气体来取代净化空气本身的方法以预防空气污染。 在德国，空气污染主要是以“联邦周围污染控制法”为基准，该法令依次基于工商 业法律。如果上述法所需条件都能 满足，那么会在一个合法机构对工商企业授权建设和管理。这一现状恰恰与水相反。这些要求已超过突发危险的预防范围和同样包括针对相当大污染物和负面影响的环保范围。 基于“联邦环境污染控制法”以及专业技术控制准则的法规如下： 涉及工厂相关措施 “对于空气的技术指令”（ 1974） ：介绍许多工业企业的初排放标准。 第 1 版“联邦环境污染控制法”（ 1979） :管理小型燃烧设备。例如家用加热系统 ;引入一氧化碳和烟尘，特许燃料的标准。 第 13 版“联邦周围污染控制法”（ 1983） :管理大型燃烧设备。首次对二氧化硫和氮氧化合物 的标准限制。 第 17 版“联邦周围污染控制法”（ 1990） :管理垃圾焚烧企业。 产品相关措施 第 3 版“联邦周围污染控制法” (1975):臭氧每立方和 180 毫克以上范围的警告被公布，机动车限制。 在德国，地方政府有责任根据“联邦周围污染控制法”对工厂的建造和运行授权。因为市县当局握有计划权力，所以正是他们就开始授权。然而，市区当局必须那些需要授权的工厂开放（如废水处理厂，垃圾焚烧厂等），因为这些厂由“联邦环境污染控制法”管理的。 图 5 表示 1954 1992 年在德国散发物成分的发展。最初二氧化硫散发物增加由于二战 后工业增长造成的。然而，自从 70 年代引入污染控制措施后，散发物排放呈现稳步减少。至于氮氧化合物和有机化合物的污染控制成果已被迅速增长的机动车排放物部分抵消。因为60 年代起可以达到去除大颗粒的技术设备如颗粒控制许多年来一直有效。 5. 废弃物 第二版， 1893 年普鲁士“公共税法”授权市区当局增加税收为公共事业提供资金。这些税用来安装服务大众的城市地下水网。这个建立现代城市卫生基础，随之垃圾回收和处理也以同样的方法管理。 弃物质量数量的发展 上溯 19 世纪 50 年代，德国每年每人产生城市 固体废弃物是 195千克。废弃物存放在大约 50,000 个垃圾堆。到 1990 年，废弃物的量不断增加到每人每年 325 千克。在这段时间里，垃圾质量也发生大大变化。细小易碎垃圾比例由 133 千克减小到 13 千克。纸和纸板的数量由 32 千克增加到 153 千克。而由玻璃 、 塑料 、金属丝用过的包装由 12 千克增大到 74 千克。 快速增长的德国经济导致这种垃圾量加速增加。是政府措手不及而造成又许多垃圾点短缺。这种现状 90 年最严重。 律的进展 “联邦固体废弃物法”（ 1992）旨在通过只有取得证书的厂才能处理废物的条例。对非官方垃圾点叫停。由此大量的垃圾点处于关停状态。 1975 年前西德有 4415 个城市固体垃圾堆放场。到 1993 年统一后的德国只有 560 个。现在还有 400 个还存在。现有 16 亿城市固体垃圾被掩埋。相应地，垃圾处理不断更新带来“废弃物处理法”使垃圾处理发生根本性的变化。相应地，通过垃圾回收（材料和能源回收）利用来处理垃圾成为最优化的方法。如果上述抉择引起的好转证明是行不通的，那么只允许按照管理原则处理垃圾。 新的优化方法引起了德国垃圾管 理部门的热潮。他们响应能提供的各种回收过程。此时，德国成了全球垃圾处理市场的头领。到今天“无论成本都回收”的主意正在日益受到批评。 90 年代初德国有能力抵御有关垃圾处理的“紧急状态”的威胁。1997 年，城市固体垃圾总量已达到 吨。除了上述提到的城市垃圾堆放场，还有每年能烧 144 百万吨容量垃圾和 61 个垃圾焚烧工厂。 为了处理垃圾，德国市民必须要支付的费用已大大增加。随之发生的，为了设备的附加成本包括垃圾收集、应用水供应、加热、道路清扫、土地税和烟囱清理费用等。附加成本的增加主要是垃圾处理费用由于各种原因 上升而引起的。原因很多，垃圾堆放和焚烧厂的环境标准的巨大发展是其中之一。因此，必须为此要支付高额技术费用，这似乎是很有道理的。然而，第二个原因解释起来有点困难。给出的理由是公正地声讨。废弃物管理公司开发回收过程就因为“废弃物和废弃物处理法”中包含的回收技术。但问题是没有关于回收的确切定义。举个例子：在某些场合下“回收”只是这样一种所谓的步骤，期间部分可以回收的组成被分离和重新利用，剩余的在其他厂（多数在国外）被焚烧。而这些厂并不配备像垃圾焚烧工厂 那样的高标准环保设备。 因为这种废弃物处理方法的费用大大 低于有证书的垃圾处理厂费用，由此涉及的企业开始在公共缴费的废弃物治理上获得大量的利润。而这些钱是由公共财政支付的，部分污水打着回收的旗号被输送到费用低的企业，结果导致环保效果大大下降。这不但是会让人气愤，而且事实上公众要支付每公斤治理的高额费用，因为垃圾输送到正规的垃圾处理厂处理的垃圾量减少了。 德国水泥工业 2001 年曾利用： 40 万吨贸易特殊水泥。 10 万吨用过的油； 25 万吨处理过的动物尸体； 10 万吨处理过的城市固体废物。“回收工业和垃圾处理法”给德国垃圾管理带来另一个重要方面：产品责任原则。这意味着制造商和 经销商有义务在产品使用过程中回收产品，随之再利用或处理它们。 几年前，“包装条例”已经预先颁布了上述原则，规定制造商和经销商必须实行产品召回或建立全国性产品召回和回收系统。德国已有这系统和依照“德国重复利用系统”的名义推进。从其他家庭固体垃圾中分离出来的和从城市固体垃圾中分离再利用的所有包装材料用“绿点”来标示。 引入该系统的重要原因是大量塑料垃圾从城市垃圾中分离因此节约宝贵的空间成为可能。该系统成本已放映在产品价格中。任何与 “绿点”相关的产品的确要多花一点钱：碳酸大约 ；酒瓶 3 分；咖啡包装 ；园艺用塑料包 2 分；小板包装 。同样还有产品责任原则实施的更多例子。从 1998 年强制执行“二手车处置条例”，从 2006 年条例使最终使用者把车退还到经销商报废。处理费用也将再次在新车价格上反映。对于电池和用过的木材的类似条例通过。这些条例的明显特征就是只确定目标，并不规定细节，而强调企业的自我责任。因此，环保的预防原则是通过“污染要付钱的原则”完成，根据这个原则，那些破坏环境必须付出相应的费用。 于废品管理的考虑城市固体垃圾治理的办法 一旦未处理的市固体垃圾堆积，一部分有机碳化合物已经通过能执照出气体和水溶性化合物的微生物分解。然而散开的重金属是在堆积废物的毛孔中溶解的。这样的化学反应会产生有害的废气和沥出物，两者必须不定期的被收集和处理。与常理相反的，预处理垃圾的目的是改变其中的成分以达到环保的效果。废物的零排放只是理想的状态。一垃圾堆的废物等同地理意义上的宝库。 含有无粉末状焚烧残余物的垃圾质量是不能同地理宝库同日而语。因为无粉末状的灰和泥没有惰性的。因而，沥出物排放到大气中的有毒物质，首先是重金属和中性盐。沥出物的治理显得非常重要。然而，很难预测垃圾的长期的活动。现在，可以预计的是垃圾排 放行为会收到酸雨的负面的影响，这种行为将会增加在垃圾中稳定的重金属的流动性。 机械生物联合的预处理城市固体垃圾方法被认为另外一种减少垃圾潜在反映的可能。这种减少废气排放和污染沥出物的战略是为了限制降解碳的含量，并不是碳的总含量。然而，至今公布的科学成果并没有表明与垃圾热处理等同的低排放方法。事实上，一些出版物已经报告这种战略无法实现长期安全的垃圾试验。如表 3 表 3 德国城市固体垃圾的处理 年 份 处理方法 未预处理的垃圾 降解的垃圾 焚烧的垃圾（十万毫克） 1993 0 997 999 000 . 展望 物治理前景 联邦州环境署主席对 2030 年的预测 2030 年，城市固体物将被完全再生，地面掩埋场则变得 多余。因此 10 多年后将被关闭。废弃物能量的回收有利于环保。废弃物回收是制造产品者的本质责任，预防措施的到位会使废品数量大大减少。 保的局限 今天，德国环保是建立在预防条例基础上的，主要聚焦于预防污染而取而代之了前污染后治理。原因很简单。任何一种治理环境的措施比预防污染会付出多倍代价。比如， 1993 年在德国存在 5000 多个被污染的工业废址，几种确认有效的过程可以用来净化被污染的土地。主要是通过包裹的方法从生物圈中部分隔离被污染的土壤。在许多情况下，污染的土地净化太贵了，因为这些污染点，包含着极大量的有害物质。这就是“管端型”环保的达到的极限处甚至在像德国这