（环境工程专业论文）杭州市城市生活垃圾综合处理方案研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 城市生活垃圾综合处理是指在某一特定区域( 场所) 内，同时运用相互之间有 串联关系的两种及以上生活垃圾单项处理技术的生活垃圾处理处置方式。由于城 市生活垃圾综合处理系统在保持单项技术的相对独立性的同时能够满足垃圾处 理“无害化、减量化、资源化”的要求，因而成为目前国内外城市生活垃圾处 理处置发展的必然趋势。 论文从环境、经济和社会效益等方面，归纳了国内j b - - 大类型城市生活垃圾 综合管理决策模型：费用一效益分析模型、多目标决策分析模型和生命周期评价 模型，详细比较分析了三大类型城市生活垃圾管理决策模型的局限性。 针对生命周期评价方法没有充分考虑经济和社会效益的特点，在i s 0 1 4 0 0 0 系列标准框架下，通过增加经济评估，提出了我国城市生活垃圾生命周期评价的 新方法体系，为探索环境友好、经济成本适宜的城市生活垃圾综合处理方案奠定 了理论依据。 在此基础上，以杭州市城市生活垃圾处理处置为研究对象，根据垃圾分选、 堆肥( 生物处理) 、焚烧和填埋四类主要单项处理技术的不同组合，通过采用城 市生活垃圾生命周期评价方法体系，从环境影响潜力、经济成本及能耗等方面对 杭州市城市生活垃圾处理处置的六种方案：现阶段：方案一( 混合收集+ 全部填 埋) ；方案二( 混合收集十全部焚烧，飞灰和底渣填埋) ；2 0 l o 年：方案三( 分 类收集+ 干垃圾分选回收+ 厨余垃圾预处理后卫生填埋) ；方案四( 分类收集+ 垃 圾分选回收+ 厨余垃圾预处理后焚烧，飞灰、底渣填埋) ；方案五( 混合收集+ 全部填埋) ；方案六( 混合收集+ 焚烧，飞灰，底渣填埋) 进行了系统评价。研 究表明：与现阶段采用的混合收集+ 填埋或焚烧的单处理处置方式相比，采用 分类收集+ 干垃圾分选+ 厨余垃圾脱水预处理+ 填埋或焚烧的生活垃圾综合处理 模式，具有环境影响潜力小、投资运行成本低的优点，应成为杭州市城市生活垃 圾处理处置发展的趋势；随着杭州市生活垃圾可燃组分的增加和脱水预处理技术 的进步，分选后的焚烧处理方式在能量回收和环境影响等方面更具优势。因此， 垃圾分选后可回收组分回收利用，厨余垃圾经过预处理后与不可回收垃圾一起焚 烧的一体化处理处置方式是杭州市城市生活垃圾综合处理中期规划的最优方案。 浙江大学硕士学位论文 目前我国对城市生活垃圾综合处理的理论研究尚严重落后于实践，对生活垃 圾综合处理方案的科学评价方法研究也十分有限。因此，论文研究对提高杭州市 乃至全国城市生活垃圾的管理水平，指导各地市容环卫管理部门对城市生活垃圾 综合处理项目的规划与实施，进一步完善我国城市生活垃圾综合处理理论体系具 有重要的现实意义。 关键词：城市生活垃圾综合处理生命周期评价杭州市 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n tc a l lb ed e f i n e da ss i m u l t a n e o u sa p p l i c a t i o no f t w oo rm o r e k i n d so ft r e a t m e n tt e c h n i q u e st h a ta r ec o n n e c t e di ns e r i e st of o r mar e l a t i v e l y i n d e p e n d e n tm s w t r e a t m e n ts y s t e m i n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n ts y s t e mc a nn o to n l y k e e pt h ei n d e p e n d e n c eo fs i n g l em s w t r e a t m e n tt e c h n i q u e ，b u tr e d u c et h eq u a n t i t yo f w a s t e ，c h a n g et h e mi n t or e s o u r c ca n dm a k et h e mh a r m l e s s t h e r e f o r e ，i ti s a r t _ i n e x o r a b l et r e n dt h a tm s wb et r e a t e di na l li n t e g r a t e dm a n n e r t h r e ec a t e g o r i e so fd e c i s i o n - m a k i n gm o d e l sf o ri n t e g r a t e dm s w m a n a g e m e n tw e r e s u m m a r i z e di nt h i sp a p e ri nr e s p e c to fe n v i r o n m e n t a l ，e c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t t h e yt i t l ec o s t - b e n e f i ta n a l y s i sm o d e l ，m u l t i c r i t e r i ad e c i s i o nm a k i n gm o d e la n dl i f e c y c l ea s s e s s m e n t ( l c a ) m o d e l l i m i t a t i o n so ft h e s em o d e l sw e r ea l s oc o m p a r e da n d a n a l y z e d t od i r e c ta tt h ed i s a d v a n t a g eo fl c aw h i c hd o e s n ti n c l u d ee c o n o m i ca n ds o c i a l a s p e c t s ，t h i sp a p e rp r o p o s e dam e t h d o l o g i c a ls y s t e mf o rl c ao fm s w t r e a t m e n t u n d e rt h ef i a m c w o r ko fi s 0 1 4 0 0 0a n da d d e de c o n o m i ca s s e s s m e n t , w h i c hw i l lb ea t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h es e l e c t i o no fi n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n ts c e n a r i ow i t h l o we n v i r o n m e n t a li m p a c ta n dm o d e r a t ee c o n o m i cc o s t t h i sp a p e rm a d eal i f ec y c l ea s s e s s m e n to f s i xm s wt r e a t m e n ts c e n a r i o si nh a n g z h o u i nt e r m so fe n v i r o n m e n t a li m p a c tp o t e n t i a l ，e c o n o m i cc o s ta n de n e r g yc o n s u m p t i o n t h es i xm s wt r e a t m e n ts c e n a r i o sa r e ：t h ep r e s e n ts t a g e ( a c c o r d i n gt ot h em s w c o m p o s i t i o ni n2 0 0 4 ) ：s c e n a r i oi ( c o l l e c t i o no fu n s e p a r a t e dw a s t e + l a n d f i l l ) ； s c e n a r i o2 ( c o l l e c t i o no fu n s e p a r a t e dw a s t e + i n c i n e r a t i o n + l a n d f i l lo fa s h ) m e d i u m t e r mp l a n n i n gs t a g e ：s c e n a r i o3 ( c o l l e c t i o no fs e p a r a t e dw a s t e + s o r t i n gd r y w a s t ef o rr e c y c l i n g + p r e t r e a t m e n to f f o o dw a s t e + l a n d f i l l ) ；s c e n a r i o4r c o l l e c t i o no f s e p a r a t e dw a s t e + s o r t i n gd r yw a s t ef o rr e c y c l i n g + p r e t r e a t m e n to ff o o dw a s t e + i n c i n e r a t i o n + l a n d f i l l i n go fa s h ) ；s c e n a r i o5 ( c o l l e c t i o no fu n s e p a r a t e dw a s t e + l a n d f i l l ) ；s c e n a r i o6 ( c o l l e c t i o no f u n s e p a r a t e dw a s t e + i n c i n e r a t i o n + l a n d f i l lo f a s h ) t h er e s u l to fa s s e s s m e n to fi n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n ts c e n a r i o si nh a n g z h o us h o w s 浙江大学硕士学位论文 t h a ts c e n a r i o s3a n d4 ，w h i c hw i l lb e c , o m et h et r e n do fm s wt r e a t m e n ti nh a n g z h o u , h a v el o w e re n v i r o n m e n t a li m p a c ta n de c o n o m i cc o s tt h a nt h et r e a t m e n tm e t h o du s e d a lt h ep r e s e n ts t a g e m o r e o v e r , c o m p a r e dt om s w l a n d f i l l i n ga f t e rs o r t i n ga n d r e c y c l i n g , m s wi n c i n e r a t i o nw i t l lt h e 韶a t n ep r e t r e a t m e n th a sl o w e re n v i r o n m e n t a l i m p a c ta n dc a nr e c o v e rm o r ee n e r g y t h o u g ht h ec o s to fi n c i n e r a t i o ni sal i t t l eh i g h e r t h a nl a n d f i l l i tc a nb e e x p e c t e dt o r e d u c e 、】l ，i t l lt h ei n c r e a s eo fc o m b u s t i b l e c o m p o n e n t sa n dt h ei m p r o v e m e n to fd e h y d r a t i o nt e c h n i q u e r e s u l t i n g l y , i ti st h eb e s t o p t i o nf o rh a n g z h o ut h a tm s wf i r s tb es o r t e df o rr e c o v e r i n gr e c y c l a b l e sa n dt h ef o o d w a s t e ，a f t e rd e h y d r a t e d ，i n c i n e r a t e dt o g e t h e rw i t hn o n - r e c y c l a b l em a t e r i a l s a tp r e s e n t , f u n d a m e n t a lr e s e a c ho ni n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n t l a g sb e h i n dp r a c t i c ei n c h i n aa n dt h e r ei sal i m i t e da m o u n to fr e s e a c ho na s s e s s m e n to fi n t e g r a t e dm s w t r e a t m e n tp l a n s t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rw i l lh a v eg r e a ts i g n i f i c a n c eo ni m p r o v i n gm s w m a n a g e m e n t ，t u t o r i n gp l a n n i n ga n di m p l e m e n t a t i o no fi n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n t p r o g r a m sa n dp e r f e c t i n gt h e o r e t i c a ls y s t e mo f i n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n t k e yw o r d s ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) ；i n t e g r a t e dt r e a t m e n t ；l i f ec y c l e a s s e s s m e m ( l c a ) ；h a n g z h o uc i t y 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究的背景和意义 城市生活垃圾处理是困扰城市可持续发展的重大问题之一。纵观全球城市生 活垃圾处理处置技术发展概况，发展比较成熟的主要是卫生填埋、堆肥、分选回 收和焚烧技术。然而由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性，从 技术、经济和环境角度分析，均只适宜处理生活垃圾中的某些组分，不仅难以满 足日益增长、成分日益复杂的生活垃圾处理要求，而且使得生活垃圾处理设施运 行效果差，前处理和二次污染控制技术复杂，处理费用高。因此，发展城市生活 垃圾综合处理是必然趋势。综合处理是指在某一特定区域( 场所) 内，同时运用相 互之间有串联关系的两种及以上处理方式，形成相对独立和满足垃圾处理“无害 化、减量化、资源化”要求的垃圾处理系统。生活垃圾综合处理能够综合利用 各种单项处理技术的优势，取长补短，适用于各种复杂的现实条件。采用综合处 理方式后，易腐物和可燃物都得到了利用，故填埋量很小，只占垃圾总体积的 1 5 2 0 ，填埋物主要为砖头、瓦砾等无机垃圾，不会带来严重的二次污染，节 省了填埋空间；综合处理中仅可燃垃圾进行焚烧，产生的烟气少，二次污染小； 堆肥法只处理易腐有机物，容易堆腐，而且处理费用低，产品质量好。 随着社会经济的发展，我国城市生活垃圾产生量逐年递增，组成成分也趋于 多元化。而其处理处置主要采用填埋、堆肥和焚烧三种方式，以填埋为主，处理 处置技术单一，主要以废物“消纳”为目的，不仅污染大气、土壤和地下水，同 时也造成资源的大量流失，从而严重制约了城市的可持续发展。近年来，我国上 海、青岛、漳州等地陆续建立了生活垃圾综合处理厂，对各种生活垃圾处理技术 进行适当的组合，发挥集成技术的综合效应，取得了一定的成效。“十一五”期 间，北京、上海、广州、深圳等城市将有更多的生活垃圾综合处理工程投入使用。 我国目前普遍采用生活垃圾混合收集模式，但分类收集对于垃圾处理、资源回收 等的重要意义已经得到了广泛认知。随着我国经济的发展和生活垃圾收运处理设 施的完善，分类收集和综合处理系统将互相促进，得到更为广泛的推广如何选 择适宜的城市生活垃圾综合处理模式，已成为每个城市正在或将要面临的问题。 然而，目前国内对生活垃圾综合处理的理论研究严重落后于实践，对综合处理方 案进行评价的方法研究十分有限，现有的研究一般也仅限于单纯从经济效益或环 浙江大学硕士学位论文 境影响单方面来评价各备选方案的优先次序，从而选择最优方案。实际情况是： 公众往往更关注生活垃圾处理所造成的环境影响，而生活垃圾的管理者和决策者 则需要同时考虑垃圾收运与处理的经济成本。因此，有必要探讨适应我国城市发 展的生活垃圾综合处理组合模式，并研究生活垃圾综合处理模式的评价方法，使 其能够综合考虑经济因素和环境因素，从而实现系统经济投入最小和环境影响最 小的目标。 综上所述，深入分析城市生活垃圾综合处理系统的系统特性，建立适合我国 国情的城市生活垃圾综合处理方案评价方法体系，并应用杭州市实例进行分析， 对提高我国城市生活垃圾的管理水平，指导各地市容环卫管理部门对城市生活垃 圾综合处理项目的规划与实施，并进一步完善我国城市生活垃圾综合处理理论体 系，都具有重要的现实意义。 1 2 研究内容和方法 1 2 1 研究内容 本文介绍了城市生活垃圾综合处理的定义、必要性及其基本模式；总结评价 了几种城市生活垃圾管理决策模型；详细研究了城市生活垃圾综合处理方案的生 命周期评价方法，在此基础上建立了适合我国国情的城市生活垃圾综合处理方案 的生命周期评价方法，并运用该方法对杭州市城市生活垃圾的六种处理处置方案 进行了评价。 1 2 2 研究方法 回顾与总结国内外文献，提炼城市生活垃圾综合处理与方案评价的相关理论 和方法；结合我国国情，建立适合我国国情的城市生活垃圾综合处理方案的生命 周期评价方法；以杭州市为例，说明城市生活垃圾综合处理方案生命周期评价的 程序。 全文研究的总体技术路线如图1 - 1 所示。 2 浙江大学硕士学位论文 城市生活垃圾单项处理技术比较研究 城市生活垃圾综合处理模式研究 综合处理方案生命周期 评价方法的建立 杭州市城市生话 。垃圾数据收集 综合处理方案经济评估 方法的建立 综合处理方案评价模型的建立 杭州市实例分析 杭州市城市生话垃圾综合处理 优化方案 图1 - 1 研究总体技术路线 f i g 1 - 1s c h e m a t i cf l o wo f t h ew h o l er e s e a l r g h 浙江大学硕士学位论文 第二章城市生活垃圾综合处理及其评价模型 2 1 城市生活垃圾综合处理定义与发展历程 2 1 1 综合处理的定义 对生活垃圾综合处理概念的理解，各国有不同的说法。美国一般认为生活垃 圾综合处理是从源头收集到末端处置的全过程管理。欧洲和日本等国一般认为生 活垃圾综合处理是处理系统本身的多种处理技术的组合、优化和应用。我国习惯 于采用后一种概念。因此，城市生活垃圾综合处理是指在某一特定区域( 场所) 内，同时运用相互之间有串联关系的两种及以上处理方式，形成相对独立和满足 垃圾处理“无害化、减量化、资源化”要求的垃圾处理系统“1 。 2 1 2 综合处理发展历程 城市生活垃圾综合处理概念的建立及其发展主要经历了四个阶段。 ( 1 ) 从“单一处理”到“综合处理” 传统的生活垃圾处理是将其在露天集中堆放、填沟填坑、直接倾倒至江河湖 泊和焚烧，同时一些厨余垃圾可用于家庭养猪和农田耕种。2 0 世纪4 0 年代开始， 人们开始注意到原始的垃圾倾倒掩埋对人类健康和生态环境引起的破坏，卫生填 埋技术开始在美国兴起。随着城市人口的增加、经济的快速发展，单一的填埋处 置模式已不能适应城市垃圾量的迅速增长及其组成的复杂化。1 9 6 2 年，l y n n 嘲 首先提出了废弃物管理的系统方法，这种方法被描述为：“把问题整体地看作是 一个要素的运作和功能上相互联系的系统”。1 9 7 5 年，美国佛罗里达州棕榈滩县 新成立的固体废弃物当局发布了他们的第一份使命声明。这个声明提出，该当局 要“通过整合固体废弃物的运输、处理、再循环、资源回收和处置技术，并根据 综合规划提出和执行一系列计划”。 ( 2 ) 从“末端处置”到“源头控制” 虽然垃圾综合处理的理念起源于美国，但相当长的时间内，美国生活垃圾的 综合处理一直沿用了以填埋处置为主体，资源回用、生化和焚烧处理为补充的具 有正三角形特征的综合处理层次模式。这种末端处置模式作为一种被动的处理方 式，无论从可持续发展的角度，还是从环境污染控制的角度来看，都不可能真正 实现城市生活垃圾的减量化、资源化和无害化。2 0 世纪8 0 年代末期，美国环境 4 浙江大学硕士学位论文 保护局发展了垃圾综合处理的概念，提出了“源减量、资源回用、转化处理、填 埋处置”的垃圾处理技术优先次序脚( 图2 - 1 ) ，使美国生活垃圾综合处理的重点 从原来的“末端处置”移向前端的源头控制。这种垃圾综合处理模式以层次性和 优先性为特征，是个理想条件下的最优解。 ( 3 ) 从“等级观”到“动态观” 美国环保局提出的垃圾综合处理等级制度，以层次性和优先性为特征，是个 理想条件下的最优解。这种等级制度在操作时有很大的局限。首先，它没有科学 依据：其次，当使用处理方案的组合时，等级制度几乎没有作用；第三，等级制 度不能适用于多样的特定地区状况。之后大量的研究表明：垃圾综合处理方案不 应是唯一的，方案中各个处理处置技术的组成顺序也不应是固定的，而是个动态 的概念。这是因为垃圾管理模式的实施具有区域的特殊性，不同区域之间的社会 条件、经济条件、环境条件，尤其是垃圾的组成存在很大差异。m c d o u g a l l “1 认 为，分类收集、物质再循环、生物处理、热处理和填埋处置共同构成了废弃物的 综合处理要素( 图2 2 ) 。各种处理方法在整个综合处理方案中所占的比例是可 变的，没有优先顺序性。 图2 - 1 生活垃圾综合处理的等级观 f 嘻2 - l 碰啊l 嘶o f 确罐喇蚰m s w 蛔缸埘 图2 - 2 生活垃圾综合处理的动态观 唧越脚盼m j c 幽缸0 f 五怔舯删懈w 瞻i 血i 婶m ( 4 ) 从“孤立系统”到“开放系统” 长期以来，垃圾综合处理系统一直被认为是一个孤立的系统，系统所涉及的 仅是如何处理固态的废物，这种观点下污染的“转嫁”( 从固态转化为液态或气 态) 被看作是污染问题的解决。可持续发展理论认为：环境是由若干规模不同、 性质不同、相互交叉、相互转化等特性的子系统构成的大系统。垃圾综合处理作 为大环境系统中的一个特定体系，它不应是孤立的，而应是开放的；它的建立、 发展和处理技术方案的优化，受到周围生态、管理、社会、经济等子系统因素的 浙江大学硕士学位论文 制约。1 9 9 1 年，欧洲经济委员会在“废弃物综合管理地区战略草案”中把废弃 物处理的概念扩展到包括对人类环境中气体、液体和固体物质流的必要控制。“开 放系统”的优势在于使废物管理系统更易维护，且带来更大的经济效益和环境效 益嘲。 2 2 城市生活垃圾综合处理的必要性 对城市生活垃圾进行综合处理主要是由单项处理处置技术各自的局限性及 生活垃圾本身的组成与性质决定的。 2 2 1 城市生活垃圾单项处理处置技术 ( 1 ) 物质回收 物质回收的目的是从生活垃圾中分拣出有一定价值的物质如纸类、金属、塑 料等以便进行再生利用。物质分选技术主要可分为人工分拣和机械分拣两类。 物质回收可创造可观的经济效益，并具有直接和间接的社会和环境效益。与 其他大多数生活垃圾处理技术相比，物质分选回收技术成本相对较低。然而，物 质回收必须建立在有效的源头分类基础上，否则若可回收组分与含水率高的厨余 垃圾混合在一起将大大降低其回收价值。再则如果回收利用成本过高或造成过量 污染，将削减回收利用的意义。 ( 2 ) 填埋 填埋法是我国目前城市生活垃圾最主要的无害化处理方式。从垃圾管理的角 度来讲，土地填埋是为了给垃圾一个最终的归宿，保护环境；而从工程理论和土 工标准来讲，是对垃圾污染进行的有效控制。通过填埋处置生活垃圾主要可以实 现储存、隔水、净化、处理、处置等多方面功能。 作为一次性处理技术的填埋法处理在处理城市生活垃圾上费用较低，垃圾处 理前可以不用分类，且技术和工艺操作要求较低，并可选择非耕地为场址。然而， 垃圾填埋场在其漫长的稳定化过程中所产生的大量的填埋气体及其垃圾渗滤液， 却又能在几十年甚至是上百年内持续地对附近的公众健康和环境( 如造成水资源 污染、大气污染、温室效应、植被破坏、影响周边景观、火灾、爆炸及填埋场本 身的沉降等) 构成严重威胁。 ( 3 ) 堆肥 生活垃圾堆肥是在有控制的条件下，利用微生物对垃圾中的有机物进行分解 6 浙江大学硕士学位论文 转化的生物化学反应，最后形成类似腐殖质土壤的物质，可作肥料或土壤改良剂， 使垃圾实现从自然界来又回归自然界的良性循环。 采用堆肥技术能达到垃圾的无害化、减量化、资源化的目的。与垃圾的卫生 填埋相比，堆肥化处理可减少占用土地、节约投资、充分利用废物资源。堆肥含 有丰富的腐殖质，可作为土壤调理剂，有较高的肥效，能改善土壤结构、提高土 壤肥力。而目前我国城市生活垃圾大都采用混合收集的方式，这种方式难以实现 堆肥处理。用于堆肥的垃圾原料含有玻璃、塑料、甚至电池等有毒有害垃圾。因 此堆肥产品质量不高，肥效低，销路不畅，严重制约着垃圾堆肥处理的发展。 ( 4 ) 焚烧 垃圾焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的物质 在高温( 8 0 0 0 0 0 c ) 的焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质 在高温下氧化、热解而被破坏的一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的 处理技术。该法一般可使垃圾量减少7 5 0 , - - 9 5 。 垃圾焚烧处理具有占地面积少、选址较容易、处理快速、减量化显著、无害 化较彻底的优点，并可回收焚烧余热，有效防止对地表水、地下水造成污染。 但其也是一种较昂贵的垃圾处理技术，其工程投资和运行成本要明显高于卫生填 埋与堆肥。此外，它还有其他的一些缺点：城市生活垃圾中含水率和灰渣含量较 高，造成垃圾的低位热值较低( 不大于3 3 4 4k j & g ) ，热能利用率不高；焚烧时的 有害气体以及重金属的固体颗粒排入大气将造成严重的大气污染。 ( 5 ) r d f 技术 垃圾作为固体燃料被利用时，一般被称为r d f ( r e f u s ed e r i v e df u e l ) 。制作 系统是由破碎分选子系统和加工成型予系统组成的。衍生燃料r d f 加工生产技 术是将生活垃圾首先进行破碎、分拣出可燃物、再加入添加剂干燥，最后将其挤 压成型等处理过程，制成r d f 燃料。r d f 燃料的特点是大小均匀，所含热值均 匀，且易运输及储备，在常温下可储存6 - - - 1 0 个月不会腐坏。因此可以临时将一 部分垃圾存贮起来，以解决锅炉技术停运，或者因旺季而导致垃圾产出高峰时期 的处置能力问题。 2 2 2 城市生活垃圾的组成与性质 城市生活垃圾的组成成分中，有机物包括：动物、植物、纸类、织物、竹木、 7 浙江大学硕士学位论文 塑料等，无机物包括金属、玻璃、渣砾、灰土等。图2 3 为2 0 0 4 年杭州市城市 生活垃圾的组成成分。 7 0 6 0 5 0 窑4 0 妻3 0 2 0 1 0 0 动物植物 纸 布竹木塑料渣砾灰土金属玻璃 组分 图2 - 32 0 0 4 年杭州市城市生活垃圾的组成成分 f i g 2 - 3m s wc o m p o s i t i o no f h a n g z h o uc i t yi n2 0 0 4 由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和局限性，从技术、经济和环 境角度分析，均只适宜处理生活垃圾中的某些组分。动植物组分占了生活垃圾总 量的绝大部分，尤其在发展中国家，这部分垃圾的含量达5 0 - 6 0 ，且含水率 也高至7 0 。如将这类物质直接填埋则会产生大量渗滤液，如直接焚烧则需添加 助燃材料方能达到所需的燃烧热值。但由于厨余类垃圾中有机物比例高，是堆肥 的良好原料。因此，可通过厌氧发酵技术，将其转化成沼气，用于发电或作为气 体燃料；或通过好氧发酵技术转化成高品质的肥料。最近的研究表明厨余垃圾经 脱水预处理后也可进行焚烧发电。可回收组分如纸类、塑料、玻璃、金属等，通 过源头分类和机械、人工分选，可以作为资源进行回收利用。生活垃圾中煤灰等 无机类组分属惰性物质，循环利用价值低，因此适合填埋处理。而有毒有害类垃 圾尽管所占的比例不高，但对环境的潜在危害很大，因此需将此类物质单独送往 危险垃圾处理处置场所统一处理。 图2 - 4 是对垃圾中各类物质合理处置方式的总结。 2 2 3 综合处理的优势 单一的处理处置方式不仅难以适应城市垃圾量的迅速增长及其组成的复杂 化，而且使得生活垃圾处理设施运行效果差，前处理和二次污染控制技术复杂， 8 浙江大学硕士学位论文 处理费用高。生活垃圾综合处理能够综合利用各种单项处理技术的优势，取长补 短，适用于各种复杂的现实条件。生活垃圾综合处理方式的优势主要体现在以下 几个方面： 图2 - 4 城市生活垃圾各组分适宜的处理方式 n 蛋2 - 4 s u i t a b l e t r e a t m e n t m e t h o d f o r e a c hc o m p o n e n t o f m s w ( 1 ) 减少焚烧污染，延长焚烧炉寿命 生活垃圾焚烧烟气中二恶英的产生，除与燃烧温度、烟气停留时间和湍流状 况有关外，还直接与生活垃圾的成分有关，如有机和无机氯源、金属催化剂等。 在焚烧前把生活垃圾中的废塑料等有机氯源分选出来，能从源头减少二恶英的产 生。此外，将有机或无机的颗粒性物质筛分出来，也能减少飞灰的产生量，从而 降低污染治理的技术难度和成本。 ( 2 ) 提高堆肥产品质量 分选出的易腐有机物可以进行堆肥，由于成分比较单一，因此处理费用低， 产品质量好，可用于园林绿化、改良土壤，或作为填埋场的覆盖土。 ( 3 ) 节省填埋空间，减少渗滤液产生量 生活垃圾中的易腐物、可燃物和可回收物等组分被分离出来，减少了垃圾填 埋量，节省了填埋空间；填埋物质基本为渣砾、灰土等无机成分，含水率低，因 此减少了渗滤液的产生量，降低了二次污染风险和渗滤液处理费用。 ( 4 ) 实现可回收资源的再生利用 生活垃圾中的可回收物经过再n t 可以替代原材料，由此可节约资源与能 耗，并且减少污染物排放量。 9 浙江大学硕士学位论文 因此，生活垃圾综合处理的优势已被广泛承认，并成为许多国家和地区生活 垃圾处理的指导思想。 2 3 城市生活垃圾综合处理模式及其应用 2 3 1 城市生活垃圾综合处理模式 根据不同的分类标准，综合处理可分为不同类型，每种类型又有多种组合模 式“1 。 按处理对象划分，综合处理可分为混合垃圾处理型和分类垃圾处理型。混合 垃圾处理型主要处理混合收集的原生垃圾；分类垃圾处理型则处理源头分类收集 的垃圾。 按单项处理技术重要性不同，综合处理可分为多元组合型和功能拓展型。多 元组合型是根据区域内垃圾的物流平衡而采用多种并列的单项处理技术的综合 处理方式；功能拓展型则以一种单项处理技术为主体，根据工艺要求，增加其他 辅助技术作为补充，地位上有主次之分。 按设施布局划分，综合处理可分为集中布局型和区域布局型。集中布局型是 指各类单项处理技术在同一区域( 场所) 内组合应用；区域布局型则是指各类单 项处理技术分别应用于几个区域内，但处于同一物流系统中，相互之间有串联关 系的综合处理系统。 根据分选、堆肥( 生物处理) 、焚烧和填埋四类主要单项处理技术的不同组 合，综合处理系统可以分为若干基本模式，详见表2 - i 。 2 3 2 综合处理模式选择与系统布局 生活垃圾的混合收集方式使城市生活垃圾资源化价值降低，不利于垃圾的回 收、减量，也增大了城市生活垃圾的无害化处理难度，分类收集对于垃圾无害化 处理、资源回收等的重要意义已经得到了广泛的认知。然而，实行垃圾的分类收 集需要投入大量资金用以配备分类运输车、垃圾分选中心等设施。因此一般而言， 经济发达地区应首先考虑分类垃圾处理型的综合处理模式；经济发展一般的城市 可根据实际条件优选混合垃圾处理型的综合处理模式；而经济欠发达的城市宜采 用以填埋为核心的综合处理模式，辅以分选、生化处理等处理技术组合。 综合处理系统布局应符合相对集中原则，即各种处理设施的布置应相对集 1 0 浙江大学硕士学位论文 中，便于各处理设施间物流组织，减少中间运输距离，节省运行费用。同时要考 虑垃圾的产量分布。根据以上原则，人口规模较小、垃圾产量较低的小城市应尽 量将垃圾综合处理设施建在同一场所；人口规模较大、垃圾产量较高的大、中型 城市可以分散建设几种单项处理设施，相互间形成完整的物流系统。在市区建设 收集及转运站，从而提高运输效率，改善生活垃圾运输的经济性。转运站可与分 选中心合建，在近郊可建设部分处理设施，生化处理厂可与焚烧厂合建，在远郊 建设最终处置设施即卫生填埋场。 表2 - 1 城市生活垃圾综合处理基本模式1 1 l t a b l e2 - 1b a s i cp a t t e r n so f i n t e g r a t e dm s wt r e a t m e n t 浙江大学硕士学位论文 2 3 3 各种综合处理模式在我国的应用 我国城市生活垃圾的处理处置技术以填埋为主。根据国家统计局2 0 0 5 年8 月公布的城市建设统计年报数据，2 0 0 4 年全国城市生活垃圾填埋、堆肥、焚烧 处理量分别约占处理总量的8 7 7 、6 6 和5 7 。 目前，我国的大城市普遍采用混合垃圾处理型、单项生活垃圾处理设施分散 建设的综合处理模式。 截至2 0 0 4 年底，北京市生活垃圾处理设施设计总处理能力9 5 3 0 吨日，其 中堆肥8 0 0 吨，日( 占总处理能力的8 4 ) ，焚烧3 0 0 吨日( 占总处理能力的 3 1 ) ，填埋8 4 3 0 吨日( 占总处理能力的8 8 5 ) ，城市生活垃圾仍主要依 赖卫生填埋处理。此外，北京还实行小区生活垃圾就地处理技术，即生活垃圾 由小区内的生化处理设备制成有机肥用于小区的绿化。该技术在在2 5 0 个小区 进行了试点。北京市规模最大的生活垃圾处理厂阿苏卫城市生活垃圾综合处理 厂也已经开工建设，总投资达2 7 亿元，建成后将使北京垃圾的减量化和资源 化提高7 个百分点。 上海市2 0 0 3 年焚烧处理生活垃圾3 2 8 4 万吨，占5 6 ；生化处理生活垃圾 1 3 5 5 万吨，占2 3 ：其余均为填埋处置或简易堆置。在资源化利用方面，浦东 新区，黄浦和徐汇等1 6 个区已建立了社会废品回收利用交投站1 5 0 多个。 广州市目前拥有生活垃圾填埋场3 座、垃圾焚烧发电厂l 座以及废物综合处 理场l 座。但目前设施的处理能力仍与社会经济发展水平不相适应，2 0 0 3 年生 活垃圾无害化处置率为7 6 8 ，存在着垃圾处理方式单一、资源化利用率低下、 无害化处理设施匮乏等问题，致使全市生活垃圾处理量的6 0 以上不得不由兴丰 生活垃圾卫生填埋场超负荷处理，而垃圾堆肥和焚烧发电等资源化利用手段并没 有得到有效利用。 与大城市生活垃圾处理方式相对单一形成对比的是，一些中小城市如青岛、 漳州、北海、常州等地均建立了生活垃圾综合处理厂，发挥集成技术的综合效应， 取得了一定的成效。 我国城市生活垃圾具有含水率高、厨余垃圾比重大和热值低的特点【6 】。这些 特征为我国城市生活垃圾的处理增加了难度，同时表明在我国开展生活垃圾综合 处理不能照搬国外的经验，必须调整和优化思路，探索适合我国生活垃圾特点的 浙江大学硕士学位论文 技术路线。增加生物预处理、分选等预处理环节将显著提高我国城市生活垃圾的 综合处理效果。原生混合垃圾经生物预处理后，其特性会发生变化，从而为后续 处理和利用带来更多便利。经过生物预处理的生活垃圾，分选的特性将大大改善。 实践经验真名利用高效、可靠、成熟的分选设备，可以回收垃圾中约9 0 的可利 用物质，获得较好的经济效益，同时为后续的焚烧、堆肥以及最终的填埋等创造 了有利条件。 2 4 城市生活垃圾综合处理评价模型 运用模型进行城市生活垃圾的管理已有几十年的历史。早期的生活垃圾管理 模型主要用于解决某些具体问题”一，如垃圾运输路线优化脚、中转站选址“”等。 随着固体废物管理思想、技术手段的发展，生活垃圾管理模型的应用范围逐渐扩 大，自上世纪9 0 年代起，已广泛应用于城市生活垃圾综合处理方案的决策。 根据理论基础的不同，城市生活垃圾管理决策模型大致可归纳为三种类型： 费用一效益分析模型、多目标决策分析模型和生命周期评价模型“”。 2 4 1 费用一效益分析模型 费用一效益分析( c o s t b e n e f i t a n a l y s i s ，c b a ) 是鉴别和量度一个项目或规划 的经济效益和费用的系统方法。它是经济学家用来评价项目合理性的最普遍应用 的方法。随着应用的扩展逐渐成为环境经济分析的基本方法。费用一效益分析通 过对环境影响进行价值评估，从而把人们对环境的关注纳入到政策或项目的可行 性研究中，评估政策和开发项目等对环境及自然资源配置所造成的影响“。 在费用一效益分析中，对费用和效益的正确理解至关重要。在一个城市生活 垃圾综合处理方案中，费用除了项目投入所产生的经济费用，还包括利用水、土 地等自然资源或排放污染物对自然资源及环境质量的损害费用。效益除了可以用 市场价格直接估值的部分，还包括不能以货币表示的效益，如生态环境的改善等。 加拿大的“g p i a t l a n t i c ”组织对新斯科舍省“废物一资源管理战略”实施效果的 评价“”是费用一效益分析较为成功的应用实例。该报告对比了“废物一资源管理战 略”实施的第一个财政年度( 1 9 9 6 9 7 ) 和2 0 0 0 一0 1 财政年度的“真实”成本和效 益，效益包括温室气体排放量的减少、大气污染物的减少、填埋场使用期限的延 长、就业的增加等，费用包括各种回收项目的运行管理费、宣传费用等。经过计 算，1 9 9 6 9 7 财政年度的运行与借贷费用为4 8 6 0 万美元，2 0 0 0 一0 1 财政年度总费用 浙江大学硕士学位论文 为9 9 4 4 万美元，而该年度的总效益为1 4 4 8 3 万美元。因此与“废物一资源管理战略” 实施的第一个财政年度相比，2 0 0 0 0 1 财政年度节约成本计9 3 9 9 万美元。l e u 等人 “”运用费用一效益分析对台湾桃园县开展的生活垃圾回收项目进行了评估，其中 费用包括资源回收中心的运行成本和中心员工的工资，效益则来自出售经分类的 可回收物。若仅计算直接经济效益，回收中心3 年才能赢利，若考虑生活垃圾减 量带来的间接效益，回收项目第二年起就有较大盈余。 费用一效益分析方法能够将环境因素纳入到经济决策中，即将外部性内部 化，有利于生活垃圾管理的科学决策。由于该模型将所有影响指标都转化为货币 价值，让人一目了然，但其存在的最大缺陷也正是环境影响的货币化这一过程存 在许多不确定因素，因此具有一定的局限性。 2 4 2 多目标决策分析模型 在进行城市生活垃圾管理决策时，我们所面临的决策问题常常具有多个互相 交互但无法统一的目标。多目标决策分析( m u l t i e r i t e r l ad e c i s i o na a n a l y s i s m c d a ) 的基本原理是确定一系列可供选择的废物处理方式与一组评价目标，同时确定这 些目标的权重，然后依据评价目标为各处理方案评分，最后对各方案进行综合比 较并确定最终方案。鉴于处理多目标问题上的难度，需要将其进一步简化，根据 简化思路的不同，形成了不同的多目标决策分析方法。较典型的有r o y 提出的以 e l e c t r e i i i 方法为代表的级别高于关系方法“”，b r a n s 等提出的p r o m e t h e e “”和 s a a t y 提出的层次分析法( a h p ) 0 7 1 等。各种方法的不同之处主要在于：( 1 ) 对决 策者的意愿偏好的收集方法；( 2 ) 为识别决策者对目标函数的意愿偏好建立的模 型；( 3 ) 最终方案的产生方法。 。 e l e c t r e i i i 是文献中最常使用的生活垃圾管理决策方法3 。h o k k a n e n 等人“” 将e l e c t r e i 应用于芬兰奥卢的城市生活垃圾处理系统决策。三种垃圾处理设施 卫生填埋、焚烧和堆肥，选择其中1 3 个或集中、或分散或介于二者之问建 设于1 7 个城市，由此得到2 2 个方案。选择了涉及经济、环境、政治，就业和资源 回收等方面的八个目标，由各市的技术与环境委员会赋予各目标权重系数。运用 e l e c t r e i 方法对2 2 个方案进行排序，最后建议采用建造4 座填埋场、4 座堆肥场 和1 座垃圾衍生燃料焚烧厂的方案。k a r a g i a n n i d i s 等“”设置了有关环境政策、环 境影响、经济效益、技术和资源保护5 个方面的2 4 个目标，对将希腊