解决垃圾处理问题的一种替代方案.doc

城市垃圾处理的预处理联合焚烧和填埋的组合方案熊孟清 隋军 粟勇超（广州市生活废弃物管理中心，510170 广州市市政工程设计研究院，510060）摘要分析了预处理的作用，得出了预处理及其与焚烧、填埋联合是解决垃圾处理问题的关键的结论。关键词垃圾，预处理，综合处理，公共管治分类号X321推动垃圾预处理设施的建设，并联合焚烧、填埋形成合理的垃圾处理链，可以提高资源品质与回收比例，提高现有处理设施的消纳能力，有效解决垃圾处理问题。分类回收等预处理是解决垃圾围城问题的关键。本文以某城市垃圾处理为例，说明垃圾预处理及其与焚烧填埋等处理相链接组成生态工业园的重要性。1.问题的提出某城市日产垃圾7500吨，现有一座日处理1000吨的焚烧发电厂和一座设计日处理能力2200吨的卫生填埋场，计划建设多座日处理能力2000吨、4000吨不等规模的焚烧发电厂，但多数焚烧厂至今仍未动工。不能动工的表面原因是当地居民反感，但内在原因却是建设这么多而大的焚烧厂本身的不合理性。垃圾焚烧发电厂投资大、运行成本高、噪声和二恶英等污染物排放控制的难度大，是典型的邻避设施，容易引起当地居民反感，更糟糕的是计划中的第二焚烧厂（处理能力2000吨/日）毗邻现有的焚烧发电厂，而且焚烧厂和填埋场都位于一个区，使得整个区似乎成了政策成本的承担着，不满情绪由设施所在地附近蔓延到一个区，增大了解决问题的难度。虽然该城市推行了新公共管治措施，兼顾社区发展和加强冲突管理，注重行政引导和经济激励机制，但还是不能解决问题。此种局面警示，应该采用新的垃圾处理方案以替代多而大的焚烧厂方案。其实，德国的经验已经表明，填埋，或焚烧与填埋相结合，甚至推行清洁生产，垃圾处理设施的建设速度都跟不上垃圾增量速度，还必须将资源回收利用才能有效解决垃圾问题，目前，德国生活垃圾的回收利用率高达50%。纵观我国生活垃圾的回收利用历史，垃圾回收利用就从未形成产业链，而回收利用的关键环节垃圾分类甚至就从未形成产业，主要由家庭和路边拾荒者无组织地进行，回收的资源占垃圾产量的比例估计不出10%，尚有大部分资源有待回收。这与我国的政策导向有关。早期，因垃圾产量低，且垃圾被视为无用物，填埋了之；随着垃圾产量增大，经济发展与环境资源矛盾日益严重，垃圾又被夸大为“放错地方的资源”；焚烧发电于是成为政治新宠，而且，为了尽快见效，可燃物和不可燃物都统统扔进焚烧炉混烧；正是这种政策短视造成了垃圾分类成为目前我国垃圾处理的最薄弱环节这一被动局面。从资源利用效率角度而言，原生垃圾混烧发电也不是一种最佳途径。一是垃圾热值低，现有焚烧发电厂（混烧）入炉垃圾的热值在45006000kJ/kg，刚跨入能源利用门槛，而且，为了达到这个热值门槛值，入厂垃圾须在储存坑内堆放一天以上，以去除5%以上的水分，代价却是臭气度增大；二是自耗电比例高，能量利用率低，焚烧发电厂自耗电占发电量的比例在15%20%，能量利用效率最高能到20%左右，如现有垃圾焚烧发电厂自耗电比例高达20%以上，而能量利用效率不到20%；三是炉渣和飞灰需要处理且处理难度大，飞灰（尤其是酸性气体吸收塔和布袋除尘器捕集物）是危险固废，需要安全处置，炉渣成分也因不完全燃烧而复杂，在作为资源再利用前需要处理，或只能卫生填埋。按德国循环经济和废物处置法，这种状况下的混烧发电只能算作垃圾热处理，而不能看成是资源利用，发电的目的仅仅是为了获得一定收入以抵偿部分焚烧处理费用，代价却是降低了垃圾的资源利用效率和提高了垃圾处理费用，我国在运行和在筹建的垃圾焚烧发电厂都处于这种状况。由此看来，从技术、经济和社会角度衡量，以原生混合垃圾焚烧发电为主的处理方案不是我国垃圾处理的适宜方案，这里介绍一种组合方案：以分选为核心的预处理厂、焚烧发电厂和填埋场组成的生态工业园。2.生活垃圾的预处理2.1垃圾预处理流程与物质流以图1给出的某城市生活垃圾典型组成为例。该垃圾含80%可燃物和20%不可燃物，可燃物由厨余、纸屑、布条、草木、塑料、橡胶和皮革组成，不可燃物由渣石、玻璃、罐头盒、有色金属和黑色金属组成。图2给出了一种可行的组合处理方法（生态工业园物流图），由预处理、焚烧和填埋组成，其中预处理包括破袋、筛分、人工分选、气力（或水力）分选和烟气干燥，这种安排目前是不难实现的1。图3给出了1吨垃圾预处理后各类物料的数量。经过分选处理，从1吨垃圾中分拣出可回收物质255kg（纸类、塑料、玻璃、金属），可燃物144kg（竹木、布类、部分厨余）和不可燃物89kg（渣石等），共488kg（干物质399kg），余下512kg（干物质132kg）为残留物，这部分物料因含水率高达74.2%不宜直接焚烧或填埋，应先干化或直接发酵处理。为了减少占地，拟打算先将残留物干燥然后焚烧，如干燥成含水率46.8的颗粒物料（该含水率受焚烧炉最大热负荷限制），这样，残留物中便有264kg水分被蒸发（如干燥效率60，则需要热量1100MJ），余下的248kg固体物料将与分选出来的可燃物混合、加工成392kg燃料（湿基热值约7500kJ/kg，符合现有焚烧炉允许的最大热值要求）。该燃料中，147kg焚烧干燥残留物，实际只有245kg送去焚烧发电厂焚烧，由此可见，经过预处理后，只有24.5%的物料需要焚烧发电厂处理。值得指出的是，增设独立的焚烧干燥器起到了提高现有焚烧炉消纳能力的作用，这种安排是有意义的。2.2垃圾预处理的主要作用2.2.1减少二恶英的生成量去除燃料中含氯塑料将减少二恶英的生成量，是控制二恶英排放的主动措施2。垃圾焚烧产生二恶英的机理较复杂，少量二恶英源于燃料原携带，但主要部分还是焚烧过程生成，一般认为二恶英的生成机理有高温合成、低温生成和前趋物合成三种，这三种机理产生作用都是因为垃圾中存在含氯塑料和氯盐类物质。预处理去除90%以上塑料，极大降低了含氯塑料量，从根本上控制了二恶英的生成，甚至可使二恶英生成量减少90%以上，降低了二恶英污染的风险。此外，预处理采用了残留物干化工艺，该工艺不仅制得了燃料，而且解决了高浓度有机废水的处理问题，蒸发水冷凝后还可循环利用，起到了资源环境保护作用。分选车间的空气用作焚烧干燥器的助燃空气，保证分选车间卫生条件达标。2.2.2提高垃圾的资源品质经过预处理，25.5%的垃圾成为可回收物质，可以直接利用，效率和品质都得到了提高；39.2%的垃圾成为较高品质的燃料，不仅热值高，危害性降到极低，对焚烧设施的技术与操作要求降低，甚至可用作工业锅炉的燃料，焚烧后炉渣、飞灰和烟气的处理难度与成本也大幅下降，其焚烧处理的可操作性大幅提高，提高了垃圾资源利用的经济效益。垃圾是种低品质资源，预处理提高了待用物质的品质，有利于提高资源利用效率，而且，预处理暗合了物质利用优先的潜规则。尽管物质利用和能源利用都是同等重要的资源利用方式，但事实上，出于利用效益的考虑，物质利用具有优先权3。2.2.3提高现有设施的消纳能力预处理可以大幅提高焚烧炉与填埋场消纳垃圾的能力。预处理后，只有24.5%的垃圾需要焚烧发电厂焚烧处理，换言之，原只能焚烧1吨清运垃圾的焚烧炉，现在可消纳4吨多清运垃圾。而且，由于罐头盒、玻璃和金属被分选出来，燃料焚烧后的炉渣和分选出来的不可燃物总量将小于清运垃圾混烧的炉渣量，一般不到清运垃圾量的25%，也就是说，4吨清运垃圾经过预处理和焚烧处理后，只有不到1吨的不可燃物需要填埋，原设计消纳1000吨垃圾的填埋场现在便可以消纳4000吨清运垃圾；即使垃圾预处理后，可燃物也填埋处理，1吨垃圾也只有48.1%需要填埋，原设计消纳1000吨垃圾的填埋场现在也可以消纳2000吨以上清运垃圾。由此可见，预处理将成倍提高焚烧厂和填埋场的消纳能力。3.虚拟型生态工业园方案虚拟型生态工业园由分散的填埋场、焚烧发电厂、预处理厂和信息系统组成。先在计算机上建立起各企业间的物、能交换联系，然后再予以实施，形成以废水水力分选、燃料与废气焚烧干燥和焚烧发电、不可燃物填埋和可回收物质资源回收站的物质流与能量流，实现园区内工业共生和污染物“零排放”的目标。既克服了各企业布局相对分散的现实制约，又降低了征地费用，同时还提高了填埋场、焚烧发电厂和其它废弃物处理设施的实际消纳能力和资源利用效率。3.1增建预处理厂和信息系统现假设只增建一座4000吨垃圾预处理厂和信息系统。按日产7500吨清运垃圾考量，那么，该生态工业园每日可回收资源1020吨，发电18MW，填埋处置约4500吨，产生渗滤液650m3（目前产量990m3以上）。与目前处理水平比较（1000吨焚烧发电，其余6500吨垃圾和炉渣填埋），多回收资源1020吨（收入110万元），多发电12.5%（收入2.64万元），少填埋2200吨（少支付营运费3.96万元，而且延长了填埋场使用寿命），少产生渗滤液340m3（少支付处理费2.70万元），此外，每日还可以回收水近千吨。其意义不仅仅在于经济收益，更重要的是减小了焚烧厂和填埋场的建设数量与规模。3.2增建焚烧发电厂和扩大预处理厂规模以日处理10000吨垃圾规模为目标，增建若干座总处理能力为10000吨的预处理厂，增建一座处理能力1500吨的焚烧发电厂，形成2500吨焚烧处理能力，保证燃料在工业园内全部焚烧。该方案每日可回收资源2550吨，发电45MW，填埋处置约2100吨，产生渗滤液200m3。与7000吨焚烧和3000吨填埋方案比较，多回收资源2550吨（收入275万元），少发电65MW（少收入85.8万元），少填埋2300吨（少支付营运费4.14万元），少产生渗滤液850m3（少支付处理费6.8万元），工业园方案每日的经济收入高出焚烧填埋200多万元。4.结论与建议解决城市垃圾处理问题的关键是建设预处理厂，而非大规模的焚烧发电厂和填埋场。垃圾预处理不仅可以回收资源，提高垃圾的资源品质，还可以成倍提高现有处理设施的消纳能力。应该转变观念，推动垃圾预处理厂建设，并整合现有处理设施，使之形成生态工业园，既具有资源环境保护价值，又具有社会经济意义，尤其是避免和减轻了邻避反应，有利于和谐社会的建设。参考文献1 裴振明,高忠爱等编.固体废物的处理与处置M.北京：高等教育出版社，1993.PP701192苏勇超，熊孟清，伍乃琪.炉排炉焚烧垃圾过程中二恶英的控制.上海电力学院学报J，2005（2）：1531563江源，刘运通，邵培.城市生活垃圾管理M.北京：中国环境科学出版社，2004.P37Integrated Treatment Project of Solving The MSW Treatment Problem Xiong Mengqing，Zhang Cui,Su Yongchao（Guangzhou Citys Management Center of Municipal Waste,510170 Guangdong Pharmaceutical University Guangzhou Municipal Engineering Design and Research Institute,510060）Abstract The present situation and problen in MSW management of some city is introduced in this paper.The importance of pretreatment is analyzed,and the conclusion is given that pretreatment coupled with incineration and disposalis the key to solv