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中国城市生活垃圾处理技术发展历程及未来发展趋势预测

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[摘要] 建国以来,我国垃圾量变化趋势和特点 生活垃圾指的是人们在生活、娱乐、消费过程中产生的废弃物以及法律、行政法规规定为城市生活垃圾的固体废弃物。由于城市生活垃圾产生量数据比较难以获得,一般常用城市生活垃圾清运量来代替,中国生活垃圾清运量约占产生量的一半,但该比例在不断增加。目前我国城市生活垃圾年清运量约为1.55亿吨,且平均每年以3%左右的速度递增,且经过简易处理的生活垃圾,自2003年以来连年增长,再加上未清运的生活垃圾,使得中国城市生活垃圾存量仍在快速增加,目前城镇生活垃圾的历年堆存量已达到60多亿吨,占据了大量的土地资源。2006年,中国进行无害化处理(主要通过填埋、堆肥和焚烧等手段)的城市垃圾量为7872.6万吨,少于2005年,生活垃圾无害化处理率达到53.05%,高于2005年。2010年,中国的城市垃圾无害化处理率将达到60%以上,届时预计城市垃圾处理行业规模将达2000亿元左右。2003-2006中国城市生活垃圾清运量、处理量、处理能力、简易处理量以及未处理量统计如下表1。

 建国以来,我国垃圾量变化趋势和特点 
生活垃圾指的是人们在生活、娱乐、消费过程中产生的废弃物以及法律、行政法规规定为城市生活垃圾的固体废弃物。由于城市生活垃圾产生量数据比较难以获得,一般常用城市生活垃圾清运量来代替,中国生活垃圾清运量约占产生量的一半,但该比例在不断增加。目前我国城市生活垃圾年清运量约为1.55亿吨,且平均每年以3%左右的速度递增,且经过简易处理的生活垃圾,自2003年以来连年增长,再加上未清运的生活垃圾,使得中国城市生活垃圾存量仍在快速增加,目前城镇生活垃圾的历年堆存量已达到60多亿吨,占据了大量的土地资源。2006年,中国进行无害化处理(主要通过填埋、堆肥和焚烧等手段)的城市垃圾量为7872.6万吨,少于2005年,生活垃圾无害化处理率达到53.05%,高于2005年。2010年,中国的城市垃圾无害化处理率将达到60%以上,届时预计城市垃圾处理行业规模将达2000亿元左右。2003-2006中国城市生活垃圾清运量、处理量、处理能力、简易处理量以及未处理量统计如下表1。 
表1:2003-2006中国城市生活垃圾清运量、处理量、处理能力、简易处理量以及未处理量统计 


注:生活垃圾无害化处理率=无害化处理量/清运量*100%;未处理量不包含未清运垃圾。 
资料来源:国家统计局 
2 我国生活垃圾处理各阶段及其特点 
我国垃圾处理技术研究起步较晚,起点较低,直到上世纪80年代,我国许多城市仍是进行简易堆填处置垃圾,给周围的环境带来了极大的危害,造成了城市周围垃圾成山、蚊蝇孽生、污染环境的状况。我国垃圾处理主要经历七五~十一五等五个阶段,在这期间通过国家科技攻关、国家高技术发展研究计划(863计划)等科研项目的实施,我国城市生活垃圾处理技术得到了广泛的研究,堆肥、卫生填埋、焚烧处理和资源化利用等垃圾处理技术取得了极大的进展。 
七五期间:生活垃圾处理技术主要是集中在堆肥方面,填埋技术和焚烧技术主要是借鉴国外经验,并在此基础上自主研发了一些适合我国垃圾情况的处理工艺和设备。 
八五期间:1991年国家建设部、国家科委《关于加强城市垃圾处理科学技术工作的几点意见》中提出,“我国垃圾处理的技术政策为:近期内应着重发展卫生填埋和高温堆肥处理技术,有条件的地方可发展焚烧与综合利用技术。医院和其他危害性大的垃圾,应专门收集并采取集中焚烧处理技术。重视开发垃圾综合利用技术,逐步实现垃圾处理无害化、减容化、资源化的总目标”,明确提出了“三化”的原则。在此期间,我国现代垃圾处理技术得到了稳步的发展,国家相关部门和学术界主要是致力于通过科技攻关,建设示范工程,然后进行全国范围的推广。 
九五期间:在此期间,城市生活垃圾的可持续发展战略的提出以及“中国城市生活垃圾管理体系、技术标准和能力建设”项目的实施,国家的垃圾处理技术政策、管理体系以及技术标准得到了极大的完善。并且由于国家投资倾向于垃圾处理基础设施,环卫产业得到了极大的发展,研制了大批的城市生活垃圾收集运输以及处理关键技术设备。 
十五期间:在此期间,国家加大了对生活垃圾处理的投资,环卫行业科技取得显著的发展,在引进国外技术的基础上,经过十几年的实践和探索,我国逐渐形成了适宜本国垃圾性质的处理技术和运营方式。国家高技术发展计划(“863”计划)首次支持启动了四个固体废物处理处置方面的研究项目:“城市生活垃圾生态填埋成套技术与设备”、 “城市生活垃圾焚烧成套技术与设备”、 “城市生活垃圾资源化利用技术及设备”、“危险废物处理处置技术”,此四个项目研究的开展极大的促进了我国垃圾处理技术和产业的发展。 
十一五期间:国家进一步加大了对垃圾处理的投资。一批较高标准的卫生填埋场建成并投入运行;人口密度高的许多地区,圾焚烧处理在此期间得到了较快发展;城市垃圾堆肥处理正在经历停滞甚至萎缩的历程。 
3 垃圾填埋、焚烧、堆肥等几种主要处理方式的发展历程 
中国主要的城市垃圾处理技术有填埋、堆肥、焚烧3种,而综合处理技术在中国发展较少填埋技术:填埋技术主要包括防渗技术、垃圾渗滤液处理技术、填埋气体控制和利用技术等三方面。防渗技术主要经历了20世纪80年代开始的自然防渗阶段、1991年开始的在我国第一个垃圾卫生填埋场——杭州天子岭固体废弃物总场一期工程建成使用的垂直防渗阶段以及1997年开始的在深圳市下坪固体废弃物填埋场一期工程建成使用的HDPE 膜防渗阶段等三个阶段。垃圾渗滤液处理工艺从前几年开始的组合采用普通污水处理工艺或将市政污水处理工艺按照浓度比例放大设计的工艺(如各种厌氧+氧化沟 ( AO、A2O) +混凝沉淀工艺)发展到在总结早期的渗滤液处理经验和针对渗滤液特点的基础上开发的更适宜的处理工艺,主要包括生物+物化、高压膜分离、生化+物化+膜分离、回灌处理、排入城市污水管道等处理技术。填埋气体控制和利用技术从1998年杭州天子岭生活垃圾填埋场利用外资引进技术, 建起了我国第一个填埋气体发电厂开始,得到了国家足够的重视,许多填埋场在积极探讨填埋气体收集和利用的项目,并积极努力推动相关的CDM 项目。 
垃圾焚烧:主要可从焚烧装备、余热锅炉(主要是蒸汽参数) 、烟气净化、飞灰处理与处置、建厂规模(日处理能力)等五方面来分析焚烧技术的发展历程。 我国垃圾焚烧处理技术发展较晚,但是总体上是在借鉴吸收国外的先进技术、工艺及装备基础上,结合我国垃圾特点进行技术和设备的改造,从而研制出热值较低、含水量较高的垃圾焚烧处理技术。余热锅炉的性能逐步提高:蒸汽温度从203℃~370℃~400℃~450℃;蒸汽压力1.6Mpa~2.45Mpa~3.82Mpa~4.0Mpa,为提高热能转换效率和经济收人创造了条件。 烟气净气系统的配置:从干法加静电除尘器过渡到了半干法加布袋除尘器。烟气排放限值在达到GB8485-2001要求的基础上,烟尘和二恶英的排放限值亦可达到国际先进水平。飞尘的安全处置已引起重视。采用水泥固化和安全填埋措施已有所应用。注意规模效益,建厂的日处理能力逐步提高,从400t/d级-700t/d级-1000t/d级。 
堆肥技术:可从堆肥系统的开发、堆肥的条件控制适宜参数的研究、腐熟度评价标准的确立、堆肥添加剂的研究开发三方面来讲。堆肥系统主要有:条垛系统、强制通风静态垛系统、反应器系统。堆肥条件控制:原料、影响因素(水分、氧含量、C/N、温度)等工艺参数的研究。腐熟度评价标准的确立:C/N、有机质变化等指标分析堆肥的腐熟状况。堆肥添加剂的研发:接种剂、营养调节剂、膨胀剂、疏松剂、调理剂等。 
4 生活垃圾处理方式未来发展的前景和趋势的预测以及沼气发电在其中所起作用 
4.1中国城市生活垃圾处理量技术构成现状 
目前,我国城市生活垃圾仍以卫生填埋为主,焚烧处理技术在“十一五”期间得到了较快发展,堆肥处理市场则呈逐渐萎缩的态势。2008年,我国城市生活垃圾无害化处理量为10216万吨,其中卫生填埋8559万吨,焚烧处理1522万吨,堆肥处理135万吨,所占的比例具体如图1。 


图1:2008中国城市生活垃圾处理量技术构成 
4.2中国城市生活垃圾技术发展趋势分析 
目前我国垃圾仍以填埋方式为主,但从长远发展趋势来讲,由于填埋方式成本优势的缩小以及填埋场的选址难度的加大,填埋处理垃圾方式将逐渐被边缘化。焚烧是最接近无害化、资源化和减量化原则的,大型城市普遍已将焚烧作为未来主流方向。堆肥技术在中国城市垃圾处理中的地位逐渐下降,但由于成本优势显著(阿苏卫综合处理厂:120 元左右/吨)以及对垃圾中有机物进行堆肥处理要优于焚烧,处理前端分选+后端堆肥的综合处理模式在二线城市仍极具吸引力,是目前最为绿色环保的处理工艺。2003~2006年期间,我国填埋处理能力和处理量稳中有降,填埋厂数则明显减少,填埋厂平均处理能力则稳定提高;焚烧方式呈迅速上升趋势,无论是厂家数、处理能力和处理量均都明显增加;堆肥方式呈下降趋势,无论是厂家数、处理能力和处理量均下降明显,具体的厂数、处理能力和处理量如下表2所示。 4.3 沼气发电技术在我国未来垃圾处理中的地位 
沼气发电技术是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物(例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等),经厌氧发酵处理产生的沼气,驱动沼气发电机组发电,并可充分将发电机组的余热用于沼气生产,使综合热效率达80%左右,大大高于一般30%-40%的发电效率,经济效益显著。站在可持续发展战略高度上,沼气发电技术在我国未来垃圾处理中将占有重要的地位。尤其是农村沼气的推广,不仅处理了农村大量的废弃物,而且产生了绿色能源,缓解国家能源压力,可以说是一种集环保和节能一体的能源综合利用的处理技术。 
参考文献 
[1]刘景岳,刘晶昊,徐文龙.我国垃圾卫生填埋技术的发展历程与展望[J].环境卫生工程, 2007, (04) :58-61. 
[2]李健,张峥嵘,黄少斌,张永清.固体废物堆肥化研究进展 [J].广东化工,2008,(01):93-97. 
[3]赵由才,宋玉.《生活垃圾处理与资源化技术手册》[M].北京:冶金工业出版社,2007. 
[4]“十二五”城镇固废处理与资源化科技发展规划战略研究.2009 
[5]2008年中国固体废弃物处理行业研究报告.2009 
[6]2008中国固废高级论坛摘要.2008 
(摘自《华东地区第十三届废弃物处理研讨会论文集》)


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