我國生活垃圾處理技術現狀及發展方向探討
由于我國的生活垃圾處理技術基礎非常薄弱，因此生活垃圾處理技術的適應性成為一個非常重要的問題，生活垃圾處理技術的選擇也往往成為一個城市生活垃圾處理的難題。中國要實現城市生活垃圾處理的產業化，現實的生活垃圾處理技術發展方向必須面對混合收集的、可回收物質含量和熱值低、垃圾含水率和可生物降解的有機物含量高的生活垃圾。
可用于生活垃圾處理的技術多種多樣，包括回收利用技術、填埋技術、焚燒技術和堆肥技術。近年來，世界各國紛紛開發多種生活垃圾資源化技術，通過回收生活垃圾中的有用成分實現生活垃圾的減量化和資源化。生活垃圾的再生利用包括啤酒瓶等玻璃容器的再利用、廢紙、廢塑料、廢金屬容器等的再生利用。利用生活垃圾中的有機物進行堆肥，利用可燃性物質燃燒產生熱能，實現熱電聯供也是生活垃圾綜合利用的形式。
對于各種不同的生活垃圾處理技術的適應性，學術上存在不同的看法和爭論，在近年我國生活垃圾處理產業化發展過程中，由于我國的生活垃圾處理技術基礎非常薄弱，以致有一些項目因為技術適應性或成熟性問題而失敗。因此，生活垃圾處理技術的適應性成為一個非常重要的問題，生活垃圾處理技術的選擇也往往成為一個城市生活垃圾處理的難題。本文將針對我國生活垃圾處理技術的現狀及存在的難題，探討符合可持續發展戰略的生活垃圾處理技術發展方向，為我國城市生活垃圾處理產業化提供技術支持。
生活垃圾處理技術現狀
經過15 年的研究與開發，我國在生活垃圾處理技術上已經取得了許多成果，目前所采用的主要處理處置技術包括填埋、焚燒和堆肥。
1、填埋
填埋是目前我國應用最為廣泛的生活垃圾處置技術。二十世紀80年代初期，我國生活垃圾處置開始由分散填坑、填溝、堆放向集中處置發展，各城市相繼建設了一批生活垃圾集中堆放場，改變了生活垃圾隨意堆放的狀況。但是，這些集中堆放場沒有采取任何防止二次污染的措施，嚴重污染了周圍環境。1988年建設部頒布了《城市生活垃圾衛生填埋技術標準》，為提高填埋場的規劃、設計、建設、運行和管理的技術水平提供了依據。1991年投入運行的杭州天子嶺生活垃圾填埋場是國內首家按填埋技術標準設計和建造的大型山谷型生活垃圾衛生填埋場。隨后，蘇州、福州、成都、西安等城市以此為參考，相繼建成了一批生活垃圾填埋場。到了二十世紀90年代后期，我國的生活垃圾填埋技術得到迅速發展，在填埋場選址、地質勘測、設計、建設、運行和管理等方面有了很大進步，一些技術水平較高的生活垃圾填埋場陸續建成，HDPE（高密度聚乙烯）人工合成膜水平防滲技術在一些填埋場得到運用。1999 年建成的深圳下坪生活垃圾衛生填埋場是我國第一個采用H D P E 人工合成膜水平防滲技術的填埋場，廣州興豐生活垃圾填埋場在防止地下水污染方面采用了更為可靠的雙層HD P E 人工膜+ 水平防滲技術。近年來，由于國家加大了生活垃圾處理投入，尤其是一些國外跨國垃圾管理公司的進入帶來的先進設計、建設和運營理念，極大地提高了生活垃圾處理廠的建設和運營水平，推進了我國生活垃圾衛生填埋處理技術與世界的接軌。
但是，大多數填埋場的設計、建設和運營仍存在很多問題，表現在：
（1） 設計理念比較落后，科技水平低，土地填埋利用率不高，占用了大量土地資源；
（2） 大部分生活垃圾填埋場缺乏有效的基礎和邊坡防滲措施；
（3） 分期建設沒有得到很好的實施，運行粗放，沒有分區分單元，大面積、大厚度填埋較為普遍，能夠在填埋作業過程中做到按照標準壓實、覆蓋的填埋場也不多；
（4） 由于生活垃圾中有機物含量和含水率往往高達50～60%，同時由于缺乏有效的雨污水分流措施，缺乏壓實和覆蓋，導致滲濾液產量大、濃度高，滲濾液處理達標排放或能夠送城市污水處理廠處理后達標排放的填埋場也是屈指可數，地下水污染地表水的污染事故不斷出現；
（5）填埋氣體處理與利用系統剛剛開始發展，全國實施填埋氣體發電的填埋場只有4～5座，利用填埋氣體為熱源通過蒸發處理滲濾液的填埋場有兩座，進行填埋氣體收集和集中焚燒處理的還有三座，其他多為敞開式排放或通過豎井排放，絕大部分填埋場的填埋氣仍處于無組織排放狀態，不僅引起了溫室效應，導致消防上不安全，而且也是產生惡臭的主要原因；
（6）填埋場的封場一般都未進行生態恢復，此外，由于缺乏封場和后續管理標準，缺乏相應的政策和法規，已經終場的生活垃圾堆體不能夠合理地安國生活垃圾填埋場的處置對象是有機物含量極高的原生混合生活垃圾，這決定了生活垃圾填埋場是“反應型”填埋場，填埋場產生的滲濾液和填埋氣體對環境的影響一直要延續到填埋垃圾達到穩定化才基本結束。填埋場的建設只是生活垃圾無害化填埋過程的開始，更重要的是要實現生活垃圾填埋作業過程的“無害化”，同時通過維護和監管，確保填埋場封場后在達到穩定化前的數十年時間內不要對環境和人類健康產生進一步危害。
2、焚燒
由于生活垃圾焚燒減容效果顯著、無害化程度徹底，在垃圾熱值較高、處理達到一定規模時，可以回收廢熱發電，而且占地面積小，對周圍環境的影響較小，近十年來生活垃圾焚燒處理在我國發展很快，特別是在城市化進程快、經濟較為發達、人口密集、人均可利用土地資源少的大城市以及南方和沿海地區更是如此。
目前國內用于焚燒處理生活垃圾的焚燒技術主要是機械爐排爐技術和流化床技術。旋轉窯焚燒爐主要適宜處理危險廢物，在生活垃圾的處理中應用不多；用熱解氣化爐來焚燒處理生活垃圾是一種新型的燃燒技術，它具有燃燒充分、熱效率高、爐渣熱灼減量小、煙氣污染控制容易等優點，但單爐處理能力受爐膛直徑放大的限制而較難提高。在我國目前建成和在建的生活垃圾焚燒廠中，機械爐排爐和流化床焚燒爐平分秋色。
機械爐排爐
機械爐排爐技術成熟，運行較為穩定，性能可以保證，單爐處理容量一般大于200t/d，最大可達800t/d。早在20年前，深圳清水河環衛綜合處理廠就引進了日本三菱重工的馬丁爐排外焚燒技術和設備。近年來，寧波、上海、天津、深圳、廣州、北京等國內一些經濟發達城市的生活垃圾焚燒廠也是引進國外的爐排爐技術設備。到目前為止，我國已引進世界上幾乎所有主要的生活垃圾焚燒爐（爐排），如日本三菱公司的逆推馬丁爐排（深圳環衛，1985）、美國爐排（珠海生活垃圾發電站，1988）、德國諾爾的馬丁爐排（寧波）、比利時西格斯公司爐排（ 深能源）、德國BABCOCK 的SITY200 逆推往復式爐排焚燒爐( 上海浦東) 、M B A B C O C K& W I L C O X E S P A N O L A 的STEINMULLER 順推往復式爐排焚燒爐（上海江橋）等。在這些機械爐排焚燒爐中，比利時西格斯多級焚燒爐排除了固定和活動排片外，還有攪拌爐排片，可將爐排上的垃圾攪松并使爐排下空氣在攪拌處向垃圾鼓風，有利于垃圾的干燥點燃，能促進垃圾燃燒得更完全，對高水分、低熱值的生活垃圾較為適用。但總的來說，對引進技術的消化吸收還不夠，最初幾年的運行也不理想，歸納起來主要有以下幾個問題：
（1）對熱值低、水分高、成分復雜的生活垃圾適應性不好。引進的爐排爐一般適應處理國外成分相對簡單、低位熱值高（一般都在1600kcal/kg以上）、水分含量低的生活垃圾，也因為對中國低熱值、高水分、高灰分、成分復雜的生活垃圾特點缺乏認識，在爐膛設計方面對爐膛的容積熱負荷、爐排面積熱負荷、以及爐膛前拱和后拱的輻射和對流傳熱考慮不足，導致前拱和后拱傾角偏高，爐膛空間過大，爐膛后拱輻射傳熱效果不明顯，垃圾干燥、水分蒸發、揮發分析出和燃燒、固定碳燃燒等各個過程速度均較慢，所以在處理低熱值垃圾的爐膛內火焰充滿度較差、爐膛內整體溫度不高，必須添加輔助燃料助燒。據2001 年年底對全國生活垃圾焚燒廠調查數據分析，國內引進的焚燒爐有2/3以上燃燒不正常。如上海浦東御橋焚燒廠和寧波生活垃圾焚燒廠的低位熱值設計在 1200kcal/kg左右，但所處理生活垃圾的低位熱值通常普遍低于1100kcal/kg。各焚燒廠在設計時均未考慮對進爐生活垃圾進行預處理脫水，只是在設計容量有限的（貯存3～4天）貯料坑內做文章，通過頻繁的倒料、堆酵脫水等方式來盡可能地降低入爐生活垃圾的含水率并提高熱值，但效果均不夠理想。
（2）工程投資大。 據統計，目前國內利用國外先進焚燒技術建造的焚燒廠普遍建設工程投資大，折合噸工程投資約50～75 萬元；而引進技術，關鍵設備國內生產的噸工程投資約35～45 萬元，技術和設備全國產化的噸工程投資只要25～30 萬元。
（3）運行成本高。 據統計，我國目前運轉基本正常的國外技術建造的焚燒廠的運行費用為180～300 元/ 噸。
此外，由于國內混合收集生活垃圾中廚余垃圾含量較高，導致爐內燃燒易結焦成塊，再加上玻璃碎片等硬物料易嚴重破壞布風系統，有時會出現爐內燃燒不均勻、爐溫偏低、熱灼減量高、爐排磨損大等問題。解決低熱值、高水分的垃圾在爐排上的“燒透”問題是目前國內爐排爐技術需要重點研究的問題之一。在引進技術的基礎上，通過幾年的實踐和探索，國內一些焚燒設備廠家已逐步認識到中國生活垃圾的“個性”（高水分、低熱值）問題，并進行了大膽的改進。如杭州鍋爐集團下屬的杭州新世紀能源環保工程股份有限公司在總結深圳清水河3# 焚燒爐成功國產化經驗的基礎上，創新性地開發出一種先進爐排技術——二段往復式爐排爐，可以較好地適應國內不分揀的高水分、低熱值的生活垃圾。
流化床焚燒
流化床爐為近二十年間發展起來的技術，與機械爐排焚燒爐相比，單爐處理容量小、技術發展相對還不完善。但是由于投資低、國家政策規定可以加20% 的煤，所以有利于市場化運作，近幾年在我國發展很快，如太原、大連等地均采用了這種技術。
流化床焚燒技術有很多優點，焚燒殘渣的熱灼減量遠低于機械爐排焚燒爐，但是需要作為危險廢物進一步安全處置的焚燒飛灰產生量卻遠大于機械爐排焚燒爐。通常機械爐排焚燒爐焚燒飛灰的產生量約為垃圾處理量的3～5%，而流化床焚燒爐的焚燒飛灰量則高達15～25%。
在流化床焚燒技術的推廣應用中需要注意的一個問題是應將摻煤量嚴格控制在國家政策容許的范圍內。個別采用流化床焚燒技術的焚燒廠，摻煤量遠高于國家規定的最高限值，雖可以獲取一定的經濟利益，但是從長遠看，既不利于生活垃圾焚燒產業的發展，也不利于流化床焚燒技術的發展。
3、堆肥
堆肥是實現生活垃圾資源化、減量化的一條重要途徑。鑒于我國生活垃圾中可生物降解有機物含量較高，我國在二十世紀80 年代初就開始研究機械化堆肥，并陸續建成20余處采用機械化堆肥和簡易高溫堆肥技術的堆肥廠，大部分規模在100t/d 以下，只有北京石 景山堆肥廠和上海安亭堆肥廠的日處理量為300t/d。由于采用混合收集生活垃圾作為原料，導致成本高、產品肥效較低、質量較差、銷路不好等問題，大部分企業難以維持運轉，只有少數堆肥廠，如采用“三合一”的常州堆肥廠，堅持下來。但從二十世紀90年代后期開始，生活垃圾堆肥化又引起人們注意，出現了“ 廣漢模式”，一些新的堆肥化技術相繼出現，并建成了大量堆肥廠。
應該說，阻礙我國生活垃圾堆肥化發展的主要因素不是技術因素，而是非技術的經濟因素，這表現在：
（1）混合收集的生活垃圾雜質含量高，為保證產品質量而采用復雜的分離過程導致產品成本過高，沒有政府的補貼，是很難正常運行下去的；
（2）一般堆肥廠的粗堆肥產品只能作為土壤改良劑，其銷路取決于堆肥廠所在地區土壤條件的適宜性，在粘性土壤地區，特別是南方的紅黃粘土、磚紅粘土、紫色土地區有較好的銷路；
（3）堆肥廠產品的經濟服務半徑一般較小，質量較差的粗堆肥產品一般只能就近銷售，利用粗堆肥產品制造的復合肥，其銷售也面臨一般化肥和復合肥的競爭；
（4）生活垃圾處理的連續性和堆肥產品銷售季節性之間存在的固有矛盾，也會增加生活垃圾的處理成本和堆肥產品的生產成本。
因此，雖然個別大型生活垃圾堆肥處理廠和一些不定期運行的、簡易小型生活垃圾堆肥廠產品有銷路，但近幾年國內建成的大多數堆肥廠，如四川、揚州、大慶、合肥等地的堆肥化處理廠，實際上均不能正常運行。
4、綜合處理
我國很早就對混合生活垃圾的綜合處理進行了研發和實踐，但在概念上局限于以堆肥為主的綜合處理，著眼點是從生活垃圾中回收廢品并生產堆肥產品，考慮的重點仍然是如何生產出高質量、高價格的堆肥產品，或通過添加化肥生產有機無機復合肥來推進銷售。
生活垃圾處理中普遍存在的問題
1、大量低水平生活垃圾處理設施產生的影響不能忽視
目前大量存在的低水平生活垃圾處理廠/場，所產生的臭氣和滲濾液不但導致生活垃圾處理廠附近持續的污染，而且已經在許多地方激起了民憤，堵截垃圾車、封堵垃圾處理設施的情況屢有發生。如果不認真解決這些問題，就會使公眾形成一種認識，即“生活垃圾處理就是污染源，不管什么樣的生活垃圾處理設施，建在家附近就要倒霉，要堅決抵制”。這會給生活垃圾處理場/ 廠的選址和運行帶來很大的困難，將嚴重影響我國生活垃圾處理的可持續發展。
2、生活垃圾處理設施規劃與建設缺乏區域性協作
我國生活垃圾處理設施建設中的一個突出問題，是各地區各自建設眾多的小型生活垃圾處理設施，不僅缺乏經濟規模，也很難保證達到環保標準。這個問題在珠江三角洲和長江三角洲地區尤為突出。例如，東莞市居然難以規劃出集中的生活垃圾處理設施，而是分散成7個，各個鎮都不愿將其他鎮的生活垃圾在自己地域內處理。低標準的小型設施的泛濫，將會更嚴重地從政治上影響這些地區生活垃圾處理的可持續發展。
生活垃圾處理技術發展方向探討
垃圾成分直接影響技術的適應性，鑒于國民經濟的發展水平和生活習慣的差異，以及收集方式的不同，我國生活垃圾的組成不但與國外有很大差別，而且不同城市的生活垃圾成分也有所不同。但一般來說，我國生活垃圾的特點是：可回收物質含量和熱值較低，垃圾含水率和可生物降解的有機物含量高。即使可回收物質和熱值相對較高的大城市生活垃圾，也由于水分含量高，其實際進焚燒爐的垃圾熱值波動也很大。因此，無論是填埋、焚燒還是堆肥，在處理我國生活垃圾的實踐中都存在很多問題。
解決這個難題的最佳技術路線，是從處理的角度推進垃圾的分類收集，即垃圾的分類收集不僅是為回收垃圾中的可利用組分，更重要的是要從有利于生活垃圾的無害化和資源化出發，將生活垃圾分為有機可降解垃圾（濕垃圾）和可回收垃圾（干垃圾），然后有機可降解垃圾經堆肥處理為高質量的堆肥，而可回收垃圾經機械分選回收有用物質后焚燒，焚燒殘余物進行填埋處置。但是，生活垃圾的分類收集并非短期內可以實現，所以，現實的生活垃圾處理技術發展方向必須面對混合收集的、可回收物質含量和熱值低、垃圾含水率和可生物降解的有機物含量高的生活垃圾。
1、發展生活垃圾綜合處理技術
我國生活垃圾的特性決定了很難有一種垃圾處理技術能對其進行有效的處理，必須采取多種技術對其進行綜合處理才能達到減量化、無害化和資源化。但是，這需要在一個新的基礎上去考慮綜合處理模式中各種技術的地位和作用。
針對我國混合收集垃圾的特點，將生物處理技術作為填埋或焚燒的預處理技術，是解決我國垃圾處理難題的一種有前途的技術組合。近10年來，機械生物處理技術在歐洲作為填埋處理或焚燒處理的預處理技術得到了快速發展，已經出現了機械生物處理——衛生填埋、機械生物處理——焚燒發電等一些綜合處理的趨勢。
機械生物處理技術，是采用機械或其他物理方法與生物工藝相結合，對垃圾中可生物降解組分進行處理和轉化，并使之達到穩定化的技術。這種技術實際上是在混合垃圾堆肥處理的基礎上衍生發展而來的，但更多地采用了高效的機械或物理分選技術，強化了材料的分選回收或發酵過程的控制。混合垃圾經機械生物處理后，95% 的可降解TOC（總有機碳）和86% 的非纖維素碳水化合物得到轉換，垃圾重量、體積和含水率都會減小，熱值增大，有利于后續處理并能減輕對環境的影響。如減少了填埋過程中的填埋氣體、滲濾液，減少占地空間等。經過機械生物處理穩定化的垃圾，填埋后滲濾液和填埋氣體產生的污染可以減少95%。近年來在意大利、西班牙實施的幾個綜合處理項目表明，在對垃圾進行破碎，并經過通風發酵預處理的前提下， 熱值能從2000kcal/kg 提高到3000kcal/kg，經過適當分選后再采用流化床進行焚燒處理，熱能利用率可以達到30% 以上。
2、發展生化反應器填埋技術
填埋是目前，也是將來很長一段時間內我國生活垃圾的主要處理技術。傳統的混合垃圾衛生填埋場中可生物降解垃圾的自然降解比較緩慢，不斷產生滲濾液和填埋氣體，對環境構成長期的影響，這個過程需要延續幾十年才能達到穩定，而填埋場的防滲襯層是否能保證在這漫長的時間內不發生破損是一問題，對環境產生污染的風險很大。
解決這個問題的方向是采用生化反應器填埋技術，即通過控制一些填埋場內部的參數來調節填埋場內部的生物反應速度，加速可降解垃圾的降解、加速垃圾的穩定化和沉降，減小填埋場的生命周期，從而降低填埋場空間，并可以提高填埋氣體收集利用率，以達到縮短填埋場封場后的維護時間和降低環境污染風險的目的。近年來國內外研究發展的生化反應器填埋技術可以分為厭氧、好氧和半好氧生物反應型填埋場。
厭氧生物反應型填埋場，是在傳統填埋場的基礎上，通過滲濾液的回流和控制一些填埋場內部的參數來調節填埋場內部的生物反應速度，加速可降解垃圾的降解、加速垃圾的穩定化和沉降。與傳統填埋場相比，厭氧生物反應型填埋場填埋氣體開始產生的時間比較早，產生速率也高得多，要在單元完成后立即安裝填埋氣體收集系統，在垃圾填埋后盡早回收填埋氣體作為能源。從長遠來講，這種填埋場比傳統填埋場可能會產生更多的效益，更早達到穩定化，減少對環境長期污染的可能性。
另一種類型的快速降解填埋場是好氧填埋場，在美國發展較快。這種填埋場的特點是利用鼓風機直接將空氣送入填埋層內部并通過滲濾液的回流，使填埋垃圾層有機物產生好氧發酵，加速填埋場內可降解垃圾的降解、降低滲濾液濃度、減少滲濾液處理量、減少填埋氣體的溫室效應影響，垃圾堆體很快就能達到穩定化。但是由于在大面積的填埋場地上依靠鼓風機機械性地送入空氣，處理成本較高。
半好氧填埋場與好氧填埋場類似，其不同點是利用自然通風，不斷地將空氣從開放的滲濾液收集管的末端吸入填埋層內部，填埋垃圾好氧分解產生以二氧化碳為主的氣體通過收集系統從豎管排出，同時豎管抽吸作用使好氧區擴大，促進垃圾進一步降解。但隨著垃圾層的增厚，填埋層中央總會存在較大的厭氧區，進行厭氧發酵，故稱之為“半好氧填埋場”。這種技術始于日本，在我國已開始建設示范工程。
加強垃圾處理技術評判和監管
要改變我國垃圾處理技術市場的混亂狀態，避免不成熟的技術和項目進入垃圾處理市場，可以通過加強技術評判來把關。但是，由于垃圾處理技術的適應性與具體城市的經濟、社會發展、產業結構、地理及地質、氣候等條件密切相關，一些技術設備在國內實施的業績少，一些技術還存在很大的爭議，因此，單純通過技術評判來判斷其適應性是不夠的，更重要的是要有項目實施后的監管措施。只有建立有效的垃圾處理技術管理制度，對垃圾處理技術進入市場進行科學評判和嚴格監管，才可能杜絕那些不適應或不成熟的技術進入垃圾處理市場，而且也只有在監管平臺上的技術比較才有意義。
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