城市生活垃圾处理技术现状与管理对策

生态环境学报2011,20(2):[e-mail]基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07528-001）；国家环保公益性行业科研专项（200909055）作者简介：张英民(1976年生)，男，高级工程师，博士，主要从事固体废弃物污染控制与农村水环境污染治理研究。E-mail:[e-mail];[e-mail]收稿日期：2011-01-09城市生活垃圾处理技术现状与管理对策张英民1，尚晓博2，李开明1，张朝升2，张可方2，荣宏伟21.环境保护部华南环境科学研究所，广东广州510655；2.广州大学土木工程学院，广东广州510006摘要：近年来，我国城市生活垃圾产生量每年以约10%的速度迅猛增长，而城市生活垃圾处理能力发展相对滞后。客观评述城市生活垃圾常用的填埋、焚烧、堆肥3种处理技术的优缺点和在国内的应用现状，并针对城市生活垃圾在收运、处理以及管理等环节中存在的突出问题，提出了明确的建议与措施：首先，完善相关法规政策，实施分类收集，加强源头控制；其次，创新管理体制，推行市场化运作机制，政府加强政策引导和监督；再次，按照“谁污染，谁付费”的原则，建立健全垃圾收费体系；最后，充分利用各种媒介，加大宣传力度，提高公众环保意识。同时，还探讨了城市生活垃圾处理技术发展的趋势。焚烧处理将是今后一段时期我国最有发展潜力的技术，气化熔融焚烧技术是一种高效资源化、污染物接近零排放的新型焚烧技术；生物反应器填埋技术可减少渗滤液处理量、降低垃圾处理成本，具有广阔的发展前景；堆肥技术可作为焚烧或填埋之前的预处理手段；城市生活垃圾综合处理集多种处理技术的优点于一体，在节约处理成本，提高经济效益的同时，实现了垃圾的减量化、资源化、无害化，是未来我国生活垃圾处理的优先发展方向。关键词：城市生活垃圾；处理；管理；趋势中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1674-5906（2011）02-0389-08随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的加快，城市生产生活过程中产生的垃圾废物也日益增多。城市生活垃圾的大量增加，使垃圾处理日趋困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。近年来，我国政府高度重视环境保护问题，生活垃圾处理和污染防治工作取得了长足发展。然而，在我国城市生活垃圾产生量不断增长的同时，生活垃圾分类、回收和处理能力与水平发展相对滞后，城市生活垃圾问题愈加突出，亟需采取措施加以解决。本文论述了我国城市生活垃圾产生与处理现状，分析了我国城市生活垃圾收集处理和管理过程中存在的问题，提出了城市生活垃圾管理对策建议，探讨了我国未来城市生活垃圾处理技术的发展趋势。1城市生活垃圾产生量及处理概况城市生活垃圾，是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。目前，我国城市垃圾以每年8%~9%的速度在增长，城市人均年生活垃圾产生量约为450~500kg[1]。截至2007年底，全国655个设市城市生活垃圾清运量1.52×108t，有各类生活垃圾场453座，处理能力为27.2×104t·d-1，集中处理量约9400×104t，集中处理率约为62%；其中城市生活垃圾填埋场363座，处理能力21.5×108t·d-1，填埋处理量约7664×104t；城市生活垃圾堆肥厂17座，处理能力0.79×104t·d-1，处理量250×104t；城市生活垃圾焚烧厂67座，处理能力4.58×104t·d-1，处理量1466×104t；按处理量统计，填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占81.7%、2.7%和15.6%，按清运量统计分析，填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占50.4%、1.6%和9.6%[2]。虽然近年来我国城市生活垃圾处理取得了一定成效，但总体的生活垃圾处理能力还明显不足，处理能力的增长速度滞后于垃圾产生量增长的速度，大量城市生活垃圾由于无法得到及时处理而堆积于郊外，侵占了大面积土地，部分城市面临着“垃圾围城”的威胁。按清运量统计，2008年底我国城市生活垃圾的无害化处理率约为66%，县城和建制镇生活垃圾无害化处理率约为16%；若综合考虑其他因素，2008年底比较接近实际情况的参考数据为，城市生活垃圾的无害化处理率约为50%，城镇生活垃圾的无害化处理率约为40%[3]。2主要处理方式及现状解决垃圾问题的目标是将垃圾减容、减量、资源化、能源化及无害化处理。目前在我国乃至世界范围内广泛使用的城市生活垃圾处理方式主要有填埋、焚烧，堆肥3种。2.1填埋垃圾填埋是应用最早、最广泛的一项垃圾处理390生态环境学报第20卷第2期（2011年2月）技术。早期的垃圾填埋处理仅仅是单纯的填埋，没有考虑到填埋气、渗滤液的处理等问题，造成了比较严重的环境污染。直到本世纪30年代，首先在美国提出了“卫生填埋”的概念。卫生填埋法具有技术比较成熟、操作管理简单、处理量大、投资和运行费用较低、适用于所有类型垃圾[4]等优点，是当今世界上最主要的垃圾处理方式。但填埋处理也存在一些缺点：（1）占用大量土地资源，以致新建填埋场选址困难；（2）产生的垃圾渗滤液如未妥善处理，会对土壤及地下水等周边环境造成污染；（3）填埋垃圾发酵产生的甲烷等气体，既是火灾及爆炸隐患，又加剧了温室效应。填埋是我国处理城市生活垃圾的主要方式，我国的垃圾填埋处理量大约占垃圾总量的80%。从近10年的发展来看，城市生活垃圾填埋技术的进步比较显著：在填埋场防渗方面，广州、深圳等许多新建的垃圾卫生填埋场采用了先进的HDPE膜防渗技术[5]；关于填埋气的处理问题，部分大型填埋场能够对填埋气体进行收集并用作发电等用途[6]；填埋场渗滤液处理技术的相关研究也越来越多[7-9]，其处理方法主要有物化处理、生化处理、土地处理等。由于一般渗滤液浓度高且难处理，水质不稳定，单一的处理技术难以满足达标的要求，我国大部分填埋场采取了“物化预处理（混凝沉淀、氨氮吹脱、化学氧化等）+生物主体处理（厌氧、缺氧、好氧等）+物化深度处理（吸附、反渗透、催化氧化等）”的组合工艺[10]，处理成本较高，而成本较低的土地处理法如回灌法、矿化垃圾生物反应床法实际应用较少。虽然国内出现了渗滤液处理等方面先进技术的应用，但受到经济因素限制，总体应用状况并不理想，还有相当数量的填埋场设备设施不足，防治技术落后，而且缺乏规范的运行管理和有效的监督，环境污染问题突出。据2006年《北京市生活垃圾填埋场污染风险评价》报告中指出，全市490处填埋场中，存在中、重度污染风险的达231处，从对14处填埋场地下水水质监测结果来看，其附近地下水均受到不同程度的污染[11]。很多中小型填埋场的填埋气体则直接排入大气，造成资源浪费和环境污染[12]；有相当数量的填埋场对渗滤液的处理未达到排放标准，处理能力也不足[13]。2.2焚烧垃圾焚烧处理已有100多年的历史，而现代化的焚烧处理的发展则开始于20世纪60年代以后。焚烧法处理，可使垃圾减容85%以上，减重75%以上，突出了减量化、无害化特征；若配备热能回收装置,亦可达到资源化。与填埋处理相比，焚烧处理具有占地少、厂址选择易、处理周期短、减量化显著、无害化较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优点,因此在世界各国得到越来越广泛应用。许多欧洲国家如荷兰、德国、瑞士等，焚烧处理所占的比重较大；日本则拥有世界上数量最多的生活垃圾焚烧处理厂，焚烧比例接近其垃圾总量的80%以上[14]。我国的垃圾焚烧处理起步较晚，由于受经济水平的限制，长期以来发展较为缓慢。20世纪80年代，深圳市从国外引进成套焚烧处理设备，建成我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂并于1988年投入运行。近年来，随着经济的高速发展，我国生活垃圾焚烧处理发展很快。生活垃圾焚烧处理能力，从2001年的6520t·d-1提升到2005年的33010t·d-1；在垃圾无害化处理中所占比例，从2001年的3%提升到2005年的13%[15]。目前，限于经济因素，我国垃圾焚烧处理主要分布在东部经济较发达的地区。以江浙地区和广东省为代表，当地经济发达，人口密集，土地资源较为稀缺；而焚烧处理占用土地少，处理效果好，是比较理想的垃圾处理方式。但垃圾焚烧也存在环境污染隐患，垃圾焚烧是二噁英的主要的排放源之一，二噁英排放则是垃圾焚烧处理中最引人关注的问题。二噁英具有不可逆的“三致”毒性，对人体健康具有极大危害。由于公众环境意识的提高和缺乏对垃圾焚烧技术环境安全性的认识，许多新垃圾焚烧厂筹建之初，往往受到周边民众的抵制和反对，焚烧厂的选址成为一个敏感问题。实际上，随着焚烧处理技术的发展，二噁英的排放量已经得到显著控制，焚烧处理的安全性也越来越有保障。20世纪90年代以前，日本的垃圾焚烧造成的二噁英污染曾达到相当严重的水平；通过焚烧技术的改进和污染物的终端处理，在1997年到2003之间，二噁英的排放削减率达95%[16]。我国在垃圾焚烧工艺管控过程中也采取了一些减少二噁英产生量的措施，如2000年建设部发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中就规定了“垃圾应在焚烧炉内充分燃烧，烟气在后燃室应在不低于850℃的条件下停留不少于2s”、“烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺”等控制措施[17]，可有效减少二噁英的排放。根据2007年的统计，我国焚烧厂二噁英排放量仅占全社会排放量的3.3%，相信随着我国垃圾焚烧技术的发展和相关管理措施的完善，垃圾焚烧过程中产生的二噁英可以消除或者控制在足够低的安全水平。在我国，目前垃圾焚烧处理还存在一些限制：（1）我国城市生活垃圾成分复杂[18]，而且长期以来张英民等：城市生活垃圾处理技术现状与管理对策391一直是混合收集。垃圾焚烧一般要求垃圾的最低热值在3360kJ·kg-1以上[19]，垃圾热值低则需要添加燃料辅助燃烧，造成运行成本的增加，但在垃圾分类收集尚未普遍开展的情况下，我国目前除少数经济较发达的城市外,其它城市的混合生活垃圾热值较低[20]，不适宜焚烧；（2）焚烧处理设备投资和运行费用均较高，经济不发达地区难以承受。我国早期建设的垃圾焚烧发电厂多引进的是国外技术和设备[21]，投资费用昂贵；近年来随着引进设备国产化和技术自主创新，国产技术和设备有所发展和应用，焚烧厂单位投资有所降低，但对于经济一般的地区来说，焚烧处理的投资和运行费用依不菲[22]。2.3堆肥堆肥法是利用自然界广泛存在的微生物的新陈代谢作用，在适宜的条件下，进行微生物的自我繁殖，从而将可生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质。堆肥处理适合于处理易腐烂、可降解有机物质含量较高的垃圾，可以使其中的有机成分转化为可供施用的肥效物质，同时消除其环境污染，杀灭垃圾中的病菌，具有无害化和资源化特征，是处理有机垃圾最有效，最适宜的技术手段之一。我国应用堆肥处理的历史开始于20世纪50—60年代[23]，经过多年发展，工艺技术已比较成熟。但是目前堆肥处理在我国的发展前景并不理想。由于处理成本过高，产品销路不好，大部分垃圾堆肥场处于停运状态，只有北京、广西、上海、四川等地几座城市的堆肥厂在运行[24]。究其原因，主要有：（1）入厂的混合垃圾中含有大量土石、塑料等不可降解成分，这些成分必须分选出来,而分选设备工艺比较复杂，费用较高，使堆肥产品的成本大大增加；（2）经过分选工艺后的产品没有彻底清除石块等杂质和重金属等有害成分，质量难以保证；同时，与有机肥和化肥相比，堆肥产品的肥效较低，所以在市场竞争中毫无优势。（3）生活垃圾处理的连续性和堆肥产品销售的季节性之间存在着固有矛盾，另一方面也增加了堆肥的处理成本。鉴于以上原因，堆肥厂往往很难取得经济收益以致亏损；而大多数地方政府和企业看重垃圾堆肥的资源化理念，过分强调其经济效益，没有充分了解市场行情，盲目进行堆肥工程的开发，从而导致大批的堆肥厂经济难以维持而停止运行[25]。3城市生活垃圾收集处理和管理中的