几种生活垃圾处理技术与节能减排
目前，资源节约已经成为我国的一项基本国策，建设资源节约型社会已被提到了经济发展、社会和谐的高度。随着《京都议定书》作为国际法的生效，我国在第二阶段也将面临CO2、CH4减排的压力，因此研究城市生活垃圾的处理必须实行资源节约、节能减排。2007年上海市人民政府颁布了《上海市节能减排工作实施方案》，提出了上海发展循环经济和节能降耗工作的主要指标，其中与生活垃圾处理有关的指标主要包括：单位生产总值综合能耗由2005年的0.88吨标煤/万元下降到2010年的0.70吨标煤/万元，即要下降20.45%；同期燃煤电厂脱硫率要由8%上升到95%以上[1]，减少二氧化硫气体的排放；生活垃圾无害化处理率和资源化利用率分别应由2005年的38%、26%提高到80%、50%以上。
一、垃圾处理对节能减排的主要影响途径分析
从垃圾处理的过程和特点来看，其对节能减排的影响主要有两个主要途径：一是直接途径，即通过生活垃圾处理和资源利用的多少影响生活垃圾无害化处理率与资源利用率；二是间接途径，即在垃圾处理过程中通过资源利用程度的增减与效率高低，来影响其他产业的节能减排，实现总体节能减排指标。
1.对生活垃圾无害化处理指标的直接影响
生活垃圾若不能得到妥善的无害化处理，则会在自然或简易堆放的过程中通过各类气体散发、渗沥液排放等途径污染城市及周边的空气、水体和景观，因此城市生活垃圾无害化处理率被列为上海市节能减排重要指标之一。通过兴建各种符合环境污染控制标准的生活垃圾处理设施，提高城市垃圾无害化处理能力，提高城市节能减排水平。
2．对COD指标的直接影响
据上海市对生活垃圾成分测定和分析，目前上海生活垃圾含水率高达60%左右[2]，在处理过程中会产生不同量的渗沥液，且渗沥液中含有大量的COD，会对水体形成污染。焚烧处理工艺在垃圾坑中停留一周左右的时间内会产生约10%—20%左右的渗沥液，CODCr测定浓度达到40000—80000mg/L[3]；填埋场渗沥液浓度约达50000—70000mg/L[4]；根据上海正在建设中的普陀区综合处理厂技术工艺测试，生化处理（厌氧）的渗沥液CODCr浓度约达30000—50000mg/L。若这些渗沥液直接排放则会直接影响城市水体COD的总体容量。
3．对SO2减排指标的直接影响
目前生活垃圾处理的技术主要有焚烧、堆肥（生化处理）、填埋及由这三种技术组合而成的综合处理技术。从各种技术特点来看，都有部分或少量的SO2气体排放。焚烧发电的尾气中含有SO2气体；填埋气在火炬燃烧过程中会释放少量的SO2气体，生化处理技术在厌氧或耗氧发酵过程中产生的沼气若用来燃烧发电也会产生少量的SO2。
4．对城市单位生产总值综合能耗指标的间接影响
生活垃圾通过焚烧或沼气发电上网，为城市经济发展提供不同于普通煤电的电力能源支持，从而削减煤电产生过程中的SO2气体排放，也可以为本市能源消耗的持续增长和以煤炭为主的能源消费结构拓宽发展空间，从而为本市单位生产总值综合能耗指标提供煤电以外的能源支持。
5．对城市生产总值的间接影响
CO2减排是《京都议定书》确定的重要内容之一，近些年国际上在CDM机制下成立了各类碳基金组织，经手大宗温室气体减排购买交易。垃圾处理过程中尤其是填埋场会产生大量的CH4气体，其温室效应是CO2的24倍以上[4]，如果有效控制垃圾填埋场CH4排放，则可通过碳基金的CDM机制促进城市经济发展，提高城市总体生产总值，从而间接降低本市单位生产总值综合能耗指标。
二、上海市生活垃圾处理技术现状
2006、2007年上海生活垃圾总体清运量为658万吨和702万吨。近几年为适应城市国际化发展要求，快速提高上海城市生活垃圾无害化处理能力，上海建成了江桥和御桥两座生活垃圾焚烧厂，以及老港卫生填埋场、美商生活垃圾综合处理厂、嘉定生活垃圾综合处理厂等几个大型生活垃圾处理厂。目前还在积极兴建普陀综合处理厂。综合来看，上海目前具备了焚烧（热能利用）、填埋、生化（堆肥）、综合处理等各类技术。但由于美商处理厂未采用沼气利用，对本市正在积极建设的一批新的垃圾综合处理厂来说，不具典型性，因此本文重点选取了江桥、御桥两个焚烧厂、老港填埋场以及正在建设过程中的普陀生活垃圾综合处理厂作为主要分析和评价对象。
1．江桥生活垃圾焚烧厂
上海江桥生活垃圾焚烧厂始建于1999年，并于2003年底投入试运行。全厂设计处理量为1500吨/日，并采用三炉两机进行焚烧和发电。投产以来，2006、2007年江桥焚烧厂日均处理生活垃圾为1816和1745吨，除自用电以外年均上网发电1.4亿KWh，日均产生渗沥液约350吨左右。
2．御桥生活垃圾焚烧厂
御桥生活垃圾焚烧厂始建于1998年，并于2002年投入试运行，设计处理能力1000t/d，采用三炉两机进行生产。投产以来，2006、2007年度年实际日均处理生活垃圾为1196t、1219t，除自用电外，年上网电量达1.1亿KWh以上，日均产生渗沥液240吨左右。
3．老港生活垃圾综合处理厂
老港生活垃圾填埋场共分为四期和一二三期两个部分，目前主要依靠老港四期垃圾填埋场处理上海的生活垃圾，2006年老港四期填埋场共填埋上海生活垃圾178.84万吨，日均处理4900吨；2007年共填埋垃圾229.45万吨，日均接纳处理6286吨。根据老港四期填埋场填埋气回收发电工程的预可报告，老港场填埋气产量按照G=L（1-10-Kt）经验公式（G代表最大可能产气量，G表示t时间内的总产气量，K表示产气速率常数，t=5，按前5年产气量达总产气量80%）规律递减；按2006、2007年填埋量均为6000吨/日，假定老港四期垃圾填埋场单位垃圾产生填埋气总量约为96m3/t，填埋气收集率按65%计算，对老港四期垃圾填埋量和填埋气收集做出的预测为：2009-2015年间预计产生可收集的沼气量为95495、170266、178913、177245、181726、183623、185061m3/d；另外老场还继续接纳部分垃圾以及原有填埋垃圾会继续产生填埋气，2009-2015年间预计继续产生可收集填埋气为30064、21773、11352、7610、4453、2939m3/d。
4．普陀生活垃圾综合处理厂
普陀生活垃圾综合处理厂在2008年还处于建设阶段，预计到年底将会建成并投入试运行。日设计处理能力800吨，经过处理后日均约产生残渣96.9吨、废水360吨。这个厂采用厌氧消化反应技术，普通生活垃圾与餐饮垃圾经过简单分选后，在物料反应器内经过约20天（反应温度约为55℃）的停留时间，预计日产生物沼气70535Nm3，年产电111MWh，除自用电外，可供上网发电量为46160MWh/a，即年上网发电量为0.46亿度。
三、垃圾处理对城市节能减排的影响分析与比较
从生活垃圾处理影响城市节能减排的途径，结合上海生活垃圾处理现状，考虑到正在新建以及规划建设的处理厂，都能符合相关污染控制标准，也就是说从生活垃圾处理本身的环境影响范畴来分析，不会增加城市环境容量负担；另外城市污水的COD污染减排和空气SO2减排都仅计算增量部分，目前垃圾处理部分的渗沥液和尾气都未计入减排范畴，因此该部分也可不计入上海节能减排指标范畴。因此本文重点从如下角度研究主要垃圾处理厂对城市节能减排指标的影响。
表1：上海主要垃圾处理厂对城市节能减排的影响比较对照表 |
注：1：CH4减排计算标准为每吨CH4的价格为5欧元，合人民币50元，沼气中CH4浓度为55%。减排量计算方法采用被批准的CDM基准线研究方法学acm0001[7]。
2：标煤消耗量按1度电消耗0.36kg标准煤计算。
3：资源化利用按广义计算，即包括物质回收、物质转换和能量转换。吨平均资源化贡献系数含义为各处理厂参与资源化利用的垃圾量与进厂总量之比。两焚烧厂按残渣量18%、渗沥液15%计算。
4：基于焚烧发电减少垃圾填埋沼气释放理论，垃圾发电也可参加CDM项目申请。
由上述表格可以看出：不同工艺的垃圾处理，对节能减排个体和总体指标的影响是不同的。主要如下：
 图1：吨平均垃圾处理对发电煤耗减少量 |
1.对单位生产总值的能耗指标贡献不同。在利用过程中，相对来说焚烧发电技术的发电效率相对较高，对城市绿色电力的支持较高，吨平均发电对标煤的减少量焚烧发电可达0.09t，即焚烧处理1吨生活垃圾可节约0.09吨的标准煤，而填埋处理过程中的填埋气利用发电则相对效率较低，即使加入了往年老港一、二、三期的沼气利用（约占四期预测年均产生量的1/10）也只能达到0.05，比焚烧效率要低45%。
 图2：吨平均垃圾处理的资源化贡献系数 |
2.对生活垃圾资源化利用指标的影响。由于焚烧发电技术、填埋气利用技术、厌氧消化利用技术在处理过程中，江桥、御桥焚烧厂除垃圾渗沥液、残渣、废灰外均实现了能量转换；普陀生活垃圾综合处理厂除沼气利用和部分腐殖土外，产生了大量废渣和废液；老港填埋场仅少量的沼气得到了利用，因此，在资源化利用贡献系数上，每处理1吨垃圾，各处理场对于资源化利用率的系数是不同的：两座焚烧厂约相当于利用了0.66吨，而普陀综合利用处理厂和老港垃圾填埋厂则只能计算相当于将0.43和0.06吨的生活垃圾进行了资源利用。
 图3：吨平均垃圾处理理论获得减排资金量（元/t） |
3.对城市生产总值的可能影响。由于CDM减排机制应用和实现的可能，目前国内已有几个垃圾沼气利用技术取得了CDM许可的减碳基金的支持，并获得了一定的经济效益。这种经济效益在生产过程中无须使用外来能耗辅助，有助于降低全市的单位生产总值能耗指标。从表中看来，各类技术从CDM机制中获得经济效益的比例是不同的：其中普陀生活垃圾综合处理厂由于厌氧消化技术产气效率和收集效率较高，约可获得57元/吨的补贴；而老港填埋场合并计入老厂部分的沼气利用（约占新厂部分填埋气的1/10）可获得约17元/吨的补贴；而焚烧发电根据目前国内正在进行的研究[8]，也有可能获得约等额于填埋场的沼气利用的CDM机制的支持。
四、结论：
综合上述上海各处理厂运行实践以及老港填埋场沼气利用工程及普陀生化处理厂建设的可行性研究数据来看，城市生活垃圾处理除通过废弃物自身无害化、资源化处置影响城市节能减排指标外，同时通过各种途径传递着节能减排的各类指标的间接影响。综合两方面影响来看，本文认为生活垃圾焚烧发电技术比其他两类技术对节能减排的积极贡献率更高。
参考文献：
[1]上海市人民政府，《上海市节能减排工作实施方案》沪府发（2007）25号。
[2]雷阳明等,上海市生活垃圾含水量调查和处理对策分析，环境卫生工程，2005，13(1)。
[3]何品晶等，生活垃圾焚烧厂贮坑沥滤液的污染与可处理特性，环境科学研究，2006,19（2）。
[4]王罗春等，城市垃圾填埋场渗沥液特性及其处理，污染防治技术，1998，11（2）。
[5]马晓钟等，坚持自主知识产权，铺设煤矿瓦斯“零排放”之路，中国科技成果，2007，20。
[6]叶传泽，上海第一座垃圾焚烧厂——浦东新区生活垃圾焚烧厂处理工艺，上海建设科技，1999，20（3）。
[7]ApprovedBaselineandMonitoringMethodologies.http:PPcdm.unfccc.int.
[8]胡秀莲等，城市生活垃圾焚烧发电CDM项目案例分析，《中国能源》2002，14（7）21-27。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
