我国生活垃圾处理技术现状及发展方向探讨
由于我国的生活垃圾处理技术基础非常薄弱，因此生活垃圾处理技术的适应性成为一个非常重要的问题，生活垃圾处理技术的选择也往往成为一个城市生活垃圾处理的难题。中国要实现城市生活垃圾处理的产业化，现实的生活垃圾处理技术发展方向必须面对混合收集的、可回收物质含量和热值低、垃圾含水率和可生物降解的有机物含量高的生活垃圾。
可用于生活垃圾处理的技术多种多样，包括回收利用技术、填埋技术、焚烧技术和堆肥技术。近年来，世界各国纷纷开发多种生活垃圾资源化技术，通过回收生活垃圾中的有用成分实现生活垃圾的减量化和资源化。生活垃圾的再生利用包括啤酒瓶等玻璃容器的再利用、废纸、废塑料、废金属容器等的再生利用。利用生活垃圾中的有机物进行堆肥，利用可燃性物质燃烧产生热能，实现热电联供也是生活垃圾综合利用的形式。
对于各种不同的生活垃圾处理技术的适应性，学术上存在不同的看法和争论，在近年我国生活垃圾处理产业化发展过程中，由于我国的生活垃圾处理技术基础非常薄弱，以致有一些项目因为技术适应性或成熟性问题而失败。因此，生活垃圾处理技术的适应性成为一个非常重要的问题，生活垃圾处理技术的选择也往往成为一个城市生活垃圾处理的难题。本文将针对我国生活垃圾处理技术的现状及存在的难题，探讨符合可持续发展战略的生活垃圾处理技术发展方向，为我国城市生活垃圾处理产业化提供技术支持。
生活垃圾处理技术现状
经过15 年的研究与开发，我国在生活垃圾处理技术上已经取得了许多成果，目前所采用的主要处理处置技术包括填埋、焚烧和堆肥。
1、填埋
填埋是目前我国应用最为广泛的生活垃圾处置技术。二十世纪80年代初期，我国生活垃圾处置开始由分散填坑、填沟、堆放向集中处置发展，各城市相继建设了一批生活垃圾集中堆放场，改变了生活垃圾随意堆放的状况。但是，这些集中堆放场没有采取任何防止二次污染的措施，严重污染了周围环境。1988年建设部颁布了《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》，为提高填埋场的规划、设计、建设、运行和管理的技术水平提供了依据。1991年投入运行的杭州天子岭生活垃圾填埋场是国内首家按填埋技术标准设计和建造的大型山谷型生活垃圾卫生填埋场。随后，苏州、福州、成都、西安等城市以此为参考，相继建成了一批生活垃圾填埋场。到了二十世纪90年代后期，我国的生活垃圾填埋技术得到迅速发展，在填埋场选址、地质勘测、设计、建设、运行和管理等方面有了很大进步，一些技术水平较高的生活垃圾填埋场陆续建成，HDPE（高密度聚乙烯）人工合成膜水平防渗技术在一些填埋场得到运用。1999 年建成的深圳下坪生活垃圾卫生填埋场是我国第一个采用H D P E 人工合成膜水平防渗技术的填埋场，广州兴丰生活垃圾填埋场在防止地下水污染方面采用了更为可靠的双层HD P E 人工膜+ 水平防渗技术。近年来，由于国家加大了生活垃圾处理投入，尤其是一些国外跨国垃圾管理公司的进入带来的先进设计、建设和运营理念，极大地提高了生活垃圾处理厂的建设和运营水平，推进了我国生活垃圾卫生填埋处理技术与世界的接轨。
但是，大多数填埋场的设计、建设和运营仍存在很多问题，表现在：
（1） 设计理念比较落后，科技水平低，土地填埋利用率不高，占用了大量土地资源；
（2） 大部分生活垃圾填埋场缺乏有效的基础和边坡防渗措施；
（3） 分期建设没有得到很好的实施，运行粗放，没有分区分单元，大面积、大厚度填埋较为普遍，能够在填埋作业过程中做到按照标准压实、覆盖的填埋场也不多；
（4） 由于生活垃圾中有机物含量和含水率往往高达50～60%，同时由于缺乏有效的雨污水分流措施，缺乏压实和覆盖，导致渗滤液产量大、浓度高，渗滤液处理达标排放或能够送城市污水处理厂处理后达标排放的填埋场也是屈指可数，地下水污染地表水的污染事故不断出现；
（5）填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展，全国实施填埋气体发电的填埋场只有4～5座，利用填埋气体为热源通过蒸发处理渗滤液的填埋场有两座，进行填埋气体收集和集中焚烧处理的还有三座，其他多为敞开式排放或通过竖井排放，绝大部分填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态，不仅引起了温室效应，导致消防上不安全，而且也是产生恶臭的主要原因；
（6）填埋场的封场一般都未进行生态恢复，此外，由于缺乏封场和后续管理标准，缺乏相应的政策和法规，已经终场的生活垃圾堆体不能够合理地安国生活垃圾填埋场的处置对象是有机物含量极高的原生混合生活垃圾，这决定了生活垃圾填埋场是“反应型”填埋场，填埋场产生的渗滤液和填埋气体对环境的影响一直要延续到填埋垃圾达到稳定化才基本结束。填埋场的建设只是生活垃圾无害化填埋过程的开始，更重要的是要实现生活垃圾填埋作业过程的“无害化”，同时通过维护和监管，确保填埋场封场后在达到稳定化前的数十年时间内不要对环境和人类健康产生进一步危害。
2、焚烧
由于生活垃圾焚烧减容效果显著、无害化程度彻底，在垃圾热值较高、处理达到一定规模时，可以回收废热发电，而且占地面积小，对周围环境的影响较小，近十年来生活垃圾焚烧处理在我国发展很快，特别是在城市化进程快、经济较为发达、人口密集、人均可利用土地资源少的大城市以及南方和沿海地区更是如此。
目前国内用于焚烧处理生活垃圾的焚烧技术主要是机械炉排炉技术和流化床技术。旋转窑焚烧炉主要适宜处理危险废物，在生活垃圾的处理中应用不多；用热解气化炉来焚烧处理生活垃圾是一种新型的燃烧技术，它具有燃烧充分、热效率高、炉渣热灼减量小、烟气污染控制容易等优点，但单炉处理能力受炉膛直径放大的限制而较难提高。在我国目前建成和在建的生活垃圾焚烧厂中，机械炉排炉和流化床焚烧炉平分秋色。
机械炉排炉
机械炉排炉技术成熟，运行较为稳定，性能可以保证，单炉处理容量一般大于200t/d，最大可达800t/d。早在20年前，深圳清水河环卫综合处理厂就引进了日本三菱重工的马丁炉排外焚烧技术和设备。近年来，宁波、上海、天津、深圳、广州、北京等国内一些经济发达城市的生活垃圾焚烧厂也是引进国外的炉排炉技术设备。到目前为止，我国已引进世界上几乎所有主要的生活垃圾焚烧炉（炉排），如日本三菱公司的逆推马丁炉排（深圳环卫，1985）、美国炉排（珠海生活垃圾发电站，1988）、德国诺尔的马丁炉排（宁波）、比利时西格斯公司炉排（ 深能源）、德国BABCOCK 的SITY200 逆推往复式炉排焚烧炉( 上海浦东) 、M B A B C O C K& W I L C O X E S P A N O L A 的STEINMULLER 顺推往复式炉排焚烧炉（上海江桥）等。在这些机械炉排焚烧炉中，比利时西格斯多级焚烧炉排除了固定和活动排片外，还有搅拌炉排片，可将炉排上的垃圾搅松并使炉排下空气在搅拌处向垃圾鼓风，有利于垃圾的干燥点燃，能促进垃圾燃烧得更完全，对高水分、低热值的生活垃圾较为适用。但总的来说，对引进技术的消化吸收还不够，最初几年的运行也不理想，归纳起来主要有以下几个问题：
（1）对热值低、水分高、成分复杂的生活垃圾适应性不好。引进的炉排炉一般适应处理国外成分相对简单、低位热值高（一般都在1600kcal/kg以上）、水分含量低的生活垃圾，也因为对中国低热值、高水分、高灰分、成分复杂的生活垃圾特点缺乏认识，在炉膛设计方面对炉膛的容积热负荷、炉排面积热负荷、以及炉膛前拱和后拱的辐射和对流传热考虑不足，导致前拱和后拱倾角偏高，炉膛空间过大，炉膛后拱辐射传热效果不明显，垃圾干燥、水分蒸发、挥发分析出和燃烧、固定碳燃烧等各个过程速度均较慢，所以在处理低热值垃圾的炉膛内火焰充满度较差、炉膛内整体温度不高，必须添加辅助燃料助烧。据2001 年年底对全国生活垃圾焚烧厂调查数据分析，国内引进的焚烧炉有2/3以上燃烧不正常。如上海浦东御桥焚烧厂和宁波生活垃圾焚烧厂的低位热值设计在 1200kcal/kg左右，但所处理生活垃圾的低位热值通常普遍低于1100kcal/kg。各焚烧厂在设计时均未考虑对进炉生活垃圾进行预处理脱水，只是在设计容量有限的（贮存3～4天）贮料坑内做文章，通过频繁的倒料、堆酵脱水等方式来尽可能地降低入炉生活垃圾的含水率并提高热值，但效果均不够理想。
（2）工程投资大。 据统计，目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍建设工程投资大，折合吨工程投资约50～75 万元；而引进技术，关键设备国内生产的吨工程投资约35～45 万元，技术和设备全国产化的吨工程投资只要25～30 万元。
（3）运行成本高。 据统计，我国目前运转基本正常的国外技术建造的焚烧厂的运行费用为180～300 元/ 吨。
此外，由于国内混合收集生活垃圾中厨余垃圾含量较高，导致炉内燃烧易结焦成块，再加上玻璃碎片等硬物料易严重破坏布风系统，有时会出现炉内燃烧不均匀、炉温偏低、热灼减量高、炉排磨损大等问题。解决低热值、高水分的垃圾在炉排上的“烧透”问题是目前国内炉排炉技术需要重点研究的问题之一。在引进技术的基础上，通过几年的实践和探索，国内一些焚烧设备厂家已逐步认识到中国生活垃圾的“个性”（高水分、低热值）问题，并进行了大胆的改进。如杭州锅炉集团下属的杭州新世纪能源环保工程股份有限公司在总结深圳清水河3# 焚烧炉成功国产化经验的基础上，创新性地开发出一种先进炉排技术——二段往复式炉排炉，可以较好地适应国内不分拣的高水分、低热值的生活垃圾。
流化床焚烧
流化床炉为近二十年间发展起来的技术，与机械炉排焚烧炉相比，单炉处理容量小、技术发展相对还不完善。但是由于投资低、国家政策规定可以加20% 的煤，所以有利于市场化运作，近几年在我国发展很快，如太原、大连等地均采用了这种技术。
流化床焚烧技术有很多优点，焚烧残渣的热灼减量远低于机械炉排焚烧炉，但是需要作为危险废物进一步安全处置的焚烧飞灰产生量却远大于机械炉排焚烧炉。通常机械炉排焚烧炉焚烧飞灰的产生量约为垃圾处理量的3～5%，而流化床焚烧炉的焚烧飞灰量则高达15～25%。
在流化床焚烧技术的推广应用中需要注意的一个问题是应将掺煤量严格控制在国家政策容许的范围内。个别采用流化床焚烧技术的焚烧厂，掺煤量远高于国家规定的最高限值，虽可以获取一定的经济利益，但是从长远看，既不利于生活垃圾焚烧产业的发展，也不利于流化床焚烧技术的发展。
3、堆肥
堆肥是实现生活垃圾资源化、减量化的一条重要途径。鉴于我国生活垃圾中可生物降解有机物含量较高，我国在二十世纪80 年代初就开始研究机械化堆肥，并陆续建成20余处采用机械化堆肥和简易高温堆肥技术的堆肥厂，大部分规模在100t/d 以下，只有北京石 景山堆肥厂和上海安亭堆肥厂的日处理量为300t/d。由于采用混合收集生活垃圾作为原料，导致成本高、产品肥效较低、质量较差、销路不好等问题，大部分企业难以维持运转，只有少数堆肥厂，如采用“三合一”的常州堆肥厂，坚持下来。但从二十世纪90年代后期开始，生活垃圾堆肥化又引起人们注意，出现了“ 广汉模式”，一些新的堆肥化技术相继出现，并建成了大量堆肥厂。
应该说，阻碍我国生活垃圾堆肥化发展的主要因素不是技术因素，而是非技术的经济因素，这表现在：
（1）混合收集的生活垃圾杂质含量高，为保证产品质量而采用复杂的分离过程导致产品成本过高，没有政府的补贴，是很难正常运行下去的；
（2）一般堆肥厂的粗堆肥产品只能作为土壤改良剂，其销路取决于堆肥厂所在地区土壤条件的适宜性，在粘性土壤地区，特别是南方的红黄粘土、砖红粘土、紫色土地区有较好的销路；
（3）堆肥厂产品的经济服务半径一般较小，质量较差的粗堆肥产品一般只能就近销售，利用粗堆肥产品制造的复合肥，其销售也面临一般化肥和复合肥的竞争；
（4）生活垃圾处理的连续性和堆肥产品销售季节性之间存在的固有矛盾，也会增加生活垃圾的处理成本和堆肥产品的生产成本。
因此，虽然个别大型生活垃圾堆肥处理厂和一些不定期运行的、简易小型生活垃圾堆肥厂产品有销路，但近几年国内建成的大多数堆肥厂，如四川、扬州、大庆、合肥等地的堆肥化处理厂，实际上均不能正常运行。
4、综合处理
我国很早就对混合生活垃圾的综合处理进行了研发和实践，但在概念上局限于以堆肥为主的综合处理，着眼点是从生活垃圾中回收废品并生产堆肥产品，考虑的重点仍然是如何生产出高质量、高价格的堆肥产品，或通过添加化肥生产有机无机复合肥来推进销售。
生活垃圾处理中普遍存在的问题
1、大量低水平生活垃圾处理设施产生的影响不能忽视
目前大量存在的低水平生活垃圾处理厂/场，所产生的臭气和渗滤液不但导致生活垃圾处理厂附近持续的污染，而且已经在许多地方激起了民愤，堵截垃圾车、封堵垃圾处理设施的情况屡有发生。如果不认真解决这些问题，就会使公众形成一种认识，即“生活垃圾处理就是污染源，不管什么样的生活垃圾处理设施，建在家附近就要倒霉，要坚决抵制”。这会给生活垃圾处理场/ 厂的选址和运行带来很大的困难，将严重影响我国生活垃圾处理的可持续发展。
2、生活垃圾处理设施规划与建设缺乏区域性协作
我国生活垃圾处理设施建设中的一个突出问题，是各地区各自建设众多的小型生活垃圾处理设施，不仅缺乏经济规模，也很难保证达到环保标准。这个问题在珠江三角洲和长江三角洲地区尤为突出。例如，东莞市居然难以规划出集中的生活垃圾处理设施，而是分散成7个，各个镇都不愿将其他镇的生活垃圾在自己地域内处理。低标准的小型设施的泛滥，将会更严重地从政治上影响这些地区生活垃圾处理的可持续发展。
生活垃圾处理技术发展方向探讨
垃圾成分直接影响技术的适应性，鉴于国民经济的发展水平和生活习惯的差异，以及收集方式的不同，我国生活垃圾的组成不但与国外有很大差别，而且不同城市的生活垃圾成分也有所不同。但一般来说，我国生活垃圾的特点是：可回收物质含量和热值较低，垃圾含水率和可生物降解的有机物含量高。即使可回收物质和热值相对较高的大城市生活垃圾，也由于水分含量高，其实际进焚烧炉的垃圾热值波动也很大。因此，无论是填埋、焚烧还是堆肥，在处理我国生活垃圾的实践中都存在很多问题。
解决这个难题的最佳技术路线，是从处理的角度推进垃圾的分类收集，即垃圾的分类收集不仅是为回收垃圾中的可利用组分，更重要的是要从有利于生活垃圾的无害化和资源化出发，将生活垃圾分为有机可降解垃圾（湿垃圾）和可回收垃圾（干垃圾），然后有机可降解垃圾经堆肥处理为高质量的堆肥，而可回收垃圾经机械分选回收有用物质后焚烧，焚烧残余物进行填埋处置。但是，生活垃圾的分类收集并非短期内可以实现，所以，现实的生活垃圾处理技术发展方向必须面对混合收集的、可回收物质含量和热值低、垃圾含水率和可生物降解的有机物含量高的生活垃圾。
1、发展生活垃圾综合处理技术
我国生活垃圾的特性决定了很难有一种垃圾处理技术能对其进行有效的处理，必须采取多种技术对其进行综合处理才能达到减量化、无害化和资源化。但是，这需要在一个新的基础上去考虑综合处理模式中各种技术的地位和作用。
针对我国混合收集垃圾的特点，将生物处理技术作为填埋或焚烧的预处理技术，是解决我国垃圾处理难题的一种有前途的技术组合。近10年来，机械生物处理技术在欧洲作为填埋处理或焚烧处理的预处理技术得到了快速发展，已经出现了机械生物处理——卫生填埋、机械生物处理——焚烧发电等一些综合处理的趋势。
机械生物处理技术，是采用机械或其他物理方法与生物工艺相结合，对垃圾中可生物降解组分进行处理和转化，并使之达到稳定化的技术。这种技术实际上是在混合垃圾堆肥处理的基础上衍生发展而来的，但更多地采用了高效的机械或物理分选技术，强化了材料的分选回收或发酵过程的控制。混合垃圾经机械生物处理后，95% 的可降解TOC（总有机碳）和86% 的非纤维素碳水化合物得到转换，垃圾重量、体积和含水率都会减小，热值增大，有利于后续处理并能减轻对环境的影响。如减少了填埋过程中的填埋气体、渗滤液，减少占地空间等。经过机械生物处理稳定化的垃圾，填埋后渗滤液和填埋气体产生的污染可以减少95%。近年来在意大利、西班牙实施的几个综合处理项目表明，在对垃圾进行破碎，并经过通风发酵预处理的前提下， 热值能从2000kcal/kg 提高到3000kcal/kg，经过适当分选后再采用流化床进行焚烧处理，热能利用率可以达到30% 以上。
2、发展生化反应器填埋技术
填埋是目前，也是将来很长一段时间内我国生活垃圾的主要处理技术。传统的混合垃圾卫生填埋场中可生物降解垃圾的自然降解比较缓慢，不断产生渗滤液和填埋气体，对环境构成长期的影响，这个过程需要延续几十年才能达到稳定，而填埋场的防渗衬层是否能保证在这漫长的时间内不发生破损是一问题，对环境产生污染的风险很大。
解决这个问题的方向是采用生化反应器填埋技术，即通过控制一些填埋场内部的参数来调节填埋场内部的生物反应速度，加速可降解垃圾的降解、加速垃圾的稳定化和沉降，减小填埋场的生命周期，从而降低填埋场空间，并可以提高填埋气体收集利用率，以达到缩短填埋场封场后的维护时间和降低环境污染风险的目的。近年来国内外研究发展的生化反应器填埋技术可以分为厌氧、好氧和半好氧生物反应型填埋场。
厌氧生物反应型填埋场，是在传统填埋场的基础上，通过渗滤液的回流和控制一些填埋场内部的参数来调节填埋场内部的生物反应速度，加速可降解垃圾的降解、加速垃圾的稳定化和沉降。与传统填埋场相比，厌氧生物反应型填埋场填埋气体开始产生的时间比较早，产生速率也高得多，要在单元完成后立即安装填埋气体收集系统，在垃圾填埋后尽早回收填埋气体作为能源。从长远来讲，这种填埋场比传统填埋场可能会产生更多的效益，更早达到稳定化，减少对环境长期污染的可能性。
另一种类型的快速降解填埋场是好氧填埋场，在美国发展较快。这种填埋场的特点是利用鼓风机直接将空气送入填埋层内部并通过渗滤液的回流，使填埋垃圾层有机物产生好氧发酵，加速填埋场内可降解垃圾的降解、降低渗滤液浓度、减少渗滤液处理量、减少填埋气体的温室效应影响，垃圾堆体很快就能达到稳定化。但是由于在大面积的填埋场地上依靠鼓风机机械性地送入空气，处理成本较高。
半好氧填埋场与好氧填埋场类似，其不同点是利用自然通风，不断地将空气从开放的渗滤液收集管的末端吸入填埋层内部，填埋垃圾好氧分解产生以二氧化碳为主的气体通过收集系统从竖管排出，同时竖管抽吸作用使好氧区扩大，促进垃圾进一步降解。但随着垃圾层的增厚，填埋层中央总会存在较大的厌氧区，进行厌氧发酵，故称之为“半好氧填埋场”。这种技术始于日本，在我国已开始建设示范工程。
加强垃圾处理技术评判和监管
要改变我国垃圾处理技术市场的混乱状态，避免不成熟的技术和项目进入垃圾处理市场，可以通过加强技术评判来把关。但是，由于垃圾处理技术的适应性与具体城市的经济、社会发展、产业结构、地理及地质、气候等条件密切相关，一些技术设备在国内实施的业绩少，一些技术还存在很大的争议，因此，单纯通过技术评判来判断其适应性是不够的，更重要的是要有项目实施后的监管措施。只有建立有效的垃圾处理技术管理制度，对垃圾处理技术进入市场进行科学评判和严格监管，才可能杜绝那些不适应或不成熟的技术进入垃圾处理市场，而且也只有在监管平台上的技术比较才有意义。
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