王艷秋　付雙立　任紹娟

(北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科研所，北京　100086)

北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑研究

王艷秋付雙立任紹娟

(北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科研所，北京100086)

【摘要】北京市城市垃圾包括生活垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等，垃圾的減量化、資源化、無害化處理是垃圾治理的目標(biāo)。垃圾資源化處理是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。北京市垃圾分類工作開展數(shù)年以來，生活垃圾產(chǎn)量的增長(zhǎng)得到了一定程度的控制，但餐廚垃圾、園林垃圾產(chǎn)量仍在不斷增加，其處理途徑仍需進(jìn)一步規(guī)范。通過分析北京市城市垃圾產(chǎn)量及組分、調(diào)研城市垃圾資源化利用途徑現(xiàn)狀，最終對(duì)城市垃圾資源化利用潛力與途徑進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】城市垃圾；資源化潛力；資源化途徑

生活垃圾、餐廚垃圾、園林垃圾等城市垃圾不僅能夠利用焚燒余熱利用與發(fā)電、制取衍生燃料、填埋氣體發(fā)電、廢塑料油化技術(shù)、沼氣發(fā)電等方式提供能源，還能夠通過重復(fù)使用、再生利用等途徑轉(zhuǎn)化為資源[1]。然而，目前北京市的城市垃圾仍以混合填埋為主要處理處置方式，不僅造成了嚴(yán)重的二次污染問題，也浪費(fèi)了大量的資源和能源。

1北京市城市垃圾產(chǎn)量及組成分析

1.1　生活垃圾

2004年，北京市生活垃圾年產(chǎn)量約為495萬(wàn)噸，截至2012年，北京市的生活垃圾年產(chǎn)生量已達(dá)到約648.5萬(wàn)噸。北京市人均垃圾產(chǎn)生量為0.947kg/人·天。

對(duì)北京市生活垃圾物理組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1　北京市生活垃圾物理組分統(tǒng)計(jì)(濕基，質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)

圖1　北京市歷年生活垃圾產(chǎn)量

目前，北京市的生活垃圾成分以廚余和易燃物為主，其中廚余垃圾含量較大，居住區(qū)生活垃圾中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到60%以上，與中等收入國(guó)家比較接近。其中，熱值較高的紙類、塑料、織物以及適用于堆肥處理的食品、草木等有機(jī)成分含量都較高，適合焚燒和堆肥處理。今后，北京市的廚余垃圾含量上升幅度將相對(duì)減緩并穩(wěn)定在一定水平。紙、金屬、玻璃等成分的含量將逐步上升，磚瓦渣土等的含量將逐步下降。

1.2　餐廚垃圾

按照市衛(wèi)生局提供數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，北京市2010年餐廚垃圾排放量90余萬(wàn)噸，日平均排放2507噸。根據(jù)《北京市“十二五”時(shí)期環(huán)境衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，“十二五”時(shí)期餐廚垃圾增長(zhǎng)幅度為3.4%，則2012年北京市餐廚垃圾日產(chǎn)量為2680噸。

自2013年1月起，“節(jié)約糧食，從我做起”的“光盤行動(dòng)”逐漸推展開來，隨著“光盤行動(dòng)”的興起，餐廚垃圾的產(chǎn)量有望逐年降低。

表2　北京市餐廚垃圾產(chǎn)生排放情況統(tǒng)計(jì)

餐廚垃圾中食品廢棄物約占90%，其它雜物(紙張、木制品、塑料等)約占10%。食品廢棄物含水率約80%，主要組分為糧食、蔬菜、植物油、動(dòng)物油、肉骨等，主要化學(xué)成分為淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無機(jī)鹽等，同時(shí)含有少量氮、磷、鉀等微量元素。

1.3　園林垃圾

園林主要是指園林植物自然凋落或人工修剪所產(chǎn)生的植物殘?bào)w，主要包括樹葉、草屑、樹木與灌木剪枝等，其主要成分為可降解的纖維素、木質(zhì)素等，其生物降解率約為60%[2]。

北京市2005年年產(chǎn)園林垃圾約195萬(wàn)噸；隨著綠化面積不斷增大，園林垃圾產(chǎn)生量的增幅也越來越大，到2009年，北京市年產(chǎn)園林垃圾達(dá)到400萬(wàn)噸。根據(jù)《北京市園林綠化廢棄物資源化利用及林業(yè)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，園林垃圾年增長(zhǎng)量為5萬(wàn)噸，到2013年，北京市園林垃圾年產(chǎn)量將達(dá)到420萬(wàn)噸。

2城市垃圾資源化利用途徑

城市垃圾可通過焚燒發(fā)電、生化處理(堆肥、厭氧發(fā)酵等)等途徑可實(shí)現(xiàn)資源化，下面分別對(duì)這兩條資源化途徑進(jìn)行垃圾資源化潛力分析。

2.1　焚燒發(fā)電途徑

城市垃圾中蘊(yùn)藏著巨大的能源資源，其中的二次能源物質(zhì)有機(jī)可燃物含量大、熱值高，每燃燒2t生活垃圾可獲得與燃燒1t煤相當(dāng)?shù)臒崃?，若利用得?dāng)，1t生活垃圾可獲得約300～400kW的電力，不僅增加能源資源，節(jié)約因開采煤炭所耗的大量人、財(cái)、物力，而且可減少因燃煤所造成的環(huán)境污染[3]。

在服務(wù)容器啟動(dòng)之后，自動(dòng)從配置中心讀取相應(yīng)的配置信息并將其網(wǎng)絡(luò)地址等信息寫入注冊(cè)中心，該過程稱為“服務(wù)注冊(cè)”。服務(wù)容器與注冊(cè)中心通過一定的機(jī)制(例如心跳)通信，注冊(cè)中心若長(zhǎng)時(shí)間無法與某服務(wù)容器通信，會(huì)注銷該實(shí)例，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)地址變更時(shí)會(huì)重新寫入注冊(cè)中心。

資源化率：除磚瓦陶瓷灰土玻璃等無機(jī)成分以外，其他組成均能進(jìn)行焚燒發(fā)電，其資源化率約為80%。

若考慮焚燒后的爐渣制取建筑材料，其資源化率將進(jìn)一步提高。但是由于目前爐渣制取建材的生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模尚未成熟，所以需要開展進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2　生化處理途徑

廚余垃圾和餐廚垃圾經(jīng)過好氧堆肥可制取高效有機(jī)復(fù)合肥、生產(chǎn)飼料。此外，廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣可以用于發(fā)電，其沼渣也可以制取肥料[4]。

好氧堆肥資源化率：廚余垃圾和餐廚垃圾中經(jīng)常混有竹筷、塑料袋、牙簽等雜物，其含量在10%以下。除雜物外，其他成分均可進(jìn)行堆肥處理，其資源化率為90%～95%。

厭氧消化資源化率：厭氧消化中產(chǎn)生的沼氣可以用于發(fā)電或提純后進(jìn)入輸氣管道，提供燃?xì)狻Ｏ蟮恼釉恍杳撍纯勺鳛榉柿匣蛲寥勒{(diào)節(jié)劑，其資源化率約為90%。

3北京市城市垃圾資源化利用現(xiàn)狀

本節(jié)主要介紹北京市目前的城市垃圾資源化利用現(xiàn)狀，包括沼氣發(fā)電、焚燒發(fā)電和生化處理等資源化途徑的應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合實(shí)際工程案例的調(diào)研進(jìn)行了分析。

3.1　沼氣發(fā)電

近年來，國(guó)家頒布了一系列鼓勵(lì)支持填埋氣利用的政策法規(guī)，昌平區(qū)阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場(chǎng)、海淀區(qū)六里屯垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)、朝陽(yáng)區(qū)高安屯垃圾場(chǎng)等地先后開展了沼氣發(fā)電項(xiàng)目。其中，海淀區(qū)六里屯垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)是北京市最大的沼氣發(fā)電項(xiàng)目，每天發(fā)電16萬(wàn)度，消耗沼氣約8000立方米，垃圾填埋所產(chǎn)生的80%的沼氣實(shí)現(xiàn)了資源化處理。

3.2　焚燒發(fā)電

北京市朝陽(yáng)區(qū)高安屯生活垃圾焚燒發(fā)電廠是北京市第一座現(xiàn)代化大型垃圾焚燒發(fā)電廠，每日可處理生活垃圾1600噸，年可處理城市生活垃圾54.8萬(wàn)噸，年發(fā)電2.2億度，相當(dāng)于每年節(jié)約7萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。此外，魯家山垃圾焚燒發(fā)電廠將于今年內(nèi)投入使用，日處理垃圾3000噸，余熱發(fā)電4.2億度，相當(dāng)于每年節(jié)約14萬(wàn)噸標(biāo)煤。阿蘇衛(wèi)垃圾焚燒發(fā)電廠、海淀區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠等也正在建設(shè)規(guī)劃中。

3.3　生化處理

北京市先后建立了阿蘇衛(wèi)堆肥廠、南宮堆肥廠、南宮餐廚垃圾處理場(chǎng)等處理設(shè)施。截止目前，餐廚垃圾的日處理能力是750噸，實(shí)際日處理量為500噸，餐廚垃圾的資源化率約為25%。其處理工藝均為好氧堆肥工藝，目前還未形成具有一定規(guī)模的厭氧處理設(shè)施。

部分區(qū)域也有采用堆肥、好氧發(fā)酵等不同處置工藝的終端設(shè)施，但總實(shí)際處理能力仍然不足，且其中相當(dāng)一部分終端設(shè)施只能處理餐廚垃圾，對(duì)廚余垃圾的處理能力相對(duì)不足。

北京80%園林垃圾與生活垃圾一起被運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)填埋，資源化處理率僅占3%。

4北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑

北京市產(chǎn)生園林垃圾產(chǎn)生量大，且隨季節(jié)波動(dòng)明顯，不應(yīng)與生活垃圾混混合收集；餐廚垃圾主要為餐飲和企事業(yè)單位食堂等集中產(chǎn)生，也應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)收運(yùn)。垃圾源頭分類收集不僅可回收有用物質(zhì)，也是后續(xù)各種資源化處理的基礎(chǔ)。

4.1　垃圾資源化途徑分析

在實(shí)行了垃圾源頭分類模式對(duì)北京市的垃圾進(jìn)行分類收運(yùn)后，城市垃圾主要分為以下四類：分類廚余垃圾、分類其他垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾。其中，分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾主要成分為可生化降解的有機(jī)物，其主要資源化途徑為生化處理，包括好氧/厭氧堆肥、厭氧發(fā)酵等；其他分類垃圾中廚余類等含水率高的垃圾比例減少，熱值增高，利于進(jìn)入焚燒發(fā)電廠，其主要資源化途徑為垃圾焚燒發(fā)電。不同資源化途徑可獲得不同的資源化產(chǎn)物，如營(yíng)養(yǎng)土、沼氣、發(fā)電量等，詳見表3。

表3　北京市城市垃圾主要資源化途徑

根據(jù)城市垃圾處理技術(shù)特點(diǎn)，北京市宜建設(shè)相應(yīng)的生化堆肥處理設(shè)施或厭氧發(fā)酵設(shè)施，園林垃圾可隨餐廚垃圾和分類廚余垃圾進(jìn)入生化處理設(shè)施，亦可單獨(dú)建設(shè)相應(yīng)的園林垃圾資源化處理站。對(duì)于分類其他垃圾，宜建設(shè)焚燒發(fā)電及其配套設(shè)施進(jìn)行焚燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)其他原生垃圾的零填埋。

4.2　生態(tài)園區(qū)垃圾資源化潛力分析

根據(jù)北京市發(fā)展和改革委員會(huì)對(duì)垃圾資源化率的解釋，生活垃圾資源化率反映北京市垃圾資源化利用水平，是指生活垃圾用來發(fā)電、堆肥、再循環(huán)等方式而非簡(jiǎn)單填埋和焚燒等方式處理的比率。因此，在本報(bào)告中，定義資源化率為經(jīng)過焚燒發(fā)電、堆肥、厭氧等資源化途徑處理的垃圾占生態(tài)園區(qū)垃圾總產(chǎn)生量的比例，可回收物單獨(dú)進(jìn)入物資回收系統(tǒng)進(jìn)行回收利用，不計(jì)入本節(jié)的資源化潛力計(jì)算分析中。資源化率R可采用公式1進(jìn)行計(jì)算：

(式1)

式中：R——生態(tài)園區(qū)資源化率；

M0——生態(tài)園區(qū)垃圾總產(chǎn)量，包括生活垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾；

M1——進(jìn)入焚燒發(fā)電途徑資源化的垃圾量；

M2——進(jìn)入生化處理途徑資源化的垃圾量，生化處理途徑包括好氧堆肥、厭氧堆肥和厭氧發(fā)酵等；

R1——焚燒發(fā)電途徑資源化比例；

R2——生化處理資源化比例。

結(jié)合北京市源頭分類效果，在廚余垃圾分出率達(dá)到50%、園林垃圾資源化處理率10%的基礎(chǔ)上，采用5.1小節(jié)中提出的資源化途徑，對(duì)分類廚余垃圾、分類其他垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾分別進(jìn)行最大化的資源化利用。在對(duì)廚余、餐廚和園林垃圾等可生物降解類有機(jī)垃圾進(jìn)行生化處理過程中，約70%能被資源化利用；在對(duì)分類其他垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電處理過程中，約80%能被資源化利用；處理過程中未能資源化的剩余垃圾進(jìn)行最終填埋處置。

從表4可以得到，采用生化處理對(duì)分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等進(jìn)行資源化的比例約為27.85%，采用焚燒發(fā)電處理對(duì)分類其他垃圾進(jìn)行資源化的比例約為48.17%，剩余需要進(jìn)行最終填埋處置的垃圾比例約為23.98%?？傻觅Y源化率約為76.02%。在計(jì)算過程中，并未包含已直接進(jìn)入物資回收系統(tǒng)進(jìn)行資源化利用的可回收物，若將可回收物質(zhì)資源包括在內(nèi)，則垃圾資源化率將達(dá)到80%以上。

表4　北京市分類垃圾產(chǎn)生及資源化量

5結(jié)論

北京市城市垃圾的資源化處理是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，垃圾源頭分類是垃圾資源化的前提，而合理的處理途徑則是垃圾資源化的根本保障。采用生化處理對(duì)分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等進(jìn)行資源化、采用焚燒發(fā)電處理對(duì)分類其他垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電，可得北京市城市垃圾綜合資源化率約為76.02%。

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引用文獻(xiàn)格式：王艷秋等.北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(1)：87-89.

Study on the Potential and Approach of Waste Utilization in Beijing

WANG YanqiuFU ShuangliREN Shaojuan

(Haidian Environmental Sanitation Scientific Research Institute of Beijing，Beijing 100086)

Abstract：Through the analysis of yield and group of Beijing city garbage，garbage resource utilization research city status，and ultimately to the city refuse resource is studied by the potential and approach.

Keywords：city garbage；resource potential；resource oriented approach

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2015)01-0087-03

作者簡(jiǎn)介：王艷秋，工程師，碩士，研究方向主要為環(huán)境分析化學(xué)