■ 嚴 崢

一、垃圾細分處理行業(yè)現(xiàn)狀

（一）分類是大勢所趨

改革開放之前，我國萌芽期的固廢產(chǎn)業(yè)處于“小農(nóng)循環(huán)、物盡其用”的1．0時代。隨著改革開放的政策推動及城鎮(zhèn)化的提速，我國固廢產(chǎn)業(yè)進入了“填埋+焚燒”的2．0時代。十八屆三中全會以來，各方意識到了2．0時代“填埋+焚燒”模式遺留的環(huán)境問題日趨加深，我國固廢產(chǎn)業(yè)進入了“化被動為主動”的3．0時代，意在助力生態(tài)文明的全面建設(shè)。2016年9月，國家發(fā)改委、住建部聯(lián)合發(fā)布《垃圾強制分類制度方案》，完善垃圾分類的法律法規(guī)，建立了生活垃圾減量化、無害化、資源化和產(chǎn)業(yè)化的基本體系?！袄诸悺币呀?jīng)從民眾個人行為上升到國家戰(zhàn)略發(fā)展層面，由此，國家戰(zhàn)略與行業(yè)導(dǎo)向就垃圾分類政策達成了高度的一致。

全國46個垃圾分類重點示范城市目前正在積極響應(yīng)垃圾強制分類政策。但由于各地方的人口數(shù)量及密集程度、經(jīng)濟基礎(chǔ)、受眾人群的差異，細化后的細分政策也截然不同。

E20環(huán)境研究院的研究表明，目前我國的垃圾源頭分類處于起始階段且各地的響應(yīng)程度差距較大，從普及度來說，居民端產(chǎn)生的生活垃圾分為有害垃圾、可回收垃圾、廚余垃圾和其他垃圾。此外，居民端還將產(chǎn)生大量的裝修垃圾。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，每一個城市都面臨城市改造、住房新建與改造的問題，產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量也尤為龐大。就廚余垃圾分類而言，北京、上海、廣州等地以“單位先行”的方式激活廚余垃圾處理需求，再“以點帶面”地逐步向居民生活區(qū)進行全面推廣。而以寧波和廈門為代表的一些城市采取的是廚余處理設(shè)施先行，垃圾分類推廣工作緊跟的雙管齊下模式，意在完善“分類垃圾分類處理”的模式。

無論何種分類政策，我國混合生活垃圾高混合度與高含水率的特性是不變的，雖然垃圾強制分類政策可以推動混合

生活垃圾轉(zhuǎn)型為細分類后垃圾，但由于在我國該政策仍處于起步與探索階段，各分類后垃圾本身的復(fù)雜程度仍然比較高，此類情況對引進的先進分類處理技術(shù)及已建的分類處理設(shè)施都是嚴峻的考驗。

（二）處理模式有待改進

目前國內(nèi)缺乏成熟、穩(wěn)定運行的分類后垃圾處理技術(shù)或工藝案例，已建成的案例大多屬于初探型工藝，雖借鑒了國外的先進處理思路，但引進的技術(shù)普遍缺乏合理的本土化過程，導(dǎo)致大量成套進口固廢處理設(shè)備水土不服，無法完全達到預(yù)期的處理要求。同時，政府或者投資運營企業(yè)也會因為缺乏可供參考的成功案例，最終放緩甚至放棄某些細分后垃圾處理項目的建設(shè)。因此產(chǎn)生的連鎖效應(yīng)直接導(dǎo)致我國固廢處理行業(yè)缺乏中端的處理技術(shù)和設(shè)施。

理想的固廢3．0時代的細分后垃圾處理模式，應(yīng)為集成“居民源頭分類投放”“前端分類收運”“中端分類處理”和“末端分類處置”的完整分類垃圾處理模式。目前，“填埋+焚燒”仍然是主流的末端處置方式，但由于中端分類技術(shù)和設(shè)施的缺失，“先分后混”的處理模式仍占主導(dǎo)，大部分地方無法實現(xiàn)分類垃圾分類處理。

二、細分后垃圾處理工藝流程點分析

（一）工藝流程設(shè)計的基本思路

無論是混合生活垃圾，還是分類后的垃圾，物料的組分是工藝流程設(shè)計的重要依據(jù)。物料組分受時間、季節(jié)、地域文化、經(jīng)濟發(fā)展程度等因素的影響，隨機性較高，難以通過人工干預(yù)來提升垃圾物料的同源性。

蘇州嘉諾環(huán)境工程有限公司通過多年對固廢處理工藝流程的研究和設(shè)計發(fā)現(xiàn)，固廢處理工藝流程的設(shè)計直接影響到對應(yīng)產(chǎn)線的運行成本，可通過人為控制設(shè)計因素（包括處理量，末端物料產(chǎn)量、用途或潛在市場價值等）有針對性地實現(xiàn)產(chǎn)線最優(yōu)化。以塑料類廢棄物在混合生活垃圾處理工藝和可回收垃圾工藝中的處理思路為例，當(dāng)可回收塑料處于混合生活垃圾中，由于被垃圾滲濾液浸泡或被有機質(zhì)粘附，若需對其進行資源化再利用，則篩分、水洗、提純等工藝的設(shè)計將導(dǎo)致資源化成本升高，更優(yōu)化的設(shè)計方案是直接分選后入爐焚燒；當(dāng)可回收塑料存在于可回收垃圾中，直接對其進行光電分選的設(shè)計可大幅度降低資源化成本。

固廢處理的工藝流程設(shè)計需要設(shè)計方與業(yè)主方預(yù)先對以下幾點信息進行調(diào)研：（1）垃圾物料屬性（物料組分、含水率等）。（2）工藝思路（選擇資源化路線、燃料化路線或混合路線）。（3）資源化或燃料化物料的潛在市場（需結(jié)合本地市場分析資源化或燃料化物料的種類及各類資源化物料的潛在市場價值增幅情況）。在雙方就這些信息有了全面了解并達成共識后，方可實現(xiàn)工藝流程的設(shè)計的合理化、實用化、經(jīng)濟化的目標。

（二）各分類垃圾處理工藝思路分析

1．建筑垃圾

建筑垃圾需先將大件干擾物料去除，大于1000mm的物料通過鎬頭機進行預(yù)破碎，將大件的建筑垃圾中的鋼筋取出。小于1000mm的物料通過抓機上料進入顎式破碎機對物料進行破碎，破碎后的物料通過磁選機，選出殘余的鋼筋，然后進入到圓振篩，按照不同的粒徑篩分，過大的物料重新回到反擊破碎機中，重新破碎。建筑裝修垃圾中可以回收再生粗骨料、再生細骨料、二灰土、磚瓦、混凝土、鐵磁性金屬、有色金屬、可燃物、大件織物及大件編織袋等。

圖1 建筑垃圾處理工藝

2．裝修垃圾

裝修垃圾通過人工分選，將大件的干擾物或危險廢棄物撿出，然后由抓機或鏟車上料到板鏈輸送機，板鏈輸送機將物料輸送至3D振動篩。大于350mm的物料經(jīng)過破碎后進入機械分選，0～350mm的物料直接進入到機械分選。其中0～8mm的物料可以作為路基填料使用。8～80mm的物料進入到圓盤均料機均料后進入到密度分選機，將其中的輕物質(zhì)選出，作為可燃物。重物質(zhì)經(jīng)過質(zhì)量控制后可以作為再生建筑材料使用。80～350mm的物料進入到密度分選機將輕物質(zhì)選出后進入到彈跳篩，彈跳篩下物與2D物料作為可燃物進入焚燒電廠。彈跳篩3D物料經(jīng)過質(zhì)量控制后剩余的木質(zhì)類可以出售或作為燃料進入焚燒電廠。密度分選機的重物質(zhì)經(jīng)過質(zhì)量控制后作為建筑再生材料使用。建筑再生材料可以進入到建筑垃圾處理中心進行處理。

圖2 裝修垃圾處理工藝

3．大件垃圾

大件垃圾可通過機械設(shè)備做到自動拆卸處理，將大件垃圾中的各種資源物進行回收利用。例如通過破碎、篩分、磁選、渦流分選等工藝設(shè)備，將大件垃圾中的木質(zhì)類、海綿類、織物類、金屬類進行分離。

圖3 大件垃圾處理工藝

4．可回收垃圾

可回收垃圾通過上料系統(tǒng)送至人工預(yù)分選線，將混合可回收垃圾中的服裝、大件鐵、成捆書本、小家電、大泡沫、其他干攏物等易回收，物料通過人工在線分揀，投入相對應(yīng)的料口。經(jīng)人工預(yù)分選后的混合物料可進入機械分選單元，根據(jù)分選物料中不同成份的尺寸、密度、形狀、光學(xué)屬性、鐵磁屬性等，對物料進行針對性回收，例如，OCC分選機可以將黃紙板分出；彈跳分選篩可將硬質(zhì)包裝物、紙張，薄膜、廢紙渣，瓶蓋，及其他小粒徑物料分出；光電（傳感器）分選通過物料顏色、材質(zhì)等特性可分離PET、PP、ABS，紙張等；磁選機及渦電流分選機能有效地將非金屬物料與鐵磁性金屬及有色金屬分離。

5．廚余垃圾

廚余垃圾或園林垃圾通過抓斗上料送入預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)將物料分為有機垃圾、可回收物、篩上物和惰性殘渣等。分選后的有機垃圾進入干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過化學(xué)脫硫后，少量用于廠內(nèi)鍋爐自用生產(chǎn)蒸汽供厭氧系統(tǒng)加熱用，其余再通過脫碳提純達到市政燃氣管網(wǎng)納管標準的天然氣后入網(wǎng)，也可以脫硫后采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，發(fā)電并網(wǎng)。厭氧發(fā)酵物料通過脫水單元，固液分離后，含固率較高的沼渣進入好氧堆肥系統(tǒng)，堆肥產(chǎn)物作為營養(yǎng)土或綠化土對外出售。沼液和其他生產(chǎn)廢水等高濃度污水混合后進入污水處理系統(tǒng)，處理達標后排放。

圖4 可回收垃圾處理工藝

圖5 廚余垃圾處理工藝

6．陳腐垃圾

陳腐垃圾先通過大件分選分揀出大件物料，剩余物料經(jīng)生物穩(wěn)定后降低有機質(zhì)的含量與活性，再經(jīng)過滾筒篩、風(fēng)選機、磁選機、星型篩等將可燃物、建筑垃圾殘留物、可回收物及渣土進行分離。

圖6 陳腐垃圾處理工藝

（三）工藝流程設(shè)計及運行難點

1．高復(fù)雜度、高含水率增加處理難度

工藝流程的設(shè)計取決于物料的組分，而物料組分信息源自對垃圾的取樣分析。不同于污水處理取樣，國內(nèi)的混合生活垃圾由于其物料的復(fù)雜性，取樣很難達到高代表性，即便采用國際公認的“四分法”取樣，在國內(nèi)也無法實現(xiàn)垃圾取樣的高代表性。根據(jù)嘉諾針對國內(nèi)60多個城市的生活垃圾組分信息的收集與分析得知，我國混合生活垃圾平均含水率為50%～60%，地域差異性大，用于工藝流程設(shè)計的含水率及物料組分數(shù)據(jù)大都是某一個時間點或者時間段的估值，代表性不足。這些樣本信息與真實情況的偏差極大地影響了工藝流程的理論設(shè)計，這也將是我國固廢處理產(chǎn)業(yè)將長期面對的一個難題。

在實際運行的案例中，實際物料組分常與初始的設(shè)計數(shù)據(jù)有較大出入，且具有隨機性及不穩(wěn)定性。例如季節(jié)變化會對物料的含水率及組分產(chǎn)生影響，一些案例的物料測試結(jié)果表明，冬夏的含水率差值可達10%，夏季水果類有機廢棄物的含量可增加10%～20%。含水率及物料組分的波動將直接影響篩分系統(tǒng)的效果及各末端出料的產(chǎn)量。

2．工藝設(shè)計仍需優(yōu)化

目前我國的垃圾處理工藝處于探索階段，普遍借鑒歐洲的工藝思路，然而歐洲的垃圾處理工藝設(shè)計是針對當(dāng)?shù)乩锪锨闆r進行的，直接挪用于國內(nèi)通常都會出現(xiàn)水土不服的情況。以廚余垃圾的預(yù)處理為例，國外采取破袋加圓盤篩組合的方式進行有機質(zhì)提純，該思路僅適于有機質(zhì)含雜率為10%以內(nèi)的物料，而國內(nèi)廚余垃圾含雜率普遍在30%左右甚至更高，直接搬用“歐式”工藝無法達到理想的提純效果，因此需要因地制宜地優(yōu)化設(shè)計。

采用資源化還是燃料化的工藝需要在設(shè)計初期進行預(yù)判，確認某些物料是作為可回收物進行提純，還是作為垃圾衍生燃料（RDF）進行再生產(chǎn)。資源化工藝需考慮原生物料的組分穩(wěn)定性及產(chǎn)出物料的潛在市場價值，過高的投入產(chǎn)出比將影響資源化工藝的經(jīng)濟效益；燃料化工藝中，穩(wěn)定的燃料產(chǎn)出取決于原生物料中可燃物的含量，其收益的穩(wěn)定性則取決于燃料輸出價格的波動性，通常燃料化工藝配套用于焚燒廠則會最大價值地發(fā)揮優(yōu)勢。

資源化與燃料化混合式的工藝思路具有理論可行性，但這類工藝設(shè)計相對復(fù)雜，設(shè)備投資成本和維護成本較高，不合理的工藝設(shè)計將導(dǎo)致資源化利用和燃料化產(chǎn)出的“雙輸局面”，使整廠經(jīng)濟入不敷出。

3．維護管理相對滯后

國內(nèi)許多案例在產(chǎn)線交付業(yè)主后，存在廠方維護管理不到位的情況，主要體現(xiàn)在產(chǎn)線的超負荷運行或延時運行、不按操作手冊進行安全操作、設(shè)備長時間高頻率運轉(zhuǎn)，缺少計劃內(nèi)的維護和保養(yǎng)措施等，這些因素大大降低了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。

在某些案例中，出現(xiàn)了機組人員換班時習(xí)慣性啟動緊急制動鍵的情況，使整條產(chǎn)線在滿荷載運行的工況下驟停，造成對輸送系統(tǒng)的損害、物料的設(shè)備內(nèi)停滯，也直接增加了產(chǎn)線的維護清掃成本。旁通線設(shè)計的初衷是在主線核心設(shè)備停機維護時保證生產(chǎn)的正常進行，但國內(nèi)一些案例將旁通線擴充為常規(guī)處理線使用，以增加總處理量。由于旁通線的分選設(shè)備較少，這種做法不但直接影響整廠物料的產(chǎn)出品質(zhì)，同時也增加了維護運營成本。

三、固廢處理技術(shù)痛點梳理

目前國內(nèi)主流的固廢處理技術(shù)主要涵蓋機械預(yù)處理和生物處理，可指單機設(shè)備或者單元系統(tǒng)設(shè)備；機械處理技術(shù)又包含破碎處理和篩分處理，生物技術(shù)則包含好氧消化和厭氧消化。

（一）破碎技術(shù)痛點

破碎技術(shù)主要指通過破碎機將物料進行破碎以減小物料的尺寸，按照破碎原理可分為腭式破碎、剪切式破碎、撕扯式破碎、錘式破碎、鏈式破碎及鎬擊破碎等。各類破碎技術(shù)的應(yīng)用有差異，比如腭式破碎機針對脆硬的物料效果更好，而剪切式破碎機則擅長軟長的物料。破碎機在工藝流程中普遍扮演“干粗活”的角色，刀具、軸具的損耗相當(dāng)大，需要較為頻繁地維護、保養(yǎng)甚至更替。

生活垃圾機械處理

當(dāng)面臨國內(nèi)高混合度的生活垃圾時，物料組分的復(fù)雜性導(dǎo)致破碎效果的下降，比如混合生活垃圾的初破碎通常采用撕扯式破碎技術(shù)，但該技術(shù)對于某些大塊硬質(zhì)物料（石頭、水泥、鋼材等）破碎效果不佳，還會對設(shè)備產(chǎn)生極大的耗損，甚至導(dǎo)致整條產(chǎn)線的停滯。垃圾的細破碎這一工藝環(huán)節(jié)通常采用剪切式破碎技術(shù)，這一技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的痛點在于大塊硬質(zhì)物料或小顆粒砂石等會導(dǎo)致破碎機刀片的斷裂或磨損。據(jù)統(tǒng)計，細破碎機刀片在國內(nèi)的使用壽命僅為歐洲的三分之一，且國內(nèi)的刀片生產(chǎn)技術(shù)遠遠落后于歐洲國家，目前仍依賴于進口，極大地增加了產(chǎn)線的維護運營成本。因此高效率、高兼容性、低運行成本的破碎機將是今后國內(nèi)市場破碎機研發(fā)的主流方向。

（二）篩分技術(shù)痛點

篩分技術(shù)通常應(yīng)用在破碎處理之后，根據(jù)物料的尺寸、形狀、質(zhì)量、密度、光學(xué)、磁力等物理屬性進行篩分或者分離。在垃圾處理工藝流程中主攬“精細活”。常見篩分設(shè)備包含滾筒篩、碟盤篩、星盤篩、張弛篩、震動篩、彈跳篩、分選機、磁選機、渦流分選機、近紅外光選機等。

我國生活垃圾的高含水率對帶篩網(wǎng)設(shè)備的篩分效果影響較大。高含水率物料的粘附能力強，容易結(jié)團，往往導(dǎo)致篩孔的堵塞、篩網(wǎng)的有效篩分面積降低；硬質(zhì)物料和長軟物料對于旋轉(zhuǎn)篩分設(shè)備的影響較大。長軟物料易導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，如果長期不清理，碟盤之間的有效篩分空間將持續(xù)減小，一旦有硬質(zhì)物料卡入縫隙，加之電機強力驅(qū)動，會出現(xiàn)傳送鏈條的斷裂甚至電機軸承斷裂的現(xiàn)象。

（三）生物技術(shù)痛點

生物處理技術(shù)包含好氧消化和厭氧消化，在垃圾處理流程中扮演“干臟活”的角色。好氧消化的技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在生物干化或堆肥過程，可高效降解有機質(zhì)，同時生物降解過程中的自產(chǎn)熱可帶走大量的水分，降低物料含水率。厭氧消化的技術(shù)普遍用于將有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣，從而進行熱電聯(lián)產(chǎn)或者壓縮使用。

建筑裝修垃圾機械處理

新加坡生活垃圾MBT處理

可回收垃圾機械處理

陳腐垃圾機械處理

好氧堆肥技術(shù)通常利用有機垃圾或沼渣進行堆肥，但產(chǎn)出的物料是否可以作為有機肥再利用目前仍存在較大爭議。據(jù)統(tǒng)計，10mm以下的堆肥物料由于無機質(zhì)、腐殖土含量極高，適合進行最終腐熟，最終產(chǎn)量僅為原生進料量的10%左右；且該類產(chǎn)料目前僅適合作為土壤調(diào)節(jié)劑使用，市場價值有限。過低的投入-產(chǎn)出回報率和較大的前期設(shè)備及場地投入，使該項技術(shù)的應(yīng)用受到局限，其推廣還依賴于資源化政策的支持。

干式厭氧技術(shù)目前在國內(nèi)的應(yīng)用還未普及，通過對世界先進干式厭氧技術(shù)的考察及實際案例分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)具有較大范圍的含固率及含雜率耐受性，尤其適用于我國廚余垃圾、餐廚垃圾、園林垃圾及混合生活垃圾（經(jīng)篩分后的有機質(zhì)部分）的處理，因此在國內(nèi)頗具應(yīng)用前景。該技術(shù)目前在國內(nèi)的應(yīng)用瓶頸在于難以實現(xiàn)高效的物料混合及輸送。厭氧物料含固率較低時，由于重力影響，立式或臥式厭氧罐都面臨物料分層的可能，同時國內(nèi)物料的細沙、玻璃含量較高，在罐底或者攪拌盲區(qū)易產(chǎn)生沉淀，目前各種主流攪拌方式均無法確保發(fā)酵物料的均勻混合。當(dāng)含固率高時，物料難以通過高效的攪拌及輸送方式達到發(fā)酵物料充分混合的目的。高含固率也意味著高含雜率，玻璃、砂石對輸送系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的磨碎也是嚴峻的挑戰(zhàn)。干式厭氧發(fā)酵技術(shù)作為末端處理技術(shù)，目前的主要設(shè)備依賴進口，投資成本高和占地面積大也是制約其普遍應(yīng)用的重要因素。因此，國產(chǎn)化與歐洲進口設(shè)備媲美的干式厭氧系統(tǒng)及配套設(shè)備的研發(fā)勢在必行。

四、固廢處理3.0時代展望

從固廢行業(yè)發(fā)展層面來看，由于后端分類處理技術(shù)和設(shè)施的缺失，絕大部分地區(qū)目前還無法實現(xiàn)“前段分類收運”和“末端分類處置”的一體化管理及運營。相關(guān)政府需通過政策鼓勵新型高效技術(shù)的應(yīng)用，才能補缺空白。為實現(xiàn)固廢產(chǎn)業(yè)3．0時代“居民分類投放”“前端分類收運”“中端分類處理”和“末端分類處置”的完整分類垃圾處理模式，政府也需要助力于推廣分類垃圾處理產(chǎn)業(yè)園模式的構(gòu)建，統(tǒng)籌各類垃圾處理、提高現(xiàn)有設(shè)施的協(xié)同處理能力，來彌補“前端”和“末端”的技術(shù)和設(shè)施支持空白，最終實現(xiàn)合理化焚燒、無害化填埋的目標。

目前國內(nèi)垃圾處理廠水平良莠不齊，高規(guī)格的垃圾處理產(chǎn)線的投資及運營基于高效耐用的工藝設(shè)計及技術(shù)支持、高投入的進口設(shè)備引進及場地建設(shè)、嚴格有序的后期管理及運營維護措施等等大多需要不同程度的中央和地方財政補貼。在3．0時代以前，我國諸多垃圾產(chǎn)線都通過“生搬硬套”國外先進設(shè)備或技術(shù)來完成，3．0時代大力提倡開展適合中國特色的垃圾分類和處理工作，因此，固廢產(chǎn)業(yè)從業(yè)者要著力于研發(fā)具有中國特色的垃圾處理工藝和產(chǎn)線，注重技術(shù)創(chuàng)新，著重生態(tài)價值的社會輸出，盡量擺脫或減輕對補貼的依賴。