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北京市生活垃圾焚燒發電的收運和處理現狀分析

    摘要:北京市人口眾多,垃圾產量急劇增多,在收運與處理過程中存在著不足。因此,以北京市的垃圾焚燒發電產業作為研究對象,從循環經濟的角度出發,對北京生活垃圾焚燒發電的收運和處理環節分別進行討論。首先,對該市的垃圾收運模式進行了分析,對比了不同收運模式的優缺點;其次,對垃圾焚燒發電的處理現狀進行了分析,指出了焚燒發電過程中存在的問題;最后,針對生活垃圾處理中存在的問題,提出了合理的改進建議。希望研究能夠提高垃圾發電項目的經濟與環境效益,充分利用垃圾資源,逐步實現循環發展。

    0 引言

    隨著社會進步,我國城市化進程加快。城市人口大幅度增加,垃圾產量急劇增多。僅2016我國生活垃圾清運量就高達20360萬噸,并且全國垃圾年產量正在以每年8%-10%的速度快速增長。在傳統處理方式中,這些垃圾只需經過簡單的處理便被埋于地下。簡單的填埋不僅占用了大量土地,還造成了嚴重的土地、水體以及大氣污染。據報道,在我國約有三分之二的城市處于垃圾包圍之中,四分之一的城市已無場地繼續填埋垃圾,“垃圾圍城”現象日趨嚴重。垃圾中含有大量的有機可燃物,所含熱值較高。據統計,2噸垃圾焚燒產生的熱量大約相當于1噸煤燃燒的熱量。如果能有效地利用垃圾發電,每年可為我國節約煤炭5000~6000萬噸,其資源效益表現良好。垃圾發電既能解決了“垃圾圍城”的難題,又將垃圾轉變成了資源廢,充分的利用了垃圾的資源價值。因此,采用垃圾焚燒發電是綠色發展和循環經濟的必然要求。早在20世紀70年代,一些發達國家就已經開始研究垃圾焚燒發電。我國垃圾焚燒發電產業起步較晚,與發達國家相比,我國的垃圾發電產業存在著較大的進步空間。

    北京市人口眾多,是我國重要的垃圾生產城市,年垃圾產量增長率約為8%。截至2016年,北京市共有高安屯垃圾焚燒發電廠、魯家山垃圾焚燒發電廠以及順義生活垃圾綜合處理廠,三座垃圾焚燒發電廠投入運營,日總處理能力約為4874噸。此外,北京市計劃新建8座垃圾焚燒廠,來應對日益增長的垃圾產量。有數據顯示,北京市垃圾的收集、運輸、存儲環節產生的成本約占總成本的一半以上。生活垃圾處理全過程社會成本約為2253元/噸,其中收集、運輸和轉運的社會成本約為1164元/噸,焚燒處置以及進入焚燒廠后的社會成本約為1089元/噸。因此,本文選取北京市作為研究對象,對生活垃圾的收集,運輸,處理模式進行分析。針對目前北京市生活垃圾處理現狀,提出降低垃圾發電的運營成本的建議,希望降低垃圾發電的整體的經濟與環境成本,提高垃圾發電項目的社會價值。

    1 國內外研究現狀

    生活垃圾焚燒發電是垃圾處理的終端環節,該方法適用于熱值較高的生活垃圾。垃圾焚燒發電,多采用高溫焚燒,通過焚燒將熱能轉化為高溫蒸汽,推動汽輪機轉動,使發電機產生電能。馬曉茜從發電的基本原理、工藝流程、發電能力和技術經濟性等多個方面,對垃圾發電模式進行了探討。他認為在垃圾熱值足夠高的條件下,宜優先采用焚燒發電。據統計,全球已有垃圾處理工廠近千家,美國某垃圾焚燒發電廠的發電能力高達100兆瓦,每天能夠處理垃圾60萬噸。預計未來幾年內,垃圾綜合處理廠將持續增加。由此可見,生活垃圾焚燒發電產業未來發展前景良好。

    在我國,為促進垃圾發電產業的持續發展,政府制定了大量的扶持政策。李洋對我國垃圾發電價格政策進行了梳理,并指出了現有政策存在的問題。垃圾發電產業作為新興的能源產業,其發展市場巨大,該產業的大力發展能夠拉動其他相關產業的協同發展。中國電力企業聯合會通過分析我國垃圾發電的發展現狀,提出了針對我國垃圾發電的產業機制、投資機制、行業機制以及價格機制的發展建議。Yun Li等對中國垃圾焚燒產業鏈上下游發展狀況進行了梳理,回顧了政府對垃圾焚燒發電行業的政策,并在此基礎上提出未來垃圾發電企業應當更加注重發電技術的環保化。王芮立對當前國內生活垃圾分類管理政策做了梳理,并對代表性城市的生活垃圾處理政策進行了研究。

    目前,關于垃圾處理現狀的研究,大多以城市生活垃圾的收集運輸為主,較少有研究針對城市生活垃圾發電展開。在現有研究中,學者們多以經濟目標為約束,對城市垃圾收運體系進行優化。ConstantinosChatzouridis等從垃圾收運系統的總成本最小化出發,綜合采用GIS與數學方法,對垃圾收運的車輛、路線進行了優化。劉潔等在充分考慮實際交通及轉向約束情況下,在GIS環境下,采用聚類蟻群算法對成都市雙楠地區生活垃圾收運路線進行了優化求解。也有學者針對北京市垃圾收運現狀進行了研究。李穎等人對北京城八區生活垃圾收集、分類收集、轉運、生活垃圾處理設施和垃圾物流現狀進行了分析,指出了北京市城市生活垃圾收運系統在運輸、分類中存在的主要問題并對針對收運設施的規劃提出了相應的改進建議。

    2 北京市生活垃圾收集-運輸-處理現狀分析

    2.1 生活垃圾收運現狀

    生活垃圾包含的成分復雜,一般可以分為可回收垃圾、廚房垃圾、有害垃圾和其它垃圾四大類。可回收垃圾主要包括紙箱、金屬、玻璃等物質,通過綜合處理這些物質可以進行回收利用。廚余垃圾中含有大量的有機物質,主要包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉等廢物。與焚燒相比,廚余垃圾適合采用生物技術進行堆肥處理。廢舊電池、燈管等物質是有害垃圾的主要組成成分,這類垃圾不能進行焚燒處理,需要進行特殊的安全處理。其他垃圾包括磚瓦陶瓷、衛生間廢紙等難以回收的廢棄物,多采用衛生填埋的手段進行處理。生活垃圾中包含物質多,在燃燒之前,需進行一定的分選處理。結合北京市生活垃圾的分類水平,目前北京生活垃圾收運模式可主要分為通過清潔站分類收運和垃圾車分類組合收運2種形式。

    2.1.1 清潔站垃圾分類收運處理

    在清潔站垃圾分類收運處理系統中,除可回收垃圾運往再生資源回收點,進入資源再生回收系統之外,廚余垃圾以及其他垃圾均運往密閉清潔站,在清潔站中完成垃圾的分類工作,實現垃圾收運與處理的銜接。該收運模式的流程,具體如圖1所示。

 

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    目前,受居民垃圾分類情況的影響,在北京市生活垃圾多采用該種收運模式進行處理。根據清運站處理垃圾類型的不同,還可以將這類處理模式細分為單個或多個清運站處理的情況。該收運模式通過清運站對生活垃圾的進行了再次分類,彌補了當前我國居民垃圾分類意識薄弱,生活垃圾分類情況較差的缺陷。垃圾清運站對生活垃圾進行了再次分類和篩選,回收了餐廚垃圾和其他垃圾中混入的可回收資源,處理了有毒有害物質。清運站的處理提高了垃圾的資源化率,剔除了垃圾中的有害物質,降低了生活垃圾在焚燒的有毒物質排放量,提高了生活垃圾堆肥的產肥率。但是,該種收運模式增加了垃圾收運的環節,增加了垃圾在運輸過程中的裝卸、搬運作業,提高了垃圾收運的成本。垃圾清運站占有了一定面積的土地、清運站的建設也需要投入一定的人力和物質資源。并且受到鄰避效應的影響,居民對清運站的建設往往存在敵對情緒,進而影響清運站的選址和垃圾處理設施的布局。

    2.1.2 垃圾車分類組合收運處理

    在北京市同時還存在垃圾車分類組合收運的生活垃圾收運模式,但是由于受到垃圾分類水平的限制,該收運方式的使用范圍有限。在該收運模式中廚余垃圾和其他垃圾按照其屬性采用不同的車輛進行收集,并直接運往垃圾處理廠。與清運站垃圾收運模式相比,這種垃圾收運方式減少了垃圾收運的環節,節省了收運過程的成本。垃圾車分類組合收運模式如圖2所示。

 

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    垃圾車分類組合收運模式將各類垃圾直接運往垃圾處理廠,減少了收運的環節。但是,該類收運方式對垃圾的分類水平要求較高,適合垃圾分類水平較高的地區。隨著我國垃圾處理行業的發展,居民分類意識的提高,該收運方式的使用率將會逐漸提高。

    2.2 生活垃圾焚燒處理現狀

    在發達國家,兩噸垃圾燃燒產生熱量與一噸煤相同。然而,由于我國垃圾含水率較高,其燃燒產生的熱量較低。有數據顯示,在我國每噸垃圾燃燒產生的熱值僅相當于發達國家每噸垃圾燃燒產生熱值的1/5~1/6。并且與發達國家相比,我國生活垃圾中含有的雜質較多。這些雜質中多為不可燃物質,大大增加了垃圾焚燒的難度。由于雜質的成分復雜,在焚燒過程中往往會產生二惡英、重金屬等各種有害物質。這些有毒有害物質被排放到大氣中,嚴重破壞了大氣環境,影響著居民的身體健康,其造成的社會成本高昂。目前,雖然有部分焚燒發電廠購置了污染物凈化設備,但是由于設備購置成本和運行成本高,空氣凈化效果并不明顯。總之,我國垃圾發電廠焚燒發電的成本較大,收益較低,且大部分收益來源于國家對垃圾發電的上網補貼。

    3 發展建議

    通過對北京市生活垃圾焚燒發電收集、運輸、處理情況的分析,發現北京市居民生活垃圾分類意識不高,垃圾分類水平較低,垃圾發電項目的成本較高。并且與發達國家相比,垃圾的含水率較高,焚燒發電的熱值較低。為促進北京市的垃圾發電行業的發展,從源頭上降低垃圾處理的成本,本文提出了以下建議。

    3.1 完善垃圾分類

    通過上述分析,發現垃圾含水量較高,其燃燒產生的熱量較低的主要原因是我國由垃圾分類水平不高。因此,為提高垃圾燃燒熱值,降低有害物質排放,應加強對垃圾的分類管理。由于目前居民垃圾分類意識薄弱,垃圾的源頭分類效果較差,因此應在垃圾的收運體系中再次對垃圾進行分類,加工處理。這既能夠提高垃圾的燃燒熱值,又能夠減少有害物質進入燃燒系統,降低垃圾發電的排放量。垃圾的再次分類對資源進行了再次篩選,提高了可再生資源的利用效率,減少了資源的浪費。

    3.2 提高居民垃圾分類意識

    目前,垃圾分類水平的主要原因是源頭分類情況差,居民的垃圾分類意識不高。在源頭提高居民的垃圾分類水平既能夠減少垃圾收運的作業環節,降低垃圾收運成本,又能提高可再生資源的利用率。因此,提高居民的垃圾分類水平是解決垃圾處理中存在問題的最有效最根本的方法。為提高居民的分類意識,首先,政府應該大力宣傳垃圾分類的好處,使居民意識到垃圾分類給自己的生活帶來的益處和垃圾不分類對居民生活的危害。其次,要使居民掌握垃圾分類的知識,清楚的知道各類垃圾所屬的種類,明白如何對垃圾進行分類,降低垃圾分類錯誤的可能。最后,還應該建立起配套的垃圾收集措施,使分類好的垃圾能夠安放到對應的設施中,并保證在運輸過程中,收運人員不因一時方便,而將垃圾混合收運。

    總的來說,垃圾焚燒的無害化處理更為徹底,經過高溫焚燒,垃圾中的有毒有害成分大部分被分解,細菌、病毒以及各種惡臭氣體得到了分解。經過燃燒垃圾減量化效果明顯,加快了垃圾的處理速度,縮短了垃圾的處理周期,節約了填埋用土地,實現了垃圾的資源化利用,降低了垃圾處理對環境造成的影響。但是,我國垃圾發電產業發展較晚與發達國家存在一定的差距。雖然我國垃圾發電產業在快速發展,但是仍然存在著較大的進步空間。


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