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垃圾填埋处理技术是一种特殊形式的综合利用技术。因为垃圾填埋后的无害化过程实质上就是生化处理过程,由于垃圾填埋场主要存在占地面积大,选址困难,因此填埋场渗滤液的生产及其避免对环境造成危害,则是填埋场设计、设计和运行中必须加以重点的问题。在此,针对吴忠市城市生活废气物无害化综合垃圾处理场运行中有可能出现的以下问题加以重视。
1.渗滤液渗入地下问题
由于高浓度的渗滤液较难处理,加之渗滤液收集量不大,而我市的垃圾处理场与污水场有甚远,不能借用污水处理场进行处理,所以防止渗滤液渗入地下。由于填埋场添埋垃圾年限较长,加上填埋后垃圾在场内随着时间的推移逐步分解,所产生的渗滤液全部将流出场内,而且吴忠市垃圾填埋场因为投资受限而无法按要求建造渗滤液最终处理系统,所以渗滤液的处理上要自始至终进行监测,防止污染地下环境。
2.废气排不畅
填埋场内封闭后,气体的导出采取燃烧处理,随时监测,不能出现垃圾场内由于温度过高,场内产生的气体不能即时导出,有可能发生爆炸的事故。由于垃圾处理与市区较远,所生产的气体不能利用,即时导出是直接安全的方法。
3.修建排水问题
垃圾填埋场位于牛首山下,下雨时形成山上洪水冲下来,对填埋场造成毁坏,如果洪水不能及时排出,雨水渗入垃圾填埋场中对防渗成造成负担。所以必须在填埋场外修建排水沟,将洪水及时排出场外。
4.解决处理中的技术问题
由于吴忠市垃圾和技术选择受到垃圾成份、经济发展水平、自然条件及传统习惯因素的影响,垃圾填埋是吴中市垃圾处理未来8-10年的固定模式。目前吴忠市垃圾处理年限为8年,8年后,随着经济的发展,科学技术的提高,对其他填埋场提出更高的要求,这样才能造福吴忠人民,解决垃圾填埋技术中垃圾焚烧和生化处理带来得好处。
国外发达国家的城市生活垃圾从收集、运输到处理技术,经过几十年的发展和完善已非常成功,并积累了许多经验。在收集方面,国外发达国家已经全面采用垃圾分类收集方式,有效地实现废物的最大程度回收和再生利用。为卫生填埋、垃圾堆肥、焚烧发电、资源综合利用等垃圾处理方式应用奠定了基础,为实现垃圾“资源化、减量化、无害化”的处理目标,提供了有力保障,并且推动经济效益和社会效益。在处理方面,广泛采用的城市垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用四种处理方式;在投资方面,国外发达国家对垃圾处理的投资力度很大,资金来源多样化,使得垃圾处理技术和垃圾处理设备的研究工作蓬勃发展。吴忠市城市垃圾处理的目标是实现城市生活垃圾“减量化、无害化、资源化”的统一,也就是说保证城市生活垃圾中的各类有用物质得到直接回收利用及转换利用。
二、吴忠市城市垃圾处理三种方法的运用
解决垃圾问题的目标是将垃圾减量化、资源化和无害化处理.目前主要有三种方法:卫生填埋、焚烧及高温堆肥,以下对这三种技术在吴忠市城市垃圾处理过程中的运用作一比较。
1.垃圾卫生填埋
垃圾卫生填埋是一种保护环境质量,防治垃圾二次污染的最终处理技术,处理垃圾的比重最大,被认为是必备的首选技术。其主要表现在:卫生填埋场的选址及工程设计日益严格和规范;基础防渗技术、衬层铺设、填埋作业、渗滤液疏导和循环利用及填埋气体回收后再利用技术日趋成熟,渗滤液和填埋气体的二次污染防治技术及资源开发的迅速发展以及填埋操作所使用的多种机械都带来了较大的发展,由于无论采用何种垃圾处理方法,最终都会产生一些残渣需要处理,所以垃圾卫生填埋场是垃圾处理方案中必不可少的,垃圾卫生填埋最大的优点是投资费用较低,对垃圾的产量变化适应能力加强,可选用非耕地作场址。缺点是大量占用土地,资源回收率低。目前,吴忠市选择垃圾卫生填埋就是基于上述考虑,并且吴忠城市大多垃圾混装,无机物含量高,收集方法落后,以及垃圾处理所需的大量资金难以落实。因此目前采用单一的垃圾填埋技术。相信随着城市的发展扩大,对填埋场的技术标准越来越高,垃圾填埋技术将逐步与其他垃圾处理技术方式综合利用,取长补短,使垃圾填埋技术上一个新的台阶。
2.垃圾焚烧
焚烧是一种城市垃圾的高温焚烧处理工艺。垃圾焚烧则有使垃圾高度减量化、无害化和可供热、发电等优点,但垃圾焚烧需要一次性投资,处理成本较高,同时焚烧处理工艺复杂。针对吴忠是经济不发达地区,而且垃圾的可燃物比较少,热值低,不适于目前的吴忠城市垃圾处理,在以后城市经济迅速增强,人民的生活水平大幅度提高,垃圾焚烧技术的应用和建设运营会得到普遍公认。
3.垃圾高温堆肥
垃圾高温堆肥是指在一定温度下,对垃圾进行发酵、生物分解,使垃圾达到无害化的方法。这种方法,比较简单,投资比焚烧法低,较卫生填埋高,并且可以做到垃圾资源化利用。但垃圾堆肥的进场成分需要控制,否则堆肥产品质量将非常难以把控。堆肥产品销售也需要有较好的市场机制配合。采取这种方法,最主要的是对进场垃圾成分进行控制。国内外的垃圾堆肥实践充分证明,混合垃圾堆肥处理技术复杂,成本高,产品质量差,缺乏生命力,没有分类收集、堆肥处理是没有出路的。由于吴忠经济落后,垃圾混装,无机物与有机物的成分难以控制,甚至无机物增多,并且目前的吴忠市场对堆肥产品的质量不能确定,产品销售是一大难题。最终产生的不可用物仍需要处理。针对这种情况,也不能采用这种方法。
我市的垃圾处理技术有较高的水平,但是垃圾填埋场是一种比较保守的方法,从国外资料来看,垃圾处理发展的形式是:(1)分类收集垃圾越来越受到重视。实行生活垃圾分类收集,提高生活垃圾中可利用物的利用率,潜力很大。同时通过分类收集,还可以减少垃圾处理量,节约能源和土地资源,避免危险废物对环境和人体健康造成严重危害,是一项利国利民的事业。(2)垃圾填埋的标准越来越高,填埋比例逐步下降。(3)垃圾焚烧将稳步发展。但是吴忠城市垃圾处理符合国家规定的“减量化、无害化、资源化”的原则。城市生活垃圾处理是一个复杂的系统工程,任何单一的处理措施都无法满足。这样,才能有效地改善城市垃圾对环境造成的污染,提高城市的人居环境质量,造福吴忠人民。
我国对垃圾处理方案选择提出了指导性原则:卫生填埋、焚烧、堆肥等垃圾处理技术及设备都有相应的适用条件,在坚持因地制宜、技术可行、设备可靠、适度规模、综合治理和利用的原则下,可以合理选择其中一种或适当组合。从吴忠市城市垃圾处理技术来看,随着城市经济发展水平、技术水平、社会环境的变化,城市垃圾处理技术应向多元化方向发展,向系统处理方向发展,走可持续发展的道路!
关键词:城市生活垃圾;垃圾填埋;渗滤液;填埋气;资源
1 引言
如今,随着经济的发展,人口数量的增加以及大量人口不断向城市集中,城市生活垃圾呈逐年上升趋势[1]。因此,生活垃圾对环境带来的影响也越来越突出。根据中国统计局的中国统计年鉴可知,中国2010年生活垃圾清运量15804.8万t,2015年生活垃圾清运量19141.9万t,同比增加21.1%。重庆2010年生活垃圾清运量256.7万t,2015年生活垃圾清运量440.0万t,同比增加71.4%。
目前,国内外垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥、焚烧等。根据中国统计局的2016年中国统计年鉴可知我国城市垃圾采用卫生填埋方法处理的约占全部无害化处理量的78%。在垃圾填埋过程中,会产生大量渗滤液和填埋气,如果处理不当会对环境带来不可估量的污染,并对人类社会产生负面影响[2]。因此,现代垃圾填埋场的主要目标就是渗滤液的处理和填埋气的利用与资源化。
2 渗滤液的处理
2.1 渗滤液的特点
填埋垃圾受雨水侵蚀、生物发酵及其他物理化学因素的作用,产生大量垃圾填埋渗滤液。距离填埋场达4 km远的地表水下游也会受到渗滤液的污染,而且贯穿60 m 深的垂直截面。渗滤液成分复杂,含有高浓度的氮磷、有机物和重金属等有毒物质,且随气候条件、填埋场年龄等不同而产生差异较大的理化性质,从而使其净化处理面临很大的困难[3]。
2.2 生物处理技术
生物处理技术大致可分为两大类:厌氧处理与好氧处理。通过厌氧生物处理,渗滤液中的复杂有机分子被产甲烷菌转化成甲烷和二氧化碳,整个操作简单,耗能低,但单一厌氧处理的效率不高,必与其他工艺联用[4]。对于BOD∶COD>0.5的早期渗滤液,含有大量易于生物降解的脂肪酸,好氧生物处理是非常有效的。在有氧条件下,微生物将有机物分解为二氧化碳[5]。好氧生物处理方法包括活性污泥法、生物转盘、滴滤池和氧化塘等[4]。生物处理在实际运行中,菌种常无法适应垃圾渗滤液水量和水质等剧烈的变化,经常被抑制甚至死亡。当菌种一旦被破坏,重新恢复将需要时间,在实践中无法达到处理的目的[6]。
2.3 物化处理方法
物化处理技术一般同生物处理技术相同,都可以采用城市污水处理的一般方法,例如混凝、吸附、吹脱和氧化、反渗透膜等进行渗滤液的净化。目前位于重庆市北碚区的重庆同兴垃圾处理有限公司的渗滤液就采用反渗透的膜技术进行处理,处理效率高,处理后的废水能够稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008 )的排放标准。但渗滤液成分复杂,变化较大,稳定性较差,物化处理技术处理效果单一,而物化法需要使用大量的化学药品且在膜处理工艺中,关键处理单位膜的成本较高,而且容易损耗,不适于大水量垃圾渗滤液的处理[7]。
2.4 土地处理
土地处理方法一般包括人工湿地处理法和回灌处理法。通常来讲,人工湿地由基质、水体、水生植物、好氧或厌氧微生物种群、水生动物等五部分构成。在人工湿地中通过物理的过滤、吸附、挥发、淋溶、沉淀,化学的氧化还原、分解与转化,动植物的吸收与微生物的降解、吸收等作用去除有机物和无机物。因此根据实际情况以及渗滤液的特点选择合适的湿地动植物,并对渗滤液进行适当的稀释以达到水生生物理想的生存条件[8]。虽然人工湿地的建设与运行成本低,但处理周期较长,易受到外界环境的影响,多应用于南方地区[9]。
渗滤液回灌是将在填埋场底部收集到的渗滤液从其覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场,利用填埋层内的微生物进行生化反应,从而降低污染物的浓度[10]。回灌处理法的建设与运行成本较低,工艺较简单,可以缩短填埋场稳定化进程,但是易受气候及填埋方法的影响,容易造成土壤堵塞,氨氮大量积累[9]。
2.5 新技术的应用
上述的处理方法都是将渗滤液收集起来在地面上进行处理,导致建设成本增加。现在有专家研究将原位处理的方法应用于渗滤液,这样可以减少能量消耗,方便快捷。例如可以将地下水原位修复的可渗透反应墙(PRB)技术应用于渗滤液[11]。PRB是一个填充有活性反应介质(如零价铁、活性炭和沸石等)的被动反应区,当污水通过时,其中的污染物与反应介质发生反应而被去除。不过水通过反应墙后也可能造成二次染污,且垃圾渗滤液成分复杂,长时间运行易导致反应介质发生堵塞[12]。
3 填埋气的资源化
3.1 填埋气的特点
垃圾填埋气是城市生活垃圾填埋场的生物质废弃物厌氧发酵所产生的气体,即沼气,其中主要含有约50%的甲烷以及50% 的二氧化碳,并且甲烷是强温室效应气体,约为二氧化碳的2l倍[13]。此外,大量沼气可形成较高的内压,处理不当,易引发燃烧爆炸事故,从而导致严重事故。但同时,垃圾填埋气又是一种潜在的清洁能源,1 m3沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7kg无烟煤提供的热量[1]。可见垃圾填埋产生的沼气是一种巨大的资源,如果加以利用,将化害为利,变废为宝,其能源效益是巨大的。
3.2 填埋气的资源化
填埋气作为填埋场产生的副产物,若直接排放不仅会对大气环境产生严重污染,还会造成资源的大大浪费。垃圾填埋气的利用主要有如下几种途径:①直接利用或混于城市煤气作普通燃料;②转化为其他能源形式利用,如用于发电,烧锅炉制造蒸汽、热水,转化为热能;③)进行分离加工制作化工原料,如制造干冰和做化工原料;④净化后制汽车燃料[14]。
如果填埋场在距离市区的路段中,架设输电线方便,可以将填埋气作为能源发电,如南京水阁垃圾填埋厂。如果架线不方便,可以将填埋气用于热水或蒸汽的制造,为宾馆、生活区、学校等提供热水和采暖等[15]。填埋气经过收集、净化,分离出的二氧化碳、硫化氢等可以作为重要的化工原料,用于化工生产,而净化后得到的天然气通过压缩、分装到汽车,可作为汽车的绿色能源[16]。重庆现有多座CNG(即压缩天然气)加气站,主要用于全市出租车的供气使用,因此填埋气净化得到的天然气在重庆有巨大的实用价值。
4 结论
垃圾填埋作为现代社会主要的城市生活垃圾处理方法,其渗滤液和填埋气的处理是关键。对于填埋场渗滤液的管理,首先要考虑的是从源头上控制渗滤液的产生,从而减少需要处理的量,降低输送和处理成本。采用何种技术处理要根据渗滤液的成分,再参考当地的地理位置和气候条件,此外还要考虑社会经济效益。填埋气进行合理的净化,不仅可以提高其热值,将其作为燃料燃烧发电还可供热,提供蒸汽。此外还可以通过收集净化,将分离出的物质进一步利用,作为化工原料和绿色能源。合理利用一切资源,才能变废为宝,建设绿色工程,实行社会可持续性发展。
参考文献:
[1]刘翠玲,张小东,王永胜. 重视城市生活垃圾填埋气利用走垃圾资源化道路[J].科技情报开发与经济,2008,18(9):65~66.
[2]丁爱中,张 慧,李宗良. 垃圾填埋场渗滤液地下原位脱氮技术综述[J].生态环境,2007,16(6):1814~1818.
[3]黄 ,黄 峙,嗡袒. 螺旋藻(Spirulina)对垃圾填埋渗滤液污染物的净化作用[J]. 生态环境2006,15(3):509~512.
[4]时晓宁,王淑莹,孙洪伟,等. SBR工艺处理垃圾渗滤液研究及应用现状[J]. 水处理技术,2009,35(2):19~24.
[5]蔡 圃,潘 翠,陈 煦,等. 生活垃圾填埋渗滤液处理工程实例[J].水处理技术,2016,42(7):133~135.
[6]张宏忠,松全元,王淀佐. 垃圾渗滤液膜处理技术[J].膜科学与技术,2004,25(4):69~73.
[7]唐 溢.垃圾填埋场渗滤液治理技术现状[J].低碳世界,2015(24):15~16.
[8]王丽霞,庞云芝,李秀金. 垃圾填埋场渗滤液的人工湿地处理[J]. 环境污染治理技术与设备,2005,6(4):61~65.
[9]戴灼荣. 浅谈填埋场渗滤液的处理方法[J]. 建筑工程技术与设计,2015(20):1852.
[10]何厚波,徐迪民.垃圾堆体高度对渗滤液回落处理的影响[J].中国给水排水,2003,19(1):9~12.
[11] 狄军贞,戴男男,江 富,等. 强化垂直流可渗透反应墙处理渗滤液污染物[J]. 环境工程学报,2015,9(3):1033~1037.
[12] 单长青,李甲亮,杨露静. 5种反应介质对垃圾渗滤液污染地下水的治理效果研究[J]. 中国农学通报,2014,30(20):197~201.
[13] 姜振华,宋燕民,马人熊. 垃圾填埋气火焰稳定特性试验研究[J]. 环境污染治理技术与设备,2006,7(8):133~135.
[14] 赵鹏姝,周一明,田 里,等. 生活垃圾卫生填埋甲烷排放及减排研究进展[J].中国农学通报,2016,32(18):104~108.
关键词 城市固体废物 环境污染 城市垃圾处理 可持续发展
1 问题的提出
城市生活垃圾(简称城市垃圾)是所有生活活动在城区的人们在维系自身生存的过程中制造和排放出来的废弃物,它与生俱有,与人同在。因此有人活动的地方就会有垃圾存在。随着经济的发展,人民生活水平的提高,城市化进程的加快,城市垃圾也在迅速增加。据统计报道:现今我国城镇垃圾的人均日产生量为1.2~1.4kg;人均年产生量为440~500kg。如果以39%的城市化人口测算,当前,我国城市垃圾的年产生量已超过2.2亿t,如果加上历年来堆存在城市周边尚未处理的60多亿t陈腐垃圾,在我国现有的688座大、中城市中,已有200多座处于垃圾山的包围之中。而且这些垃圾的产生量还在以6%~8%的速度在逐年增加,如果不作及时有效地处理,任意堆积,天长日久,势必会对人类赖以生存的环境和社会经济的发展带来难以估计的重大影响,因此采取什么方法和技术及时有效地处理好城市垃圾,是所有城市管理者和广大市民极为关注和亟待解决的重大环保问题之一。
对城市垃圾的处理,当前常用的方法除回收利用外,主要有集中焚烧、生化堆肥及卫生填埋三种。这三种垃圾处理方法各有利弊。卫生填埋处理法,费用低廉,但占用土地量多,对环境有不同程度的污染;生化堆肥处理法,费用适中,但产品用途不广,要占用一定的土地,对环境有一定的污染;集中焚烧处理法、一次性投资大,日常运行成本高,但减量效果好,可较大程度地减少农业用地。从这三种垃圾处理方法的应用情况看:在经济发达的国家中,国土面积较大的采用卫生填埋法处理的比重较大,如美国约占75%,国土面积较小的,采用集中焚烧处理的比重较大,如日本约占73%;第三世界国家大都是以填埋为主;我国在2000年颁发的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中强调指出:“在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市,以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案”,这是符合我国国情的。据此提出了以下几点有关做好城市垃圾处理的方法与建议:在垃圾产生的源头——社区配备垃圾预处理设施,由专人对城市垃圾进行收集集中和预处理;对城市垃圾进行分类粉碎、脱水、消毒、胶结和压块处理,并以“垃圾块体的分区分类堆砌填埋处理”替代“垃圾的混杂式填埋处理”;利用垃圾块体充填废弃采矿场,实施城市垃圾处理与矿山采空场修复相结合的环境综合治理。
2 社区垃圾的预处理
城市垃圾及时有效的处理是建立在垃圾分类的基础上的。没有垃圾的分类也就没有垃圾的科学处理可言。在垃圾产生的源头——社区配置垃圾预处理设施,由专人对垃圾进行预处理,对提高垃圾中潜在资源的回收利用和垃圾处理中的机械化操作水平,减少环境的污染,降低处理成本,具有重要的现实意义。
城市垃圾的预处理设备与装置主要包括:垃圾分类容器、垃圾粉碎机和垃圾压缩装置等。城市垃圾的预处理是指城市垃圾的分类、粉碎脱水、消毒粘结和压缩成形等处理。选择以街道社区、行政区为单元或是全城集中方式进行城市垃圾的预处理,可依据实际情况决定。基于我国劳动力资源较为丰富,需要安置的就业人口多,笔者认为采用以街道社区为单元的方式进行较为合适。社区规模的大小,可酌情而定,多则5 000户左右,少则300户左右。如果每户(家)按3.5个常驻居民(人口)测算 ,武汉中心城区可组成100多万个家庭(户);如果每个社区按1 000户计算,武汉中心城区可构成1 000多个社区;如果每个社区安排4~6人负责对社区的垃圾进行预处理,武汉中心城区可为此设置5 000~7 000个工作岗位,用来解决下岗职工的就业问题。而且,从事社区垃圾预处理人员的工资也不用财政负担,可从社区居民交纳的垃圾处理费用中开支。
以街道社区为单元对垃圾进行预处理,需要在社区内构筑一个垃圾预处理房,该垃圾预处理房如同一个小型的垃圾中转站,应作为社区内必不可少的建筑物之一,纳入社区构建的整体规划之中。垃圾处理房的大小,可根据社区的规模与需要确定,一般为20~30m2。在垃圾预处理房内,应配置垃圾预处理设备与设施,以便用来对社区的垃圾进行收集分类、粉碎脱水、消毒粘结和压块处理。
在垃圾产生的源头对垃圾进行集中分类处理,既可提高垃圾中有用成分的回收利用,又可减少垃圾对环境的污染,是做好垃圾科学处理的前题和基础。
3 垃圾块体堆砌填埋技术与工艺
3.1 垃圾的分类粉碎
垃圾的科学处理是建立在垃圾分类的基础上的,不作分类的垃圾处理会给环境维护增添麻烦。因此,垃圾块体堆砌填埋法首先要求集中分选,取出可再生利用之物后剩下的废弃之物,按其混杂的物质成分分成可燃物(有机物)和不可燃物(无机物)两类,然后分别将其置于专用的粉碎机中,粉碎成直径少于2cm的粉碎物,以利于垃圾的减容、脱水、消毒、粘结和压缩打包。
3.2 垃圾粉碎物的脱水、消毒
采用挤压脱水的方法将两种不同类型的垃圾粉碎物(有机物和无机物)分别予以脱水处理,使其含水量少于30%,然后再在脱水后的有机物类垃圾粉碎物和无机物类垃圾粉碎物中,分别加入适量的消毒剂并搅拌均匀,对其进行消毒处理,以防治蚊虫苍鼠的滋生、繁殖和减少垃圾的危害和二次污染。
3.3 垃圾粉碎物胶结、压缩
在通过消毒处理后的垃圾粉碎物中,加入适量的粘结剂并搅拌均匀,然后将其置于压缩打包装置中,把垃圾粉碎物压缩成带有1~3个上下贯通的气、液排出孔的正方形或长方形块体,气、液排出孔的直径为5~10cm,垃圾块体的体积为0.03~0.5m,容重为0.8~1.5t/m3。这样既减少垃圾的体积,便于贮运和堆砌填埋;也有利于渗滤液和垃圾块体中易燃易爆气体的排放与收集处理和利用。
3.4 垃圾块体的堆砌填埋
运至垃圾填埋场的垃圾压缩块体,按其不同的种类,分区分层分别堆砌在经过防渗处理,并按设计要求设置了气液集中收集系统的填埋场的不同区,直至达到预定设计标高,铺上50~120cm的粘土,对垃圾予以覆盖处理,以备日后对垃圾填埋场地进行开发利用。
采用垃圾块体堆砌填埋法处理城市垃圾,既可减少运输费用,节省填埋用地,又有利于垃圾的无害化处理和机械化操作。
4 利用城市垃圾充填废弃采矿场
利用城市垃圾充填废弃采矿场是指利用城市固体生活垃圾充填矿山废弃采空场。这种城市垃圾处理方法是把经过集中、筛选、分类回收后剩下的固体垃圾,先分成有机物和无机物两类,然后分别予以粉碎脱水、消毒粘结和压块等预处理后,运到做好了防渗处理并布有垃圾渗沥液和垃圾填埋气体收集管网的废弃采矿场,分区分类予以堆砌填埋处理。
当前,我国90%以上的城市垃圾是采用填埋的方法进行处理的,如果按堆存5 000t垃圾占地1亩测算,全国城市垃圾的堆存处理,每年就需要占用土地数千万亩,由此可见城市垃圾填埋处理需要占用的土地量之大。另一方面,全国现有的15万多座矿山,每年都要通过开凿数万公里井巷,剥离数亿立方米地表山体,从地下采出50亿t以上的精矿石,形成了大量的新采空场。如果不对这些采空区作及时的处理,会导致大规模的地表塌陷和山体滑落等地质灾害的产生。而对采空场的处理,最有效的方法是胶质充填,但成本高,绝大多数矿山,如:煤、磷、铁等矿山因其产品价格低,承受不起,不能实施。如果能以城市固体垃圾作为充填料回填废弃采矿场,既可解决城市垃圾填埋处理的占地问题,又通过回填杜绝废弃采矿场可能引发的地表塌陷和山体滑落等地质灾害问题,是一举两得的好事。
从全国矿山的展布情况看,大部分都靠近大、中城市,而且还有专用铁路、高质量公路或水路沟通,交通十分方便,且有一定的操作性,完全可以当作一项环境综合治理的系统工程予以统筹规划和实施。
5 结论
(1)从生态环境的角度而言,城市垃圾是一种污染源,从资源的角度而言,城市垃圾则是地球唯一在增长一种资源 。及时有效的做好城市垃圾的处理,对促进人和自然的和谐相处和社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。
(2)一次性投资少,运行成本的垃圾填埋处理法作为垃圾的最终手段,在当前和今后相当长的一段时间内都将是我国城市垃圾处理的重要手段,有必要进一步研究开发和完善垃圾填埋处理的方法、技术与设备。
(3)在垃圾产生的源头对垃圾进行及时的分类和预处理,不仅可减少垃圾裸露堆放和日晒雨淋对环境造成的污染,而且还有利于垃圾中潜在资源的回收利用和产业链的形成;不仅有利于社区的安全管理和文明建设,而且还有助于谁污染谁付费治理原则的落实。
(4)先将垃圾分成有机物和无机物两类并分别进行压块或打包处理,然后将垃圾块体分区分类予以堆砌填埋处置,不仅有利于垃圾的储存和运输,而且还有利于垃圾处理的机械化操作和填埋场区的后续管理。
(5)利用垃圾块体充填废弃采矿场,既可解决垃圾填埋的占地问题,又可避免因采矿引发的地质灾害问题,而且还有助于废弃采矿场的复垦利用,是实施环境综合治理的有效措施。
城市垃圾处理从清扫、收集、运输、到最终处理,涉及面广,既有科学技术问题,也有社会问题,是一项复杂的系统工程。依靠科技,依靠民众,依靠法制,做好城市垃圾的分类收集和预处理工作,加大垃圾块体堆砌填埋技术的研发和推广力度,实施城市垃圾处理与矿山采空区灾害防治相结合方案,将有助于环境的综合治理和城市垃圾处理减量化、无害化、资源化、产业化目标的实现。
参考文献
1 赵由才,柴晓利.生活垃圾资源化原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2002
2 何品晶,冯肃伟.邵立明,城市固体废物管理[M].北京:科学出版社,2003
3 张益,陶华.垃圾处理处置技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002
4 逄辰生.世界各国城市垃圾管理状况[J].节能与环保, 2002(10)
【关键词】生活垃圾;填埋;焚烧;堆肥;现状;发展方向
一、生活垃圾处理发展概况
建设部《中国城市建设统计年报》显示,截止至2005年底,我国垃圾填埋、堆肥和焚烧的无害化处理能力所占比例分别为82.4%、4.7%和12.9%。
在1990-2005年期间,城市垃圾清运量年平均增长率为5.5%,城市垃圾量的增长稍快于城市人口的增长。80年代,人均垃圾产量为0.5~0.6kg/(人·d);90年代,垃圾产量为0.7~0.8kg/(人·d);21世纪初,垃圾产量预计为0.9~1.0kg/(人·d)。
从近10年来我国城市垃圾处理所发生的变化可以看出,城市垃圾取得的成绩和进步是明显的,特别是先进的垃圾处理技术开始逐步得到应用。例如,在近几年建设的许多填埋场中,为提高填埋场的防渗水平,采用高密度聚乙烯膜作为防渗材料;为提高填埋作业效率,一些大型的填埋场采用了填埋压实机;一些城市如杭州、广州、深圳等的填埋场开始对填埋气体进行回收利用。
垃圾焚烧处理从无到有,不断发展。深圳市于1985年从日本三菱重工业公司成套引进两台日处理能力为150吨/日的垃圾焚烧炉,成为我国第一座现代化垃圾焚烧厂。国内一些经济基础较好的城市如上海、广州、北京等都建设了较高标准的垃圾焚烧厂,这些焚烧厂多为通过利用国外资金、引进关键技术或设备、按照较高污染控制标准来建设的现代化大型垃圾焚烧厂。
堆肥处理是我国城市垃圾处理使用最早也是在早期阶段使用最多的方式。堆肥处理主要采用低成本堆肥系统,大部分垃圾堆肥处理场采用敞开式静态堆肥。“七五”和“八五”期间,我国相继开展了机械化程度较高的动态高温堆肥研究和开发,并取得了积极成果。
当前,垃圾处理的投入与垃圾处理的需求相比仍明显不足,垃圾处理的水平还很低,从总体上讲,城市生活垃圾处理还处于由粗放到处理的发展阶段。主要表现为垃圾堆放现象普遍存在,垃圾处理场的二次污染相当普遍。
二、城市生活垃圾特性变化
城市垃圾的构成特性与地理条件、经济发展水平、居民消费水平、消费结构以及城市居民燃气率等因素有关。我国城市的垃圾在产量迅速增加的同时,垃圾的构成及特性也发生了很大的变化。
我国地域辽阔,南北温差大,东西经济发展不平衡,燃料结构差别大,因此,我国的垃圾成分随地域而变,即使是同一城市,一年四季垃圾成分差别也大。但总的趋势是垃圾中有机物成分在增加,大城市垃圾中有机物接近50%,中等城市垃圾中有机物为30%~40%;无机物在减少,大城市垃圾中无机物为30%~40%,中等城市垃圾中无机物为50%~60%;垃圾成分的不同决定了不同城市采用的处理方法也不同,城市生活垃圾中有机成分占总量的60%,无机物约占40%,其中废纸、塑料。玻璃、金属、织物等可回收物约占总量的20%。
垃圾中的可燃物增多,可利用价值增大,因此随着今后我国大城市,尤其是北方城市随着城市燃气化率的不断普及,城市生活垃圾中的有机物含量及垃圾的热值将进一步增加。
居民生活水平和消费结构的改变不仅影响城市垃圾的产量,也影响着城市垃圾的成分。尤其是近十年来,随着改革开放的进一步深化,居民收人不断增加,人民的生活水平不断提高,包装产品的消费,以及废纸、塑料、玻璃、金属、织物等可回收物的消费不断增加。
包装废物的快速增长,是城市生活垃圾增长的重要原因之一。实际上垃圾中的废纸、金属、玻璃、塑料等绝大部分是使用后废弃的包装物。随着包装业的快速发展,商品包装形式越来越繁多,包装物的种类和数量增加很快,过分包装和豪华包装的产品比比皆是,这在大城市尤为突出。一次性的商品被广泛应用,增加了垃圾的产量。目前我国包装品废弃物约占城市家庭生活垃圾的10%以上,而其体积要构成家庭垃圾的30%以上。
三、城市垃圾处理现状分析
3.1主要技术介绍
国内垃圾处理方法多种多样,主要有:填埋、堆肥、焚烧三种方法,另外还有热解、分选回收、综合处理方法。
3.1.1填埋
填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法,目前仍然是我国大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法,2005年,全国共建有356座生活垃圾卫生填埋场,90%(含简易填埋)以上的城市生活垃圾采用填埋处理。根据环保措施(主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气导排、渗沥液处理、虫害防治等)是否齐全、环保标准能否满足来判断,填埋场大致可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。
1、简易填埋场(临时堆场)
基本上没有考虑环保措施,或仅有部分环保措施,也谈不上执行什么环保标准。严格来讲,目前我国仍有很大部分填埋场属于这个等级。这类生活垃圾填埋场为衰退型填埋场,在使用过程中它不可避免地会对周围的环境造成严重污染。
2、受控填埋场(准卫生填埋场)
有部分环保措施,但不齐全;或者是虽然有比较齐全的环保措施,但不能全部达标。目前的主要问题集中在场底防渗、渗沥水处理、每天覆盖等不符合卫生填埋场的技术规范。这类填埋场为半封闭型填埋场,也会对周围的环境造成一定的影响。
3、卫生填埋场(无害化处理场)
既有完善的环保措施,又能满足环保标准,为封闭型或生态型的填埋场。由于建设和运行费用目前在我国大部分城市尚难以接受,管理水平也有较大差距,所以真正意义上的卫生填埋场目前在我国仍较少。
3.1.2焚烧
我国生活垃圾焚烧计数的研究和应用起步于八十年代中后期,全国现有各类生活垃圾焚烧厂50多座,综合目前我国生活垃圾焚烧技术应用的现状,大致可分为简易焚烧炉、国产化焚烧设施和综合型焚烧设施三类。
1、简易焚烧炉
简易焚烧炉工程规模较小,主要利用原有的煤窑或砖窑等改造而成,工艺简单、价格低廉,往往缺乏基本的供风和烟气处理系统,工作条件差,生活垃圾无法得以充分燃烧、污染物也不能达标排放。这类焚烧炉在我国还有一定的市场,主要在一些中小城镇应用,由于不能满足环保标准和燃烧条件,正逐步予以取缔。
2、国产化焚烧设施
工程规模中等,生产及配套设施相对比较简单,主要设备为流化床焚烧炉,建设及运行成本相对较低。目前在江苏、浙江等地已建成多座国产化生活垃圾焚烧厂,温州市东庄生活垃圾焚烧厂(炉排炉),绍兴市生活垃圾焚烧厂(流化床),无锡市生益多生活垃圾焚烧厂(炉排炉)是其代表。
3、综合型焚烧设施
综合型焚烧技术设备,是指把引进技术设备与国产技术设备有机结合起来的垃圾焚烧系统。其关键技术和设备从国外引进,工程规模较大,生产及配套设施比较完整,建设及运行成本较高。深圳市市政环卫综合处理厂,上海市江桥生活垃圾焚烧厂,上海市浦东御桥生活垃圾焚烧厂是其代表。
3.1.3堆肥
生活垃圾堆肥在我国具有悠久历史,但堆肥处理率并不高,目前全国共有各类生活垃圾堆肥厂约70多座。在我国常用的生活垃圾堆肥技术大致可分为简易堆肥、好氧堆肥和厌氧堆肥三类。
1、简易堆肥
工程规模较小、机械化程度低、主要采用静态发酵工艺、环保措施不齐全、投资及运行费用均较低。简易高温堆肥技术一般在中小型城市应用较多。
2、好氧堆肥
工程规模相对较大、机械化程度较高、一般采用动态或半动态好氧发酵工艺、有较齐全的环保措施、投资及运行费用均高于简易高温堆肥技术。
3、厌氧堆肥
工程规模普遍较大,机械化程度相当高,一般采用湿式或干式厌氧发酵工艺,发酵周期可缩短至15~20天后,沼气收集后可用于发电等,生活垃圾资源化利用率较高,投资及运行费用高于好氧堆肥,占地面积少于好氧堆肥。厌氧堆肥技术在欧洲有较多的应用实例,国内上海等地则还能够在实施项目。
3.1.4热解
热解法就是把有关固体废物(或液体废物)在无氧或少量氧的条件下加热至800~1000℃,获得高温气体的方法,同时还可以获得煤(焦油)再作化工原料,关于分解后剩余的以碳为主的残渣,可以作肥料、填坑物和固体燃料等。热解可在焚烧温度低的条件下,从有机物中直接回收燃料油、气,从资源化的角度论,热解比焚烧有利。
3.1.5分选回收
城市生活垃圾分选回收技术较为可靠,资源化效果较好,分选出的资源化物质可以直接回收利用,该技术是许多发达国家基于分类收集基础上的首选处理技术。该技术选址较为容易,但有一定的噪声、臭气污染。城市生活垃圾分选回收技术环境可能存在分选效率低、经济效益不好的隐患,且分选后有较多残渣。
3.1.6综合处理
城市生活垃圾综合处理技术是在克服单一处理方法缺点的基础上,采用填埋、堆肥、焚烧、分选回收等两种或多种方法相结合的方式去处理城市生活垃圾,从而避免和降低了因处理不当对环境造成的二次污染和资源的浪费,同时达到资源充分利用和无害化处理城市生活垃圾的目的;此外,该种处理方式能彻底处理城市生活垃圾,基本无二次污染。而资源的回收利用,正符合国家可持续发展的战略。事实上,城市生活垃圾综合处理技术是以社会、经济和环境协调发展为目标,并优化用多种管理、技术手段构筑的城市生活垃圾处理系统工程。综合处理技术内部各类单元处理技术根据应用的先后顺序,主要包括前处理、中间处理、后处理和最终处置等四道工序。事实上,组成这四道工序的主要单元处理技术包括填埋、堆肥处理、焚烧、回收利用四类。
3.2应用情况
我国城市生活垃圾无害化处理设施已由1990年的66座增加到2005年的471座,无害化处理量和处理率也分别由1990年的2122万t和2.3%,提高到2005年的256312万t和60.1%。
近年来综合处理已引起越来越多的重视,但迄今为止应用最广泛的仍是填埋、焚烧、堆肥三种方法,其中填埋法是我国城市生活垃圾处理的最主要方法,无论是大城市还是中、小城市都普遍采用;中、小城市采用堆肥技术较多,但处理规模较小,因堆肥销路等原因,有的已关闭;焚烧技术这几年在经济发达城市得到了迅速发展。
3.3存在的问题分析
3.3.1填埋场问题分析
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)由于生活垃圾中有机物含量和含水率往往高达50~60%,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较少,地下水污染地表水的污染事故不断出现;(4)填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展,现有填埋场多为敞开式排放或通过竖井排放,简易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,造成安全隐患,而且也是产生恶臭的主要原因;(5)填埋场的封场一般都未进行生态恢复,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全封场和持续维护。
3.3.2焚烧问题分析
(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份相对简单、低位热值高(一般都在1600kcal/kg以上),水分含量低的生活垃圾;(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;(4)飞灰没得到安全处置。除个别高水平建设和管理的焚烧厂外,其余焚烧厂飞灰处置没得到足够重视,大多填埋处理或作为建筑材料利用,安全隐患大。
3.3.3堆肥问题分析
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高,没有政府的补贴,是很难运行下去的;(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封条件的适宜性,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地运行的、简易小型生活垃圾堆肥厂产品有销路,近几年国内建成的大多数堆肥厂,实际上均不能正常运行。
四、生活垃圾处理技术发展方向
根据我国实际情况,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。远期(2015年后)可考虑实现了分类收集基础上的垃圾处理技术。
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,机械生活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。
2、生活垃圾填埋技术标准化、规范化、环保化、国产化发展
主要表现在以下几点:(1)填埋气导排技术在生活垃圾填埋场得以普遍采用并不断完善,同时填埋气回收利用技术在取得经验的基础上扩大试验范围;(2)大、中城市的生活垃圾填埋场基本上能做到每天覆土。覆盖材料除粘土外,新型替代覆盖材料的研制工作也取得进展,并在部分缺少覆盖土来源的生活垃圾填埋场试点应用;(3)在引进、消化的基础上,开发出压实机等新一代的国产化填埋专用机具,用于生活垃圾填埋场并取得较好效果;(4)国产化人工合成防渗衬底材料的质量有较大的提高,设置人工合成防渗衬底的生活垃圾填埋场不仅仅局限于个别示范工程;(5)生活垃圾渗滤水的处理技术多样化并取得实质性进展;(6)发达国家普遍采用的好氧填埋技术,在部分示范工程中率先得到应用;(7)在大城市中,生活垃圾经过回收利用、堆肥、焚烧等方法处理后进入填埋场作最终处理。
3、生活垃圾堆肥技术机械化、国产化,堆肥产品高附加值发展
主要表现在以下方面:(1)生活垃圾堆肥厂的机械化水平和堆肥质量有明显提高;(2)堆肥产品中的重金属和碎玻璃等杂质的含量得到有效控制;(3)国产化有机复合肥成套生产技术与设备进一步完善,生活垃圾堆肥厂中生产有机复合肥和颗粒肥的比例将逐步提高;(4)采用机械化动态发酵工艺和利用有效菌种快速分解的新型堆肥技术,在部分城市得到应用并逐步推广;(5)由于具有良好的减量化和资源化效果,生活垃圾堆肥技术将重新得到重视,生活垃圾堆肥处理的比例将逐步增加。
4、生活垃圾焚烧技术国产化、环保化、资源化发展
主要表现在以下方面:(1)我国城市生活垃圾的低位热值稳步提高,低热值生活垃圾焚烧技术的工艺进一步完善;(2)新一代国产成套生活垃圾焚烧设备的开发取得成功,并在部分中、小城市形成一定的市场。单台处理能力200t/d以下的生活垃圾焚烧设备将以国产化为主;(3)生活垃圾焚烧厂的二次污染特别是尾气的净化技术取得突破,同时人们对二恶英等污染物的关注程度愈加提高;(4)生活垃圾焚烧余热的综合利用技术得到提高,焚烧发电将继续得到政府在政策和税收方面的支持;(5)生活垃圾焚烧厂将向大型化方向发展。由于国产化率和管理水平的提高,其工程投资和运行成本将得到控制;(6)生活垃圾焚烧技术将稳步发展,生活垃圾焚烧处理的比例将逐步上升。未来几年内在部分城市将建成若干个和国外接轨的生活垃圾焚烧厂。但在我国全面推广的条件尚不具备。:
5、分类收集、分类处理逐步推行
生活垃圾作为一种取之不尽的再生资源将逐步得到重视,垃圾分类收集、分类处理方式在我国大、中城市中逐步推行,主要途径如下:(1)对一次性物品的限制使用初见成效,同时产品包装行为进一步规范,过度包装逐步减少;(2)净菜进城工作逐步被市民认可,生活垃圾中易腐有机物的比例逐步下降;(3)有关生活垃圾减量化、资源化的地方性法规将陆续出台,生活垃圾回收利用工作将纳入依法管理的轨道。与垃圾分类收集相适应,生活垃圾回收利用技术将得到重视,垃圾分拣中心和资源化利用工厂等配套设施,将在一部分城市率先建成,许多城市会将此提到议事日程。生活垃圾中回收利用的比例将逐步增加,并带动废品回收业和相关产业的发展。
五、结语
从系统管理的角度出发,抓好垃圾源头减量工作,尽量少产生垃圾,将已产生垃圾最大程度回收利用,再通过卫生填埋、堆肥、焚烧制能等工程技术措施减容及进一步资源化,是符合循环经济和可持续发展要求的做法。
综合分析垃圾处理技术的可靠性、经济性、实用性和所能达到的无害化、减量化、资源化效果等方面,卫生填埋、焚烧、堆肥都有各自的优缺点和适用条件,在坚持因地制宜、技术可行、设备可靠、适度规模、资源利用和综合治理的原则下,采用三种主要方法适当组合,能取得更大的环境效益。依据科学发展观和循环经济的理论,按照可持续发展的要求,我国现阶段垃圾处理工艺选择的总体思路是:巩固完善现有的卫生填埋技术,稳步发展焚烧处理技术,充分重视生物处理技术,探索和鼓励资源再利用和综合处理技术。
参考文献
[1]王均奇,施国庆.我国城市生活垃圾产业的发展现状与对策研究[J].生产力研究,2007,(1):99-100.
关键词:垃圾焚烧飞灰 渗滤液 浓缩液 固化
随着经济的快速发展以及居民生活水平的急剧提高,城镇生活垃圾的量也在飞速发展,据调查,目前广州市的生活垃圾产量每天超过一万吨。由于土地资源的稀缺,垃圾填埋已经渐渐被淘汰,垃圾焚烧以其减量化、无害化以及资源化的优势,渐渐成为生活垃圾处理的主要方式。然而生活垃圾焚烧产生的飞灰因含有大量的重金属以及其它有害物质,越来越受到环保部门的高度关注和重视。而对于现存的垃圾填埋场来说,处理垃圾渗滤液后产生的浓缩液处理成为了新的技术难点。
一、垃圾焚烧飞灰及渗滤液浓缩液的的主要成分分析
以广州某垃圾焚烧厂的垃圾焚烧飞灰为例,主要重金属成分:汞
生活垃圾填埋场产生的渗滤液浓缩液,以广州某垃圾填埋场为例,COD大于3500mg/L,总氮浓度大于500 mg/L,其中硝酸盐氮大于300 mg/L。高的COD和氨氮浓度加剧了渗滤液浓缩液处理的困难度。
二、垃圾焚烧飞灰及渗滤液浓缩液的处理方式
1.垃圾焚烧飞灰的主要处理方式
目前,垃圾焚烧飞灰主要的处理处置方式有作为危废,进入危废填埋专区进行填埋;稳定化处理后,作为普通废弃物进行填埋等。
1.1作为危险废弃物进行填埋:作为危废填埋处理的成本高,且对环境的潜在威胁大,与固废处理的减量化、无害化和资源化原则相违背。
1.2稳定化处理后,作为普通废弃物进行填埋:稳定化后填埋是目前普遍采用的处理方法,主要采用水泥固化、特殊固化剂固化以及螯合-固化等稳定化处理过程。寻找高效、价格低廉的固化剂是目前主要的研究方向。
2.垃圾渗滤液浓缩液的主要处理方式
由于渗滤液浓缩液含有高浓度的氨氮以及氯离子等盐分,加剧了其处理的成本和处理的难度。普通的生物法、物化法等都无法进行有效处理,目前主要采用的处理方法是回灌法,而回灌法对环境也存在巨大的潜在威胁,会造成盐分的富集,从而使土壤板结或造成其它的环境危害。
三、垃圾焚烧飞灰与渗滤液浓缩液综合处理试验研究
1.主要工艺流程
该处理方法主要是将垃圾焚烧飞灰与固化剂按一定量的比例混合搅拌均匀后,用渗滤液浓缩液取代传统的固化反应添加水,作为固化剂与焚烧飞灰固化反应的介质,进一步混合搅拌,养护14天后,进入填埋场作为普通废弃物进行填埋。垃圾焚烧飞灰取自广州某垃圾焚烧厂,固化剂为武汉大学环境学院自行研制的HAS固化剂,渗滤液浓缩液取自广州某生活垃圾填埋场。主要工艺流程如图1所示。
2.主要试验参数
该试验固定掺入50%的渗滤液浓缩液,固化剂添加量分别为5%,10%,15%,20%,进行多组试验,分别在常温下进行14天的稳定化养护后,测其Pb、Cd的浓度。选取最佳的固化剂添加量。
3.试验结果及结果分析
根据表2的分析结果可以看出,浓缩液添加量为50%时,最佳的固化剂添加量为15%,固化后的垃圾焚烧飞灰重金属浸出浓度即可达标,具有良好的固化效果。
关键词:垃圾渗滤液;处理;技术
中图分类号:R124.3
随着我国城市的迅速发展, 城市垃圾产量不断增加。目前城市垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中卫生填埋由于处理量大、成本低廉、技术成熟等优点而被国内外广泛应用。但填埋场产生的渗滤液危害极大, 它主要来源于降水和垃圾内部的内含水。若处理不当,会严重危害周边环境和污染地下水。因而渗滤液的收集和处理已成为急待解决的问题,成为国内外研究的热点之一。
1 滤液的产生
渗滤液是指城市垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物的分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水,通过淋溶作用形成的污水。渗滤液主要来源[1]:(1)垃圾自身的水分;(2)垃圾中有机组分在填埋场内经厌氧、好氧分解产生的水分,产生量与垃圾的组成、pH、温度和菌种等因素有关;(3)填埋场内的自然降雨与径流。其中降水是渗滤液的主要来源,这些水分渗过成分复杂的垃圾时,使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应,从而使渗滤液中含有大量的有机污染物、氮、磷和种类繁多的重金属类物质。
2 渗滤液的特点
渗滤液的水质随垃圾的组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而有显著的不同。其显著特征[2]:
2.1 有机物浓度高
渗滤液中的BOD5 和COD 浓度最高可达几万mg/L,主要是在酸性发酵阶段产生,pH 值一般在6.0 左右( 显弱酸性),BOD5 与COD 比值在0.5- 0.6。
2.2 水质变化大
渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式和垃圾种类、质量、数量以及填埋年数的长短,其中构造方式是最主要的。
2.3 氨氮含量高
城市垃圾渗滤液中氨氮浓度很高,且氨氮浓度在一定时期随时间的延长会有所升高,主要是因为有机氮转化为氨氮造成的。在中晚期填埋场中,氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征之一,也是导致处理难度增大的一个重要原因。由于目前多采用厌氧填埋技术,导致渗滤液中的氨氮浓度在填埋场进入产甲烷阶段后不断上升,达到高峰值后延续很长的时间直至最后封场,甚至当填埋场稳定后仍可达到相当高的浓度。
2.4 微生物营养儿素比例失调
对于生物处理,垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的, 一般垃圾渗滤液中的BOD/TP 都大于300。此值与微生物生长所需要的碳磷比(100:1)相差甚远。在不同场龄的垃圾渗滤液中,碳氮比有很大的差异,也会出现比例失调现象。
3 圾渗滤液的处理方式
3.1 合并处理
合并处理就是将城市垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂与城市污水合并进行处理的方式。城市污水量较大,可对渗滤液起到稀释作用,但需控制好比例,以避免对城市污水处理厂造成冲击负荷。
3.2 土地处理
土地处理是利用土壤的自净作用进行处理的方法。目前应用于垃圾渗滤液土地处理的方法主要有人工湿地和回灌处理两种。用人工湿地处理垃圾渗滤液具有费用低、管理方便等优点,但处理效果随季节变化较大,处理有机物的浓度也较低。它适应植物生长期长、生长旺盛的南方地区,不适应北方寒冷地区。回灌处理渗滤液易造成土壤堵塞,氨氮累积,回灌处理后的渗滤液仍有较高的浓度,还需要做进一步处理,因此回灌处理很少单独作为渗滤液的处理工艺。
3.3 就地处理合并处理与土地处理比较经济、简单,但受各种客观因素的限制,大部分城市只能在填埋场建立独立的渗滤液处理系统进行就地处理。
4 垃圾渗滤液的处理技术
4.1 生物处理法
生物处理包括好氧处理、厌氧处理及两者的结合。当垃圾渗滤液的BOD5/COD>0.3 时,渗滤液的可生化性较好,可以采用生物处理法,包括好氧处理、厌氧处理及好氧一厌氧结合的方法。
4.2 物化处理法
对于老龄渗滤液,必须采用以物化为主的深度处理技术。常见的物理化学方法包括光催化氧化、Fenton 法、吸附法、化学沉淀法、膜过滤等。由于物化法处理费用较高,一般用于渗滤液预处理或深度处理。
4.3 化学法
和生化法相比,化学法不受水质水量变化的影响,出水水质稳定,尤其是对BOD5/COD 值比较低(0.02~0.20),难以生物处理的渗滤液的处理效果较好。但成木较高,所以通常只作为预处理或后续处理。
4.4 回灌法
回灌处理法是20 世纪70 年代由美国的Pohland 最先提出的,我国同济大学在20 世纪90 年代也开始对垃圾渗滤液进行了研究。渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床,将渗滤液收集后,再返回到填埋场中,通过自然蒸发减少滤液量,并经过垃圾层和埋土层生物、物理、化学等作用达到处理渗滤液的目的。回灌处理方式主要有填埋期问渗滤液直接回灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填埋场表面、地表下回灌和内层回灌。
5 结语
(1)在选择垃圾渗滤液的处理工艺时,由于渗滤液水质复杂性,就需要测定渗滤液的成分,因地制宜,选择最为适合的处理方式。在有条件的情况下,通过一些模拟试验来取得可靠优化的工艺参数,并进行处理工艺的技术经济评价,对实践起指导作用。
(2)城市垃圾渗滤液中氨氮浓度较高,不利于生物处理,因此要开发高效的脱氮技术,其中生物脱氮技术可作深入研究。
(3)根据我国国情,宜发展投资省、效果好的渗滤液处理技术,处理工艺的研究和应用以多种方法的结合为方向,在开发组合工艺时要研究易于管理运行又同时达到处理要求的新型组合工艺。
(4)目前,城市垃圾渗滤液处理研究仍处于起步阶段,对处理工艺,建设标准化的城市垃圾填埋场,渗滤液处理的设计及运行参数等都还有待于进一步探索。
参考文献
[1] 赵由才。生活垃圾卫生填理技术[M]北京:化学工业出版社,2004.
[2] 杨秀环,牛冬杰,陶红。垃圾渗滤液处理技术进展[J]。环境卫生工程,2006,14(1):46- 49.
[3] 赵宗升,刘鸿亮,李炳伟,等。垃圾填埋场渗滤液污染的控制技术
[J]。中国给水排水,2000, 16(6): 20- 23.
关键词:垃圾填埋;渗滤液;uasb;综合物化法
1 概述
对于实行填埋、焚烧和回收同步运行综合处理处置策略的城市而言,其垃圾填埋场的处置对象一般仅限于生活垃圾,不包括 工业 垃圾、医疗垃圾和其它有毒、有害废弃物。垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液,采用uasb—综合物化法联合处理,经处理后的渗滤液可达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(gbl6889—1997)中的三级排放限值后排入城市二级污水处理厂。
2 垃圾渗滤液处理工艺的选择
2.1 垃圾渗滤液水质
垃圾渗滤液具有水质复杂,水质水量变化大且不呈周期性,codcr、bod5、nh3-n、重金属浓度高及微生物营养元素比例失调等特点。其各种成份变化主要取决于填埋场的年龄、深度、微生物环境以及所填埋的垃圾的组成等,其中填埋场的场龄是影响垃圾渗滤液水质的最重要因素。
综合考虑国内部分垃圾填埋场渗滤液典型浓度(如表1所示)及该市未来垃圾成份的变化趋势,确定垃圾渗滤液水质指标(如表2所示)。
2.2 垃圾渗滤液产生量
垃圾填埋场渗滤液产生量受垃圾本身含水量、场地水文地质条件、气候条件、填埋方式等诸多因素影响,其产生量呈明显的无周期性,渗滤液产量可以下式估算:
q=(w 2 —w 2 —w 3 —w 4 —w 5 )×a
式中:q—渗滤液水量 a—填埋场汇水面积 w 1 —降雨量
w 2 —单位面积地下水渗入量 w 3 —单位面积垃圾及覆土的含水量
w 4 —单位面积地表径流量
w 5 —单位面积 自然 蒸发量
根据以上 计算 公式,同时 参考 德国对多个垃圾填埋场的统计(渗滤液量为降水量的25%—58%),综合以上两种估算方法确定垃圾填埋场建成运行后,垃圾渗滤液产生量约1500t/d。
2.3 处理工艺的选择
2.3.1 渗滤液处理方案
1、垃圾渗滤液处理工艺
处理工艺充分考虑了垃圾渗滤液水质、水量特点,综合各种因素及现有垃圾渗滤液处理的经验教训,确定采用uasb一综合物化处理工艺流程(工艺流程如图1所示)。填埋场垃圾渗滤液自调蓄池流入渗液处理厂格栅区池,格栅出水后经调理槽提升至uasb反应池,然后渗滤液自流至分解池、置换反应池、絮凝反应池、沉淀池出水排出。在气温高,厌氧反应良好且出水达标时,可超越物化分解池,直接进入下一个处理单元进行处理。生化及物化污泥经污泥浓缩机压缩后送入填埋场填埋处理。
2、处理效果
调蓄池及污水处理厂各处理工序处理效果如表3所示。
2.3.2 渗滤液处理工艺特点
污水调蓄池不仅具有调蓄水量、均匀水质的作用,而且具有沉淀、厌氧酸化水解等作用,codcr、bod5、tn的去除率均可达50%左右,其容量和处理规模是卫生填埋场的重要设计参数。
uasb系统主要靠厌氧微生物来降解垃圾渗滤液中有机污染物,有较高污染物去除效率,同时具有较高的容积负荷率和去除率,产生沼气供现有沼气发电厂利用,同时可去除氮、磷,大幅度消灭虫卵及致病菌,且运行费用底,工艺比较成熟,管理方便,操作简单。
综合物化法是通过超声波系统、负氧离子发生器、水中放电和絮凝沉淀等一系列物理发生器,使渗滤液产生一系列物理化学作用,氧化各种有机物并使之矿化。其技术特点是:
①对水质及环境变化的适应性强,抗冲击负荷能力高:
②处理设施自动化程度高,且运行可靠、操作简便;
③对填埋场后期可生化性差、氨氮高的渗滤液有很好的处理效果:
④污泥稳定性强,粘度低,沉降性能好,易处理。
从总体思路上分析,选用厌氧uasb—综合物化处理工艺流程是可行的,首先经过厌氧菌的作用,将渗滤液中长链大分子难降解有机物转变为小分子有机物,可进一步提高综合废水的可生化性,消耗废水中的n、p等污染物质,然后通过综合物化作用,使出水有机物浓度达标。
3 注意问题
考虑到垃圾渗滤液废水的特殊性,应注意以下几个问题:
1、随着填埋时间的延长,特别是在终场后,废水可生化性将明显降低,原有工艺参数可能无法满足新的水质要求,效果变差,因此在处理过程中,应不断研究调整,使处理工艺保持较高的处理效果:
2、加强清污分流工作,尽可能削减垃圾渗滤液的产生量,以减少对处理工艺的负荷冲击;同样,过多的截流洪水进入垃圾渗滤液将会造成水质的巨大波动,影响最终出水水质:
关键词:垃圾填埋场 安全运行设计理念 渗滤液处理
Abstract: landfill treatment history, due to transportation convenient management, low treatment cost, the technology is mature, and become the main way of garbage disposal. But the leachate in the landfill process is a kind of high concentration organic wastewater of larger, on the surrounding environment and the substrate of the landfill soil pollution is serious, and the pollution is of long duration, two times pollution. Therefore, the effective collection and processing on the leachate has become urgent to solve the problem of city environment.
Keywords: landfill leachate treatment operation safety design concept
中图分类号: R124 文献标识码: A 文章编号:
前言;随着我国垃圾填埋场建设数量及建设规模的不断增加,在积极吸取国外建设经验的前提下,并结合国内建设项目的具体情况,国家有关部门在逐步加强生活垃圾填埋场设计规范及建设标准的编制和推广。随着垃圾填埋场建设的不断发展,新技术、新材料、新理念不断推广,必将极大提高垃圾填埋场的安全性能。如何抓好垃圾填埋场的建设安全运行工作,以保证填埋场的正常运转,防止二次环境污染和生产安全事故的发生,是摆在我们面前的一个重要课题。
一、 高标准科学建设是确保填埋场安全运行的重要前提
卫生填埋场工程建设是涉及环境卫生、岩土、材料、土建、水力学等多学科的一类项目,故而在立项、设计的过程中需要各专业通力合作,在确保填埋场容积(使用年限)的前提下,主要应完成以下内容的安全设计及分析:①根据建设场地岩土地质报告,合理确定场地边坡,确保主体结构在运行情况下的边坡稳定。②加强生活垃圾成分及物理力学分析,优化垃圾堆体稳定计算。③根据场地土质情况,科学选择水平防渗结构型式,防止渗漏。建设方应组织专业管理人员贯穿项目的整个建设过程,深入理解设计理念,掌握安全运行的基本专业知识,提高项目的建设标准,为卫生填埋场的安全运行打下良好的技术基础。
二、城市垃圾的卫生填埋技术
我国城市垃圾填埋多采用厌氧填埋法,利用天然的地形地貌进行适当的整治,并建有防渗层。在防渗层中,为提高防渗能力,一般还采用了人工合成的化学合成材料,如高密度聚乙烯板等。在垃圾填埋系统中设有渗出液收集系统及沼气收集系统等。填埋层中采用垃圾,黏土交替压实铺砌的填埋方法,上部设有防水的覆土层,覆土上部还可以进行绿化处理。这一技术可回收沼气作为能源,但是,垃圾渗滤液必须处理。
好氧填埋技术也是一项重要的垃圾填埋技术,它具有对有机物分解彻底、迅速的优点,但是,其工程的成本高,构造复杂,运行费用也高,故在我国尚少应用。
三、垃圾填埋场设计内容及设计理念
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。因此,城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,会造成严重的环境污染。
3.1生活垃圾卫生填埋场包括库区防渗系统(临时道路、永久道路、截洪沟、锚固沟、地下水导排系统、渗滤液收集系统、导气石笼和防渗膜)、大坝、调节池、渗滤液处理站及地表水导流明渠和配套设施等。生活垃圾填埋场建设中的渗滤液处理系统和HDPE防渗膜的施工质量是决定垃圾填埋场技术成功的关键,其直接关系到对附近地表水的污染程度。其中保证库区渗滤液不渗入地表污染地下水是整个工程的关键,渗滤液经处理站处理达到国家二级排放标准是目的。
3.2按照《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》JJ113-2007和《生活垃圾填埋场污染物控制标准》( GB 16889-2008)的要求,垃圾填埋场一般采用分层覆土填埋对垃圾进行处理,容易降低垃圾的污染,对促进我国的生活垃圾焚烧设施建设有很大的促进作用。生活垃圾填埋场应建有较完备的污水处理设施,渗滤液需经过处理达到标准规定的排放限值后才能排放。对填埋场产生的恶臭气体要严格监控,甲烷气体须综合利用或处置,应对全球气候变化、促进节能减排和建设循环型社会方面起到积极作用。
四、影响调节池容量确定的主要因素
生活垃圾卫生填埋场中垃圾渗滤液的产生随季节呈现较大的变化,建设者们通常在垃圾坝的下游设置渗滤液调节池,以调节、储存来自垃圾库区的渗滤液,从而有效的防止雨季垃圾渗滤液溢出,污染周围的环境。调节池容量的确定是卫生填埋场设计的难点之一,它是一个系统工程,涉及的因素较多,准确的设计确实有一定的难度。
4.1调节池主要用来调节填埋场中的水力负荷和有机负荷,减轻冲击负荷对渗滤液处理设施的影响,最大限度的降低渗滤液溢出对周围环境的影响。其中渗滤液产量和处理设施的规模影响尤为重要。
4.2影响渗滤液产量的因素比较复杂,主要有:降水、地表条件、气候、填埋操作和气候等因素,其中自然降雨量是影响渗滤液产量的决定性因素,因此在设计调节池容量时,也常以降雨量为主要的计算依据。降雨量的季节性特征决定了垃圾渗滤液年内分配的不均匀,通常雨季的渗滤液产量较大,占全年的绝大多数,而平常渗滤液产量则很少,甚至没有。这种渗滤液分布不均的状况决定了调节池容纳渗滤液在雨季多而平时少的特性,也使得调节池容量的设计增加了很大的难度。
4.3应对措施
①降雨量与垃圾渗滤液产生量有着密切的关系,它是产生垃圾渗滤液的重要因素,因此,以降雨量为基础来计算渗滤液产生量和确定调节池容量是可行的。
②我国《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》中所采用的计算渗滤液调节池容量的方法,计算简单,所需数据少,但该法设计的处理设施规模和调节池容量偏小。
③《按废弃物最终处置场指南解说》中推荐的计算渗滤液调节池容量的方法,计算科学,推理严密,结果准确,能适应我国的大部分地区,值得在卫生填埋场设计中推广应用。
随着我国垃圾填埋场建设数量及建设规模的不断增加,在积极吸取国内外建设经验的前提下,并结合国内建设项目的具体情况,国家有关部门逐步在加强生活垃圾填埋场设计规范及建设标准的编制和推广。现行的有关标准和规范主要有《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》、《生活垃圾卫生填埋技术规范》、《生活垃圾填埋污染控制标准》、《生活垃圾填埋场环境监测要求》、《生活垃圾填埋场无害化评价标准》等,涵盖了垃圾填埋场立项、设计、建设、运行管理的各个阶段,有效地提高了垃圾填埋场的建设标准,为逐步实现垃圾处理的无害化、资源化作出了积极贡献。
五、生活垃圾卫生填埋场防渗系统的施工
生活垃圾填埋场防渗系统的工程质量应在建设过程中做好控制,从设计、材料选用、施工、监理等环节严格把关。填埋场建设业主应执行质量监督制、工程监理制等管理制度,选择具有相应资质的设计、施工、监理单位,做好施工图审查和施工过程监理等工作,按照有关标准、规范的要求,加强对材料质量和工程质量的控制。选用符合设计要求的防渗材料,施工过程中,应加强焊缝的质检控制;防渗膜及土工布铺设完成后,排除机械施工造成的防渗层破损。铺设导流层时,应采取有效措施,防止施工机械直接接触防渗层造成破损。
六、防渗系统工程验收
HDPE膜施工工序是防渗系统工程最重要的工程之一,规范规定验收资料应包括:HDPE膜的铺设、焊接和检测方面的施工记录,真实记载每片HDPE膜的卷材信息,每条焊缝的施工人员、设备和焊接参数信息,每条焊缝的检测人员、设备、检测结果和不合格处理意见。规定了防渗系统工程施工质量观感检验的要求及防渗系统工程施工质量抽样检测及焊接质量检测方法的要求,但无工程检验评定标准。目前我国能够对HDPE防渗膜作全面防渗漏无漏点检测的检测机构仅有几家,但都没有检测资质,也就说他们出具的检测报告不具备法律效力,如何对垃圾填埋场工程进行质量认定为合格。
我国目前只有行业标准而没有验收规范,工程施工结束后无法评定该工程是否合格,这是导致我国目前建设的垃圾填埋场普遍存在渗漏并污染水源的根本原因。
七、 加强现场监测和场地检查是安全运行的必要保障
按照有关规范要求,在填埋场周围布设监测井点和大气检测点,定期对填埋场周围进行观测,及时发现不利影响,以便采取有效措施防止污染事故的发生。应加强对周围山体和垃圾堆体稳定性的监测,一般采用水准仪定点定期观察垃圾堆体和山体的位移变化。在填埋区选择有代表性的点,每周进行检查与测量,发现异常情况及时处理,以便采取有效措施防止事故的发生。
应加强对填埋气体浓度的检测。现场监测一年期间,虽然填埋区域甲烷浓度一般在1%~2%之间,但不排除在特定的地点和特定的气候条件下,甲烷浓度会超过5%。因此加强对填埋区甲烷浓度的监测和对库区禁火工作的检查显得尤为重要。
我国城市生活垃圾产生量不断增加,从2000 年的1. 18 亿吨增长至2012 年的1. 71 亿吨; 与此同时,北京市生活垃圾产生量从244. 39 万吨增加到648. 31 万吨,2012 年人均垃圾日清运量达到1. 0kg,而台北市已降到0. 37kg。随着垃圾处置量稳步增加、处置标准的提高、用工成本的增加,垃圾处置的政府责任和资金压力也越来越大。然而,现有公开的统计资料仅包含生活垃圾末端处置费用,不是生活垃圾全生命周期的成本,并且,缺乏详细的界定,以至于误导社会并影响正确的决策。因此,文中尝试在界定生活垃圾管理全过程、各环节管理内容、管理标准的前提下,应用市场价格估计成本,即文中所称的社会成本核算,旨在为社会提供生活垃圾管理的成本信息,揭示生活垃圾管理所占用的社会资源,纠正公众的认识偏差,促进垃圾分类。
生活垃圾处置属于城市公共产品,当经济发展到一定阶段后,垃圾产生量迅速增加,其管理成本呈逐渐增加趋势[3]。很多发达国家采用各种措施努力控制生活垃圾管理成本,包括垃圾处置经营模式改革、实施垃圾分类促进减量等[4]。Lohri 等[5]将生活垃圾管理的总成本按照成本类型分为固定资产投资和运行维护费用,按照管理环节将其划分为收集成本、运输成本、处置成本、垃圾费征收成本、公共部门管理与服务费、资源回收成本。Debnath 等[6]建立了生活垃圾管理服务的全成本核算框架,按照成本要素将其划分为可变成本与固定成本,进而按照生活垃圾的主要管理过程将成本要素划分为收集成本、转运成本、处置成本。Kinnaman[7]为确定生活垃圾最优回收率讨论了生活垃圾处置全社会成本的估算方法,对社会成本进行了界定,认为社会成本包括垃圾收集与处置成本、家庭回收成本、处置外部环境成本、回收外部环境收益等。Fiorucci 等[8]和Costi 等[9]采用非线性优化模型核算了意大利热那亚市的生活垃圾处置成本,包括回收成本( 含收集费用) 、运输成本、处理成本。此外,学者还研究了生活垃圾管理各环节成本的构成,如,运输成本包括人工成本、燃料和车辆费用( El - Hamouz) [10]; 填埋成本包括基建成本、操作运营成本、垃圾运输到填埋场地的成本( Assamoi) [11]。国外针对生活垃圾处置成本核算的研究较为成熟,由于国内外生活垃圾收集处置经营管理模式、垃圾处置标准的差异,在成本的界定与划分上有所不同。
国内学者在生活垃圾成本核算方面做了尝试。陈科等[12]基于垃圾计量收费的定价思路,估算北京市1998 年生活垃圾收集、转运、填埋的社会成本,分别为21. 7 元/吨、37. 0 元/吨、39. 1 元/吨。何品晶等[13]认为垃圾处置成本应涵盖收集、运输、转运、处理等环节的费用,计算了2009 年杭州市余杭和临安的垃圾处理成本,分别为253. 5 元/吨和276. 6 元/吨。褚祝杰等[14 - 15]围绕生活垃圾按排计费的费率,根据边际成本定价法核算了垃圾处置的边际费用,包括固定费用和变动费用。国内研究已对生活垃圾处置成本进行了初步核算,但尚未准确界定生活垃圾处置的全社会成本,并不是以市场价核算的全成本,核算所用数据资料不细致不系统。
北京城市规模大,垃圾产生量多,生活垃圾处理面临严峻挑战; 北京的生活垃圾管理是我国特大城市的典型,良好的垃圾处置成本控制具有示范效应。文中参照国外的成本划分方式,并结合北京市生活垃圾管理现状,对生活垃圾处置的全社会成本进行界定,进而提出基于市场价格的全社会成本核算方法,据此测算北京市生活垃圾填埋处置的社会成本,以揭示当前垃圾处置所占用的社会资源。
1 生活垃圾处置的社会成本与核算方法
1. 1 社会成本界定
城市生活垃圾分为可回收物、厨余和其他垃圾三类,如果可回收物、厨余未分类并混入了其他垃圾,则算作其他垃圾。文中估算其他垃圾处置的社会成本。若可回收物、厨余已分类存放并单独处置,则不进入其他垃圾处置系统,文中不对此继续分析。北京市虽然试点垃圾分类已有14 年,但至今基本没有实现源头分类,因此,文中使用的生活垃圾( 进入填埋场处置的) 实质是其他垃圾。生活垃圾处置是指将生活垃圾从小区公用垃圾桶运送到密闭式清洁站、转运站直至垃圾卫生填埋场或焚烧厂进行安全处置的过程。城市生活垃圾管理包括收集、转运与安全处置环节。以北京市为例,收集环节通常由各区环卫中心负责,将社区、机构公用垃圾桶中的垃圾收运到密闭式清洁站; 转运和安全处置环节的责任主体通常是市环卫集团或各区环卫中心,将垃圾从密闭式清洁站送至大型垃圾转运站,而后负责垃圾的卫生填埋或焚烧。生活垃圾处置全社会成本并未包含资源回收成本,原因是可回收物与其他垃圾并不属于同一管理系统,资源回收利用以价格和利润为导向,属于市场行为,并非公共支出的范畴[16]。北京市卫生填埋的比例为70%,是主要的无害化处理方式,文中针对最终卫生填埋处置的垃圾进行全社会成本核算,焚烧处置文中不做研究。生活垃圾处置全社会成本指全过程的、社会为其安全处置直接或间接支付的并以市场价核算的成本,包括财政支出的费用和未以货币形式体现的成本( 如,土地成本) 。由于城市生活垃圾处置并非完全的市场化行为,运输环节的真实成本用市场价反映; 同时,北京土地资源稀缺且土地存在机会成本,在核算中应考虑土地成本。
社会成本应包括私人成本和公共成本,由于生活垃圾处置属于公共服务范畴,因此,其社会成本实际为公共成本。按照生活垃圾管理的生命周期,文中将其社会成本划分为收集成本、转运成本和卫生填埋成本。收集成本指从社区公用垃圾桶将垃圾收运到密闭式清洁站和清洁站的全部成本,不包括社区内的垃圾清扫。转运成本包括密闭式清洁站至转运站的运输成本I、转运站建设和运营成本、转运站至卫生填埋场的运输成本II。其中,转运站成本指垃圾经过筛选、压实及最终渗滤液达标处理等产生的费用。卫生填埋成本指在渗滤液达标排放、填埋气回收处理条件下,垃圾填埋场的建设及运行成本。按照成本发生的时间尺度,将其分为固定成本和可变成本,其中固定成本即为基建成本,需计算固定资产折旧,可变成本即为运行维护费,直接构成当年成本。而且,在生活垃圾处置缺乏市场化的背景下,垃圾处理厂建设用地、运输等多个环节存在隐性成本。
1. 2 成本核算方法
基于管理环节划分的收集成本、转运成本、卫生填埋成本需涵盖各环节的所有费用,核算方法详。其中,采用平均年限法①估算固定资产折旧,净残值率按照其原值的4% 确定。采用机会成本法估算垃圾处置占用的土地成本,且认为商业用地价格能够反映土地的机会成本。运用市场价格替代法估计运输成本,主要通过对物流公司的访谈获取相关数据。
2 北京市生活垃圾处置社会成本核算
2. 1 收集成本
北京市生活垃圾收集费用尚无统计资料,收集环节采用案例社区核算方法。以西城区阜外西里社区为例,该社区占地129. 1985 万m2,常住人口6159 人。社区其他垃圾清运量1168 吨/年( 2012 年调查数据) ,人均其他垃圾日清运量为0. 49kg,与北京市城八区居民户的人均垃圾日产生量0. 44kg 近似②。尽管2012 年北京市城区人均生活垃圾日清运量为1. 0kg,但由于居民具有流动性,差额0. 51kg 应是在机构的产生量,假定机构和社区的收集成本差异不大,可用社区的代替。其他垃圾由西城区环卫中心收运到密闭式清洁站,进行压缩并以集装箱形式由市环卫集团送至大屯垃圾转运站,在转运站进行压缩并装入大型集装箱,最终运至阿苏卫垃圾卫生填埋场。
该社区的收集成本具有代表性: 首先,北京市90% 以上生活垃圾经过密闭式清洁站运至垃圾转运站或处理设施,且密闭式清洁站均执行北京市统一标准③; 其次,多数密闭式清洁站由所在区县环卫部门负责管理运行,该社区密闭式清洁站由区环卫中心运营,在运营方式上较为一致; 再次,密闭式清洁站之前的收集成本主要是从公用垃圾桶到密闭式清洁站的运输费用,而收集工与收集设备一般由环卫部门根据社区规模统一配备,另外,由于核算的是单位垃圾收集成本,可避免不同社区因其规模、垃圾产生量不同而导致收集工及收集设备配备不同引起的成本差异。并且,本研究核算其他垃圾处置的社会成本,与社区是否进行垃圾分类关系不大。
西城区阜外西里社区有38 个其他垃圾专用桶,平均一个桶服务162 人,垃圾采用电瓶车密闭收集。密闭式清洁站位于社区内,占地约140m2,主要固定投资为一套吊装设备。收集成本分为公用垃圾桶成本、运输成本、密闭式清洁站成本。其中,密闭式清洁站土地成本根据北京市2011 年的商业用地价格以及商业用地40 年使用年限计算,为38. 3 元/吨。收集成本合计727. 2 元/吨。
2. 2 转运成本
( 1) 转运站成本。大屯垃圾转运站位于朝阳区大屯乡,是国内首座密闭压缩式②且符合卫生条件的垃圾转运站,执行《关于北京市生活垃圾填埋场水污染物排放适用标准有关问题的公告》。该转运站于1994年投入运行,2008 年12 月经过改建后正式运行,占地9667m2,其主体建筑物为垃圾压缩车间,另有车库、门卫、地磅、污水池等附属建( 构) 筑物[20],主要承担北京市东城区、西城区、朝阳区的垃圾转运( 涵盖阜外西里社区) ,总投资10417 万元,设计转运能力1800 吨/日,若按20 年使用寿命,其单位垃圾基建折旧为7. 6 元。2012 年,大屯垃圾转运站运行维护成本为39. 1 元/吨,包括人工费、动力费、材料费( 含轮胎) 、工艺费、修理费、设备折旧、资产税费、期间管理。其中,人工费占比最高( 49. 26%) ,其次是工艺费( 12.38%) ,动力费和设备折旧费分别占4. 72%、4. 30% 。参照密闭式清洁站土地成本计算方法,转运站土地成本为4. 7 元/吨( 2011 年数据) ,转运站成本合计51. 4 元/吨。
( 2) 运输成本。考虑到不同社区生活垃圾运输路线及运输距离不同,本研究以大屯垃圾转运站和阿苏卫垃圾卫生填埋场的主要服务区域( 西城区、东城区、朝阳区) 的平均距离核算垃圾运输成本。西城区、东城区、朝阳区的中心位置距离大屯垃圾转运站分别为17. 1km、10. 9km、12. 5km,即运输I 的平均距离为13. 5km,而运输II 即大屯垃圾转运站至阿苏卫垃圾卫生填埋场的距离为24. 0km,因此,垃圾的平均运输距离为37.5km。北京市生活垃圾均由集装箱密闭清运,可按普通货物运输价格估算,根据对物流公司的访谈,按照平均运输距离37. 5km 计算,单位垃圾的运输成本为150. 0 元( 2012 年价格) 。
2. 3 卫生填埋成本
2011 年北京市环卫集团阿苏卫、安定、北神树三个垃圾填埋场处理的垃圾量占北京市城六区垃圾清运总量的53. 5%。其中,阿苏卫垃圾卫生填埋场位于昌平区百善乡,是北京市第一座符合现代卫生填埋标准的大型垃圾填埋场。填埋区实施气体表面收集及全密闭工程,通过点燃和沼气发电两种形式对填埋气进行综合利用; 渗沥液出水执行《关于北京市生活垃圾填埋场水污染物排放适用标准有关问题的公告》。该填埋场于1994 年建成并投入运行,填埋场工程主要包括防渗处理系统、渗滤液收集处理系统和沼气收集利用系统。该填埋场占地604000m2,总投资1. 1 亿元,使用寿命17 年,日垃圾处理能力2000吨,主要承担东城区、西城区的全部生活垃圾以及朝阳区、顺义区、昌平区的商业垃圾的卫生填埋( 涵盖阜外西里社区) ,单位垃圾基建成本为8. 5 元。2012 年,环卫集团三个填埋场的运行维护成本均为110. 0元/吨,即为政府补贴价,其中,材料费占比最高,为50. 09%,其次是工艺费21. 77%,动力费和设备折旧分别占1. 34%和2. 65%,成本结构详。参照密闭式清洁站土地成本计算方法,垃圾卫生填埋的土地成本为264. 5 元/吨。因此,卫生填埋末端处置的社会成本合计383. 0 元/吨。
2. 4 可比价格调整
为了更加准确且完全可比,有必要对不同年份的价格调整为以2012 年为基期的可比价。贴现率的选择在跨期成本( 或收益) 分析中非常重要,结合2000 年以来2. 24% - 4. 14%②的国有银行一年期存款利率,文中选择4% 作为基准贴现率。同时,采用居民消费价格指数③调整因通货膨胀带来的物价波动。调整后的单位垃圾填埋处置社会成本为1530. 7 元。
3 讨论
北京市生活垃圾填埋处置社会成本核算结果表明,收集成本占全成本的比重高达59. 1%; 转运成本占13. 3%,其中,转运站和运输分别占3. 5%、9. 8%; 卫生填埋成本为421. 7 元/吨,占27. 6%。收集与卫生填埋成本构成全成本的主要部分。垃圾收集环节属于劳动密集型,人工费占收集成本的36. 5%; 而真正用于垃圾处理的费用较少,转运站和卫生填埋的作业成本合计188. 4 元/吨( 未包括土地成本) ,其他1342. 3 元主要产生于收集与运输环节以及往往被忽视的土地成本。此外,在生活垃圾处置社会成本中,土地的机会成本为328. 1 元,占全成本的21. 4%,垃圾处置占用的土地资源不容忽视。
根据《中国环境年鉴》中相关数据核算北京市2012 年生活垃圾处置成本为151. 2 元/吨。该成本包括垃圾处理厂的固定资产投资、运行维护费用( 能源消耗、设备维修、人员工资、管理费及与垃圾处理厂运行有关的其他费用) ,为垃圾处理厂的处置费用,仅占垃圾处置全社会成本的9. 9%。依据公开统计资料估算的垃圾处置费用仅为末端处理作业成本,远低于垃圾处置的全社会成本。
2012 年,北京市生活垃圾清运量648. 31 万吨,根据1530. 7 元/吨的垃圾处置社会成本,估算其垃圾处置的社会成本总额达99. 23 亿元,占当年北京市财政支出的2. 1%,人均垃圾处置支出高达556. 4 元/年。不难看出,垃圾处置的社会成本已经非常高,垃圾减量已刻不容缓。
4 结论与建议
文中依据生活垃圾的管理环节,明确界定生活垃圾处置全社会成本,提出基于市场价的全社会成本核算方法,并将其应用于北京市的案例核算,得出如下结论:
( 1) 2012 年,北京市生活垃圾填埋处置的社会成本为1530. 7 元/吨,包括收集成本905. 1 元/吨、转运站成本54. 0 元/吨、运输成本150. 0 元/吨、卫生填埋成本421. 7 元/吨。通过该方法核算的成本涵盖垃圾从收集到卫生填埋处置的全部成本,远高于由公开统计资料估算的处置成本,垃圾处置的全社会成本被低估。
( 2) 北京市生活垃圾处置的社会成本已经相当高,人均垃圾处置支出达到556. 4 元/年。
( 3) 垃圾收集成本、转运站成本、运输成本、卫生填埋成本所占比重分别为59. 1%、3. 5%、9. 8%、27.
5%,收集环节成本远超过中间转运成本和末端处置成本。
( 4) 生活垃圾处置社会成本中的土地成本所占比重高达21. 4%,在成本核算中不应忽略。