国外垃圾处理技术现状及对北京的启示

时间：2024-08-31

柳晓斌北京市市政市容管理委员会渣土处

1 前言

随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快，城市生产生活过程中产生的垃圾废物也日益增多。据不完全统计，全世界每年丢弃25亿～40亿吨垃圾。2004年，中国的城市垃圾产量首次超越美国，跃居世界第一位。目前，全国城市生活垃圾每年产生量约为3亿吨，侵占土地面积多达500平方公里，全国约有2/3的城市处于垃圾包围之中，有1/4的城市已无适当场所堆放垃圾。而根据科技部统计，我国城市生活垃圾人均年排放量达440千克，并且仍在以年均10%的速度增长。

近年来，我国政府高度重视城市生活垃圾处理和处置问题。2011年，国务院下发的《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》中提出，到2015年，全国城市生活垃圾无害化处理率达到80%以上，直辖市、省会城市和计划单列市生活垃圾全部实现无害化处理。

目前，我国生活垃圾的处理方式主要以混合收集、填埋处理为主。而国外发达国家早已推广垃圾分类收集处理，并有效地减少垃圾填埋过程中的渗滤液以及有害气体，实现了垃圾处理的减量化、资源化和无害化。本文论述了国外城市生活垃圾处理技术现状，分析了各种技术的优缺点，从而为北京的生活垃圾处理提供参考。

表1 发达国家垃圾处理传统方法比例

2 国外垃圾处理技术现状

国外普遍观点认为，垃圾是一种放错了位置的“资源”。国际能源署（IEA）特别将垃圾转变为能源作为其发展目标之一。在近一个世纪的垃圾处理技术发展历程中，国外已基本形成了以填埋、焚烧和堆肥三种传统工艺（见表1）为主的技术模式。同时，随着厌氧消化技术和生物质气化技术的发展，国外也涌现了厌氧发酵、垃圾气化等新兴技术模式。

2.1 填埋法

英国最早于1930年，美国于1940年开始采用生活垃圾填埋技术。填埋处理方法是将垃圾倾倒在选定的场所，填埋到一定厚度，并用机器碾实后在上面覆盖一层泥土。填埋法是最早应用的一种传统方法，填埋法技术比较成熟，处理量大，费用低，是当今主要的处理方式之一。从无控制的填埋，发展到卫生填埋，包括滤沥循环填埋、压缩垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。采用填埋处理法，首先要防止从废物中挤压出的液体滤沥及雨水径流对地下水的污染。其次，填埋场应设置排气口，使厌氧微生物分解过程中释放出的甲烷等气体能及时逸出，避免发生爆炸。但是，填埋法需要占用大量的土地资源，未来垃圾处理方法中，填埋法的应用将会越来越少。

2.2 堆肥法

对堆肥技术进行科学研究始于20世纪20年代的荷兰。堆肥化处理是指在人工控制条件下让垃圾中的有机物在微生物作用下降解转化为稳定的腐殖质，使其成为可施于农田的土壤改良剂。堆肥技术比较简单，适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，可对垃圾中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量垃圾的投资比单纯的焚烧处理大大降低。堆肥必须是将新鲜的垃圾首先进行分类后再将易腐有机组分进行发酵。目前，国外垃圾堆肥厂数量总体呈下降趋势，但垃圾堆肥技术的发展并没有停顿，应用最广的是机械生物技术（MBT)。河北省高碑店市的垃圾处理即采用德国先进的MBT主体技术，对垃圾进行机械分拣、生物处理和后处理，产生生物稳定的堆肥产物，设计每年可处理城市生活垃圾4万余吨。

2.3 焚烧法

焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定空气与垃圾在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，垃圾中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏。焚烧法减容效果明显，无害化程度很高，处理周期短，占地面积小，目前在发达国家已被广泛采用。焚烧处理技术的特点是处理量大，减容性好，无害化彻底，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化。

目前，世界各地应用的垃圾焚烧炉达200多种，但应用广泛、具有代表性的主要有四大类，即：流化床焚烧炉技术、回转窑焚烧炉技术、炉排型焚烧炉技术、垃圾热解气化焚烧炉技术。目前处理生活垃圾应用最广的为机械炉排炉，其次为流化床炉，回转窑焚烧和热解气化焚烧所占比例较小，主要用于处理医院垃圾和化工废料。

2.4 垃圾气化处理

垃圾气化是将垃圾中有机成分（主要是碳）在还原气氛下与气化剂反应生成燃气（CO，CH4，H2等）的过程。一般是通过部分燃烧反应放热提供其它制气反应的吸热。气化反应的产物为燃气和灰分，其目标产物为单一的气态燃气。理想情况下，燃气中包含了气化原料中的所有能量，而实际的能量转化率为60%～90%。热解气化过程是在贫氧或缺氧气氛下进行，从原理上减少了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解气化过程中溶入灰渣，减少了排放量。目前，我国还没有商业模式的垃圾直接气化炉，而德国、瑞士等国已有成型的垃圾气化技术，典型的代表有Texaco、Noeu-KRC等公司。

2.5 厌氧消化（发酵）

厌氧消化（发酵）技术是国外一种很有前景的处理垃圾的方法，近年来得到了许多国家政府的大力支持。严格地讲，垃圾填埋产生的填埋气也是利用厌氧消化技术生产填埋气，只是填埋气中甲烷含量较普通沼气较低。将通过分选的有机垃圾（比如过期食品、餐厨垃圾等）和其他有机废弃物（比如畜禽粪便、有机废水、能源作物等）混合发酵是国外的主流技术。因为混合物料发酵优于单一物料发酵。

相对于填埋法，垃圾在发酵罐中混合发酵产气量高、甲烷含量高且甲烷排放量少，便于沼气集中高效利用。许多国家针对垃圾厌氧消化产沼气制定了专门的补贴政策，鼓励利用垃圾和其他有机废弃物混合发酵。我国的沼气工程虽然发展势头很猛，国家扶持力度也很大，但都是针对农业废弃物，针对城市有机垃圾的沼气工程几乎没有。

2.6 其他技术

在垃圾处理技术发展过程中，国外也出现了一些前沿技术。比如利用餐厨垃圾进行生物制氢；蚯蚓处理技术是通过蚯蚓和微生物的协同作用使餐厨垃圾中的有机物进行分解和转化，最终生产出优质肥料；提取生物降解塑料技术最早由日本九州工业大学的Shirai等在1999年提出，主要是利用微生物对餐厨垃圾进行发酵生产乳酸，从而合成聚乳酸这种可降解塑料。发酵废弃物通过处理后可作为饲料和肥料出售。

根据国外的研究和应用现状，笔者将各种垃圾处理技术进行比较并总结了各自的优缺点。见表2。

表2 生活垃圾处理技术的优缺点

3 国外垃圾处理对北京市的启示

借鉴国外的垃圾处理现状和技术，笔者提出了针对北京城市生活垃圾处理的几点意见，供城市管理者参考。

3.1 建立完善的垃圾分类收集体系

科学的垃圾分类，是垃圾减量化、无害化、资源化处理的基础。各国都把垃圾分类收集作为垃圾处理的前提和基础。北京在推广垃圾分类收集过程中，首先要使市民了解何为可回收垃圾，何为不可回收垃圾。

其次，政府应进一步完善分类处理设施，建设方便的垃圾分类收集运输装置。带压缩站的集装箱压缩收运系统将是今后生活垃圾收运系统重要的发展方向。此外，真空管道垃圾收集系统是目前世界上最先进的垃圾收集系统，现已推广至30多个国家与地区。北京在新建居住区可以尝试引入真空管道垃圾系统。垃圾收集在实现机械化的基础上进一步实现了自动化，垃圾流密封、隐蔽，和人流完全隔离，有效避免了垃圾收集过程中的视觉、嗅觉污染，是生活垃圾收集的发展方向。

3.2 建立健全垃圾管理政策法规，加强政府监管作用

在这一点上，日本和德国的做法值得我们学习。通过法规和经济政策，日本和德国尽量避免垃圾的产生量，尽可能回收和再利用。北京在向“世界城市”迈进的过程中，需要完善垃圾处理的各种法令、法规，为垃圾处理的长期规划提供法律依据和保障。

另外，对于生活垃圾的管理要做到“政企分开”，政府部门应转变职能，主要进行政策制定和监督管理工作，垃圾的清运处理工作逐渐从政府部门剥离，推向市场，由相关企业承包处理，垃圾产生者向处理公司支付一定的处理费用，而政府无需再提供大量垃圾清运、处置的财政补贴，垃圾处理公司实行市场化运作，自负盈亏。

3.3 建立和推行合理的垃圾收费管理制度

各国都实行了垃圾收费制度，这能大大调动居民垃圾减量、分类收集的积极性。北京在制定垃圾收费制度时，首先应制定科学合理的垃圾收费标准。既能够补偿垃圾收集、运输和处理成本，也能合理盈利。其次，加大对垃圾收费的宣传力度，动员居民积极参与。第三，制定和细化收费制度的配套政策措施，对于收费体系、费率结构、低收入户的费用减免、单位垃圾容器体积以及费率等方面都应周密规划。同时，对非法垃圾处置及其他违规行为制定有效的惩罚制度。

3.4 建立符合市场经济的垃圾处理运行机制

北京垃圾处理属于公用事业，由政府财政支付其运行费用。由于不产生经济效益，无法调动垃圾处理行业的积极性，使得垃圾处理行业技术含量普遍偏低。所以，北京市可借鉴法国和新加坡的做法，加强政府在城市垃圾处理方面的主导作用。首先，要实行政企分开，建立政府和企业双赢的机制。其次，让垃圾处理企业以市场机制运行，强化对市场的监管，让市场机制直接贯穿垃圾处理的全过程。第三，调动私营企业和公众的积极性。效仿法国和新加坡号召国民开展的“回收再利用”运动，我国一方面要发挥私营企业的活力，通过对其进行认证，鼓励他们进行垃圾回收业务，由国家颁发给私营承包商执照来处理一些有经济价值的废品。另一方面，要发挥社区公众的参与热情，加强对各类垃圾回收方法在各地区适用性和经济性的研究，建立示范工程，发挥其示范作用。

3.5 加大资金投入力度

我国对于城市生活垃圾处理的资金投入仅占国民生产总值的1%～2%，而发达国家已达到2%～3%，日本的这一比例达3.7%，看似很小的差距，但是具体到国民生产总值的总量上却相差甚远。我国对于垃圾处理的资金不足是造成垃圾处理效率不高的另一原因。北京在今后的垃圾处理上，需要加大投资力度，建立一批政府为主导的垃圾处理示范工程。同时提高生活垃圾处理项目的政府补贴标准，对垃圾处理技术方面的创新技术进行奖励；加快对已有不达标生活垃圾处理设施的技术改造。

3.6 研究多元化处理方法，开发适合国情的高效垃圾处理设备

北京市目前已经拥有一批运行良好的垃圾处理项目。但处理模式单一，基本上还是停留在堆肥、填埋和焚烧这三种传统的处理方法上。而国外已有成功运行的垃圾直接气化项目和垃圾混合发酵项目，在这些领域我国基本上还是空白。目前我国技术含量较高的垃圾处理设备几乎全部依赖进口，因此开发适合国情的高效率的各种垃圾处理设备是实现垃圾资源化的关键之一。同时，应借助北京“科研中心”的优势地位，开展关于垃圾处理和资源化利用的前沿课题研究，缩小与国外发达国家的差距，提升我国的科研能力。