北京市生活垃圾焚烧的合理性
| 论文类型 | 技术与工程 | 发表日期 | 2024-09-21 |
| 作者 | 韩志明 | ||
| 关键词 | 北京市 生活垃圾 焚烧 | ||
| 摘要 | 本文介绍了北京市垃圾处理的现状，并对北京市垃圾产量及垃圾特性进行了预测，同时介绍了北京市垃圾处理的规划情况，最后对生活垃圾处理方案做了分析。 | ||
一、北京市生活垃圾处理情况
1991年之前，北京市的垃圾处理基本是采用简易堆放的方式进行处理。直到1991年世行贷款建成的大屯转运站和阿苏卫填埋场投入使用，北京市的垃圾处理才进入无害化阶段。经过十几年的努力，到2002年底，北京市相继建成了小武基转运站、马家楼转运站、北神树填埋场、安定填埋场和南宫堆肥厂等五个德国赠款垃圾处理项目，同时，海淀区建成了五路居转运站和六里屯填埋场，朝阳区建成了高安屯填埋场，丰台区建成了北天堂填埋场，大部分远郊区县也建设了垃圾处理设施。
目前，北京市已建有22座无害化垃圾处理设施，日处理能力为8750吨，全市垃圾总量为1.15万吨/天。垃圾无害化处理率达到了91%。无害化处理设施中，填埋占总处置量的91%，焚烧处理量占2%，综合处理量占7%。详见表1。
表1 北京市主要垃圾处理设施简表
设施序号 | 系统名称 | 设施名称 | 服务范围 | 设计处理能力（吨/天）及投产时间 | 地址 |
1 | 北线 | 大屯转运站 | 东城区、西城区 | 1500（1995） | 朝阳区安外辛店 |
2 | 阿苏卫填埋场 | 2000（1994） | 昌平区小汤山镇阿苏卫村 | ||
3 | 西南线 | 马家楼转运站 | 宣武区、大兴区及部分丰台区和房山区 | 980（1997） | 丰台区草桥赵村店 |
4 | 南宫堆肥厂 | 400（1998） | 大兴区瀛海乡南宫镇 | ||
5 | 安定填埋场 | 700（1996） | 大兴区安定镇 | ||
6 | 东南线 | 小武基转运站 | 崇文区及部分朝阳区 | 980（1997） | 朝阳区十八里店乡小武基 |
7 | 北神树填埋场 | 980（1996） | 通州区次渠镇北神树村 | ||
8 | 西北线 | 五路居转运站 | 海淀区 | 1500（1999） | 海淀区郑王坟 |
9 | 六里屯填埋场 | 1500（1999） | 海淀区六里屯乡 | ||
10 | 朝阳区 | 高安屯填埋场 高安屯垃圾焚烧厂 | 朝阳区 | 1000（2002） 1600（在建） | 朝阳区东部楼梓庄乡 |
11 | 丰台区 | 北天堂填埋场 | 丰台区 | 1000（2002） | 丰台区老庄子乡北天堂村 |
12 | 延庆县 | 延庆垃圾处理厂 | 延庆县 | 200（2004） | 延庆县下屯乡 |
13 | 昌平区 | 昌平焚烧厂 | 昌平区 | 120（1996） | 昌平区水库路营坊村西 |
14 | 顺义区 | 顺义综合处理厂 | 顺义区 | 200（1998） | 顺义区李桥镇头二营村 |
15 | 通州区 | 西田阳填埋场 | 通州区 | 300（2000） | 通州区大杜社乡西田阳村 |
16 | 平谷区 | 前芮营填埋场 | 平谷区 | 50（2001） | 平谷县马晶营乡前芮营村 |
17 | 密云县 | 滨阳填埋场 | 密云县 | 200（2001） | 密云县滨阳村 |
18 | 石景山区 | 石景山转运站 | 石景山区 | 500（2005） | |
19 | 门头沟区 | 焦家坡填埋场 | 门头沟区石景山区 | 600（2004） | |
20 | 房山区 | 半壁店填埋场 | 房山区 | 100（2005） | |
21 | 房山区 | 东南召填埋场 | 房山区 | 200（2005） | |
22 | 怀柔区 | 怀柔综合处理厂 | 怀柔区 | 200（2004） |
*来源：北京市垃圾渣土管理处网站
二、北京市垃圾产量及垃圾特性数据的预测
2.1 北京市垃圾产量的预测
随着北京市人口增长、经济发展和人民生活水平的提高，预测垃圾产生量以每年大约2%的速度增长。到2008年，北京市生活垃圾日产量将达到1.2万吨，垃圾年产生量约为438万吨；日产医疗废物将达到60吨左右；日产餐厨垃圾将达到1200吨左右。
随着居民环保意识的提高和政府的推动，开展垃圾源头分类的覆盖范围和资源综合利用水平将会逐年提高。预计今后每年将新增垃圾分类小区、大厦、工业区200至300个，每年可减少垃圾量约4.4万吨。
2.2 北京市垃圾特性数据的预测
随着经济发展和北京市人民生活水平的提高，预测城市生活垃圾成分的变化趋势为：有机物的比例增长、容重继续下降、热值不断上升、可回收利用物会愈来愈多，更有利于垃圾焚烧处理和资源综合利用。
三、北京市垃圾处理规划
根据《北京市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《落实奥运行动计划垃圾处理设施的建设规划》发展目标，2008年前，要完成新建15座垃圾处理设施，形成日处理垃圾1.25万吨的能力。具体建设项目包括：垃圾填埋场3座，综合处理厂7座，生活垃圾焚烧厂3座，转运站2座。近期建成丰台、阿苏卫、董村、朝阳、海淀、房山、怀柔7座垃圾综合处理厂和大屯、石景山2座垃圾转运站；2008年前建成安定（二期）、大杜社2座垃圾卫生填埋场和朝阳、南宫、海淀3座生活垃圾焚烧厂。
四、生活垃圾处理方案分析
4.1 城市生活垃圾处理方法
4.1.1 城市生活垃圾处理方法
国际上比较成熟的城市生活垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。
4.1.1.1 卫生填埋
卫生填埋是应用最早、最为广泛的城市生活垃圾的最终处置手段，其技术比较成熟，操作管理简单，投资和运行费用较低，是目前世界多数国家的主要垃圾处理方式。其缺点是垃圾减容效果差，需占用大量的土地资源；厂址选择受地理和水文地质条件限制较多，较为困难；垃圾渗沥液及沼气的收集和处理难度大，易对地下水和土质造成污染，且存在爆炸隐患。因此，垃圾填埋的处理方式已经不再适合人口密集、土地资源紧缺的国家和地区。国外正在逐步减少垃圾直接填埋量，尤其在欧盟各国，已强调垃圾填埋只能是最终的处置手段，而且只能是无机物垃圾，在2005年以后，有机物大于5%的垃圾不能进入填埋场。
4.1.1.2 垃圾堆肥
垃圾堆肥是利用微生物，有控制地促进城市生活垃圾中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生化过程。目前较好的堆肥方式为动态高温堆肥。在现代堆肥技术的发展过程中，由于堆肥的产品质量和销售市场问题，致使垃圾堆肥的发展受到一定限制。目前，欧美各国采用的堆肥技术大都用于庭院修剪物、果品蔬菜加工的废弃物、养殖场的动物粪便和酿造业的废弃物等。
4.1.1.3 垃圾焚烧
垃圾焚烧技术作为一种以燃烧为手段的垃圾处理方法。随着城市生活垃圾可燃物和易燃物的增加，及各种先进技术的发展和应用，使垃圾焚烧技术不断得到完善和发展。据不完全统计，到2004年全世界约有各种类型的垃圾焚烧厂2200余座。
4.1.2发达国家垃圾处理状况
二十世纪九十年代以来，由于全球经济的飞速发展和城市生活垃圾处理技术的不断提高，世界各国城市生活垃圾处理方式的比例也发生了明显变化，传统的填埋法所占的比例开始下降，堆肥法所占的比例基本不变，而焚烧法的应用有较大的提高。据有关资料统计，世界各国和地区垃圾处理方式的比例见下表：
表2 世界各国和地区垃圾处理方式的比例(%)
国家和地区 | 焚 烧 | 填 埋 | 堆 肥 | 回 收 |
美 国 | 10 | 63 | 8 | 19 |
英 国 | 8 | 80 | -- | 12 |
法 国 | 42 | 45 | 10 | 3 |
荷 兰 | 35 | 45 | 5 | 15 |
比利时 | 54 | 43 | 0 | 3 |
德 国 | 36 | 46 | 2 | 16 |
瑞 士 | 59 | 12 | 7 | 22 |
丹 麦 | 48 | 29 | 4 | 19 |
奥地利 | 11 | 65 | 18 | 6 |
瑞 典 | 47 | 34 | 3 | 16 |
日 本 | 75 | 20 | 5 | -- |
新加坡 | 85 | 15 | -- | -- |
意大利 | 16 | 74 | 7 | 3 |
卢森堡 | 75 | 22 | 1 | 2 |
挪 威 | 22 | 67 | 5 | 6 |
西班牙 | 6 | 64 | 17 | 13 |
来源：张衍国，《垃圾清洁焚烧发电技术》，中国水利水电出版社，2004年3月
4.1.3 国内城市生活垃圾处理概况
由于历史和认识水平等多种原因，国内城市垃圾的处理水平一直较低。与日益增长的垃圾量相比，我国城市生活垃圾无害化处理设施非常匮乏，垃圾无害化处理率很低，造成的环境污染非常严重。据有关资料统计，2005年度全国30个省、自治区、直辖市（西藏和港、澳、台地区未统计）的城市垃圾量为1.6亿吨，垃圾处理量为0.82亿吨，处理率为51%，其余49%的城市生活垃圾未经妥善处理。
2004年，国内共有城市生活垃圾处理设施559座（西藏和港、澳、台地区未统计），其中，垃圾填埋场444座，占79.4%；综合处理厂、堆肥场61座，占10.9%；各类垃圾焚烧厂54个，占9.7%。国内城市生活垃圾处理设施的处理规模为235819吨/天，约为0.8089亿吨/年，其中，垃圾填埋场处理规模为205889吨/天，占总处理量的86.3%；综合处理厂、堆肥场处理规模为15347吨/天，占总处理量的6.4%；各类垃圾焚烧厂处理规模为16907吨/天，占总处理量的7.1%。
4.2 垃圾处理工艺比较
垃圾的无害化、减量化、资源化处理的工艺主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。三种垃圾处理工艺的比较见表3。
表3 三种垃圾处理方式比较
内容 | 卫生填埋 | 堆肥 | 焚烧 |
操作安全性 | 较好，注意防火 | 好 | 好 |
技术可靠性 | 可靠 | 可靠，国内有相当经验 | 可靠 |
占地 | 大 | 中等 | 小 |
选址 | 较困难，要考虑地形、地质条件，防止地表水、地下水污染，一般远离市区，运输距离较远。 | 较易，仅需避开居民密集区，气味影响半径小于200m，运输距离适中。 | 易，可靠近市区建设，运输距离较近 |
适用条件 | 无机物>60% 含水量<30% 密度>0.5t/d | 从无害化角度，垃圾中可生物降解有机物≥10%，从肥效出发应>40%。 | 垃圾低位热值>4200kJ/kg时不需添加辅助燃料。 |
最终处置 | 无 | 非堆肥物需作填埋处理，为初始量的20-25%。 | 仅残渣需作填埋处理，为初始量的10%。 |
产品市场 | 可回收沼气发电。 | 建立稳定的堆肥市场较困难。 | 能产生热能或电能。 |
建设投资 | 较低 | 适中 | 较高 |
资源回收 | 无现场分选回收实例，但有潜在可能。 | 前处理工序可回收部分原料，但取决于垃圾中可利用物的比例。 | 前处理工序可回收部分原料，但取决于垃圾中可利用物的比例。 |
地表水污染 | 有可能，但可采取措施减少可能性。 | 在非堆肥物填埋时与卫生填埋相仿。 | 在处理厂区无，在炉灰填埋时，其对地表水污染的可能性比填埋小。 |
地下水污染 | 有可能，虽可采取防渗措施，但仍然可能发生渗漏。 | 重金属等可能随堆肥制品污染地下水 | 灰渣中没有有机质等污染物，仅需填埋时采取固化等措施可防止污染。 |
大气污染 | 有，但可用覆盖压实等措施控制 | 有轻微气味，污染指标可能性不大。 | 先进成熟的焚烧技术和尾气净化技术对包括二恶英（Dioxin）在内的空气污染物均可很好地脱除。 |
土壤污染 | 限于填埋场区。 | 需控制堆肥制品中重金属含量。 | 无 |
4.3 生活垃圾焚烧处理方式分析
4.3.1 我国垃圾焚烧的现状及发展方向
随着经济的发展、人口不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多。在当今世界，大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当，可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染，并将占用大量的土地。二十世纪九十年代中期在西班牙发生的垃圾堆山体松动、滑移并严重污染海滨的严重事件，便是对人类发出的一次警告。可以说，垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。如何经济、有效地进行垃圾处理，是环卫和环保行业面临的一个亟待解决的问题。
垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一。焚烧处理的优点是减量效果好，焚烧后的残渣体积减少90%以上，重量减少80%以上，处理彻底，污染小，目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。但是，建垃圾焚烧厂投资及运行费用比较高。
我国兴建的大型垃圾焚烧厂，如深圳、上海等城市建设的垃圾焚烧厂主要是引进国外关键设备。面对市场的要求，我国一些有实力的厂家引进国外技术，生产垃圾焚烧炉，以期降低设备成本，逐步实现焚烧设备的国产化。同时，国内对流化床技术应用于垃圾焚烧处理也取得一定进展。
4.3.2 我国部分垃圾焚烧项目概况
中国从80年代末，深圳市引进日本三菱重工垃圾焚烧技术以后，随着城市建设的发展，垃圾焚烧发电厂逐渐建立。目前建成和拟建的垃圾焚烧厂有数十座。上海、广州、深圳、珠海、天津、大连、太原、哈尔滨、福州、温州、杭州、苏州、东莞、顺德、南海、北海等大中城市都相继建设垃圾焚烧发电厂。
4.4 垃圾焚烧处理技术的选择
4.4.1 我国垃圾焚烧处理技术
我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于上世纪80年代中期，“八五”期间被列为国家科技攻关项目，目前有深圳、宁波、上海、北京、绍兴、珠海、太原、石家庄、厦门、成都、杭州、金华、东莞以及其它中等城市采用了生活垃圾焚烧技术，部分已相继投产运行。
综合目前我国生活垃圾焚烧技术应用的现状，大致归纳为两种类型：一是国产化焚烧技术设备，包括炉排炉、旋转窑炉及流化床焚烧炉，这部分设备有些经过试运转效果较好，有些需进一步改进、提高；其中流化床焚烧炉技术应用较多，这技术以中科院、清华大学和浙江大学等科研院校为代表的科研成果。二是从国外引进关键技术设备与国产技术设备相结合的生活垃圾焚烧系统，在这部分设备中，以引进关键的炉排炉技术为主，如上海江桥、上海浦东、深圳、广州、北京、宁波、厦门等；也有一些城市采用引进循环流化床焚烧技术设备，如哈尔滨、太原、大连等。垃圾处理技术选用不仅取决于技术本身，而且取决于城市的经济条件和自然环境，总之要因地制宜。。
目前，我国正面临着由于城市人口不断增加，土地资源日益紧张而导致垃圾出路难的严重局面，因此在十一五期间及其以后，垃圾焚烧处理将会有较快的发展特别是在经济较发达的地区，这也符合我国可持续发展战略的要求。
4.4.3 北京市垃圾焚烧处理发展规划
北京市属于特大型城市，垃圾产生量大，合理运输范围内垃圾处理厂的建设用地有限，应当大比例使用可使垃圾有效减容的处理技术。现有的垃圾处理系统中，大量占用土地的卫生填埋占90.6%，具有垃圾减容效最好的焚烧仅占2.5%。这是与北京城市地位很不相称的。北京作为首都，土地资源非常宝贵和紧张，大部分已建垃圾填埋场填埋期限将到，寻找新的填埋场地非常困难。因此，北京以填埋为主的城市生活垃圾处理方式是必须要调整的。
根据《北京市国民经济和社会发展第十一五规划纲要》、《北京市“十一五”时期环境卫生事业发展规划》（上报稿）和《落实奥运行动计划垃圾处理设施的建设规划》，2010年前，北京市要加快实现城市生活垃圾处理以卫生填埋为主的方式向资源化综合利用方式的转变；要以建设生态城市为目标，大力推进生活垃圾的减量化、资源化和无害化，进一步提高垃圾无害化处理率；科学调整工艺比例，逐步建立起城乡统筹、布局合理、技术先进、资源得到有效利用的现代化垃圾治理体系。为此，在“十一五”期间将新建生活垃圾处理设施26座，并要调整处理工艺技术比例，减少混合垃圾直接填埋量，使焚烧、堆肥、填埋的工艺比例达到4：3：3。届时全市将拥有生活垃圾处理厂（场）32座（其中包括4座大型的垃圾焚烧厂），具有每日接纳1.6万吨原生垃圾的能力；垃圾无害化处理率城区达到99%，郊区达到80%。
根据北京市各区垃圾产量和收集清运方式，规划在阿苏卫建设1000吨/日垃圾焚烧厂，消纳东、西城区垃圾；在朝阳区高安屯建1600吨/日的垃圾焚烧发电厂；在海淀区六里屯建1800吨/日的垃圾焚烧发电厂（分两期建设，一期工程为1200吨/日）；在丰台区建1000吨/日规模的垃圾焚烧厂；在大兴区南宫建1000吨/日垃圾焚烧发电厂，消纳崇文区、宣武区和部分朝阳区、丰台区、大兴区的垃圾。这些垃圾焚烧厂全部建成，可以使北京市的垃圾焚烧日处理量达5400吨，占8个城近郊区垃圾产量的50%。
上述规划中将焚烧厂厂址选在转运站或填埋场，主要是从垃圾运距和周边环境考虑。焚烧厂规模以大于1000吨/日级大型垃圾焚烧厂为主，是因为大型垃圾焚烧厂的燃烧控制、污染控制和热能利用水平都较高。
北京市是一个人口数量大、密度高、周边可供垃圾填埋的用地越来越难寻觅的城市，提高垃圾焚烧处理比例，将是未来生活垃圾处理的必然选择，根据人口密度和土地资源相近的发达国家的城市垃圾处理技术发展状况，在未来的10～15年，北京市的垃圾焚烧处理的比例超过50%应该是合理的。
4.5 垃圾焚烧处理的可行性
垃圾焚烧处理技术现在已经是一种成熟、可靠的垃圾处理技术。选择焚烧处理垃圾要关注的问题一是垃圾的特性，二是焚烧过程的优化，三是污染的控制。
垃圾特性中主要是垃圾的低位热值。发达国家和地区的垃圾低位热值在1800～2400kcal/kg范围，北京市垃圾的低位热值约为1000～1100kcal/kg，而由于垃圾中水份在垃圾坑有渗出现象，入炉垃圾的水份可减少10％以上，因此入炉垃圾的热值在此基础上又有一定程度的提高，因此无需辅助燃料就能稳定地燃烧。
垃圾焚烧过程的优化和污染的控制，都有多种成熟的设备和方案可供选择。对于普遍关注的二恶英污染问题，可在焚烧过程和后续烟气净化中得到有效抑制。因此，垃圾的焚烧处理方式完全可以达到减量化、资源化和无害化的需要，把对环境的危害降到最低。
作者简介：韩志明，北京金州工程有限公司高安屯垃圾焚烧EPC项目部技术部经理
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