國外垃圾處理技術現狀及對北京的啟示

柳曉斌 北京市市政市容管理委員會渣土處

1 前言

隨著社會經濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，城市生產生活過程中產生的垃圾廢物也日益增多。據不完全統(tǒng)計，全世界每年丟棄25億～40億噸垃圾。2004年，中國的城市垃圾產量首次超越美國，躍居世界第一位。目前，全國城市生活垃圾每年產生量約為3億噸，侵占土地面積多達500平方公里，全國約有2/3的城市處于垃圾包圍之中，有1/4的城市已無適當場所堆放垃圾。而根據科技部統(tǒng)計，我國城市生活垃圾人均年排放量達440千克，并且仍在以年均10%的速度增長。

近年來，我國政府高度重視城市生活垃圾處理和處置問題。2011年，國務院下發(fā)的《關于進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》中提出，到2015年，全國城市生活垃圾無害化處理率達到80%以上，直轄市、省會城市和計劃單列市生活垃圾全部實現無害化處理。

目前，我國生活垃圾的處理方式主要以混合收集、填埋處理為主。而國外發(fā)達國家早已推廣垃圾分類收集處理，并有效地減少垃圾填埋過程中的滲濾液以及有害氣體，實現了垃圾處理的減量化、資源化和無害化。本文論述了國外城市生活垃圾處理技術現狀，分析了各種技術的優(yōu)缺點，從而為北京的生活垃圾處理提供參考。

表1 發(fā)達國家垃圾處理傳統(tǒng)方法比例

2 國外垃圾處理技術現狀

國外普遍觀點認為，垃圾是一種放錯了位置的“資源”。國際能源署（IEA）特別將垃圾轉變?yōu)槟茉醋鳛槠浒l(fā)展目標之一。在近一個世紀的垃圾處理技術發(fā)展歷程中，國外已基本形成了以填埋、焚燒和堆肥三種傳統(tǒng)工藝（見表1）為主的技術模式。同時，隨著厭氧消化技術和生物質氣化技術的發(fā)展，國外也涌現了厭氧發(fā)酵、垃圾氣化等新興技術模式。

2.1 填埋法

英國最早于1930年，美國于1940年開始采用生活垃圾填埋技術。填埋處理方法是將垃圾傾倒在選定的場所，填埋到一定厚度，并用機器碾實后在上面覆蓋一層泥土。填埋法是最早應用的一種傳統(tǒng)方法，填埋法技術比較成熟，處理量大，費用低，是當今主要的處理方式之一。從無控制的填埋，發(fā)展到衛(wèi)生填埋，包括濾瀝循環(huán)填埋、壓縮垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。采用填埋處理法，首先要防止從廢物中擠壓出的液體濾瀝及雨水徑流對地下水的污染。其次，填埋場應設置排氣口，使厭氧微生物分解過程中釋放出的甲烷等氣體能及時逸出，避免發(fā)生爆炸。但是，填埋法需要占用大量的土地資源，未來垃圾處理方法中，填埋法的應用將會越來越少。

2.2 堆肥法

對堆肥技術進行科學研究始于20世紀20年代的荷蘭。堆肥化處理是指在人工控制條件下讓垃圾中的有機物在微生物作用下降解轉化為穩(wěn)定的腐殖質，使其成為可施于農田的土壤改良劑。堆肥技術比較簡單，適合于易腐有機質含量較高的垃圾處理，可對垃圾中的部分組分進行資源利用，且處理相同質量垃圾的投資比單純的焚燒處理大大降低。堆肥必須是將新鮮的垃圾首先進行分類后再將易腐有機組分進行發(fā)酵。目前，國外垃圾堆肥廠數量總體呈下降趨勢，但垃圾堆肥技術的發(fā)展并沒有停頓，應用最廣的是機械生物技術（MBT)。河北省高碑店市的垃圾處理即采用德國先進的MBT主體技術，對垃圾進行機械分揀、生物處理和后處理，產生生物穩(wěn)定的堆肥產物，設計每年可處理城市生活垃圾4萬余噸。

2.3 焚燒法

焚燒法是一種高溫熱處理技術，即以一定空氣與垃圾在焚燒爐內進行氧化燃燒反應，垃圾中的有害有毒物質在高溫下氧化、熱解而被破壞。焚燒法減容效果明顯，無害化程度很高，處理周期短，占地面積小，目前在發(fā)達國家已被廣泛采用。焚燒處理技術的特點是處理量大，減容性好，無害化徹底，焚燒過程產生的熱量用來發(fā)電可以實現垃圾的能源化。

目前，世界各地應用的垃圾焚燒爐達200多種，但應用廣泛、具有代表性的主要有四大類，即：流化床焚燒爐技術、回轉窯焚燒爐技術、爐排型焚燒爐技術、垃圾熱解氣化焚燒爐技術。目前處理生活垃圾應用最廣的為機械爐排爐，其次為流化床爐，回轉窯焚燒和熱解氣化焚燒所占比例較小，主要用于處理醫(yī)院垃圾和化工廢料。

2.4 垃圾氣化處理

垃圾氣化是將垃圾中有機成分（主要是碳）在還原氣氛下與氣化劑反應生成燃氣（CO，CH4，H2等）的過程。一般是通過部分燃燒反應放熱提供其它制氣反應的吸熱。氣化反應的產物為燃氣和灰分，其目標產物為單一的氣態(tài)燃氣。理想情況下，燃氣中包含了氣化原料中的所有能量，而實際的能量轉化率為60%～90%。熱解氣化過程是在貧氧或缺氧氣氛下進行，從原理上減少了二噁英的生成，同時大部分的重金屬在熱解氣化過程中溶入灰渣，減少了排放量。目前，我國還沒有商業(yè)模式的垃圾直接氣化爐，而德國、瑞士等國已有成型的垃圾氣化技術，典型的代表有Texaco、Noeu-KRC等公司。

2.5 厭氧消化（發(fā)酵）

厭氧消化（發(fā)酵）技術是國外一種很有前景的處理垃圾的方法，近年來得到了許多國家政府的大力支持。嚴格地講，垃圾填埋產生的填埋氣也是利用厭氧消化技術生產填埋氣，只是填埋氣中甲烷含量較普通沼氣較低。將通過分選的有機垃圾（比如過期食品、餐廚垃圾等）和其他有機廢棄物（比如畜禽糞便、有機廢水、能源作物等）混合發(fā)酵是國外的主流技術。因為混合物料發(fā)酵優(yōu)于單一物料發(fā)酵。

相對于填埋法，垃圾在發(fā)酵罐中混合發(fā)酵產氣量高、甲烷含量高且甲烷排放量少，便于沼氣集中高效利用。許多國家針對垃圾厭氧消化產沼氣制定了專門的補貼政策，鼓勵利用垃圾和其他有機廢棄物混合發(fā)酵。我國的沼氣工程雖然發(fā)展勢頭很猛，國家扶持力度也很大，但都是針對農業(yè)廢棄物，針對城市有機垃圾的沼氣工程幾乎沒有。

2.6 其他技術

在垃圾處理技術發(fā)展過程中，國外也出現了一些前沿技術。比如利用餐廚垃圾進行生物制氫；蚯蚓處理技術是通過蚯蚓和微生物的協(xié)同作用使餐廚垃圾中的有機物進行分解和轉化，最終生產出優(yōu)質肥料；提取生物降解塑料技術最早由日本九州工業(yè)大學的Shirai等在1999年提出，主要是利用微生物對餐廚垃圾進行發(fā)酵生產乳酸，從而合成聚乳酸這種可降解塑料。發(fā)酵廢棄物通過處理后可作為飼料和肥料出售。

根據國外的研究和應用現狀，筆者將各種垃圾處理技術進行比較并總結了各自的優(yōu)缺點。見表2。

表2 生活垃圾處理技術的優(yōu)缺點

3 國外垃圾處理對北京市的啟示

借鑒國外的垃圾處理現狀和技術，筆者提出了針對北京城市生活垃圾處理的幾點意見，供城市管理者參考。

3.1 建立完善的垃圾分類收集體系

科學的垃圾分類，是垃圾減量化、無害化、資源化處理的基礎。各國都把垃圾分類收集作為垃圾處理的前提和基礎。北京在推廣垃圾分類收集過程中，首先要使市民了解何為可回收垃圾，何為不可回收垃圾。

其次，政府應進一步完善分類處理設施，建設方便的垃圾分類收集運輸裝置。帶壓縮站的集裝箱壓縮收運系統(tǒng)將是今后生活垃圾收運系統(tǒng)重要的發(fā)展方向。此外，真空管道垃圾收集系統(tǒng)是目前世界上最先進的垃圾收集系統(tǒng)，現已推廣至30多個國家與地區(qū)。北京在新建居住區(qū)可以嘗試引入真空管道垃圾系統(tǒng)。垃圾收集在實現機械化的基礎上進一步實現了自動化，垃圾流密封、隱蔽，和人流完全隔離，有效避免了垃圾收集過程中的視覺、嗅覺污染，是生活垃圾收集的發(fā)展方向。

3.2 建立健全垃圾管理政策法規(guī)，加強政府監(jiān)管作用

在這一點上，日本和德國的做法值得我們學習。通過法規(guī)和經濟政策，日本和德國盡量避免垃圾的產生量，盡可能回收和再利用。北京在向“世界城市”邁進的過程中，需要完善垃圾處理的各種法令、法規(guī)，為垃圾處理的長期規(guī)劃提供法律依據和保障。

另外，對于生活垃圾的管理要做到“政企分開”，政府部門應轉變職能，主要進行政策制定和監(jiān)督管理工作，垃圾的清運處理工作逐漸從政府部門剝離，推向市場，由相關企業(yè)承包處理，垃圾產生者向處理公司支付一定的處理費用，而政府無需再提供大量垃圾清運、處置的財政補貼，垃圾處理公司實行市場化運作，自負盈虧。

3.3 建立和推行合理的垃圾收費管理制度

各國都實行了垃圾收費制度，這能大大調動居民垃圾減量、分類收集的積極性。北京在制定垃圾收費制度時，首先應制定科學合理的垃圾收費標準。既能夠補償垃圾收集、運輸和處理成本，也能合理盈利。其次，加大對垃圾收費的宣傳力度，動員居民積極參與。第三，制定和細化收費制度的配套政策措施，對于收費體系、費率結構、低收入戶的費用減免、單位垃圾容器體積以及費率等方面都應周密規(guī)劃。同時，對非法垃圾處置及其他違規(guī)行為制定有效的懲罰制度。

3.4 建立符合市場經濟的垃圾處理運行機制

北京垃圾處理屬于公用事業(yè)，由政府財政支付其運行費用。由于不產生經濟效益，無法調動垃圾處理行業(yè)的積極性，使得垃圾處理行業(yè)技術含量普遍偏低。所以，北京市可借鑒法國和新加坡的做法，加強政府在城市垃圾處理方面的主導作用。首先，要實行政企分開，建立政府和企業(yè)雙贏的機制。其次，讓垃圾處理企業(yè)以市場機制運行，強化對市場的監(jiān)管，讓市場機制直接貫穿垃圾處理的全過程。第三，調動私營企業(yè)和公眾的積極性。效仿法國和新加坡號召國民開展的“回收再利用”運動，我國一方面要發(fā)揮私營企業(yè)的活力，通過對其進行認證，鼓勵他們進行垃圾回收業(yè)務，由國家頒發(fā)給私營承包商執(zhí)照來處理一些有經濟價值的廢品。另一方面，要發(fā)揮社區(qū)公眾的參與熱情，加強對各類垃圾回收方法在各地區(qū)適用性和經濟性的研究，建立示范工程，發(fā)揮其示范作用。

3.5 加大資金投入力度

我國對于城市生活垃圾處理的資金投入僅占國民生產總值的1%～2%，而發(fā)達國家已達到2%～3%，日本的這一比例達3.7%，看似很小的差距，但是具體到國民生產總值的總量上卻相差甚遠。我國對于垃圾處理的資金不足是造成垃圾處理效率不高的另一原因。北京在今后的垃圾處理上，需要加大投資力度，建立一批政府為主導的垃圾處理示范工程。同時提高生活垃圾處理項目的政府補貼標準，對垃圾處理技術方面的創(chuàng)新技術進行獎勵；加快對已有不達標生活垃圾處理設施的技術改造。

3.6 研究多元化處理方法，開發(fā)適合國情的高效垃圾處理設備

北京市目前已經擁有一批運行良好的垃圾處理項目。但處理模式單一，基本上還是停留在堆肥、填埋和焚燒這三種傳統(tǒng)的處理方法上。而國外已有成功運行的垃圾直接氣化項目和垃圾混合發(fā)酵項目，在這些領域我國基本上還是空白。目前我國技術含量較高的垃圾處理設備幾乎全部依賴進口，因此開發(fā)適合國情的高效率的各種垃圾處理設備是實現垃圾資源化的關鍵之一。同時，應借助北京“科研中心”的優(yōu)勢地位，開展關于垃圾處理和資源化利用的前沿課題研究，縮小與國外發(fā)達國家的差距，提升我國的科研能力。

4 結束語

以上探討了國外垃圾處理的技術現狀和對北京治理城市生活垃圾的啟示。當然，從源頭減少垃圾產量是解決城市垃圾問題的最佳方法。城市垃圾處理是關系民生，關系我國城市可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題，需要政府、市場和群眾各方面共同擔負起相應的責任。