城市靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設(shè)計
——以南方某市為例

張瑞青, 杜 鵬, 閔海華, 梁 恒 ,張 濤

(1. 山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，濟南 250013;2.中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津 300381;3.泛華建設(shè)集團有限公司山東設(shè)計分公司，濟南 250013)

1 前 言

靜脈產(chǎn)業(yè)，最早是由日本學者吉野敏行提出來的，他認為在循環(huán)經(jīng)濟體系中，根據(jù)物質(zhì)流向的不同，可分為兩個過程: 一是從原料開采到生產(chǎn)“流通”消費的過程; 二是從生產(chǎn)或消費后的廢物收集運輸“分類分解”再資源化或最終廢棄處置的過程。仿照生物體內(nèi)血液循環(huán)的概念，前者可以稱為動脈過程，后者則可稱為靜脈過程[1]。

靜脈產(chǎn)業(yè)園也稱循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園，是指建立以靜脈產(chǎn)業(yè)為主導的生態(tài)工業(yè)園，把傳統(tǒng)的“資源-產(chǎn)品-廢棄物”的線性經(jīng)濟模式，改造為“資源-產(chǎn)品-再生資源”閉環(huán)經(jīng)濟模式，實現(xiàn)生活和工業(yè)廢物的循環(huán)再利用[2]，最終實現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境負荷降低的目的。

2 南方某市概況

南方某市總面積2 430km2，戶籍人口1 358 675人，流動人口235 468人，下轄7個街道、17個鎮(zhèn)。2016年12月，被列為第三批國家新型城鎮(zhèn)化綜合試點地區(qū)。

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，該市現(xiàn)有生活垃圾焚燒發(fā)電廠日均生活垃圾進廠量約1 100t，遠遠超出設(shè)計處理能力900t/d的總規(guī)模。預計至2020年，該市市政污水處理設(shè)施總體規(guī)模將超過30萬m3/d，市政污泥產(chǎn)量可達250t/d(以含水率80%計)；目前該市污泥主要采用衛(wèi)生填埋與堆肥農(nóng)用等方式處理，現(xiàn)有技術(shù)與設(shè)施均已不能滿足本市污泥無害化處理與環(huán)境保護的實際需求。原填埋場封場后，大量焚燒爐渣無處消納。另外本市目前尚無餐廚垃圾處理場所，餐廚垃圾無法得到有效規(guī)范處理處置。不僅容易造成環(huán)境污染，更易產(chǎn)生“地溝油”、“垃圾豬”等問題。因此本市急需建設(shè)生活垃圾、市政及工業(yè)污泥、餐廚垃圾及焚燒爐渣、飛灰的處理場所。

“十三五”期間是該市建設(shè)富庶、文明、開放、和諧城市關(guān)鍵時期。為保證經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，鞏固提升國家級生態(tài)城市創(chuàng)建成果，需重點解決城市固體廢棄物減量化、資源化、無害化處理處置問題。縱觀國內(nèi)外發(fā)達地區(qū)的廢物管理狀況，結(jié)合該市的實際情況，在城市近郊區(qū)建設(shè)固體廢物環(huán)境產(chǎn)業(yè)園區(qū)，對污染物進行集中處理，是解決廢物處理設(shè)施建設(shè)用地的關(guān)鍵問題，也是建設(shè)環(huán)境友好型社會和資源循環(huán)型社會的有效途徑。環(huán)境產(chǎn)業(yè)園區(qū)不僅可以實現(xiàn)污染幾種處理、風險集中控制，還可以提高各類城市固廢資源化利用率、節(jié)約土地資源。

3 園區(qū)選址

園區(qū)選址距離該市市區(qū)直線距離11km，實際運距約16km。園區(qū)占地面積為1 224畝。目前廠址用地主要為林地、果園。

4 產(chǎn)業(yè)類型和功能選擇

園區(qū)產(chǎn)業(yè)類型和功能選擇應從該市實際產(chǎn)業(yè)缺口需求出發(fā)，并結(jié)合園區(qū)的定位、未來發(fā)展趨勢及國際循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園案例經(jīng)驗，確定產(chǎn)業(yè)類型和功能布局。建設(shè)“固體廢棄物處理與處置、節(jié)能環(huán)保設(shè)備研發(fā)制造、尖端環(huán)保技術(shù)孵化、中德環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)交流合作”等功能為一體的國際型靜脈產(chǎn)業(yè)園，由6個功能組成。

(1)固廢處置功能區(qū)：主要承擔生活垃圾焚燒發(fā)電、污泥焚燒發(fā)電、飛灰填埋、餐廚垃圾處理等功能。飛灰填埋庫區(qū)使用完畢后進行封場綠化可以作為青少年環(huán)保教育的附屬綠地。

(2)資源再生利用功能區(qū)：主要承擔建筑垃圾再生利用功能。

(3)中德環(huán)保設(shè)備研發(fā)制造功能區(qū)：主要承擔中德環(huán)保技術(shù)交流、德國環(huán)保產(chǎn)品本土化轉(zhuǎn)化、環(huán)保設(shè)備研發(fā)、制造、展示功能。

(4)綜合管理服務功能區(qū)：主要承擔園區(qū)規(guī)劃、開發(fā)、建設(shè)、運營、技術(shù)咨詢等綜合管理和服務功能。

(5)科研宣教功能區(qū)：主要承擔園區(qū)教育培訓、宣傳展示、科研監(jiān)測等功能。

5 規(guī)劃項目

5.1 近期項目

近期以生活垃圾焚燒發(fā)電項目、污泥焚燒發(fā)電項目、飛灰填埋項目并重建成3大工程，近期投資12.6億元。

5.1.1 生活垃圾焚燒發(fā)電項目

①處理對象：該市11個鎮(zhèn)區(qū)分類收集后的生活垃圾。

②建設(shè)規(guī)模：總規(guī)模1 500t/d；一期800t/d；中期400t/d、遠期400t/d。

③占地面積：占地面積約為50畝。

④工藝方案。

垃圾車從物流口進入廠區(qū)，經(jīng)過地磅秤稱重后進入垃圾傾卸平臺，卸入垃圾貯坑。貯坑內(nèi)的垃圾通過垃圾吊車抓斗抓到焚燒爐給料斗，經(jīng)溜槽落至給料爐排，再由給料爐排均勻送入焚燒爐內(nèi)燃燒，選用EAVT機械爐排式焚燒爐。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)余熱鍋爐冷卻至190℃后進入煙氣凈化系統(tǒng)。余熱鍋爐以水為工質(zhì)吸收高溫煙氣中的熱量，產(chǎn)生4.0MPa，400℃的蒸汽。供汽輪發(fā)電機組發(fā)電。垃圾在爐排上待可燃份完全燃燒，灰渣落入出渣機，出渣機將爐渣推送至灰渣貯坑?；以A坑上方設(shè)有橋式抓斗起重機，可將匯集在灰渣貯坑中的灰渣抓取，經(jīng)固化后裝車運至附近的生活垃圾填埋場最終處置。

⑤技術(shù)先進性：系統(tǒng)采用負壓設(shè)計，無臭氣逸出；煙氣排放滿足歐盟現(xiàn)行最嚴苛的德國17.BimSchV煙氣排放標準，有效避免二次污染；經(jīng)濟節(jié)能，垃圾發(fā)電平均效率高；運行穩(wěn)定，年平均運行時間超過8 000h；零排放廢水處理系統(tǒng)；垃圾焚燒充分，污染物高溫分解徹底，無二次污染。

5.1.2 污泥焚燒發(fā)電項目

①處理對象：本市各市政及工業(yè)污水處理廠產(chǎn)生的污泥。

②建設(shè)規(guī)模：總規(guī)模含水率80%的污泥300t/d；近期：200t/d；遠期：100t/d。

③占地面積：占地面積約為50畝。

④工藝方案：污泥場外運輸為汽車運輸，污泥運輸車進場后，先經(jīng)汽車衡稱量，以計算進廠污泥量，然后進入儲泥池。污泥經(jīng)污泥計量斗下方的單螺桿式污泥泵通過管道將污泥傳送至污泥干化機內(nèi)。干化機換熱氣源為0.5mPa飽和蒸汽。污泥在干化機停留時間為3～5h后，含水率可降至40%左右，由干化機污泥排出口排出。干化后的污泥由皮帶機輸送到主廠房爐前污泥斗進行定量。給料借助自身重力和引入的送料風沿著落料管滑落進入爐膛。本項目采用EAVT污泥自持焚燒技術(shù)，選用鼓泡式流化床污泥焚燒爐，爐膛內(nèi)的整體溫度保持在850℃以上，同時，控制爐膛出口的氧量維持在6%～8%，保證煙氣中可燃成分的完全燃燒。鍋爐燃燒所需空氣分別由一、二次風機提供。離開爐膛并夾帶大量物料的煙氣經(jīng)高溫絕熱型旋風分離器之后，絕大部分物料被分離出來，經(jīng)返料器返回爐膛，實現(xiàn)循環(huán)燃燒。分離后的煙氣經(jīng)空氣預熱器進步換熱后由尾部煙道排出，煙氣出空氣預熱器時溫度降至150℃以下，在煙道經(jīng)過布袋除塵器除塵后，由活性炭吸附煙氣中重金屬及二噁英等成份后，最后由引風機引入爐后脫酸塔進行脫酸處理，處理后煙氣經(jīng)過脫酸塔上部煙囪排入大氣。

⑤技術(shù)先進性：可實現(xiàn)針對中國低熱值污泥的高效焚燒；系統(tǒng)采用負壓設(shè)計，無臭氣逸出；煙氣排放滿足歐盟現(xiàn)行最嚴苛的德國17.BimSchV煙氣排放標準，有效避免二次污染；運行穩(wěn)定且經(jīng)濟節(jié)能，年平均運行時間超過8 000h；零排放廢水處理系統(tǒng)；污染物高溫分解徹底，無二次污染。

5.1.3 飛灰與爐渣填埋項目

①處理對象：本市生活垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒產(chǎn)生的飛灰與爐渣。

②建設(shè)規(guī)模：飛灰產(chǎn)生量約40t/d。填埋場總庫容90萬m3。

③占地面積：占地面積約為260畝。

④工藝方案：生活垃圾焚燒發(fā)電廠的飛灰固化采用水泥+螯合劑的處理工藝，固化合格后，送本項目進行填埋處置。填埋場使用復合防滲系統(tǒng)，廢物從鋪設(shè)的襯層之上開始逐層填埋，逐步填高；為了防止地基的不均勻沉降，填埋物料的鋪設(shè)應滿鋪整個場底，使場底受力均勻。填埋場邊坡隨填埋高度的增加需進行一定的封場處理，地面以上的“收坡”坡度為1∶3，封場的頂面做成坡向四周的排水坡面。

⑤技術(shù)先進性：復合防滲系統(tǒng)，防滲層由柔性膜和粘土層構(gòu)成,分三層施工,滲透系數(shù)不大于5×10-7cm/s，滲透性極低,具有很好的防滲效果；具有可監(jiān)測性和可修復性；滲濾液處理效果好；沼氣利用效率高等。

5.1.4 園區(qū)污水廠項目

①建設(shè)規(guī)模和工程范圍：本項目主要處理對象為園區(qū)產(chǎn)生的滲濾液、生產(chǎn)廢水以及生活廢水。

①項目概況：園區(qū)的污水在污水廠進行統(tǒng)一處理，處理后回用。

②建設(shè)規(guī)模：近期處理規(guī)模為800t/d，遠期處理規(guī)模為1 200t/d。

③占地面積：占地面積約為50畝。

④工藝流程：污水→預處理→生化處理→深度處理→回用。

⑤技術(shù)先進性：全廠廢水處理零排放，無二次污染問題。

5.1.5 近期建設(shè)項目明細表(表1)

表1 近期建設(shè)項目明細表Tab.1 Details of recent construction projects

5.2 中遠期項目

逐步建設(shè)餐廚垃圾處理項目、建筑垃圾資源化利用項目、固廢博物館3大工程，園區(qū)遠期總投資20.6億元。

5.2.1 餐廚垃圾處理項目

①處理對象：本市主城區(qū)產(chǎn)生的餐廚垃圾、園林廢棄物、農(nóng)業(yè)秸稈等。

②建設(shè)規(guī)模：處理餐廚垃圾200t/d。

③占地面積：本項目占地面積約50畝。

④工藝方案：系統(tǒng)采用EEBM生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)設(shè)計；首先把餐廚垃圾通過專用餐廚垃圾車收運至卸料斗，經(jīng)過分揀、破碎、除油、制漿等預處理工段把餐廚垃圾制成含固率約為10%左右的漿料，分揀出的雜物送去焚燒廠焚燒。園林廢棄物與農(nóng)業(yè)秸稈等先經(jīng)過粉碎機破碎，與餐廚漿料混合后，由漿料泵入?yún)捬跸蕻a(chǎn)生沼氣，沼氣送至生活垃圾焚燒發(fā)電廠助燃。沼液排入園區(qū)的污水處理廠處理。厭氧發(fā)酵單元產(chǎn)生的沼渣為高效有機液態(tài)農(nóng)肥，不含污染物，可供本市轄區(qū)內(nèi)園林及農(nóng)業(yè)使用。

⑤技術(shù)先進性：系統(tǒng)采用負壓設(shè)計，無臭氣逸出；產(chǎn)沼氣效率高；運行穩(wěn)定且經(jīng)濟節(jié)能，年平均運行時間超過8 000h；副產(chǎn)高效有機液態(tài)農(nóng)肥。

5.2.2 建筑垃圾綜合利用項目

①處理對象：本市城區(qū)產(chǎn)生的建筑垃圾。

②建設(shè)規(guī)模：處理建筑垃圾500t/d。

③占地面積：占地面積約為150畝。

④工藝方案：原料堆場的建筑垃圾經(jīng)裝載機進入給料斗，首先經(jīng)振動給料機篩分，去除混入其中的細粒級泥料。經(jīng)過篩除泥料后的建筑垃圾經(jīng)一級破碎機破碎成粒徑100mm以下的細塊，通過皮帶機輸送至二級破碎將已經(jīng)過處理的建筑垃圾進行破碎，將建筑垃圾物料的尺寸范圍進一步調(diào)小，目的在于最終獲得粒徑分布合理，具有實際使用價值的建筑垃圾再生轉(zhuǎn)化產(chǎn)品。經(jīng)過二級破碎后的物料通過皮帶機輸送到振動篩分機篩分出不同粒徑范圍可再生骨料篩分后的物料分別通過皮帶機輸送至不同的骨料倉作為制磚用骨料貯存或再通過皮帶機轉(zhuǎn)運至制磚生產(chǎn)線進行制磚。剩余的廢渣土，運至垃圾填埋場填埋。

5.2.3 固廢博物館

關(guān)注垃圾就是關(guān)心民生，保護環(huán)境就是愛護健康，打造清潔就是創(chuàng)造價值。為喚醒民眾環(huán)保意識，了解固廢、認識固廢、關(guān)注固廢，利用園區(qū)內(nèi)的設(shè)施建造一個集環(huán)境教育、固廢培訓、文化旅游及固廢循環(huán)利用研究四大功能為一體的中國固廢博物館，將其打造成國內(nèi)領(lǐng)先世界一流的環(huán)保體驗教育中心、固廢處理培訓中心、垃圾與文化活動研究中心、固廢循環(huán)利用研究中心、綠色義工現(xiàn)場實踐活動中心。擬建項目總用地面積10畝。

5.2.4 中遠期建設(shè)項目明細表(表2)

表2 中遠期建設(shè)項目明細表Tab.2 Details of medium and long term construction projects

6 物質(zhì)鏈構(gòu)建

靜脈產(chǎn)業(yè)園以固體廢物為原料，將它們轉(zhuǎn)化為可重新利用的資源和產(chǎn)品，實現(xiàn)各類廢物的再利用和資源化，通過物流、能流傳遞方式把不同工廠連接起來，形成了資源共享、副產(chǎn)品互換的產(chǎn)業(yè)共生組合，建立“生產(chǎn)者—消費者—分解者”的物質(zhì)循環(huán)方式，實現(xiàn)了物質(zhì)閉路循環(huán)、能量多級利用和廢物產(chǎn)生最小化。

園區(qū)內(nèi)物質(zhì)聯(lián)系主要是不同處理設(shè)施間的原料〗互供，如生活垃圾及污泥焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的爐渣運至建筑垃圾綜合利用項目制取建材，焚燒飛灰進行固化處理后運至安全填埋場填埋；餐廚垃圾處理產(chǎn)生的沼氣制成CNG，供收運車輛加氣使用；各項目產(chǎn)生的污集中進入園區(qū)污水處理站進行處理，處理后的中水用于園區(qū)的綠化、洗車、沖廁、景觀用水(下圖)。

圖 靜脈產(chǎn)業(yè)園產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成Fig. Structure of venous industrial park supply chain

7 能量流構(gòu)建

園區(qū)能量集成應綜合考慮余熱能源量、能級梯度及能源原料利用等方面。余熱利用應盡可能提高其有效利用程度，利用余熱蒸汽和余熱發(fā)電方式實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源利用程度的最大化；能級梯度就是盡可能使用再生能源，從而減少使用初始能源；充分回收廢物中的生物質(zhì)能，提高園區(qū)的經(jīng)濟效益[3]。

園區(qū)主要能源為生活垃圾焚燒發(fā)電廠及污泥焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的電能及余熱，以及餐廚垃圾和廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣。電能并入城市電網(wǎng)，余熱蒸汽作為餐廚垃圾、設(shè)備研發(fā)制造工藝用汽、沼氣精制成為車用燃料。通過園區(qū)內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)項目之間“能源梯級利用”來提高能源利用效率，實現(xiàn)能耗的最小化，并最終實現(xiàn)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益的有機統(tǒng)一。

8 結(jié) 語

園區(qū)建成后，將實現(xiàn)消納生活垃圾55萬t/a左右、消納市政污泥7.3萬t/a、消納飛灰9.5萬t/a、消納餐廚垃圾及綠色廢棄物7.3萬t/a；消納建筑建筑垃圾18.3萬t/a。固體廢物產(chǎn)業(yè)集約化發(fā)展，可節(jié)約固體廢物處理設(shè)施土地二次開發(fā)利用投資、整合資源、降低成本，實現(xiàn)利潤最大化。園區(qū)景觀改造和環(huán)境整治，周邊居住用地和工業(yè)土地價值可提升；城區(qū)內(nèi)分散布局的固體廢物處置和資源化設(shè)施集中在園區(qū)后，騰出的用地可實現(xiàn)其本身的土地價值。走資本市場的道路，實現(xiàn)企業(yè)自身管理和效益的進一步提高。

參考文獻：

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[3] 閔海華，潘曉峰. 杭州大江東循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃構(gòu)思[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2017,25(3)：79-81.