城市生活垃圾利用低碳化的前端管理与末端处理

第二节　城市生活垃圾利用低碳化的前端管理与末端处理

一、前端管理——垃圾分类回收制度

城市生活垃圾利用活动，一直遵循着优先次序原则，即减量（reduce）、再利用（reuse）、再循环（recycle）。最重要的方面是实行垃圾分类，在源头减量。“垃圾混置是垃圾，垃圾分类是资源。”^[13]垃圾分类是垃圾综合处理的前提和基础。城市生活垃圾原本是多种物质“无序”的组合，必须进行预处理之后，才能确定采用何种方式对垃圾进行最终处理，这样才能减轻垃圾末端处理的压力。分类收集将垃圾在源头上实现一定的“有序”状态之后再施以合理的处理方式，是城市生活垃圾资源化的最佳选择。如果将焚烧、堆肥等处理手段与分类回收结合起来，可以使垃圾填埋场的使用期限延长两年，节约大量的土地资源。对城市生活垃圾前端管理给予足够重视，做好垃圾分类回收工作，不仅可使一部分垃圾直接进行回收利用，还可以使垃圾在再利用的过程中更加有针对性，可以针对不同种类的垃圾采用不同种类的处理方式，进而减少垃圾处理的成本，使垃圾利用的效果有所提升。

根据不同的标准，可以对城市生活垃圾进行不同的分类。分类可见表6-3。

表6-3　城市生活垃圾分类

（续表）

有关城市生活垃圾的分类在相关的法律法规中也有所体现。《固体废弃物污染环境防治法》第42条及《城市市容和环境卫生管理条例》第28条第4款有城市生活垃圾分类的相关规定。2001年建设部制定的《垃圾分类收集方法与标识》、《垃圾分类收集名词术语》和《垃圾分类收集统计与评价指标》为我国城市生活垃圾的分类工作提供了相应的技术标准。这些法律法规、标准都在某种程度上为我国城市生活垃圾分类工作提供了一定的指导依据。2000年，北京、上海、广州、深圳、南京等8个城市被建设部确立为垃圾分类回收工作的重要试点城市，并明确将分类工作的核心精力投放到废纸、废金属、废塑料和废电池的分类收集上。这些试点城市结合自身的实际情况，积极推行城市生活垃圾分类收集，已制定和实施具有明显地方特点的城市生活垃圾分类收集实施细则，并已取得了阶段性的成果。上海从2011年开始将在18个街镇的1000个小区试点采取简单易用的垃圾分类法。^[14]2004年制定的《城市生活垃圾分类及其评价标准》，旨在使城市生活垃圾的分类收集规范化、有序化，以便高效地进行资源循环利用。该标准明确了城市生活垃圾的分类，见表6-4。

表6-4　《城市生活垃圾分类及其评价标准》关于城市生活垃圾的分类

由于我国居民普遍缺乏垃圾分类的意识，一时很难适应如此细致专业的分类，影响了垃圾分类工作的顺利展开。垃圾分类的标准也形同虚设。

我国国土面积广阔，地区间经济发展不平衡，各个城市生活垃圾的成分含量也各有不同，建立统一的标准进行分类有失妥当。政府对垃圾分类工作没有高瞻远瞩的计划，不注重对垃圾分类设施的投资建设，垃圾分类回收的体系不够健全，“分类收集，混合运输、处理”的问题未能找到合适的解决方案。目前我国城市生活垃圾的分类仍呈混合搁置状态，影响市容，将城市生活垃圾进行分类回收仍是一个艰巨的系统工程，需要政府长期广泛的宣传与推广以引起居民的足够重视，采用居民较易接受的方式，培育居民的环保意识，使居民循序渐进地养成垃圾分类的好习惯。

日本处理垃圾的方式得到了许多专家和学者的一致认可，具有较高的借鉴意义，其现有的垃圾分类标准堪称是典范。日本将城市生活垃圾主要分为以下几类。^[15]

表6-5　日本城市生活垃圾分类

日本不仅对垃圾的分类比较明确，而且对各种垃圾在收集时应注意的事项也作了严格的规定，比如说对于资源垃圾的捆绑方式、包装形式都有一定的要求，废纸类要精心打理整齐；对于不可燃垃圾中易伤人的金属物，规定了不同的存放容器。对粗大型垃圾的处理，日本主张以物易物，尽量使它们能够被二次利用，为了给公民提供方便，政府会专门设置场所供人们交换旧物。日本城市生活垃圾利用的高效，得益于它们详细的分类细则及严格的垃圾整理方法。在日本人的生活里垃圾分类扮演着重要的角色，是日本人习以为常的日常活动。

日本垃圾分类工作之所以如此成功，与它们严格的法律规定是分不开的，日本的垃圾分类在法律中都有明确细致的规定，这些规定促使日本的民众养成了垃圾分类的良好习惯。我国可借鉴其先进的分类经验，根据自身实际情况建立起具有地方特色的垃圾分类标准及城市生活垃圾分类的配套设施。首先，垃圾筒应该是颜色各异的，摆放在道路两旁方便市民进行垃圾投放，垃圾筒的颜色代表着桶内应投放的垃圾的种类，并将桶内应放置的垃圾类别以文字图案等显著的形式标记清楚，使居民能够一目了然。其次，改善运输工具及方式。收集方式分为散装收集和封闭式收集。目前以散装收集为主，手推垃圾车、拖拉机、小型汽车作为垃圾运输的工具。这些垃圾回收运输设备的封闭性不佳，城市生活垃圾运输的路线设计也欠合理，多种运输工具、运输方式并存，在垃圾运输的过程中常常会造成垃圾洒落在运输途中的现象，导致人群与垃圾接触的机率增加，对工作人员及居民的身体健康造成严重的危险，也污染了城市生活环境。因此，应该采取封闭化的袋装收集运输装置，并将收集过程进行细分，分为三种，即上门收集、定点收集和定时收集，将收运系统进行科学严谨的规划。^[16]再次，为不同种类的垃圾设置不同的处理中心。如日本就设置有较大废物处理中心、不可燃垃圾的收集中心、有害垃圾处理中继所，垃圾在经过了以上三个所处理之后才能被转运至资源化再利用中心、焚烧厂、填埋场等垃圾的终端处理场所。垃圾站的选址要考虑以下四个因素：不影响市容、方便居民投放、方便清洁工对垃圾进行清理、便于垃圾收集车的收集运输。

二、城市生活垃圾的末端处理

（一）城市生活垃圾末端处理的方式

就目前的潮流和未来的发展趋势来看，世界各国在城市生活垃圾末端处理上均倾向于填埋、堆肥、焚烧等三种方式。^[17]

一直以来，我国城市生活垃圾没有得到高度的重视和有效的管理规划，导致大量生活垃圾随处堆放，无人管理和看护，而末端处理方式也多以简单的填埋为主，仅有少量的简单再回收利用，几乎没有人注意到垃圾这一资源的宝贵之处。原始的处置方式，不仅占用了大量的土地资源，包括大量可耕用土地和建筑用地，造成土地资源的浪费和利用率低下，而垃圾场附近的环境问题更加令人担忧，蚊蝇滋生，臭气熏天，恶水渗沥等问题对人们的生存环境造成了潜在的巨大威胁。由于缺少完善的收集和后续处理措施，现阶段大部分的城市生活垃圾填埋场在对二次污染防治方面仍未采取有效的治理措施。国内外学者通过城市生活垃圾填埋场对公共环境、公民身体健康的影响进行大量调研评估后，得出的结论是，城市生活垃圾填埋场能够在特定的条件和环境中不断产生对人体健康有巨大潜在危害的重金属离子和有机化合物。

自20世纪80年代开始，欧美等发达国家就已经开始利用堆肥的方法处理生活垃圾。和传统的处理方式相比，这一方法的优点在于绿色环保、投资成本低。现有的研究发现，经降解处理过的垃圾，不仅能够降低土壤的板结，提高孔隙率，利于水分的吸收和肥料的渗入，而且肥力也完全不输于人造化肥，可谓一举多得。在农业生产中利用堆肥种植的作物质量优异、口味独特，并且仅一次性施肥就能保持较长期的稳定增长态势，总体收益会有较大的提高，这为持久性农业生产带来巨大的经济效益。但是，在我国城市生活垃圾堆肥并没有得到长足的发展，反而一直裹足不前，基本处于停滞状态。究其原因，除了堆肥效率低下外，伴随堆肥时产生的大量恶水和刺鼻恶臭也是阻碍这一技术发展的难题。若要推动这种处理生活垃圾的方法进一步发展，解决堆肥场所对周围环境造成的各类污染是亟待解决的问题。随着现代技术的发展，人们有望在提高堆肥效率的同时，也一并能够解决环境污染问题，使城市生活垃圾堆肥处理成为一种有效的解决垃圾的好方法。

城市生活垃圾焚烧发电和一般的热电厂发电类似，只不过把原煤或油料变成了生活垃圾而已。在资源紧缺、能源匮乏的中国，发展生活垃圾焚烧发电技术有非常良好的应用前景。生活垃圾焚烧发电技术的应用，不仅能够对保护环境有所助力，符合发展循环经济、建设节约型社会和保护生态环境的可持续发展战略，对提高我国的能源保障程度也大有裨益。但是，值得注意的是，由于各种原因，我国城市生活垃圾焚烧发电技术还远远没有达到成熟的地步，不仅与国外先进技术相比有很大差距，与国内成熟的传统发电技术相比亦相差甚远。

（二）城市生活垃圾末端处理的措施——垃圾焚烧发电技术的利用

1.城市生活垃圾焚烧发电的优势

20世纪70年代，能源危机迫使世界各国开始考虑新能源问题，而当时城市化进程中因生活垃圾不能及时处理而急剧的增加，使得人们把找替代能源的目光转向那些可以燃烧发电的生活垃圾，之后，城市生活垃圾焚烧发电技术在世界各地尤其是欧美等发达国家开发出来并得到了完善。德国和美国在垃圾焚烧发电上拔得头筹，率先利用这一新技术为人类在寻找替代能源和有效处理垃圾方面指明了方向。据统计，早在20世纪60年代，德国就建成并投入运营了7台焚烧炉，能够满足两百万居民的正常生活用电；而到了80年代中期，这一数据翻了十倍之多，让大约35%的居民因此受益，而焚烧炉的使用数量也翻了约7倍。美国和日本垃圾发电技术率先实行商业化模式运营，已成为城市生活垃圾资源化利用发展最快的国家。在美国的底特律市拥有日处理垃圾量为四千吨的世界上最大的垃圾发电厂。由于众所周知的特定地理环境限制，日本十分重视垃圾焚烧发电技术的开发，目前在世界范围内也保持领先地位。早在20世纪80年代末期，日本生活垃圾的焚烧比例已经高达七成之多，90年代开始，约四千万吨垃圾被用于焚烧发电。^[18]目前在世界各地，垃圾焚烧发电方兴未艾，考虑到资源回收和发电的需要，发达国家在垃圾焚烧发电方面走在前列，已有数以千计的垃圾焚烧发电厂分布在30多个国家和地区。

随着工业经济的迅速发展，城市生活垃圾快速大量增加，我国城市环境污染问题日益突出，城市生活垃圾处理问题得到了中央到地方各级政府的高度重视，垃圾焚烧发电也随之发展。1998年，国家计委首次提出“垃圾发电也是一种新型能源”，并为垃圾发电提供了优惠政策。1999年年底，上海和法国通过资金和技术合作投建了上海浦东新区生活垃圾焚烧厂，该垃圾焚烧发电厂于2001年投入运行，日处理能力为1000吨垃圾，年发电量为1.2亿度。2001年，北京市的第一家垃圾焚烧发电厂在朝阳区建立，日焚烧处理能力为1200吨，年发电量1.4亿度，约能处理朝阳区生活垃圾量的一半。此后，“十五”期间全国有近二十座垃圾焚烧发电厂在上海、天津、杭州、哈尔滨等大城市陆续建成。仅2004年到2008年间投入运营的生活垃圾焚烧厂就多达34座。按照国家“十一五”规划要求，我国在建和拟建的垃圾焚烧发电厂多分布于北京、上海、天津、重庆、广东、江苏、浙江等经济发达地区。目前，经济欠发达地区已建成的垃圾焚烧发电厂还不多，但规划建设中的生活垃圾焚烧电厂数量正在快速增加。

城市生活垃圾焚烧发电技术已有几十年的发展，作为一种世界性趋势的垃圾处理方式与传统的填埋技术相比，焚烧发电更加符合“无害化、减量化、资源化”的原则，其主要优势体现在^[19]：（1）无害化比较彻底。在极高的温度下，经过充分燃烧，生活垃圾中含有的可能对人体和环境有害的有毒物质能够比较完全地分解，而不会保留在土壤、大气、水体中；质量过硬的烟气净化系统也可以把烟气中可能产生的污染物的含量进行二次处理进而达到环保部门要求的排污范围，环保效果好。（2）减量化效果比较好。焚烧设备全封闭运行，焚烧技术可以使城市生活垃圾焚烧之后的体积减少80%～90%、重量减少约80%。（3）资源化效果比较好。如果全国城市生活垃圾完全进行焚烧再利用，每年大概可节约超过3.6×107吨的煤，减少超过9.4×107吨二氧化碳排放，既可有效抑制全球气候变暖，又能替代大量的化石能源资源、为中国节能减排和低碳经济建设做贡献。（4）焚烧发电技术比较成熟。质量合格的垃圾焚烧系统可以保证燃烧过程达到最佳状态，二次污染相对来说还是比较小的。（5）焚烧发电综合效果好。焚烧发电只需要很小的土地面积，而且因为污染较小，能够在离市区比较近的地方建厂，这样就可以避免类似填埋场选址时遇到的问题，而且可以在一定程度上降低垃圾收运过程中的成本。

2.城市生活垃圾焚烧发电的制约因素

城市生活垃圾焚烧发电，被视为解决发展与环境保护冲突的一项重要的“科技产业”，得到政府大力支持，包括为厂商提供优惠贷款、保证利润、奖励投资、甚至承担兴建费等。城市生活垃圾焚烧发电虽然得到了较快的发展，但是质疑声也不绝于耳。目前，发展城市生活垃圾焚烧发电技术主要面临下列两个方面的制约因素。

（1）发电成本高，发展速度受制约

“上海对新建的浦东城市生活垃圾焚烧发电厂总投资高达6.7亿元，设计装机容量为1.7万千瓦发电机，年发电量约为1.1亿度，假设整个发电厂的使用期限是20年，那么仅依靠发电来完成建设资金的回笼，则每度电的费用为：6.7亿÷（1.1亿×20）＝0.3元／千瓦时，再考虑到银行的贷款利率，假定为5%，那么每度电的电费又将增加至0.45元，再加上发电厂的整体运营费用（不包括还本利息）按每吨约需要101.8元，则每年的运行费用需101.8×1000×365＝3715.7亿元，那么分摊在每度电上的费用为3715.7÷1.1亿＝0.3378元／千瓦时。汇总以上数据可知生产出每千瓦时电量的成本价约为0.79元。”^[20]这个价格与水电、火电相比，没有优势可言，而且我国垃圾集中回收处理水平低下，大部分地区公民垃圾分类意识薄弱，垃圾分类收集制度滞后，配套的垃圾焚烧发电厂建成投产后，面临垃圾供应不足的问题，导致发电小时数少，达不到规模效益。而且，需要注意的是，不论何种发电运行机组，其规模大小与运行人员的数量并无直接关联，即如果缩小城市生活垃圾焚烧发电厂投资建设规模，那么人力成本将会在整个发电成本中占很大的比例，这一情况是极其不合理的，应该极力避免。

北京师范大学欧美环境史博士生毛达在参与2007年北京市垃圾处理工作的调研后发现，北京作为拥有2500万常住人口的国际型大都市在垃圾分类的拨款每年仅仅只有约2000万元，相当于每人每年不到一块钱，而建成一个垃圾焚烧厂的投入可达数亿元。可见，国内对生活垃圾分类缺乏必要的关注和资金投入。这种在实际操作中不注重前端管理，意图在末端处理时达到高效的方式属于典型的“本末倒置”。城市生活垃圾分类收集处理的工作不能良好的落实，导致城市生活垃圾大部分含水率较高而含热值较低的垃圾进入焚烧炉，造成在垃圾发电过程中二次处理成本增加，进而带动整体的发电效益降低。而某些焚烧发电厂在高额经济利益的诱惑下，不顾国家禁令，在燃烧垃圾的同时会加大助燃的常规燃料的投放比例，以增加发电量。同时骗取各项支持生活垃圾焚烧发电项目的优惠政策所提供的专项高额资金补贴，造成财政收入大量流失而又没有起到应该发挥的作用。

严格地说，城市生活垃圾焚烧发电的根本目的是对垃圾进行合理利用，发电只是城市生活垃圾利用过程中产生的附带产品，并最终产生巨大的社会效益，带来正的外部效应。那么，垃圾焚烧发电的收入就应由上网电价、垃圾回收费补贴和政府公共财政补助三部分构成。但由于缺少明确的法律规定，垃圾焚烧发电缺乏完善的补偿机制，目前垃圾焚烧发电厂的收入主要来源于上网电价，垃圾回收费补贴和政府公共财政补贴落实未到位，这使得垃圾焚烧发电的经济效益受到严重的影响。要使垃圾焚烧技术得到广泛的推广应用，首先要解决垃圾处理成本及投资的问题。而垃圾处理的成本与城市生活垃圾前端的管理是密不可分的。

（2）技术存在缺陷，社会接受度低

科学技术作为一种工具，永远不可能解决人类社会的所有问题。社会问题单纯通过科学技术发展解决从来就是妄想。^[21]垃圾焚烧发电技术也面临着这样的困境。一些抵抗焚烧的团体甚至指出，城市生活垃圾选择焚烧的方式进行处理是既昂贵又不环保的选择，垃圾焚烧其实并不像鼓吹者所声称的那么干净减排，反而制造了更多更严重的污染后果。

在城市生活垃圾焚烧发电的过程中，尚有若干较为关键的技术问题需要解决：其一，焚烧发电的机理是在高温焚烧炉中，由可燃的生活垃圾分解产出的烟道气首先会将带有的巨大热能传递至加热水管外壁，然后热量会一步一步地传输到水管的水中，使之高温汽化，由此得到的高温蒸汽推动发电机工作产生电能或者直接经过管道输送到用户端。这一热量采集过程存在较大弊端。在通常情况下每增加一个中间环节就可能损失大量的能量，因此人们真正获得的电能或者高温蒸汽在总能量中的比例是很低的，初步测算将不会超过20%。^[22]其二，人们基于高效利用热量的想法，在高温焚烧炉中新增用于吸收热量的余热锅炉，但是余热锅炉的存在也同样会影响可燃垃圾的燃烧，降低垃圾处理量。另外，由于余热锅炉吸收了大量热量，因此将直接降低高温焚烧炉中的温度。这样导致连锁反应，一些热值很低、本来就不适合焚烧发电的生活垃圾燃烧得更加不充分，造成利用率下降。此外，在焚烧过程中产生的大量对人体有致癌作用的二恶英等物质的分解温度常常接近800℃，如果炉中温度下降过多，不足以支持这些有害物质的充分分解，那么造成的大气污染将是不可挽回的一旦出现这种极端情况，一个个垃圾焚烧厂将成为人类为自己挖掘的坟墓。其三，大多数生活垃圾受其本身性质所限，热值并不是很高，如果在运营过程中操作不善或者焚烧的垃圾配比不均一，很可能导致高温水蒸气压力较大浮动，进一步造成电压不稳。虽然人们在实际操作中可以采取反馈手段，但是反馈毕竟滞后，不能及时解决这个问题。如果添加煤和石油等燃料稳定电压，又会提高焚烧发电的成本。其四，焚烧发电在实际运作过程中存在一定的风险。如果焚烧厂厂商基于成本考量，在建厂时偷工减料，则可能导致豆腐渣工程的出现。加之，项目前期的风险评估几乎都是“在最完美的情况下”进行，忽略了难以杜绝的人为疏忽，而一旦出现疏忽，其后果是非常严重的。

正是由于城市生活垃圾焚烧发电技术存在以上种种缺陷，导致其在社会大众中的接受度较低，反对的声音一直存在。为了城市生活环境的美好，对城市生活垃圾进行治理是全社会的责任。城市生活垃圾不是“一定要焚烧”，焚烧也不是“目前最好或不得不做的选择”。垃圾焚烧发电项目的盲目上马只会导致垃圾处理成本的增加。城市生活垃圾利用低碳化问题，应该从源头入手，做好垃圾回收的前期分类处理工作，以便能够对资源进行合理的再次利用，省去二次处理的环节，减少末端处理的垃圾量，也使末端处理中存在的潜在危险降到最低限度。总之，不管利用何种技术手段对城市生活垃圾进行终端处理，在前期对城市生活垃圾进行合理科学的分类都是一项资源循环利用的最有效手段。