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偏远贫困地区生活垃圾无害化处理方式的思考与探索

来源: 智慧四川天天播报  日期:2021-11-11 05:46:22  点击:56 
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四川同益科技集团 李斌

 

    国家发展改革委、住房和城乡建设部在2021年5月13日联合印发《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,规划中指出:中西部地区生活垃圾无害化处理能力依旧不足,西部及东北部分地区建制镇生活垃圾无害化处理率低于30%,远低于“十三五”相关规划提出的70%目标要求,区域发展不平衡状况依旧突出。特别是西部人口稀疏、人口偏远等特殊地区,受经济条件、人口数量、运输条件、基础配套设施等限制,尚未找到与当地经济发展水平相适应的成熟高效、经济适用的垃圾无害化处理模式。这种客观存在的问题,将直接影响这些地区的绿色高质量发展。围绕找到一条技术可应用,经济可承受,效率能达标的满足偏远贫困地区垃圾无害化处理之路,笔者通过对国内现有生活垃圾无害化处理主流模式的分析,对偏远地区当前处理现状,设施水平,垃圾量及成分的调研,当地财力状况的评估等方式,探索解决偏远贫困地区生活垃圾无害化的模式及方法,以供参考借鉴。

    进入21世纪,随着西部大开发战略和精准扶贫政策的实施,我国贫困和偏远地区人民生活水平有了明显提高,广大地区日益呈现出一派富裕、和谐、文明、民主的喜人新气象。然而,随着居民生活水平的提高,随之而来的生活垃圾也越来越多,部分贫困偏远地区大量产生和堆积的生活垃圾不仅影响了居民的日常生活,而且对周边环境也造成了较大的破坏,与居民对美好生活的愿望和优质环境要求还有较大差距,同时也制约着休闲旅游等新产业的健康发展。因此,科学、妥善地处理好生活垃圾,成为眼下中国特色社会主义建设的当务之急。

   (一)生活垃圾无害化处理的必要性

   1.落实国家垃圾处理政策的需要;

   2.构建环境友好型社会需要;

   3.改善环境质量,保障居民身体健康需要;

   4.加强文明城市建设,提高城市精细化管理的需要;

   5.发展循环经济需要。

  (二)生活垃圾无害化处理现状

   1.处置能力有差距

   生活垃圾产生量高,但垃圾处理量低,处理率不高,垃圾的产生量大而处理率低的矛盾突出。

   2.处置技术有差距

   垃圾焚烧方面技术不完全成熟,堆肥方面市场化应用程度不高,处置技术还存在较大差距。

   3.处置方式相对单一

    由于资金、技术等原因,我国生活垃圾处理主要以卫生填埋为主,焚烧发电及其他处理方式比例尚不到30%。

   一、国内主要生活垃圾处理方式

   (一)低水平的卫生填埋

    卫生填埋法是将固体废物在选定的场所填埋到一定厚度后,加上覆盖土,让其经过相当长时间的物理、化学和生物作用达到稳定。三部委(财政部、中宣部、教育部)在《生活垃圾处理技术指南》中指出:卫生填埋占用土地较多,臭气不容易控制;排放的甲烷以及二噁英等有毒有害气体难以收集处理;大量有机物和电池等物质的填埋,使卫生填埋渗滤液防渗透、收集处理系统负荷和技术难度大、投资高,处理后污水也难以达标排放;生活垃圾稳定化周期较长,生活垃圾处理可持续性较差,环境风险影响时间长。卫生填埋场填满封场后需进行长期维护,针对农村地区而言,真正做到符合国家标准的卫生填埋成本比较高,难以实现。且这种方法对自然条件要求较严格,适合用于土地资源充裕且环境风险影响较小的地区,旅游城市以及拥有重要生态资源的地区采用垃圾卫生填埋处理技术风险较高。

  (二)高成本,高风险的焚烧发电

   焚烧法是一种高温处理技术,在焚烧炉内有机废物与空气发生氧化燃烧反应,垃圾中的有毒、有害物质在高温下被氧化破坏。垃圾焚烧处理具有“减量化、无害化”的优点,且焚烧处理设施占地较省,垃圾稳定化迅速,减量效果明显,生活垃圾臭味控制相对容易,是目前国际和国内普遍推崇的城市生活垃圾处理技术。但其基建投资大,运营费用高,对处理垃圾的低位热值有一定的要求,进一步增加了运行成本;焚烧产生的二次污染较为严重,特别是生活垃圾不完全燃烧产生的二噁英一类剧毒物质,尽管是微量,人体长期摄取也可能引起癌、畸形等顽症,必须对烟气进行严格的处理。

   经过近百年的发展,其工艺技术虽已相对成熟,但运营管理费用高,对垃圾成分和管理水平有严格要求。适用于经济实力强、垃圾成份适合于焚烧、用地紧张的城市和地区。此外,如果焚烧配套措施控制不当,垃圾在焚烧过程中会产生大量的酸性气体和燃烧不完全的剧毒致癌有机组份而形成二次污染。

   (三)市场不稳定的堆肥处理法

   堆肥法是依靠自然界广泛分布的微生物的作用,在人工控制的条件下使垃圾中可生物降解的有机废物转化为具有良好稳定性的类似腐殖质物质的一种方法。但垃圾堆肥法对垃圾预处理要求较高,要求垃圾堆肥处理厂必须具有一定容量的贮存设施,所以操作管理过程复杂、设备费用高,实践过程困难。一是垃圾堆肥受市场行情影响很大,若农户不愿使用,则无法解决堆肥的销路问题,难以维持堆肥生产;二是仍有部分堆余物需采用卫生填埋法进行最终处置,且若垃圾中的汞、铬、锌等重金属物质进入堆肥中,就会造成土壤二次污染;三是堆肥处理的垃圾组份要求有机物含量不小于20%,含水率在40%-60%之间,对技术水平要求较高。

   二、我国偏远贫困地区主要特点

   据统计,我国的现有艰苦边远地区县级行政区共有984个(数据来源于《全国艰苦边远地区划分名单》),占全国县级行政区域35%(截至2019年底,中国共有县级行政区划单位2846个,包括965个市辖区、387个县级市、1323个县、117个自治县、49个旗、3个自治旗、1个特区、1个林区),主要集中在四川、云南、贵州、甘肃、山西、新疆等地。目前,我国偏远贫困地区在生活垃圾无害化处理上主要有以下难点:

   1.地理特征差异大,地势起伏大,盆地、高原、山川相互交错,地貌多样性,山涧、河流纵横,气候复杂多变,环卫基础设施建设困难。

   2.经济欠发达,产业结构单一,生产力发展有限,人民收入水平低,政府财政压力大,无力大面积进行环卫基础设施建设。

   3.城镇化率低,基础设施建设薄弱,交通不发达,人口分散,乡镇间距大,集中收运困难,收运成本高。

   4.人口总量小,生活垃圾产生量小,且种类单一,不具备建设大规模化生活垃圾处理设施条件。

   三、国内主要生活垃圾处理方式在偏远贫困地区应用存在的困难 

  (一)卫生填埋

   1.卫生填埋占用土地较多,臭气不容易控制;排放的甲烷以及二噁英等有毒有害气体难以收集处理,偏远贫困地区生态屏障脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度极大;

   2.大量有机物和电池等物质的填埋,使卫生填埋渗滤液防治系统、收集处理系统负荷加大,技术难度加大,投资增高,处理后污水也难以达标排放,偏远贫困地区财政能力薄弱,无法承担高昂的处置费用投入;

   3.生活垃圾稳定化周期较长,生活垃圾处理可持续性较差,环境风险影响时间长,加之偏远地区河流、湖泊纵横交错,一旦填埋设施损坏、老化,污染极易扩散;

   4.卫生填埋场填满封场后需进行长期维护,针对农村地区而言,真正做到符合国家标准的卫生填埋成本较高,难以实现。

    案例:2021年4月,中央第八生态环境保护督察组下沉云南省西双版纳州督察发现,景洪市城市生活垃圾处理场运行管理极不规范,环境违法问题突出,本是治污设施,却沦为“污染源”。

   纵观其原因,一是处理能力不足,超负荷运转现象频发。西双版纳州景洪市城市生活垃圾处理场位于景洪市江北街道,2004年5月建成使用,设计填埋总库容450万立方米、日填埋量298吨,配套建有日处理能力130立方米的渗滤液处理设施。但该处理场渗滤液每日产生量约150立方米,而渗滤液处理站实际处理能力仅为120立方米/日,多余部分只能回喷至垃圾场,造成污染的再次循环

   二是基础设施配套不完整,处理断层。2021年1月25日,生态环境部西南督察组检查发现,该处理场部分渗滤液通过填埋区底部防渗膜下的地下水导流渠直接外排,严重污染外环境。现场采样监测结果显示,外排渗滤液COD浓度为5420毫克/升、氨氮浓度为132毫克/升,分别超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)表2限值的53.2倍和4.3倍。

    三是管理运营水平低,污染事故层出不穷。该处理场2004年建成至今从未清淤,导流渠淤积严重、功能丧失,导致部分渗滤液无法通过导流渠正常进入调节池,只能从填埋区顶部溢出。现场检查发现,场区内部分已经闭库、覆膜、覆土的区域表层污水“肆意横流”,形成二次污染。

四是运营成本过高,地方财政无力持续支撑,导致整改工作不到位。该处理场渗滤液调节池设计容积3.5万立方米,自2019年以来,长时间高位积存渗滤液,目前已积存约3万立方米未经处理的渗滤液。同时该处理场未设置事故应急池,加上渗滤液处理设施处理能力不足且长期不能正常运行,随着雨季到来,遇到连续暴雨等极端天气极有可能溢出外环境,环境风险隐患十分突出。

  (二)焚烧发电

  1.基建投资大,运营费用高,地方财政无力长时间支撑;

  2.对处理垃圾的低位热值有一定的要求,加大了设备投入,进一步增加了运行成本;

  3.焚烧产生的二次污染较为严重,特别是生活垃圾不完全燃烧产生的二噁英一类剧毒物质,尽管是微量,但人体长期摄取也可能引起癌、畸形等顽症,必须对烟气进行严格的处理,进一步加大了科技投入;

  4.对处理城市垃圾量有一定要求,适用于300t/d以上的城市,低于300t/d将无法覆盖成本,偏远地区地广人稀,垃圾量很难达到标准,且垃圾转运难度大,费用高;

  5.存在恶臭气体泄漏,锅炉炉膛爆炸,布袋除尘器失效等事故隐患,防治措施和后期维护困难。

   案例:清远是粤北生态屏障重要区域,被誉为珠三角的“后花园”,全市人口397万,生活垃圾产生量约2850吨/日。但中央第四生态环境保护督察组督察广东时发现清远垃圾焚烧设施建设滞后,填埋场不堪重负。

   从2008年开始,清远市就开始谋划推进城区垃圾焚烧项目,直至2011年,该项目才列入广东省“十二五”规划建设重点任务,任务要求2015年底建成投运。但项目一拖再拖,前后经历12次选址,到2020年7月主体工程才正式动工,2021年6月才点火试运行。受此影响,清远市青山生活垃圾填埋场长期超负荷运行,实际日处理量1100吨,超设计能力57%;实际填埋量413万立方米,超设计库容27万立方米,环境风险和安全隐患问题突出。2018年3月,青山填埋场库满停运,城区每天大量垃圾临时长途转运到英德、佛冈、阳山等市县应急处理,前后持续153天,转运垃圾多达12万吨,造成周边部分区县垃圾处理厂因超负荷运行导致渗滤液大量积存,环境污染问题突出,且非法倾倒事件多发,影响恶劣。案例充分表明,焚烧发电项目从选址、投资、建设、技术运营上制约因素都较大,且建设滞后甚至流产风险巨大,落地困难。

   四、针对偏远贫困地区生活垃圾无害化处理的具体对策—“分类+热解+资源化利用+残渣填埋”单元化生活垃圾无害化处理方式

   焚烧发电、卫生填埋、堆肥等垃圾处理方法各有特色和适用范围,在选择生活垃圾处理方法时主要应考虑的因素有:当地的垃圾成份、气候条件、地理位置、集镇规模、各种垃圾处理方法的特点、技术和设备的可靠性和适应性,垃圾综合利用的市场前景和当地的总体经济实力等因素。国家几部委联合发布的《城市生活垃圾处理及污染防治政策》中指出:“卫生填埋、焚烧、堆肥、回收利用等垃圾处理技术设备都有相应的使用条件,在坚持因地制宜、技术可行、设备可靠、规模适度、综合治理的原则下,可以合理选择其中一种或三种方法的适当组合。综上,在结合偏远贫困地区特性的基础上,经过不断的探索研究,提出了针对偏远贫困地区新的生活垃圾无害化处置模式—“分类+热解+资源化利用+残渣填埋”单元化生活垃圾无害化处理方式。

   (一)热解技术

    热解技术是在近几年研宄开发出来的一种垃圾处理新技术,占地面积小,投资和运营成本少,该技术被称为“第三代”废物处理技术。该技术通过结合几个传统、成熟的技术,创造了一个新的工艺流程。它结合了创新的高温分解技术和传统的高温供氧气化技术,没有传统的锅炉,而是模拟了地层中的化工过程,将废物气化,在一个封闭环境中,在高温高压之下,把废物完全转变成合成气和可回收的固体残留,在高温及较长的驻留时间里,它甚至可以摧毁最复杂的有机化合物。环保性能优异是热解技术的**优点,该技术与垃圾直接焚烧技术最根本的区别就在于热解技术解决了烟气污染问题,无二次污染,烟气达标排放,尤其对抑制二噁英的产生有显著效果。

   (二)分类+热解+资源化利用+残渣填埋“单元”处理方式技术工艺流程

   1.分类

   生活垃圾由垃圾专用车运入厂区经电子汽车衡称重后,通过人工智能分拣系统,经AI智能分选,将生活垃圾分为有害垃圾,可回收垃圾和不可回收垃圾三大类。

    2.资源化利用

    其中可回收垃圾进入深度资源化利用生产线进行深加工,进一步进行资源化利用。有害垃圾交由第三方资质企业进行处理。

    3.热解

    不可回收垃圾进入热解区,待热解炉加热达到既定温度后,从热解炉顶部缓慢投入需热解垃圾,经过预热、干燥、热解碳化后产生烟气和尾渣两种物质。

    4. 热解后产物处理

    烟气通过烟气净化系统,经气水分离、除尘、活性碳吸附后达标排放,尾渣就近进行卫生填埋。

    5.“分类+热解+资源化利用+残渣填埋”工艺流程图

 

      五、分类+热解+资源化利用+残渣填埋“单元”处理方式优点

      1.应用广泛,选址灵活容易,使用于地形复杂的偏远地区;

      2.环保处理,达标排放,二噁英等有害烟气排放已经达到并优于GB18485-2014的**国家标准,解决了地方环保问题;

      3.投资小,见效快,6个月即可完成建设并投入使用,节约了时间成本;

      4.操作和维护简单,全程自动化控制,人工量小,适应偏远贫困地区科技人才有限的现状,运营成本低;

      5.设备“单元化”、“小型化”,实现垃圾处理就地化,解决了垃圾减量运输等难题;

      6.占地少,成本小,能耗低,避免过多占用地方林地等自然资源;

      7.完全实现了垃圾处理的零排放、零污染,为地方绿色发展提供了后方保障;

      8.实现了垃圾填埋场**程度的减容、延长填埋场使用寿命,节约了人力,财力。

      六、分类+热解+资源化利用+残渣填埋“单元化”处理方式的应用前景

      (一)有利于偏远贫困地区社会经济的可持续发展

      (二)彻底解决偏远贫困生活垃圾污染问题

      (三)增强偏远贫困地区环卫基础设施建设

      (四)促进垃圾处理产业化发展

     近年来,经济粗放形式带来的负面影响正在日益显现,我国的生活垃圾逐年增多,对生活垃圾进行资源化、减量化、无害化的处理刻不容缓。如何将垃圾处理工作落到实处而非停留在口号层面,仍是亟待解决的一大难题。生活垃圾无害化处理作为系统工程,其治理的难度可想而知。各地区的生活垃圾各有特点,单靠“拿来主义”设置一种收集、转运或处置的方式无法从根本上解决垃圾治理问题,如果在垃圾处理方面盲目推行适用于其他城市的方法,反而可能会适得其反。因此,因地制宜的开展垃圾无害化处理,使经济与自然环境两者达到协同治理,才能高效地处置生活垃圾。同时,在有条件的地方可以相应提升垃圾处理的标准,条件不具备的地方则应循序渐进,不能为了所谓的“成绩”增加政府、居民的无谓负担。我国幅员辽阔,因地域、人口、生活习惯、气候条件等因素,致使各地区生活垃圾成分都存在差异,各地区应以各地区的社会经济发展水平、自然条件为基础,结合技术水平、垃圾量、运输距离和种类合理确定处理方式,做到技术成熟、经济合理、便于运行、保护环境。能科学解决地方生活垃圾问题的处理方式才是好方式,才能真正实现绿色可持续发展。


 

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