北京城市生活垃圾处理转型新思路_垃圾热解气化技术

现在普遍使用的卫生填埋技术已经 产速快、 成分复杂， 难以应对垃圾高产的现实， 政府正在通过加大垃圾焚 烧比例改变这一现状， 但是垃圾焚烧会给北京带来二 恶英排放、 雾霾天气等二次环境污染问题， 引起人们更 大的恐慌。所以解决生活垃圾污染的关键在于更新垃 圾处理技术。 本文通过对北京生活垃圾处理现状介 绍， 着重分析各种垃圾处理方式优缺点对比 ， 尤其突出 了垃圾焚烧与垃圾热解气化技术的区别 ， 阐释垃圾热 解气技术在垃圾处理方面的优势， 为新时期北京垃圾 处理技术更新提供参考。 1 1. 1 北京城市生活垃圾处理现状及问题 城市生活垃圾高速增长 北京 城 市 生 活 垃 圾 长 期 处 于 高 速 增 长 状 态 ， 从 2003 年到 2008 年， 从年均 400 多万 t 涨到 672 万 t， 日 产生量 1. 84 万 t。到现在更是即将突破两万吨大关。 北京市处理垃圾的方式主要是卫生填埋 ， 尽管政府逐
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2015 年全部 天堂 、 南宫在内的五座生活垃圾焚烧厂 ， 建成后 ， 全 市 生 活 垃 圾 日 焚 烧 处 理 能 力 将 达 到 1. 1 万 t， 生活垃圾日处理能力可以达到 2. 4 万 t， 焚烧比 例由现在的不到 10% 提高到 40% ， 而填埋比例将会 降低到 30% 以下 ， 其余处理方式的比例也在不断提
表1
卫生填埋 现有优势 简单易行； 成本低廉； 技术成熟； 某些技术方法可以回收部分能量
高， 可以说北京市在土地资源紧缺的现状下 ， 被迫选 择了增大 焚 烧 比 例 的 处 理 方 式 。 从 表 1 可 以 看 出 ： 这种选择的确可以增大生活垃圾处理量并节约土地 资源 ， 但是由于焚烧产生的空气污染却加剧了雾霾 ， 并产生了新的环境问题 。
［3 ］
。京都大学村田幸作指出他们培育出来的超级
细菌， 能够吞噬并分解二恶英类化合物 ， 但这些研究成 果尚未能成为实用的设备， 有待进一步的研究。 我国 垃圾焚烧厂部分排放标准限值远远低于发达国家和地 区， 虽然通过国家严格把关， 政府官员声明未来北京垃 圾焚烧排放将达到欧盟的标准， 垃圾焚烧厂排入空气 TEQ， 中的二恶英浓度不超过 0. 1 ng但是做到这一切 并不简单。2011 年的“北京六里屯垃圾焚烧厂事件 ” 凸显了垃圾焚烧对于人们生活的影响 。北京作为人口 高度密集城市， 控制垃圾焚烧产生的二恶英对于人们 健康和维护社会稳定至关重要。 1. 3. 2 加剧城市雾霾 PM2. 5 受到城市居民 随着近几年雾霾的严重危害， 高度关注， 雾霾已经成为北京市民街头巷尾议论纷纷 的话题。在北京的街头， 随处可见的口罩让人触目惊 心。垃圾焚烧正是雾霾形成的原因之一， 因为垃圾焚 烧量的不断上升， 其影响很有可能逐渐加大。 垃圾焚 烧过程中产生的飞灰中包括从低沸点的汞 、 铅、 镉到高
垃圾焚烧的缺陷入手 ， 引出了垃圾热解气化技术 。对垃圾热解气化技术做具体阐述， 并在此基础上将垃圾热解气化技术与 普通垃圾焚烧进行对比分析 ， 阐述了实例性热解气化技术的应用， 为北京大规模垃圾处理技术转型提供参考。
关键词：北京市；生活垃圾；处理方式；转型；垃圾热解气化技术
TＲANSFOＲMATION OF MSW TＲEATMENT IN BEIJING— — —PYＲOLYSIS AND GASIFICATION TECHNOLOGY OF DOMESTIC ＲEFUSE
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北京城市生活垃圾处理转型新思路 — — — 垃圾热解气化技术
钱 睿 韩 健
（ 中国地质大学（ 北京） 工程技术学院， 北京 100083 ） 摘 要：北京的城市生活垃圾处理在新时期的生态文明建设中， 正处于加大垃圾焚烧比例的转型阶段。 从北京城市特点和
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垃圾焚烧的比例， 垃圾焚烧固然有很多优点， 但是垃圾 焚烧的引发的环境问题也比较严重 。 1. 3. 1 二恶英 垃圾焚烧易产生二次污染， 特别是二恶英。 作为 一级致癌物， 二恶英还具有生殖毒性和遗传毒性。 很 多国家大力支持关于二恶英问题的研究工作 ， 正是为 了减轻乃至消除长期依赖垃圾焚烧所带来的残留危 害
［2 ］ 排热解气化焚烧炉， 单台处理量为 200 t / d 。 我国垃圾处理热解气化技术起步晚， 发展历程仅
垃圾热解气化较普通垃圾焚烧的优势
垃圾焚烧 垃圾热解气化 吸热过程 无氧或缺氧条件 利用有 机 物 的 热 不 稳 定 性， 使之裂解 多种固 体 废 弃 物， 包括生活 垃圾、 工业垃圾和医疗垃圾， 能处理含水量高达 60% 的固 体废弃 物， 有机垃圾使用性 最强
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2. 2
垃圾焚烧处理垃圾效果显著
垃圾热解与焚烧都属于热处理技术， 但是热解法 和焚烧法是两个完全不同的过程 ， 详见表 2 。
表2
项目 对比 热过程 氧气条件 作用机理 适用范围
大 CAO 技术， 单台处理量为 100 t / d。 佛山南海市的 垃圾热解气化焚烧发电厂拥有两台美国 Basic 抛式炉
。 德国、 荷兰、 比利时等欧

《焚烧炉禁建令》 ， 洲国家相继颁布了 日本到 2000 年 7 月已有 4600 座垃圾焚烧设施被停止使用。 城市建设的各种环节， 必须考虑生态效益和环境 成本， 根据以上分析， 北京应该推广更加具有生态效益 的垃圾处理新技术—垃圾热解气化技术。 2 2. 1 — —垃圾热解气化 垃圾处理新技术— 垃圾热解气化技术概述 热解气化技术被称为第三代废物处理技术 ， 是一 种新兴的垃圾处理的方法。它将有机物在无氧和缺氧 状态下加热， 使之分解为可燃性气体、 可燃油和炭黑。 整个工艺流程中所产生的气体、 固体物和水都能经过 处理回收， 垃圾处理后的排放量大幅度减少。 且对我 国来说， 相对垃圾焚烧其成本较低， 设备技术门槛低， 有成型的技术设备和可以借鉴的国内外经验 ， 具有较 强的可行性。
存在问题
占用大量土地资源；产生渗滤液 二次污染地下水资源； 厌氧发酵产生甲烷等易爆气体； 原 生 垃 圾 自 然 稳 定 化 需 20 ～ 30 年
处理效率不高； 需要做较多准备工作， 包括分选、 破 碎、 保 温、 调 节 pH 值， 最后还要 降温； 残余的重金属离子会残留二次污染
需要大量分选工作； 需要政府和相关企业的 支持
垃圾常见处理方式优缺点对比
堆肥处理 焚烧处理 回收利用 垃圾资源利用率最高； 污染程度最低
释放热量可杀灭病虫菌， 无害化； 垃圾 减 量 化 高，一 般 减 少 体 积 生成养分和有机物充足的肥料， 改 90% ， 减重 80% ； 良土 壤， 改 善 农 作 物 质 量， 提高 产量； 成本低廉 高温灭菌， 无害化程度高； 残渣性能稳定， 减少二次污染； 垃圾焚烧热能供热取暖和发电 成熟焚烧设备价格昂贵， 一次性投 入巨大， 适用性有待验证； 产生二恶英等剧毒污染气体， 污染 大气， 危害环境和人体健康； 产生城市飞灰， 加大雾霾治理难度
1. 3
生活垃圾处理方式转变过程中的新问题 北京市在众多生活垃圾处理方式中选择了加大了
沸点的重金属及其化合物， 是雾霾危害的元凶之一。 清华大学聂永丰认为， 焚烧飞灰是一种同时具有重金 属高浸出毒性和二恶英类物质高毒性当量的双重危险 废物， 其后期处理成本往往不被纳入计算 ， 也就是说实 际上垃圾焚烧的处理成本会更高。我国现有垃圾焚烧 PM2. 5 ， 所以生 标准中并没有控制可吸入颗粒物 PM10 、 活垃圾被焚烧得越多， 这些有害重金属被排入空气的 就越多， 可能继续加剧雾霾。 垃圾焚烧技术存在的缺陷早已被发达国家所认 识， 随着国际公约中空气污染防治条约的落实 ， 未来有 排除垃圾焚烧的可能。 在国际上， 垃圾焚烧技术并不 是处理垃圾的主流方式
10 多年时间， 但是也已经取得了丰厚的成果。 在东莞 厚街镇有具有自主技术产权并投入运行的垃圾热解气 化焚烧发电厂， 包括 4 台单台处理量为 150 t / d 的焚烧 炉。浙江丽水市垃圾焚烧发电厂于 2011 年 12 月进入 调试运行， 使用热解气化技术处理生活垃圾， 实测烟气 排放指标符合国家标准， 个别项目优于国家标准， 达到 2000 。 欧盟 标准 电厂的平均发电能力达到并超过 4226 kW · h 的设计指标， 利用余热发电调试成功， 丽水 市垃圾焚烧发电厂目前日处理能力 350 t。 湖北宜昌 市生产的一款垃圾焚烧炉出口到西班牙 ， 建成了垃圾 发电的国际化样板工程， 这是首例中国产垃圾热解气 化发电项目成套设备出口。鄞州泰来环保自主研发了 1t 一套热解气化垃圾发电系统， 在 1000 ℃ 的高温下， · h 时， 生活垃圾经热解气化后， 可发电 320 kW 发电后 剩余的残渣则是铺设道路的良好材料 。这套系统在国 内国际市场上获得青睐， 并与伊朗签订了总计 2. 16 亿 美元的合同， 计划建造 15 座热解气化垃圾发电站。 3 垃圾热解气化技术在北京市的适用性分析 3. 1 技术门槛低 垃圾热解气化技术作为行业的领先技术 ， 正在发 。 达国家逐步推广 我国近年自主研发的垃圾连续热解 气化技术科技含量高， 更适应我国国情， 在国内有成熟 的使用经验。因此， 北京市使用垃圾热解气化技术选 择障碍少， 引入门槛低， 使用有方可循， 是一个能够短 期内投入生产的实用型技术。应当充分考虑这些技术 的特点和使用经验， 结合北京的垃圾处理现状， 综合考 虑经济因素和社会影响等问题， 选择合适的热解气化 技术和设备。 3. 2 政府引导易 政府是治理垃圾污染的责任主体之一， 需要在很 ［1 ］ 多方面发挥作用 ， 特别在城市规划建设方面更是起 到决定性的作用。垃圾热解气化技术， 在国内很多地 区已经投入使用， 可以直接借鉴其运作和管理方式。 相对于大型的填埋场、 焚烧厂等垃圾处理设施的影响， 热解气化厂的环境和社会影响小， 政府引导更为高效 便利。在北京， 如有更多污染低、 处理能力强、 占地面 积小的热解气化处理场在北京广袤的城市范围中运 作， 在为政府弱化运输和选地的困难之外 ， 更能够及时 彻底解决城市生活垃圾， 达到就近处理的目的。 政府 只需严格把关垃圾分类收集和运输， 在合理区域合理
Qian Ｒui Han Jian
（ School of Engineering and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083 ，China） Abstract： The treatment of municipal solid waste in Beijing is on big changes that the proportion of waste incineration is increased during the construction of ecological civilization in the new period． Pyrolysis and gasification process of municipal solid waste was introduced starting with city characteristics of Beijing and defects in waste incineration． Waste pyrolysis and gasification technology was then specifically addressed，on the basis of which comparative analysis had been done between general waste incineration and MSW pyrolysis gasification technology． Some pyrolysis and gasification technology application examples were cited to provide a reference for the transformation of largescale waste treatment technology in Beijing． Keywords：Beijing； dowestic refuse； treatment； transformation； pyrolysis and gasification technology of refuse
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引言 北京作为国内人口最多的城市， 生活垃圾产量高、
年在加大对于生活垃圾处理方面的投入 ， 使得垃圾处 理量在逐步加大， 但是依然满足不了目前的垃圾产生 量。到目前为止， 北京很多垃圾填埋场都在超负荷运 作， 致使其使用年限及处理水平大大降低。 北京 7 座 垃圾填埋场将在 2 至 3 年内填满， 比如高安屯垃圾填 埋场的垃圾已堆积到距地 20 多米高， 北京城市生活垃 圾处理问题已经非常严峻， 严重威胁着北京两千多万 人的正常生活与健康。 1. 2 生活垃圾处理方式正在转变 2008 年北京全市垃圾通过卫生填埋 、 据统计 ， 堆
8% 、 2% ， 肥、 焚烧三种方式处理的比例分别为 90% 、 卫生填埋技术已经渐渐无法应对北京越来越紧缺的 土地资源和“邻避效应 ” 带来的问题 ， 北京正逐步加 大焚烧的比例 ， 并不断提高处理总能力 。 按照 2012 新定的《北京市生活垃圾处理设施建设三年实 施 方 ， 案》 北京将优先安排垃圾处理设施规划建 设 ， 计划 建成 41 座生活垃圾 、 餐厨垃圾 、 建筑垃圾处理项目 。 北京正在投入巨资重点建设包括阿苏卫 、 六里屯 、 北