劉建國：我國生活垃圾處理技術(shù)路線全景掃描及評估
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、固體廢物處理與環(huán)境安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任劉建國認(rèn)為，有必要從專業(yè)的角度，對我國垃圾處理的各種技術(shù)路線做一些梳理。8月25日，在2017（第五屆）城市垃圾熱點(diǎn)論壇中，劉建國向與會人員分享了他對我國生活垃圾處理技術(shù)路線的綜合評估與展望。
由于我國生活垃圾問題“門檻”較低，人人都能說；同時(shí)社會關(guān)注度很高，人人都想說，導(dǎo)致長期以來，社會各界對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了很多不同的聲音。這些聲音的出現(xiàn)，部分促進(jìn)了行業(yè)的進(jìn)步和技術(shù)水平的提升，但同時(shí)也給行業(yè)帶來一些被動立場及一定程度的混亂。對此，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、固體廢物處理與環(huán)境安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任劉建國認(rèn)為，有必要從專業(yè)的角度，對我國垃圾處理的各種技術(shù)路線做一些梳理。8月25日，在2017（第五屆）城市垃圾熱點(diǎn)論壇中，劉建國向與會人員分享了他對我國生活垃圾處理技術(shù)路線的綜合評估與展望。
本文根據(jù)嘉賓發(fā)言內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審閱。
我國生活垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀
我國人口眾多，是垃圾產(chǎn)生大國，根據(jù)住建部發(fā)布的城市垃圾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國城市垃圾產(chǎn)生量已經(jīng)大于兩億噸，還有一千五百多個(gè)縣城也產(chǎn)生了接近0.7億噸的垃圾。至于村鎮(zhèn)垃圾方面，由于村鎮(zhèn)數(shù)量太分散，暫無準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。一定程度上來講，有無統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際管理水平、處理水平直接相關(guān)，沒有數(shù)據(jù)的地方一般還沒有開始處理�？傮w來看，我國生活垃圾產(chǎn)生量在四億噸以上。
從如下兩張圖中可以看到，我國垃圾最主要的構(gòu)成部分是廚余垃圾，超過60%，有的地區(qū)甚至達(dá)到70%-80%。對比歐美國家，他們最主要的垃圾是紙張，廚余垃圾只占到25%。因?yàn)檫@樣的差異，我國垃圾的最大特點(diǎn)就是濕，含水率很高；另一特點(diǎn)是臭，容易腐爛降解。
經(jīng)過多年的努力，我國生活垃圾處理取得了巨大的成就。上世紀(jì)80年代初，國內(nèi)才開始真正意義上的垃圾收集工作；上世紀(jì)90年代，才有了規(guī)范了的無害化處理。而經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前我國城市生活垃圾無害化處理率已經(jīng)達(dá)到96.6%，遠(yuǎn)超過餐廚垃圾、污泥和危險(xiǎn)廢物等其它固廢種類。這個(gè)成績的取得非常不容易，在國內(nèi)生活垃圾這樣低品質(zhì)、高產(chǎn)量的前提下，取得這樣的成就值得我們自豪，這也是很多環(huán)保一線同行共同努力的結(jié)果。
目前，我國垃圾處理技術(shù)運(yùn)用基本格局如下圖所示。這是從本世紀(jì)以來，生活垃圾處理技術(shù)的演變情況�？梢钥吹�，垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用有一個(gè)快速擴(kuò)張的過程，從2001年2%的占比，發(fā)展到2015年，已經(jīng)有了34%。到2020年，這個(gè)占比將超過50%。整體上，垃圾處理技術(shù)格局與我國經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展保持了同步，也是我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的一個(gè)縮影。
中國生活垃圾處理面臨的主要挑戰(zhàn)
雖然成果顯著，但行業(yè)依然存在一系列的問題，導(dǎo)致了大量鄰避現(xiàn)象的產(chǎn)生�，F(xiàn)在經(jīng)常是哪里有焚燒，哪里就有反抗，填埋項(xiàng)目也會遇到類似情況。這是我們需要面對的一個(gè)問題。
分技術(shù)路線來看，衛(wèi)生填埋方面，由于占地面積大，在很多城市的選址越來越難；由于滲濾液產(chǎn)生量大，污染負(fù)荷高，處理標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)、難度大、成本高；惡臭污染嚴(yán)重，控制難度大；填埋產(chǎn)氣不穩(wěn)定，甲烷含量低，收集利用難度大，溫室氣體排放量大；填埋場積水嚴(yán)重，水位雍高，安全隱患大。這些問題產(chǎn)生的根源在于我國生活垃圾的高水分、高廚余的特點(diǎn)，項(xiàng)目運(yùn)營得再好，很多問題也是不可避免的。
垃圾焚燒也面臨很大的挑戰(zhàn)：焚燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，特別是二噁英公眾高度關(guān)注極高，煙氣排放持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)對垃圾品質(zhì)、燃燒控制、煙氣凈化提出新要求。最近，住建部對國內(nèi)垃圾廠做了一次診斷評估，確實(shí)問題還比較多。這也是國家推進(jìn)裝、樹、聯(lián)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)監(jiān)管的重要原因。
此外，飛灰處理目前仍然是懸而未決的問題。富集重金屬和二噁英類污染物的焚燒飛灰安全處理率低，技術(shù)路線不明確。還有中國獨(dú)有的垃圾焚燒廠滲濾液處理、高含水率垃圾能量回收效率低等問題都有待解決。這些問題與我國垃圾的低質(zhì)特性是分不開的。
大家給予厚望的生物處理技術(shù)同樣面臨挑戰(zhàn)。源頭分類很難，分類效果差，依賴二次集中分選，增加了處理成本，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及產(chǎn)品品質(zhì)；臭味控制難，進(jìn)料、分選、堆肥等環(huán)節(jié)惡臭釋放量大成分復(fù)雜，控制成本高占地面積大；土地利用難，堆肥及沼渣沼液土地利用存在諸多限制，市場接受度低，許多情況下仍然需要當(dāng)做廢物處理；持續(xù)盈利難，產(chǎn)品非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，品質(zhì)相對較低，附加值較低，盈利模式不清晰。這些問題產(chǎn)生的根源與大量的廚余垃圾有著極強(qiáng)的關(guān)系。
終端處理設(shè)施環(huán)境問題解決途徑在于減量提質(zhì)增效，即：減少進(jìn)入終端處理系統(tǒng)的垃圾數(shù)量、提升進(jìn)入終端處理系統(tǒng)的垃圾質(zhì)量、提高處理系統(tǒng)效能和污染控制水平等。
中國生活垃圾分類前景分析
在這種情況下，垃圾分類成為環(huán)衛(wèi)行業(yè)和垃圾處理行業(yè)的內(nèi)在需求。2016年12月21日，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)工作領(lǐng)導(dǎo)小組會議第十四次會議上作出普遍推行垃圾分類制度的指示。提出普遍推行垃圾分類制度，關(guān)系13億多人生活環(huán)境改善，關(guān)系垃圾能不能減量化、資源化、無害化處理。要加快建立分類投放、分類收集、分類運(yùn)輸、分類處理的垃圾處理系統(tǒng)，形成以法治為基礎(chǔ)、政府推動、全民參與、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、因地制宜的垃圾分類制度，努力提高垃圾分類制度覆蓋范圍。
如果大家仔細(xì)的去讀習(xí)總書記講話的原文，會發(fā)現(xiàn)這些思想和要求非�？茖W(xué)。其最后一句話非常有深意，目標(biāo)不是說馬上要實(shí)現(xiàn)垃圾分類全覆蓋，也不是要求立刻提高垃圾分類制度覆蓋范圍，而是“努力提高垃圾分類制度覆蓋范圍”。這說明領(lǐng)導(dǎo)層充分意識到了垃圾分類是一場持久戰(zhàn)，是需要付出不懈努力才可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。隨著各級部門轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)行分類實(shí)施方案，垃圾分類回收主要分為如下幾類。
我國垃圾分類可分為三個(gè)階段。首先是起步階段，我們走了很多年，在這個(gè)階段，后端決定前端。如北京此前只有垃圾填埋廠，沒有垃圾焚燒廠，垃圾只能進(jìn)入填埋廠。在沒有現(xiàn)代化分類處理設(shè)施的情況下，分類運(yùn)輸也就沒有意義，只能是做秀；分類投放只在培養(yǎng)習(xí)慣和方便“拾荒者”方面有意義。
到現(xiàn)在，我們進(jìn)入到了發(fā)展階段，這個(gè)時(shí)候前端制約后端。如北京、上海已經(jīng)有了分類的、多樣化的垃圾處理的設(shè)施，但此時(shí)我們實(shí)際的分類投放率還較低，分類桶內(nèi)實(shí)際上還是品質(zhì)略有提高的混合垃圾�；旌侠鴮�(dǎo)致分類處理設(shè)施無法正常運(yùn)行發(fā)揮效益。
經(jīng)過相當(dāng)時(shí)間的磨合以后，最終我們會進(jìn)入到成熟階段。這一階段，我們分類投放準(zhǔn)確率提高，能夠得到高品質(zhì)的垃圾，分類收集的經(jīng)濟(jì)和社會成本合理化，分類垃圾嚴(yán)格分類運(yùn)輸，分類垃圾也能得到高效處理及安全利用。
但是在最近的相關(guān)宣傳中，我感覺到了深深的憂慮。在于垃圾分類工作推進(jìn)中，很多分類都在走歧路，如天價(jià)購買垃圾的分類、完全依賴市場化的分類、不管產(chǎn)物去向出路的分類。行路難，行路難，產(chǎn)歧路，今安在？還是要端正初心，居民政府企業(yè)各盡其責(zé)，各司其職，分出的不同種類垃圾各得其所各有其用。
處理技術(shù)路線綜合評估
針對我國生活垃圾高水分高廚余含量特點(diǎn)，我們采用生命周期清單分析方法進(jìn)行環(huán)境績效綜合評估，考慮7種規(guī)范的處理情景：1.填埋氣火炬燃燒的衛(wèi)生填埋；2.填埋氣燃燒發(fā)電的衛(wèi)生填埋；3.貯倉自然瀝水的焚燒發(fā)電，底灰和穩(wěn)定化飛灰進(jìn)衛(wèi)集填埋場；4.垃圾干濕分離后干組分焚燒發(fā)電濕組分堆肥，堆肥產(chǎn)品進(jìn)填埋場；5.垃圾干濕分離后干組分焚燒發(fā)電濕組分堆肥，堆肥產(chǎn)品完全土地利用；6.干濕分離后干組分焚燒發(fā)電濕組分厭氧消化，沼氣燃燒發(fā)電，沼渣脫水后進(jìn)填埋場；7.干濕分離后干組分焚燒發(fā)電濕組分厭氧消化，沼氣燃燒發(fā)電，沼渣堆肥后完全土地利用。
針對這七種情形，采用5個(gè)評估指標(biāo)：減量化率；穩(wěn)定化率（處理徹底性）；物質(zhì)回收；能量回收；溫室氣體減排。評估結(jié)果表明：
情景3，即垃圾貯倉自然瀝水后焚燒發(fā)電，底灰和穩(wěn)定化飛灰進(jìn)衛(wèi)集填埋場情景，在減量化率、穩(wěn)定化率、能量回收和溫室氣體減排等4項(xiàng)指標(biāo)上表現(xiàn)最佳；理想化的情景7，即干濕分離后干組分焚燒發(fā)電濕組分厭氧消化，沼氣燃燒發(fā)電，沼渣堆肥后完全土地利用情景在減量化率指標(biāo)上與情景3相同，在物質(zhì)回收指標(biāo)上表現(xiàn)最佳，但在穩(wěn)定化率、能量回收和溫室氣體減排指標(biāo)上仍弱于情景3。理想化情景的環(huán)境績效能否具有優(yōu)勢，取決于濕組分厭氧消化沼渣能否得到安全土地利用。綜合評估，我國生活垃圾焚燒發(fā)電不但是市場的選擇，更是科學(xué)的選擇。堆肥產(chǎn)物或厭氧消化沼渣發(fā)酵產(chǎn)物能夠安全地回到土地，成為相應(yīng)的技術(shù)路線是否值得推廣應(yīng)用的關(guān)鍵制約。
綜合效益比較
在此基礎(chǔ)上，我們得到一個(gè)結(jié)論，焚燒發(fā)電針對我們目前生活垃圾處理的最科學(xué)選擇。這一篇研究文章也發(fā)表在了權(quán)威期刊，大家感興趣可以詳細(xì)查看全文。
中國生活垃圾處理技術(shù)展望
最后我總結(jié)一下我國生活垃圾處理技術(shù)的一些展望。目前國際上的生活垃圾處理技術(shù)路線，無非有這么幾種模式：一是日本模式，嚴(yán)格分類收集，差不多全量收集+焚燒+殘?jiān)盥�；二是德國模式，分類收�?機(jī)械-生物處理+焚燒+殘?jiān)盥�；三是美國模式，要么填埋，要么焚燒。我們中國是什么模式？中國也是一個(gè)大國，能不能有我們自己的模式？這值得思考。
中國模式的確定，可以通過一些科學(xué)原理和技術(shù)原理來做一些判斷。垃圾處理是一個(gè)物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化過程，有輸入、有輸出，其中有一系列的反應(yīng)過程。在此過程中，垃圾量，物質(zhì)回收效率，能量回收效率，填埋封存量和污染物排放量之間的平衡關(guān)系可以用簡化的公式來表達(dá)，如下圖所示。
從上圖中可看出技術(shù)路線選擇的邏輯。第一，我們?yōu)槭裁匆诸�？因�(yàn)榭梢詮脑搭^減少垃圾量，減少垃圾量，減少輸入污染物量。第二，應(yīng)提高物質(zhì)回收效率，減少輸入其他物質(zhì)提高物質(zhì)回收利用。第三，提高能量回收效率，減少輸入一次能源，焚燒發(fā)電在其中就發(fā)揮很重要的作用。第四，填埋必不可少，它是一個(gè)保障。從指標(biāo)公式中可以看到，如果沒有S，即零填埋的時(shí)候，P就會直線上升。物質(zhì)不滅，不進(jìn)入填埋廠，就會進(jìn)到環(huán)境當(dāng)中。因此，不是說零填埋就能改善環(huán)境指標(biāo)。
綜上，我認(rèn)為，中國的生活垃圾處理模式大致可分為如下幾種情況：發(fā)達(dá)的地方，使用日本模式，就是選擇性分類收集+焚燒+填埋；大部分的城市可以選擇德國模式，選擇性分類收集+機(jī)械-生物的處理+焚燒+殘?jiān)盥�；西部城市可用美國模式，選擇性分類收集+填埋/焚燒。為什么叫選擇性分類收集呢？這就包含了我國自己的特色，把有害的、有用的部分適當(dāng)?shù)胤殖鋈�，不是說都要分出來，而是前端適度地分類。比如講廚余垃圾分出10%，對于處理系統(tǒng)效率的提升可能就有足夠的效果了，若要求分出50%沒可能只是虛高的指標(biāo)，分出來的還是混合垃圾。
另外，我國各地自然社會經(jīng)濟(jì)條件差別較大，垃圾處理也應(yīng)當(dāng)循序漸進(jìn)因地制宜，依次逐步解決環(huán)境衛(wèi)生提升、環(huán)境質(zhì)量改善和環(huán)境安全保障問題。
這是我對于生活垃圾處理技術(shù)路線的思考，有很多都是個(gè)人的看法，歡迎大家批評指正，謝謝。
