我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用研究
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Resource Recycling of Multi-source Organic Solid Wastes in Urban and Rural Areas of China
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摘要
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固體廢棄物（固廢）資源化利用是“無廢城市”建設(shè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要依托，“雙碳”目標(biāo)的提出也對(duì)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用提出了新的更高要求。本文從生活垃圾、污水廠污泥、農(nóng)業(yè)有機(jī)固廢3個(gè)方面出發(fā)，梳理了我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用的基本進(jìn)展，凝練出城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用在總體規(guī)劃與頂層設(shè)計(jì)、協(xié)作管理與費(fèi)用機(jī)制、技術(shù)創(chuàng)新及轉(zhuǎn)化等方面存在的突出問題，提出了以生物處理為核心的多源協(xié)同資源化、以熱化學(xué)處理為核心的多源協(xié)同安全處置、多源有機(jī)固廢集約化／園區(qū)化協(xié)同處置等關(guān)鍵技術(shù)路徑。研究建議，系統(tǒng)謀劃面向減污降碳雙重目標(biāo)的中長(zhǎng)期總體規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)多學(xué)科交叉與“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同以推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，健全制度體系并建立跨部門協(xié)作的管理體制和市場(chǎng)化的價(jià)格機(jī)制，以此縱深推進(jìn)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用。
Abstract
The resource recycling of organic solid wastes in urban and rural areas is crucial for the development of waste-free cities and a circular economy. The carbon peaking and carbon neutralization goals proposed by China also impose new and higher requirements for the resource recycling of these multi-source organic solid wastes in urban and rural areas. This study summarizes the basic progress of the resource recycling of multi-source organic solid wastes in urban and rural areas in China from the perspectives of household wastes, sewage sludge, and agricultural wastes, and identifies the prominent problems in overall planning and top-level design, collaborative management and cost mechanism, as well as technological innovation and transformation. Moreover, it proposes three key technical paths for the resource recycling, including multi-source collaborative recycling centered on biological treatment, multi-source collaborative safe disposal centered on thermochemical treatment, and intensive/park-based collaborative disposal of multi-source organic wastes. Furthermore, the following suggestions are proposed: forming the medium- and long-term overall planning and top-level design for pollution and carbon reduction, strengthening interdisciplinary integration and industry‒university‒research‒application collaboration, and improving the institutional system by establishing a cross-departmental collaborative management system and a market-based pricing mechanism to promote the innovative application of key core technologies and industrial upgrading.
關(guān)鍵詞
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢 / 資源化 / 減污降碳 / 技術(shù)路徑 / 園區(qū)化
Keywords
multi-source organic solid wastes in urban and rural areas / resource recycling / reduction of pollution and carbon emissions / technical path / park planning
引用本文
導(dǎo)出引用
一 前言
近年來，世界主要經(jīng)濟(jì)體普遍將發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為破解資源環(huán)境約束、應(yīng)對(duì)氣候變化、培育經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)的基本路徑，一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)提出了“無廢社會(huì)”的目標(biāo)。例如，歐盟發(fā)布了《歐洲綠色新政》（2019年），提出到2050年資源開采與經(jīng)濟(jì)脫鉤、實(shí)現(xiàn)零廢棄物的目標(biāo)[1]。在我國(guó)，隨著“無廢城市”建設(shè)的深入推進(jìn)、“雙碳”目標(biāo)的提出，城鄉(xiāng)有機(jī)固體廢棄物（固廢）的資源化利用面臨著新的更高要求；實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略、推進(jìn)各類資源節(jié)約和集約利用、加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系，成為重要的發(fā)展任務(wù)。城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用對(duì)于實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略、保障國(guó)家資源安全、積極穩(wěn)妥推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)、加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢包括生活垃圾（如家庭廚余垃圾、餐廚垃圾、其他廚余垃圾）、污水廠污泥、農(nóng)業(yè)有機(jī)固廢（如農(nóng)業(yè)秸稈、畜禽糞污）等。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、居民生活水平提高，我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的產(chǎn)生量迅速增長(zhǎng)，年產(chǎn)生量超過6×109 t（約占固廢產(chǎn)生總量的50%），居世界首位[2]。城鄉(xiāng)有機(jī)固廢種類多、產(chǎn)生量大、覆蓋面廣，具有高混雜、高有機(jī)、高含水、易腐敗等特性；如不妥善處理和利用，將嚴(yán)重污染環(huán)境、造成資源極大浪費(fèi)，也會(huì)排放大量的CH4、N2O等溫室氣體。在世界范圍內(nèi)，有機(jī)固廢是CH4的第三大排放源，相應(yīng)占比達(dá)到26%[1]。我國(guó)《甲烷排放控制行動(dòng)方案》（2023年）也對(duì)有機(jī)固廢的處理與資源化利用提出了明確要求。
傳統(tǒng)上，我國(guó)城鄉(xiāng)有機(jī)固廢以填埋處置為主，導(dǎo)致資源未得到有效利用[2]。近年來，我國(guó)對(duì)固廢問題的重視程度、科技投入都在提高，促進(jìn)了城鄉(xiāng)有機(jī)固廢處理技術(shù)的迅速發(fā)展，基本形成以焚燒處理為主，厭氧消化、好氧堆肥為輔，應(yīng)急填埋保底的處理處置體系；生活垃圾、污水廠污泥的無害化處理率分別為100%、61.6%，畜禽糞污、農(nóng)業(yè)秸稈的綜合利用率分別為78%、88.1%[2~4]。也要注意到，我國(guó)城鄉(xiāng)有機(jī)固廢處理處置仍側(cè)重末端治理，資源化利用水平不高，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的提升空間，主要體現(xiàn)在垃圾分類后焚燒設(shè)施產(chǎn)能過剩、濕垃圾厭氧沼渣資源化利用率有待提升、區(qū)域發(fā)展不平衡、存量填埋設(shè)施環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患大等方面。污泥厭氧消化是國(guó)外污水處理廠回收有機(jī)物化學(xué)能的主要方式，厭氧消化比例超過60%，而我國(guó)僅有不足5%的污水處理廠采用了這一工藝[5]。畜禽糞污和秸稈以還田利用為主，而高值資源化利用模式未得到有效開發(fā)。在國(guó)家大力推動(dòng)協(xié)同減污降碳、“無廢城市”建設(shè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，明晰面向未來的城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢綠色低碳發(fā)展路徑、構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展模式，是有機(jī)固廢處理處置行業(yè)亟待研究的課題。
本文圍繞城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用主題，梳理相關(guān)廢棄物的產(chǎn)生與處理處置現(xiàn)狀，剖析資源化利用面臨的突出問題，針對(duì)性提出實(shí)施路徑和發(fā)展建議，以期為有機(jī)固廢行業(yè)綠色低碳發(fā)展、城鄉(xiāng)人居環(huán)境明顯改善等提供理論支撐與應(yīng)用參考。
二 我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用現(xiàn)狀
（一） 生活垃圾產(chǎn)生量與處理處置現(xiàn)狀
生活垃圾主要包括干垃圾、濕垃圾、可回收物、有害垃圾。2022年，我國(guó)地級(jí)以上城市和縣域的生活垃圾清運(yùn)量為3.12×108 t，包含城市生活垃圾清運(yùn)量2.44×108 t，縣域生活垃圾清運(yùn)量6.7×107 t[3]。自2019年起，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣垃圾分類，已有46個(gè)重點(diǎn)城市基本建成生活垃圾分類系統(tǒng)[6]。從垃圾分類的實(shí)施情況來看，在保證精準(zhǔn)分類質(zhì)量的前提下，餐廚垃圾分出量約占生活垃圾清運(yùn)量的10%~15%，家庭廚余垃圾、其他廚余垃圾分出量約占生活垃圾清運(yùn)量的10%~20%[7~9]。從上海市垃圾分類的實(shí)施效果來看，2021年濕垃圾日平均產(chǎn)量超過1×104 t，約占生活垃圾總量的40%[10]。按照濕垃圾占比為40%進(jìn)行估算，我國(guó)濕垃圾年產(chǎn)生量約為1.25×108 t。隨著垃圾分類的深入推進(jìn)，廚余垃圾的產(chǎn)生量將持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年我國(guó)廚余垃圾產(chǎn)生量可達(dá)1.7×108 t[11]。
我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾在早期以混合填埋為主，隨著垃圾填埋設(shè)施趨于相對(duì)飽和以及“無廢城市”建設(shè)、垃圾分類的推進(jìn)實(shí)施，垃圾焚燒設(shè)施建設(shè)進(jìn)入高峰期；垃圾填埋比例逐年降低，而焚燒處理比例明顯增加。2022年，全國(guó)地級(jí)以上城市的生活垃圾無害化處理率接近100%，共建有焚燒廠648座、衛(wèi)生填埋場(chǎng)444座、其他處理設(shè)施307座；垃圾焚燒處理量約為1.95×108 t，占處理總量的79.9%，衛(wèi)生填埋處理生活垃圾約為3.04×107 t，相應(yīng)占比為12.46%[3]。
濕垃圾高含水、易腐敗，未分類生活垃圾采用焚燒處理會(huì)浪費(fèi)大量的能源；在垃圾分類后，濕垃圾通過厭氧生物處理可穩(wěn)定易腐有機(jī)物，同時(shí)回收生物質(zhì)能。發(fā)達(dá)國(guó)家的濕垃圾處理主要采用厭氧消化技術(shù)，占比約為90%[12]。2011—2015年，我國(guó)在100個(gè)城市開展了餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點(diǎn)，主要采用濕式厭氧處理技術(shù)。自2016年起，我國(guó)在普遍推行垃圾分類制度后才開始建設(shè)廚余垃圾處理設(shè)施，起步較晚；目前在濕垃圾處理方面形成了以厭氧消化技術(shù)為主、好氧制肥技術(shù)為輔、昆蟲法和飼料化等為補(bǔ)充的處理技術(shù)路線[13]。截至2020年年底，我國(guó)建成濕垃圾集中處理設(shè)施216座，日處理能力為3.9×104 t，其中87.5%的處理設(shè)施采用厭氧消化工藝；在建濕垃圾處理設(shè)施197座，建成后將增加日處理能力2.4×107 t [13]。
（二） 污水廠污泥產(chǎn)生量與處理處置現(xiàn)狀
污泥是城鎮(zhèn)生活污水處理的過程產(chǎn)物，污水在凈化處理后有超過50%的污染物聚集在污泥中。污泥富集了有機(jī)物、氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、病原菌、重金屬等，具有“污染”“資源”雙重屬性，若處理不當(dāng)會(huì)對(duì)水、土壤、大氣造成嚴(yán)重污染，危害居民身體健康。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，污泥產(chǎn)生量快速增加。2022年，我國(guó)地級(jí)以上城市和縣域累計(jì)年處理污水量為7.38×1010 m3，相應(yīng)的污泥年產(chǎn)生量為7.88×107 t（含水率80%），居世界首位；其中，地級(jí)以上城市的污泥產(chǎn)生量為6.85×107 t，占污泥總產(chǎn)量的87%[3]。未來，隨著污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步完善，預(yù)計(jì)2025年我國(guó)城鎮(zhèn)污泥年產(chǎn)量可達(dá)9×107 t [5]。
我國(guó)污泥處理處置起步較晚，早期存在“重水輕泥”現(xiàn)象，以簡(jiǎn)易填埋為主，造成占用土地、浪費(fèi)資源、存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)等問題。近年來，國(guó)家提高了對(duì)污泥問題的重視程度，加大科技投入，支持研發(fā)了適合國(guó)情、針對(duì)泥質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備并開展了工程示范；污泥的無害化處理處置比例逐年提高，基本形成了厭氧消化+土地利用、好氧發(fā)酵+土地利用、干化焚燒+灰渣填埋或建材利用、深度脫水+應(yīng)急填埋4條處理處置技術(shù)路線[5]。截至2022年年底，全國(guó)建成約400個(gè)污泥處理處置項(xiàng)目（不含填埋處置），年處理總規(guī)模為4.85×107 t，污泥無害化處理率約為61.6%。其中，焚燒+灰渣填埋或建材利用、厭氧消化+土地利用、好氧發(fā)酵+土地利用技術(shù)路線的應(yīng)用占比分別為65.4%、15.6%、9.6%，其他處理處置方式占比為9.4%[4]。
（三） 農(nóng)業(yè)有機(jī)固廢產(chǎn)生量與處理處置現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)有機(jī)固廢主要包括畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈，產(chǎn)生量大、種類多，是城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的重要組成部分。畜禽糞污指畜禽養(yǎng)殖過程中排放的廢棄物，包括畜禽糞便、養(yǎng)殖廢水；含有大量有機(jī)物、氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)菌和病原體，是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源、畜牧業(yè)碳減排的重要環(huán)節(jié)。2015年，全國(guó)畜禽糞污年產(chǎn)量約為3.8×109 t，其中畜禽直接排泄的糞便約為1.8×109 t、養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的廢水量約為2×109 t，綜合利用率不足60%[14]。在《第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》（2020年）的基礎(chǔ)上測(cè)算，2021年全國(guó)畜禽糞污年產(chǎn)量約為3.05×109 t，其中畜禽直接排泄的糞便約為1.44×109 t，養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的廢水量約為1.61×109 t。2021年的全國(guó)畜禽糞污產(chǎn)量相比2015年降幅為19.7%，主要原因是國(guó)家推行節(jié)水型清糞工藝。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2022年我國(guó)畜禽糞污綜合利用率達(dá)到78%，相比2015年提高了30%以上。畜禽糞污的利用途徑主要有好氧發(fā)酵肥料化利用、厭氧發(fā)酵制沼氣，形成了南方地區(qū)的“豬 - 沼 - 糧（果、魚）”、北方地區(qū)的“四位一體”等多元化生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。
農(nóng)作物秸稈是重要的生物質(zhì)固廢，資源化潛力極大。按照我國(guó)糧食作物種植面積測(cè)算，2022年秸桿理論資源量約為9.77×108 t，可收集的秸桿量約為7.37×108 t；水稻、小麥、玉米秸稈是主要類型，分別為2.2×108 t、1.75×108 t、3.4×108 t。根據(jù)《全國(guó)農(nóng)作物秸稈綜合利用情況報(bào)告》（2022年），我國(guó)初步形成了以秸稈農(nóng)用為主、多元利用的發(fā)展格局，2021年全國(guó)農(nóng)作物秸稈利用量為6.47×108 t，秸稈綜合利用率為88.1%。秸稈還田是我國(guó)秸稈處理處置的主要途徑，還田量為4×108 t，秸稈離田利用量為2.47×108 t；飼料化、肥料化、燃料化、基料化、原料化利用比例分別為76.9%、7.8%、8.9%、3.8%、2.6%。
整體來看，我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢無害化處理與資源化利用取得了一定的進(jìn)展，形成了以焚燒處理為主，厭氧消化、好氧堆肥為輔，應(yīng)急填埋保底的處理處置體系。然而，我國(guó)有機(jī)固廢產(chǎn)量大、涉及面廣，高混雜、高堆存、高風(fēng)險(xiǎn)等問題尤為突出，現(xiàn)有的處理能力依然不能滿足分類處理需求，資源化處理相對(duì)滯后。“十四五”時(shí)期，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入?yún)f(xié)同推進(jìn)減污降碳、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢處理與資源化提出了新的更高要求。有機(jī)固廢處理承載著減污降碳雙重任務(wù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同減污降碳是后續(xù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
三 我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用存在的突出問題
（一） 有機(jī)固廢處理處置與碳減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)融合統(tǒng)籌不足，總體規(guī)劃與頂層設(shè)計(jì)缺乏
發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)普遍將“零廢棄”、循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)戰(zhàn)略，將減量化、資源化列入有機(jī)固廢管理的優(yōu)先層級(jí)，在較高層面制定中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。我國(guó)發(fā)布了“無廢城市”、垃圾分類、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、減污降碳等方面的政策文件，用于規(guī)范和推動(dòng)2030年前有機(jī)固廢行業(yè)的發(fā)展，但沒有制定中長(zhǎng)期推進(jìn)有機(jī)固廢資源化利用的總體目標(biāo)、時(shí)間表、路線圖；著眼未來，城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢處理處置需兼顧減污、降碳、資源化利用。我國(guó)有機(jī)固廢處理處置仍側(cè)重末端治理，而未形成全過程（從源頭到末端）減排增效的綜合治理體系，造成上下游脫節(jié)、資源化利用水平和能源效率低、與碳減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的融合統(tǒng)籌不足。主要原因有：統(tǒng)籌污染控制、資源化利用、碳減排的法律規(guī)章與標(biāo)準(zhǔn)體系欠缺，未形成覆蓋城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢處理處置全生命周期的碳排放核算與評(píng)價(jià)體系，碳減排未納入約束性指標(biāo)。需在減污降碳雙重約束下構(gòu)建我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用的全鏈條技術(shù)和管理體系，提高無害化處理與資源化利用水平。
（二） 跨部門協(xié)作管理機(jī)制和費(fèi)用機(jī)制不完善
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢管理涉及多個(gè)部門，而各部門發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)獨(dú)立管轄范圍內(nèi)的有機(jī)固廢及處理處置環(huán)節(jié)；不同部門制定的標(biāo)準(zhǔn)可能存在不協(xié)調(diào)之處，導(dǎo)致城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的處理處置各環(huán)節(jié)尚未貫通，不利于處理產(chǎn)物資源化利用和行業(yè)健康發(fā)展[15]。例如，厭氧消化+土地利用是實(shí)現(xiàn)污泥和濕垃圾資源化利用的最佳技術(shù)路線，但穩(wěn)定化水平較低、各部門管理邊界不清晰、跨部門政策不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致我國(guó)污泥土地利用比例遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平[5]。
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢具有“污染”“資源”雙重屬性。污染物削減是首要任務(wù)，但目前有機(jī)固廢的處理收費(fèi)整體偏低，忽視了污染削減帶來的環(huán)境效益，不合理的價(jià)格機(jī)制不利于行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。以秸稈和畜禽糞污為例，收購(gòu)成本高、政府補(bǔ)貼機(jī)制缺乏、市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制不足，沒有形成可持續(xù)的商業(yè)模式。費(fèi)用機(jī)制不完善也導(dǎo)致城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢處理處置的最終產(chǎn)品（如沼氣、熱能、電能、其他資源化產(chǎn)品）存在入網(wǎng)困難、市場(chǎng)化流通不暢等問題。
（三） 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及轉(zhuǎn)化不足
近年來，有機(jī)固廢的資源化利用開始得到國(guó)家高度重視，科學(xué)技術(shù)、生態(tài)環(huán)境等部門開始支持相關(guān)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢處理主要以末端污染控制為主，資源化水平與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，通過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提升資源化利用水平成為發(fā)展亟需。傳統(tǒng)的濕垃圾厭氧資源化處理普遍存在沼液處理、沼渣出路方面的問題[16]。干發(fā)酵處理效率高、占地面積小，是歐洲有機(jī)垃圾的主要發(fā)酵工藝；而在我國(guó)應(yīng)用占比非常低，直接用于廚余垃圾處理需進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和應(yīng)用優(yōu)化[13]。有機(jī)固廢具有多介質(zhì)、多組分交互作用的復(fù)雜特性，加之我國(guó)污泥有機(jī)質(zhì)低、含砂量高，采用傳統(tǒng)的厭氧消化工藝存在轉(zhuǎn)化效率低、停留時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行效益差的瓶頸。污泥是有機(jī) - 水分高度混雜的非均相復(fù)雜體系，有機(jī)組分親水性較強(qiáng)，傳統(tǒng)的固液分離方式效率低、能耗高。當(dāng)前，規(guī)�；B(yǎng)殖糞污量大且集中，就近消納土地不足，引發(fā)了種養(yǎng)結(jié)合失衡的問題；畜禽糞污和秸稈以還田利用為主，缺乏高值資源化利用技術(shù)。此外，“產(chǎn)學(xué)研”融合度不高，不少研究成果停滯在實(shí)驗(yàn)室階段，科技成果轉(zhuǎn)化不足，規(guī)�；瘧�(yīng)用難度較大。核心技術(shù)、工藝體系尚未突破，資源轉(zhuǎn)化效率、產(chǎn)品附加值不高，裝備智能化、自動(dòng)化水平有待提升，不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求。
四 我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)路徑
（一） 以生物處理為核心的多源有機(jī)固廢協(xié)同資源化技術(shù)路徑
針對(duì)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢，通過厭氧生物處理實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的分解和生物質(zhì)能的回收；沼氣經(jīng)過凈化、提純后作為清潔能源使用，沼肥可還田利用或生產(chǎn)有機(jī)肥。以在鎮(zhèn)江市、肥城市、晉城市等地開展的城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢協(xié)同厭氧工程示范為基礎(chǔ)，未來繼續(xù)加大科技投入，著重從能量回收的角度，突破基于功能材料、電子調(diào)控、代謝調(diào)控的生物定向轉(zhuǎn)化新原理和新方法，進(jìn)一步提升有機(jī)物轉(zhuǎn)化效率，推廣應(yīng)用協(xié)同厭氧消化回收生物質(zhì)能、沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)或提純并網(wǎng)；從物質(zhì)循環(huán)的角度，大力推廣穩(wěn)定化產(chǎn)物土地利用、氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收利用，尤其關(guān)注不可再生的戰(zhàn)略性磷資源的回收，貫通沼渣、沼液資源化利用途徑[17]。
發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)近年來提出了利用生物質(zhì)制備高值生物燃料、生物基化學(xué)品的發(fā)展布局，以此部分保障能源安全，如生物質(zhì)能源約占?xì)W盟可再生能源的60%，以生物柴油為重點(diǎn)，生物天然氣、生物航空煤油等為補(bǔ)充[18]。我國(guó)在城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢燃料化、高值化利用方面與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)存在較大差距，未來應(yīng)積極探索利用生物天然氣制備綠色甲醇，用作遠(yuǎn)洋船舶的“零碳”燃料；利用城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢制備生物基平臺(tái)化學(xué)品、生物基塑料、生物基溶劑、生物基表面活性劑等生物基高值產(chǎn)品，用于部分替代化石能源和礦產(chǎn)資源，提升經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
（二） 以熱化學(xué)處理為核心的城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢協(xié)同安全處置技術(shù)路徑
城鄉(xiāng)有機(jī)固廢熱化學(xué)處理方式主要有協(xié)同焚燒、水泥窯協(xié)同、熱解氣化、熱解炭化等。以垃圾焚燒設(shè)施為例，協(xié)同處置餐廚與廚余垃圾厭氧沼渣、市政污泥、園林垃圾等有機(jī)固廢，可以解決焚燒設(shè)施入爐垃圾不足的問題，兼顧解決污泥、沼渣的出路難題。生活垃圾中的礦物碳主要來自塑料、橡膠等，增加對(duì)塑料的分選和利用將減少礦物碳釋放。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碳減排，需要采用余熱回收拓寬能源轉(zhuǎn)化與深度利用、應(yīng)用蒸汽高參數(shù)技術(shù)提升發(fā)電效率、研發(fā)節(jié)能技術(shù)與設(shè)備降低廠用電率、減少自身能源與物料消耗等舉措。在資源循環(huán)、污染物控制、碳減排等方面，熱解氣化、熱解炭化技術(shù)具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，相應(yīng)的行業(yè)關(guān)注度逐步提高：前者將城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢在高溫下轉(zhuǎn)化為H2、CO、CH4等氣態(tài)產(chǎn)物，高熱值的合成氣可作為傳統(tǒng)天然氣的替代燃料，也可在催化劑作用下高效轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)液體燃料，形成熱解“氣化+X”的資源化模式；后者將城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢轉(zhuǎn)化為可用于燃料供應(yīng)、土壤改良、建材利用、吸附劑的熱解炭。
（三） 城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢集約化／園區(qū)化協(xié)同處置技術(shù)路徑
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢園區(qū)化協(xié)同處置將多類處理設(shè)施聚集在同一園區(qū)內(nèi)，鏈接各類有機(jī)固廢處理處置設(shè)施中能量代謝過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，促進(jìn)能量的梯級(jí)利用和余熱回收，提高園區(qū)整體的能量利用率和資源回收率[19]；通過焚燒和衛(wèi)生填埋設(shè)施，針對(duì)園區(qū)內(nèi)無法回收利用的有機(jī)固廢殘?jiān)M(jìn)行末端兜底處置。建設(shè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)將同步實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目布局優(yōu)化、集約化管理、土地資源節(jié)約等目標(biāo)，共用處理處置設(shè)施，改善資源能源使用效率、發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)、提高管理水平、消除“鄰避”效應(yīng)、規(guī)避社會(huì)責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)，在最大程度上發(fā)揮協(xié)同處置優(yōu)勢(shì)。目前，城市多源有機(jī)固廢園區(qū)化協(xié)同處置已經(jīng)在上海市、深圳市、張家港市等地開展了先行示范與實(shí)踐，推動(dòng)了固廢減量化、資源化、無害化、低碳化，為全國(guó)“無廢城市”建設(shè)提供了先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
將焚燒類、填埋類、有機(jī)厭氧處置類等分類別集聚布局，激勵(lì)垃圾焚燒等能源中心與填埋中心、有機(jī)處置中心、污泥處理中心緊密耦合，聯(lián)合處置城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢和二次污染物，發(fā)揮協(xié)同處置效益，提高集約化管理水平。針對(duì)園區(qū)內(nèi)各類處理處置設(shè)施開展工藝設(shè)備共用、資源能源共享、環(huán)境污染共治，支撐城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢協(xié)同處置的全鏈條集成創(chuàng)新，提高物質(zhì)和能源的利用效率[19]。開展以生物處理、熱化學(xué)處理為核心的城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢協(xié)同處置技術(shù)示范，構(gòu)建多源協(xié)同的綜合解決方案，形成集約化／園區(qū)化協(xié)同處置技術(shù)路徑。
五 我國(guó)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用的政策建議
（一） 系統(tǒng)謀劃面向減污降碳雙重目標(biāo)的中長(zhǎng)期總體規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)
新發(fā)展形勢(shì)對(duì)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的處理處置提出了更高要求。需結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化、人口流動(dòng)與城市群發(fā)展、生產(chǎn)與消費(fèi)的結(jié)構(gòu)性變化等趨勢(shì)，考慮“無廢城市”建設(shè)、綠色低碳轉(zhuǎn)型、“雙碳”等目標(biāo)任務(wù)要求，兼顧區(qū)域發(fā)展不均衡等客觀因素，因地制宜選擇有機(jī)固廢資源化循環(huán)利用的實(shí)施路徑和配套措施。在現(xiàn)行管理政策與發(fā)展規(guī)劃的框架下，研究和制定中長(zhǎng)期城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的總體規(guī)劃，明確總體目標(biāo)、階段目標(biāo)、路線圖、時(shí)間表、優(yōu)先序，拓展并深化有機(jī)固廢資源化循環(huán)利用試點(diǎn)工作；著力突出降碳的引領(lǐng)作用，加強(qiáng)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化利用與“雙碳”行動(dòng)方案的深入銜接，更好支撐“無廢城市”建設(shè)、減污降碳協(xié)同治理[20]。
從理念、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)三方面出發(fā)，構(gòu)建污染控制、碳減排雙重指標(biāo)約束下的全鏈條體系。城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的資源化利用成為國(guó)際共識(shí)，在理念上需要實(shí)現(xiàn)從有機(jī)固廢向資源的轉(zhuǎn)變、從污染控制單一目標(biāo)向污染控制與碳減排雙重目標(biāo)的轉(zhuǎn)變。在技術(shù)方面，將碳減排納入約束性指標(biāo)，綜合設(shè)計(jì)污染控制、碳減排雙重指標(biāo)約束下的技術(shù)發(fā)展路徑；從污染控制、碳排放兩方面出發(fā)，開展效應(yīng)評(píng)估、提出技術(shù)優(yōu)化措施，將有機(jī)固廢能源化作為分布式能源發(fā)展的重點(diǎn)[21]。在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面，加快建立污染控制、資源化利用、碳排放相互結(jié)合且協(xié)同管控的法律規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)體系，明晰產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求、環(huán)境保護(hù)措施，完善碳排放理論和核算方法，構(gòu)建城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢全生命周期碳排放核算與評(píng)價(jià)體系，為行業(yè)低碳發(fā)展提供保障。
（二） 加強(qiáng)多學(xué)科交叉與“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同，推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)升級(jí)
面向污染控制、碳減排雙重目標(biāo)，以資源化為手段，通過包括生物學(xué)、材料學(xué)、信息學(xué)在內(nèi)的多學(xué)科交叉融合，推動(dòng)城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢行業(yè)的科技創(chuàng)新。突出科技創(chuàng)新引領(lǐng)作用，以技術(shù)裝備升級(jí)為重點(diǎn)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)、加速科技成果轉(zhuǎn)化為主攻方向，提高城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的資源化利用效率和產(chǎn)品附加值；推動(dòng)有機(jī)固廢由資源化利用向高值化利用轉(zhuǎn)變，構(gòu)建高效協(xié)同的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，全面提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。應(yīng)用云計(jì)算、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，構(gòu)建有機(jī)固廢綜合管理和公共信息服務(wù)系統(tǒng)，納入智能城市建設(shè)體系，提升有機(jī)固廢環(huán)境管理的信息化水平。加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同，發(fā)揮高校、科研院所、企業(yè)、政府在技術(shù)創(chuàng)新鏈中的各自優(yōu)勢(shì)，著力解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的技術(shù)“瓶頸”，形成支撐高效資源化的新原理、新方法，構(gòu)建以技術(shù)應(yīng)用為導(dǎo)向的“產(chǎn)學(xué)研用”全鏈條創(chuàng)新模式。
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢主要是生物質(zhì)類有機(jī)固廢，其中的碳、氫組分主要來自生物合成過程，因而由城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢制備的生物基燃料及生物基化學(xué)品具有碳中性特征。重點(diǎn)突破有機(jī)固廢生物基燃料及化學(xué)品制備技術(shù)，以生物質(zhì)能及生物基化學(xué)品部分替代化石能源和礦產(chǎn)資源[23]。城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢資源化、能源化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向如圖1所示。① 在生物處理方面，推動(dòng)生物基燃料及生物基化學(xué)品技術(shù)創(chuàng)新，提高資源轉(zhuǎn)化效率；探索生物天然氣的高值化利用途徑，關(guān)注城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢制備氫能、氨能的技術(shù)路徑；研發(fā)利用城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢制備生物基高值化學(xué)品及材料（如生物基表面活性劑、生物基塑料、生物基平臺(tái)化學(xué)品、植物激素）[18]，重點(diǎn)關(guān)注城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢中具有戰(zhàn)略價(jià)值的資源（如磷資源）回收利用，提高行業(yè)的綠色、低碳發(fā)展質(zhì)量。② 在熱化學(xué)處理方面，追求由“被動(dòng)”焚燒向“主動(dòng)”焚燒的轉(zhuǎn)變，提升能源利用效率，降低煙氣污染物排放強(qiáng)度；構(gòu)建高效熱解氣化體系，開發(fā)合成氣高效制備生物基燃料的新技術(shù)；應(yīng)用催化熱解碳化技術(shù)制備熱解炭，推動(dòng)熱解炭以成型燃料、建材原料、土地改良及功能吸附材料等形式進(jìn)行高值利用。
（三） 健全制度體系，建立跨部門協(xié)作的管理體制和市場(chǎng)化的價(jià)格機(jī)制
城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的資源化利用涉及多個(gè)管理部門，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、責(zé)任主體不清晰、管理數(shù)據(jù)不一致、產(chǎn)物出路不暢的情況一直存在。建議構(gòu)建跨部門協(xié)作管理機(jī)制，制定一致的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，貫通城鄉(xiāng)多源有機(jī)固廢的處理處置環(huán)節(jié)，推動(dòng)不同來源有機(jī)固廢的協(xié)同處理處置，提升資源化利用效率；協(xié)同開展有機(jī)固廢資源化循環(huán)利用建設(shè)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境、發(fā)展改革、工業(yè)和信息化、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)、財(cái)政等部門的協(xié)作聯(lián)動(dòng)，理順并銜接好各部門的分管職責(zé)和配合工作；統(tǒng)籌城市固廢管理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、空間布局規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，構(gòu)建跨部門協(xié)同管理的制度體系。同步健全有機(jī)固廢資源化循環(huán)利用的監(jiān)管體系和評(píng)估機(jī)制，強(qiáng)化統(tǒng)計(jì)追溯的監(jiān)管機(jī)制，提高精細(xì)化管理水平，確保政策措施的有效實(shí)施和精準(zhǔn)落地。
從費(fèi)用機(jī)制的角度出發(fā)，明確經(jīng)費(fèi)來源渠道，完善有機(jī)固廢資源化產(chǎn)品的定價(jià)和價(jià)格補(bǔ)貼機(jī)制，促進(jìn)有機(jī)固廢資源化產(chǎn)品的高效流通，建立市場(chǎng)化、多元化運(yùn)行機(jī)制。針對(duì)有機(jī)固廢收費(fèi)低、企業(yè)運(yùn)營(yíng)效益低、新技術(shù)推廣困難的現(xiàn)狀，建議改變采用公共經(jīng)費(fèi)處理有機(jī)固廢的現(xiàn)狀，按照處理處置成本合理收取費(fèi)用，形成“誰污染誰付費(fèi)”的市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制；設(shè)立專門科技計(jì)劃，明確資金支持渠道，推廣成熟技術(shù)并引導(dǎo)新技術(shù)應(yīng)用。對(duì)于農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等有機(jī)固廢，加強(qiáng)對(duì)收購(gòu)價(jià)格的指導(dǎo)，保障企業(yè)投資的基本收益；對(duì)于城市生活垃圾，建立有價(jià)、低價(jià)有機(jī)固廢回收統(tǒng)籌機(jī)制，驅(qū)動(dòng)城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)、再生資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的有效銜接，推進(jìn)生活垃圾兩網(wǎng)融合。未來，綜合運(yùn)用價(jià)格機(jī)制、財(cái)稅政策、金融工具等，構(gòu)建多元商業(yè)合作模式，完善收費(fèi)機(jī)制與資金支持體系，形成可持續(xù)的商業(yè)模式，推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[22]。
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基金
中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“綠色低碳轉(zhuǎn)型中廢棄物循環(huán)利用問題研究”(2022-XZ-63)
