武建业

（甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃 金昌 737100）

1 城市生活垃圾的处置方式[1-2]

城市生活垃圾的处置是指利用填埋、焚烧、降解等手段，将其快捷、高效、无公害的分类处置，最终实现“减量化、稳定化、卫生化、资源回收化”的目的。我国生活垃圾无害化处置主要包含以下常用方法：(1)卫生填埋，由于其成本低得到了广泛应用；(2)堆肥，主要将有机物较多的垃圾破碎后做堆肥抑或发酵处理；(3)焚烧，利用高温环境进行热分解、燃烧以及熔融等，实现减容，将废弃物转变为残渣或者熔融固体物质。焚烧废弃物还可以用来发电；(4)回收，将生活垃圾中可以循环利用的废纸、无公害塑料、玻璃、金属等进行分类处理回收再利用。以上四种方法各有其优缺点，综合比较详见表1。就垃圾处理方式而言，城市生活垃圾焚烧处理优点明显，已经成为不少城市解决垃圾问题的重要方案。

表1 主要垃圾处理处置方式的比较

2 国内外发展情况

2.1 国外垃圾焚烧现状

生活垃圾焚烧处理技术在国外已经得到了快速的发展，并且各个国家和地区得到了广泛的应用。总体来看，日本在城市生活垃圾处理方面，无论是数量还是质量都领先于其他国家，早在1981年，就建立了一千多座垃圾焚烧处理厂，城市生活垃圾焚烧率超过80%；此外法国也建立了超过50座生活垃圾焚烧处理厂，每年可以焚烧250～300万t生活垃圾。目前日本、新加坡等人口密度高、土地资源紧缺的国家，焚烧已经成为固废处理的主要方法，特别是在新加坡已完全采取垃圾焚烧处理 （见表2）。全世界共有生活垃圾焚烧厂超过2100座，年焚烧生活垃圾量约2.3亿t，绝大部分分布于发达国家，其中生活垃圾焚烧发电项目约1200个。按年处理量分析，2015年欧洲22个国家生活垃圾焚烧处理量约9000万t，占全球生活垃圾焚烧量的40%，发达国家生活垃圾焚烧量最多的是日本、美国、德国，年焚烧量分别为 3490 万 t、2700 万 t、2500 万 t。

表2 国外城市生活垃圾处理方法统计

2.2 国内生活垃圾焚烧厂的发展[3-4]

“十二五”期间，我国城市生活垃圾焚烧行业迅速发展推进，根据住房城乡建设部《关于加快推进部分重点城市生活垃圾分类工作的通知》相关要求，垃圾焚烧厂的投运数量逐年增加，2000年以前全国仅有2座垃圾焚烧发电厂，截至2017年底内地建成并投入运行的生活垃圾焚烧发电厂约303座、总处理能力为30.4万t/d，总装机约为6280MW。其中采用炉排炉的焚烧发电厂有220座，合计处理能力达到22.8万t/d，装机达到4380MW，约占无害化处理能力的50%，对生活垃圾的处置能力大幅提升。根据国内目前情况，受经济环境的影响，生活垃圾焚烧发电厂主要分布在东南沿海地区，特别是江浙沪一带的大城市周边，其垃圾处理设施建设进度遥遥领先。随着经济发展，内地也有越来越多的城市选择建设生活垃圾焚烧发电厂，但总体进展相比较沿海一带较为缓慢。

如图1所示，“十二五”期间，我国各大城市累计投运生活垃圾焚烧设施129座，占总投运数量的一半以上，2016年、2017年我国共投运城市生活垃圾焚烧设施均超过50座，焚烧设施投运速度非常快，焚烧处理已经远远超过其他处理方式。近年垃圾焚烧厂投运数量大幅增长，究其原因，主要有以下几个方面：一是过去国内生活垃圾的主要处理方式是填埋处理，而填埋对环境污染较大、占地较多，如今填埋处理达到困境，经济发展使得土地资源渐少，埋填成本日益增加，迫使各地政府寻求减量化处置手段，垃圾焚烧技术比较符合这种要求；二是近年全球各个国家在垃圾焚烧行业设备、技术上投入的研发精力较多，经过长期的研发，垃圾焚烧技术已经日趋成熟；三是国家在绿色环保方面的各项政策对垃圾焚烧持支持态度；四是国家对环评审批的更加重视，以及对环评审批等各种程序的简政措施使得流程更加便捷，较大程度上缩短了垃圾焚烧项目的工程建设周期；五是环卫服务业市场化增长迅速，从政府主导到市场经济主导、从政府购买服务到PPP模式服务，多种商业模式活跃在环卫市场中，使得行业发展越来越快。

图1 全国垃圾焚烧厂历年投运数量

3 焚烧炉及其工艺

垃圾焚烧炉的选型尤为关键，需要综合考虑设备投资额、运行费用以及现有垃圾的种类。焚烧炉首先要能有效地应对现有的城市生活垃圾，其次设备价格和运行费用要经济合理，还要考虑到生活垃圾中能源和资源的回收利用价值，以及对环境的影响程度。垃圾的焚烧技术基于几十年的应用和发展，目前能满足环保性、适用性、经济型、可循环性的焚烧炉种类较多，按照其炉体构成、传热方式、燃烧方式总体可归纳为3种类型：机械炉排型、流化床型和回转窑型。

3.1 机械炉排炉焚烧炉[5-6]

炉排型焚烧炉核心在于机械炉排，其使用历史悠久，经过长期的研发和实际应用使得技术成熟、品种繁多、运行可靠，结构方面功能区较集中，占地小，热效率高。一般炉排炉按照其各部分功能和燃烧程度的不同可分为3个区段：预热段（干燥区）、燃烧区和燃烬区。分类堆放的生活垃圾在入料口推送器的推送下，先进入干燥区，进行预热、干燥和气化，预热之后随着炉排机械动作，垃圾在炉排上往前移动到燃烧区进行充分焚烧，最后到燃烬区，进行多次燃烧直至剩余难燃固体废弃物为止，最终排出难燃废渣。机械炉排按其机械运动方式分为固定炉排、滑动炉排和翻转炉排，通过液压连杆机构驱动进行往复动作，炉排之间的相对运动使生活垃圾能够在在炉体内移动、翻滚、前进，保证其充分燃烧和废弃物的顺利排出。机械炉排型焚烧炉的优点在于不需对进炉垃圾作严格的预处理，在炉排移动过程中对垃圾进行切割、翻转和搅拌，垃圾得以均匀混合，有利于着火和燃烧。生活垃圾焚烧全部活动可以在炉排上进行流水作业，故处理快捷、自动化程度高。

3.2 流化床式焚烧炉[7-8]

流化床焚烧炉炉体通常是以耐火材料为衬里的容器，竖向布置，炉底设置多孔分布板，生活垃圾从流化床上部或侧部送入炉内，并伴有惰性颗粒物（一般可采用硅砂）作为流化载体，以一定比例同时进入炉体，空气由焚烧炉底部的通风装置进入炉内，垂直上升的气流吹动炉内的混合颗粒物，发生激烈的翻腾燃烧和不断的循环流动，具有流体的特性。流化床焚烧炉具有固体废物焚烧率高、负荷调节范围宽、污染物排放少、热强度高、适合燃烧低热值物料等优点，在中小城镇有较大的发展前景，尤其对于热值相对偏低的垃圾的焚烧。但是，因生活垃圾在燃烧过程中会发生激烈翻腾和循环流动，对其粒度和密度的要求较高，故需要对其进行严格的粉碎、搅拌等预处理，保证较小的差异性。这样使得生活垃圾进入流化床式焚烧炉之前的预处理步骤较为繁琐，增加了时间、空间和经济成本，很大程度上影响了其发展和使用。

3.3 回转窑焚烧炉[9-10]

回转窑焚烧炉是指在钢板制的圆筒状本体内部设置了耐火材料衬炉的焚烧炉，其结构组成从前往后通常包括生活垃圾堆放区、垃圾进料口、焚烧炉炉体、热能回收装置、二次燃烧室、废弃物回收和污染控制等部分。窑身为一维倾斜布置、低速回转的圆筒，垃圾进入后一边进行缓慢的旋转，一边使从上部供给的废物向下部转移，从前部或后部等供给空气使之燃烧，直至燃烬从下端排出。通常，在回转窑后设置二次燃烧室，使前段热解未完全烧掉的有毒有害气体得以在较高温度的氧化状态下完全燃烧。回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，具有对焚烧物变化适应性强，可焚烧不同性能的废弃物，停留时间长，隔热好等优点，并且因为回转作用使废物料层得到充分翻动，比较适用于含有多种难燃物质的垃圾，此外垃圾中水分变化范围较大的情况也较为适用。因其燃烧状态稳定、安全性能较好，目前主要应用在废弃物较少和危险程度较大的垃圾处理项目，比如医疗垃圾、危险废弃物等。但是当生活垃圾发热量较低、含水率较高时，会存在燃烧不充分、炉体内湿度大、压力过高等情况，燃烧存在一定困难，不适用回转窑焚烧。并且，回转窑的炉体转动缓慢，处理量较小，燃烧不易控制，长时间不均匀燃烧使其耐火材料衬里损坏严重，需要频繁维修和更换，且设备的封闭性要求高，维修成本较高，这使它很难适应实际的垃圾处理和发电需要，在当前的垃圾焚烧发电中应用较少。

4 生活垃圾焚烧处理在环保方面的优势

4.1 提高环保排放要求

提到垃圾焚烧，首要考虑的就是烟气中二噁英的排放问题，二噁英类芳烃化合物对生态环境影响非常大，难以净化，并且具有较强的致癌作用，如何处理二噁英成为垃圾焚烧处理技术研究绕不开的课题，其研究进展直接影响垃圾焚烧技术的发展。环境中的二噁英类芳烃化合物主要来源于工业焚烧、杀虫剂滥用、氯酚类化工用品挥发、漂白造纸等活动，近年全球各国研发的焚化炉，首先从根本上解决二噁英的产生，其次注重垃圾二次燃烧和废气净化，此外严格遵守环境保护红线，已经有效的控制了此类化学品的扩散，在政府的各项管制下，垃圾焚化炉焚烧已经不再是二噁英排放的源头了。早在2005年根据德国环境部（BMU）、美国环保署等多个部门的多项研究指出：生活垃圾焚化工厂排放的二噁英已经不足全部排放的1%；合格的焚烧厂排出的烟气污染物远远低于散布的垃圾桶、垃圾堆燃烧排放。政府的管控、民众的监督以及严格的排放标准使得垃圾焚烧更加环保，除二噁英之外，重金属烟尘、硫化物、氮气等有害气体的排放也显著减少。

4.2 减少温室气体排放

垃圾焚烧技术相比其他处理方式有着非常多的优点，尤其在节能减排方面：第一，相比较传统填埋处理，充分的焚烧很大程度上减少了填埋场甲烷、一氧化碳等温室气体的排放；第二，垃圾焚烧可以提供大量的热能用以工业生产，从而显著减少化石燃料的使用，降低了温室气体的产生；第三，垃圾焚烧废渣中碳含量不足1%，充分利用了碳资源。

4.3 降低垃圾填埋的COD排放量[11]

COD的排放量是我国节能减排重要的考核指标，垃圾填埋可能造成大量的COD排放，每填埋1t生活垃圾可产生0～0.2t左右的COD，而焚烧处置技术大大减少了垃圾的填埋量，同时也降低了因垃圾填埋而产生的COD污染物。

4.4 提供新能源[12-14]

虽然与发达国家相比，我国生活垃圾是“绝对的贫矿”，其热值含有率不足发达国家50%，但是垃圾焚烧仍然能够提供大量的能量。据统计，我国垃圾焚烧发电项目每吨生活垃圾平均产生电能为250kWh，处理过程需要消耗 50kWh，净产出200kWh，这一数据（每吨生活垃圾发电量）在美国更是高达520kWh，早在2004年，美国的垃圾焚烧发电厂产值就高达100亿元，可以称之为“垃圾中的财富”。垃圾焚烧发电是所有燃烧发电中对环境影响最小的，2005年8月，美国将其纳入可再生能源序列。

5 生活垃圾焚烧处理存在的问题

虽然生活垃圾焚烧处理在技术、占地、环保等方面具有比其他处理方式更加显著的优势，但在实际的应用方面任然存在不少问题，特别是在国内，选址、监管等争议不绝于耳，很多地方甚至遭遇民意强烈反对。在推行垃圾焚烧处理方式过程中，国内目前存在的主要问题有以下两点：

第一，群众对垃圾焚烧项目的不深入了解，使其仍存在污染争议，社会群体对垃圾焚烧项目产生的二噁英、飞灰、渗沥液等二次污染物谈虎色变，各地进行“邻避运动”以拒绝将焚烧厂建在自己住所周边，反对的民声成为政策推行的最大障碍。

第二，企业为利所趋，政府监管困难。尽管垃圾焚烧厂依靠地区垄断、政府补贴、垃圾处理费、再生电力资源收入确保了项目的高回报，迅速成为国内外企业的投资热点，但在实际运行当中，仍存在为了降低成本大幅度减少废气净化耗材、降低排放标准的诸多恶劣行为，2016年12月，据民间环保组织不完全监测，当月内有27座垃圾焚烧厂连续25d超标排放烟气2533次。而在政府监管过程中，很多超标问题并没有进行有力的处罚和整改，降低了地方政府公信力，触发了民众的抵制情绪，造成了无法沟通的困境。

6 展望

为解决大中城市“垃圾围城”的困局，发展垃圾焚烧是我国各大城市走上绿色发展道路的不二选择，2016年11月，住建部、环保部等五部委发布的《进一步加强城市生活垃圾焚烧处理意见》要求，到2020年全国城市垃圾焚烧处理能力占总处理能力50%以上。本文针对垃圾焚烧处理提出以下几点建议：

第一，积极稳妥推进垃圾焚烧厂的建设。我国许多大型城市人口密度远远高于德国、日本、美国等发达国家一线城市，而且城市规模扩张迅速，寸土寸金，垃圾焚烧厂体量小、处理便捷的优点会愈发明显，这将是未来大型城市处理生活垃圾的首要选择。但是，切不可急功近利，目前来看垃圾焚烧处理比较适用于大型城市，不适宜向全国所有城市推广，乡镇农村地区更是要综合考虑、慎重选择。

第二，做好长远规划。垃圾焚烧厂要综合考虑城市地域、季风、交通等因素的影响，能够自如的应对城市长期的发展，既要交通便捷，又不影响当地民众生活，还要兼顾长期的投资效益。

第三，加强立法，严格制定并执行烟气排放标准[15-16]。随着 《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485—2014）的全面实施，生活垃圾焚烧设施运行和污染排放控制将更为严格，而城市生活垃圾处理相关投入也将在新标准倒逼下进一步加大。对于已建焚烧厂加强管控、提升技术，新建焚烧厂高标准、严要求，自觉遵守最严格的排放标准，争取做到比欧盟排放标准更加严格，大幅降低主要烟气污染物的排放。

第四，深化焚烧技术的研发和应用，让垃圾焚烧技术更加精细化，开发各类垃圾处理前沿技术，结合生物处理、降解等技术，进一步减少垃圾处理过程的污染物排放，实现垃圾无害化、减量化。

第五，遏制“小火电厂”的产生，扩大规模，提高焚烧厂垃圾集中处理能力，精简环保审批，加快垃圾焚烧项目的建设和发展，但是对环保方面严格把关，杜绝一切滥竽充数的现象。

第六，提升信息公开透明度，加强宣传引导，消除公众的“邻避”疑虑。对垃圾焚烧排放污染物进行实时监控，并将数据上传到政府部门指定网站，公布检测结果，保证垃圾焚烧处理设施安全、高效地运行。做好科普工作，让公众正确认识垃圾焚烧，主动进行垃圾分类，积极参与焚烧厂选址等工作。