欧洲对城市生活垃圾研究的新视角
19世纪70年代,第一座生活垃圾焚烧炉在英国建成运营,标志着世界对生活垃圾的处理进入了崭新的阶段——随着生活垃圾处理技术不断发展和日趋成熟,填埋、焚烧、好氧堆肥、厌氧发酵等处理技术成为生活垃圾处理的主导技术,在世界各地日复一日不间断地有效地处理当地人们产生的生活废弃物。将近一百年后,欧洲学者提出了生命周期评价理论,随着生命周期评价理论应用于固体废物处理和管理方面,提升了对固体废物的管理水平,推动了固体废弃物处理的无害化、资源化、减量化。当我们正在互为排斥地争论处理生活垃圾是焚烧好还是填埋好或是堆肥好时(简言之,争论用某单一技术解决问题),发达国家已从实践过程中意识到单一处理技术的局限性和不合理性,开始实施垃圾分类收集分类处理,推进多技术集成的综合处理系统;当我们开始探索多技术组合集成,新建综合处理厂时,欧洲的发达国家已在生活垃圾处理技术组合和回收利用技术方面的探索初显成效,建立了开始用生命周期的理论评估、改善、指导各种处理技术和处置系统。通过交流和考察,从同行的视角对欧洲发达国家在生活垃圾全过程管理方面,印象比较深刻的是:
一、以最终利用目的为主导,确定各种处理技术的组合
长期以来,城市生活垃圾的产生量、增长速度与垃圾处理能力不匹配一直是困扰政府的一大难题,生活垃圾的不及时清除会使市民产生嗅觉和视觉污染并逐步发展为区域环境污染,甚至影响城市功能的正常运转,为了解决城市生活垃圾的污染问题,积极兴建各类固体废物处理设施——为了适应后道处理设施的供料要求,设置分类分拣设施;根据物料成分,设置堆肥或厌氧处理设施;根据“筛上物”的成分,设置焚烧处理设施;最终的处理残余物唯一的出路,就是送到填埋场处置。根据处理物的成分,按处理工序,设置不同的处理设施,形成处理系统,达到处理的效果,这是无可非议的。但是几种不同处理技术和设施,如果组合不当,可能不一定形成优势互补,可能会导致能源浪费、效能浪费,甚至产生降低处理效能。根据生命周期评价,围绕着控制能源利用效率以及排放废物的环境影响的目标,将“废物产生-回收利用-废物处理-残余物处置”的习惯处理流程重新排列,建立起“废物产生-回收利用-确定废物处理后产品用途及残余物的出路-根据用途、出路确定处理工艺,配置处理装置-处理后产品满足用途、残余物符合出路”新的处理流程,新的处理流程改变了“为处理而处理”的单目标现状,将被动的消纳处理调整为积极的资源化利用。按照可循环利用的目标优化设计处理工艺,优化组合处理技术,加强可回收品的循环、再利用,有利于减少生活垃圾的最终排放量,使循环经济的理念进一步贯穿于生活垃圾处理的全过程。
二、 以持续改进和完善为目标,确定技术和管理的研究方向
为了适应不断发布的新环保法律、新规定,不断提高处理水平,控制和降低固体废物对环境的不良影响,欧洲各国很重视对生活垃圾处理技术和管理的跟踪研究,由于生活垃圾的处理技术和管理理论涉及技术、经济、法规、环境等很广泛的领域,处理技术的形成和成熟、管理理论的成果和应用必然要经历一个相当长的周期,而不可能在短时期内硕果累累,层出不穷。因此欧洲发达国家对于生活垃圾研究的主导思想很务实,在对新技术、新理论研究探索的同时,以将现有的处理技术和管理理论持续改进和完善为重点,确定技术和管理的研究方向。近几年欧洲国家对技术和管理的重点研究内容包括:
1.处理技术方面
(1)热力处理:控制焚烧处理产生的烟气、飞灰的排放指标,保证环境质量不受重复污染;研究减少生活垃圾焚烧对锅炉的腐蚀;研究热解技术、气化技术的工程应用包括工程规模、工程经济性。
(2)厌氧处理:围绕着厌氧处理后的残渣保持农业肥料价值得以继续利用的目标,开展厌氧处理前的分类分拣预处理技术研究。
(3)填埋处置:在生态填埋理论研究成果的基础上,开始生态填埋的小试、中试实践验证,生态填埋的理论研究成果和实践中的生活垃圾渗沥水回灌加快填埋稳定的初步成果促使原法国法律禁止填埋渗沥水回灌的相关条文作了修改。
(4)垃圾分拣:根据统计和分析,一线工人每天从事分拣工作的重复动作超过2500次,体现以人为本的思想,围绕提高工作效能的目标,正在研制用机器人取代操作人从事分拣工作。
2.管理方面
(1)劳动安全卫生:制定规范严格的劳动安全制度,避免生产事故。以保证和提高一线作业人员的健康水平为目标,研究改善一线作业的生产作业条件和环境,控制和减少职业病的发生。
(2)以生活垃圾为研究中心,以环境最友好、资源最利用、物流最合理、经济最优化、技术最安全为目标,与交通、能源、水务等相关领域的研究相结合,指导规划完善和管理制度设计。
三、以生命周期理论为指导,综合评价生活垃圾管理全过程的效率和影响,提升管理能级
生命周期理论是系统工程的概念。环境生命周期理论是对人类行为对环境的影响进行评价,评价的范围为最初从地球获得物质(能源、生活资料、生产原材料等),经过使用,到所有这些物质以各种形态再返回地球,包括所有排放到空气、水、土壤中的废弃物。所谓生命周期就是试图对所有这些活动及其对环境的排放和影响进行综合的描述。
生活垃圾生命周期评价是指通过对物质(材料)整个生命周期过程,包括从原材料获取及生产、产品制造、使用、废物收集、回收、再利用及处理、处置的全过程,对物质、能源输入、输出以及相应环境排放物进行识别和量化,并评价各个阶段物质、能源利用效率以及排放废物的环境影响,提升生活垃圾管理模式的能级,尽可能减少垃圾的产生和排放,加强可回收品的循环、再利用、处理工艺优化设计,处理技术优化组合,将整个过程的环境影响降至最小。
通过生命周期评价,有利于生活垃圾处理技术的优化比选,优化比选在技术适应性的基础上,合理成本就是决策的主要因子。我们从下式中可以得知:成本的内容不仅仅是工程建设成本和运营成本,更要包含环保成本和环境影响的预防、治理成本。
1. 填埋处理的经济测算内容: 工程成本+土地成本+填埋运营成本+污水处理成本+气体温室效应预防和治理成本+污染土地修复+沼气收集发电成本-发电收入;
2.焚烧处理的经济测算内容: 工程成本+土地成本+焚烧运营成本+污水处理成本+环保治理成本+残渣飞灰处置成本-发电收入;
3.堆肥处理的经济测算内容: 工程成本+土地成本+堆肥运营成本+污水处理成本+残渣填埋成本+环境治理成本+肥料推销成本-肥料收入;
4.厌氧处理的经济测算内容: 工程成本+土地成本+运营成本+污水处理成本+环境治理成本+残渣填埋成本+沼气收集发电成本-发电收入。
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