當(dāng)前,生活垃圾焚燒已成為生活垃圾處理的熱點(diǎn)話題。不管是出于什么目的,反對(duì)垃圾焚燒的焦點(diǎn)主要集中在廢物資源化利用、環(huán)境保護(hù)與居民健康。
一、生活垃圾焚燒與材料回收利用 能夠利用的生活垃圾應(yīng)盡可能利用,對(duì)于不能利用的剩余生活垃圾進(jìn)行焚燒處理并進(jìn)行熱能利用,這一點(diǎn)大家也容易形成共識(shí)。但在利用的程度上似乎又產(chǎn)生很大分歧,因此客觀認(rèn)識(shí)生活垃圾中材料回收利用水平就非常重要。 對(duì)于生活垃圾中材料回收利用水平不能簡(jiǎn)單的對(duì)比回收率,而要對(duì)比具體廢棄物的回收率。我國(guó)廢紙回收狀況就可以說(shuō)明垃圾回收水平是不低的,甚至可以說(shuō)還是比較高的。雖然我國(guó)的廢紙回收率還不到40%(見(jiàn)圖1),顯著低于發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)達(dá)地區(qū)廢紙回收率,但這并不能說(shuō)明我國(guó)廢紙回收水平低或者回收的潛力還很大。我國(guó)的紙人均紙消費(fèi)量低,紙消費(fèi)量低,紙的回收率就難處于高水平。根據(jù)1999年設(shè)在華盛頓的世界觀察機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,全球30%的紙產(chǎn)品用于美國(guó),每人每年消費(fèi)335公斤,日本是249公斤,德國(guó)是192公斤,盡管中國(guó)是繼美國(guó)之后的全球第二大紙生產(chǎn)國(guó)。但人均消費(fèi)量只有27公斤。人均紙消費(fèi)紙量低,通常表現(xiàn)為報(bào)紙書(shū)刊的消費(fèi)量比例低,而衛(wèi)生紙等難以回收紙的消費(fèi)量比例就相對(duì)較高,顯然廢紙回收率就不可能很高。比如雖然在2008年其廢紙回收率達(dá)到55.5%,但具體分析其各類廢紙的回收率差別是很大的,如廢報(bào)紙的回收率為87.8%,雜志回收率為40%,書(shū)回收率為29.9%,辦公用紙回收率為71%,廢紙箱的回收率為76.6%,而廢紙巾、廢紙杯等則回收率很低可以忽略不計(jì)(Municipal Solid Waste Generation, Recycling, and Disposal in the United States:? Facts and Figures for 2008。)目前我國(guó)沒(méi)有確切的廢報(bào)紙和廢紙箱的回收率統(tǒng)計(jì),但從辦公室和居民的局部調(diào)查看,廢報(bào)紙和廢紙箱的回收率應(yīng)在90%以上。
圖 1 1990-2007年我國(guó)紙和紙板產(chǎn)量、進(jìn)口廢紙量和廢紙回收率
與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比,從城市人均焚燒能力、人均年焚燒量對(duì)比,我國(guó)生活垃圾焚燒處理能力嚴(yán)重不足(見(jiàn)表1);由于垃圾中水分及渣土含量高,垃圾熱值約為發(fā)達(dá)國(guó)家的一半,這些可以間接的反映我國(guó)生活垃圾中材料回收利用水平。
德國(guó)
67座生活垃圾焚燒廠
2007年焚燒處理量1780萬(wàn)噸
人均焚燒量0.21噸/年 |
瑞士
29座生活垃圾焚燒廠
2007年焚燒處理量360萬(wàn)噸
人均焚燒量0.5噸/年 |
日本
1301座生活垃圾焚燒廠
2007年焚燒處理量約4000萬(wàn)噸
人均焚燒量0.31噸/年 |
中國(guó)臺(tái)灣
21座生活垃圾焚燒廠
2006年焚燒處理量約720萬(wàn)噸
人均焚燒量0.31噸/年 |
中國(guó)大陸
約80座生活垃圾焚燒發(fā)電廠
2009年焚燒處理量約1700萬(wàn)噸
城市人均焚燒量不足0.02噸/年 |
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表 1 典型國(guó)家垃圾焚燒處理狀況對(duì)比
二、生活垃圾焚燒與可生物降解有機(jī)物回收利用
可生物降解有機(jī)垃圾的管理。這部分垃圾在生活垃圾中占有比例高、水分大、易腐爛、有異味。這是家庭生活垃圾分類收集的熱點(diǎn)、難點(diǎn)和重點(diǎn)。目前有三種典型模式可供選擇,德國(guó)模式(單獨(dú)收集進(jìn)行生物處理),美國(guó)模式(采用家庭粉碎機(jī)排入下水道),日本模式(要求盡可能減少水分,作為生物質(zhì)進(jìn)行焚燒處理)。
從單質(zhì)和化合物角度分析,當(dāng)前生活垃圾中最多的是水(平均50%左右或更多)。不同路徑,1噸水的成本相差100倍以上(通過(guò)下水道到污水處理廠與環(huán)衛(wèi)部門(mén)收運(yùn)到垃圾處理廠)。日本模式操作性強(qiáng),但執(zhí)行彈性較大。
食品類有機(jī)物約80%通過(guò)我們的身體消化排到城市污水處理廠,只有20%左右進(jìn)入垃圾物流。采用美國(guó)模式最簡(jiǎn)單,但對(duì)排水系統(tǒng)以及城市污水處理廠的影響需要系統(tǒng)研究。
德國(guó)模式有機(jī)物資源化利用效果好,但執(zhí)行難度大。德國(guó)模式可以從農(nóng)村以及部分環(huán)保覺(jué)悟高的人群進(jìn)行試點(diǎn);如果要對(duì)家庭廚馀垃圾單獨(dú)收集有許多現(xiàn)實(shí)的障礙,如廢除日產(chǎn)日清、管理與監(jiān)督、放垃圾桶的位置、成本以及垃圾最終出路等。
生活垃圾中的有機(jī)物如何實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)利用?對(duì)于一些大城市和城市群,我們每天消費(fèi)的食物和水,往往不是當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的,食下去的變成糞便,通過(guò)下水道進(jìn)入城市污水處理廠,最后停留為污泥;食剩下的和食物加工剩余物經(jīng)過(guò)垃圾物流,進(jìn)入垃圾處理廠,這就提出了一個(gè)問(wèn)題,這些有機(jī)物能否就地消化,顯然是不可能的,如果這些有機(jī)物能夠全部就地消化,那必然造成“富營(yíng)養(yǎng)化”。就是可生物降解的有機(jī)物資源化利用,也有優(yōu)先順序,不可能容易用的還有大量沒(méi)有用,就去利用難以利用的。我國(guó)農(nóng)村每年糧食種植產(chǎn)生6億多噸秸稈,畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生30億噸左右的糞便(農(nóng)業(yè)部關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村節(jié)能減排工作的意見(jiàn),農(nóng)業(yè)部科技教育司,2007年8月13日),城市污水處理廠年產(chǎn)生的濕污泥量3000萬(wàn)噸以上,并且還要顯著增加(中國(guó)水網(wǎng),《中國(guó)污泥處理處置市場(chǎng)報(bào)告》)。
生活污水廠污泥不夠用了,然后再利用垃圾中有機(jī)質(zhì)或生物質(zhì)。大批城市污水處理廠的建立,清潔了河流與湖泊,但同時(shí)也是增長(zhǎng)較快的垃圾產(chǎn)生源—污泥。例如,歐共體國(guó)家污泥量(干態(tài))從984年610萬(wàn)噸,增長(zhǎng)到1120萬(wàn)噸(見(jiàn)圖4,來(lái)源:hall&Dailimier, 1994,expend to EU+3by ETC/W)。污泥處理和垃圾處理有著相似的特點(diǎn),也主要由回收利用(用于農(nóng)地包括堆肥)、填埋和焚燒三種方式。在歐洲,一些國(guó)家限制污泥進(jìn)行填埋處理,如瑞士、荷蘭等國(guó)家,因此填埋處理呈下降趨勢(shì);為防止重金屬和一些有機(jī)物在食物鏈中積累,農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)更趨嚴(yán)格,農(nóng)用和堆肥處理難有較大提高;焚燒處理增長(zhǎng)較快。瑞士2001年9月決定從2002年禁止污泥用于農(nóng)田, 成為歐洲第一個(gè)禁止污泥農(nóng)用的國(guó)家。在此前約每年8萬(wàn)噸(干態(tài))約為40%用于農(nóng)地,此后,主要進(jìn)行焚燒處理,其中部分將用于水泥工業(yè)。堆肥處理過(guò)程主要是可生物降解有機(jī)物的分解過(guò)程,并解決重金屬問(wèn)題、和一些難于降解的有機(jī)污染問(wèn)題。
圖4 1984-2005年歐共體國(guó)家污泥量及處理方式
如何對(duì)家庭的廚馀類有機(jī)垃圾管理。我們需要變換思路,把控制生活垃圾水分作為管理目標(biāo)。水分控制要從源頭努力。如果上述三種模式根據(jù)具體條件分別采用一些;垃圾銅密閉化收集水平提高一些;將目前生活垃圾中的水分在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低10-20%是比較容易做到的。實(shí)際上這些有機(jī)物主要是生物質(zhì),對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行焚燒并進(jìn)行能源利用顯然是節(jié)能減排的,也是符合環(huán)境友好型技術(shù)要求和氣候友好型技術(shù)要求。
三、混合垃圾能不能焚燒?
全量焚燒系統(tǒng)(Mass burn system)專門(mén)設(shè)計(jì)用于不經(jīng)預(yù)處理的混合垃圾焚燒,這也是發(fā)達(dá)國(guó)家生活垃圾焚燒處理的主要形式。這類焚燒爐多為爐排爐。爐排的作用就是在爐內(nèi)輸送垃圾的同時(shí),又能促進(jìn)垃圾的攪動(dòng)和混合,從而使垃圾得到較完全的燃燒。一堆燃燒的垃圾翻動(dòng)跌落到另一堆燃燒的垃圾將促進(jìn)燃燒過(guò)程進(jìn)行。一般爐排爐分干燥預(yù)熱段、燃燒段與燃燼段三部分,燃燼時(shí)間1.5h~3.0h,過(guò)量空氣系數(shù)較高(1.6~1.8)。一次風(fēng)量一般占總風(fēng)量的60%,一次風(fēng)量從爐排下進(jìn)入爐膛,既提供了垃圾燃燒所需的氧氣,同時(shí)又可冷卻爐排。二次風(fēng)在爐排上方進(jìn)入爐膛,其主要目的是提供足夠的空氣使煙氣完全燃燒,為提高完全燃燒湍流效果,二次風(fēng)通常在爐膛四周多點(diǎn)射入。
以?shī)W地利維也納市為例(見(jiàn)圖5,來(lái)源:www.wien.at/ma22/abfalllehrbehelf),產(chǎn)生的生活垃圾成分中,可生物降解有機(jī)垃圾占31.5%,盡管對(duì)可生物降解有機(jī)垃圾進(jìn)行單獨(dú)收集,但進(jìn)入生活垃圾焚燒廠的剩余垃圾成分中,可生物降解有機(jī)垃圾占37.6%。那種以為,對(duì)可生物降解有機(jī)垃圾進(jìn)行單獨(dú)收集,剩余垃圾中可生物降解有機(jī)垃圾含量會(huì)很少甚至沒(méi)有是非;闹嚨模晖耆且环N不符合現(xiàn)實(shí)的想象。
圖5 維也納市生活垃圾成分和進(jìn)入生活垃圾焚燒廠的垃圾成分
垃圾焚燒工況主要取決于垃圾熱值。發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾熱值高,焚燒爐爐排往往需要設(shè)置水冷,而我國(guó)生活垃圾熱值低,燃燒一次風(fēng)需要預(yù)熱,這屬于焚燒爐具體工藝參數(shù)設(shè)置的技術(shù)問(wèn)題,與能不能進(jìn)行垃圾焚燒完全是兩回事。生活垃圾的熱值變化與居民的消費(fèi)水平有著直接關(guān)系。家庭燃料由燃煤轉(zhuǎn)變?yōu)槿細(xì),家庭生活消費(fèi)購(gòu)物場(chǎng)所由農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槌,生活垃圾特性將出現(xiàn)顯著變化。
四、生活垃圾焚燒與節(jié)能減排
2003年1月14日,美國(guó)環(huán)保局發(fā)布的報(bào)告指出“垃圾焚燒產(chǎn)生的電能與其他來(lái)源產(chǎn)生的電能相比,其對(duì)環(huán)境影響幾乎是最小的”(Marianne Lamont Horinko 2003),2009年9月21日,美國(guó)環(huán)保局發(fā)布的報(bào)告指出,2006年美國(guó)生活垃圾焚燒量為3100萬(wàn)噸,由于對(duì)垃圾焚燒進(jìn)行熱能利用,相當(dāng)于減排1700萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量溫室氣體。
德國(guó)環(huán)境部報(bào)告,2006年德國(guó)生活垃圾焚燒量超過(guò)1700萬(wàn)噸,共產(chǎn)出6.3TWh電能和并利用17.2TWh熱能,相當(dāng)于避免減少975萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量溫室氣體?鄢剂弦蛩兀ㄋ芰先紵裏崮埽┮约拜斎氲哪芎,凈減少排放近400萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量溫室氣體。
2006年,德國(guó)綠黨認(rèn)可垃圾焚燒能源利用屬于垃圾回收利用(來(lái)源:decisive for the complete recovery of waste from human settlements" in a paper presented during the 2006 Berlin Waste Conference)。
2008年1月29日瑞士達(dá)沃斯經(jīng)濟(jì)論壇將生活垃圾焚燒處理并進(jìn)行能源利用8個(gè)新興綠色清潔能源技術(shù)(陸地風(fēng)能、海洋風(fēng)能、光伏太陽(yáng)能、太陽(yáng)能熱電、糖基乙醇、纖維素及下一代燃料、地?zé)幔▉?lái)源:a report released Jan. 29 at the World Economic Forum in Davos, Switzerland.)。
2009年6月,美國(guó)眾議院認(rèn)可垃圾焚燒能源利用為氣候友好、可再生能源。2009年10月,奧巴馬政府批準(zhǔn)垃圾焚燒發(fā)電為可再生能源。
“為什么垃圾焚燒是最好的選擇”,2009年9月29日,加拿大哥倫比亞Lois E. 市市長(zhǎng)Jackson of Delta在溫哥華太陽(yáng)報(bào)上寫(xiě)到。根據(jù)獨(dú)立的咨詢機(jī)構(gòu)建議,現(xiàn)代化的垃圾焚燒廠將不能回收的垃圾通過(guò)焚燒處理并轉(zhuǎn)換為熱和電,這是最好的選擇,溫哥華市政區(qū)目前正在考慮建設(shè)六個(gè)現(xiàn)代化垃圾焚燒廠,以便取代目前的填埋處理,不同于填埋場(chǎng),現(xiàn)代化的垃圾焚燒廠可以得到連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制,采用焚燒處理后,我們的大氣中污染物排放不會(huì)改變或者變得更少,此外,還減少溫室氣體排放。
2007年10月10日,歐盟環(huán)境署,正式將垃圾焚燒納入回收利用范疇(注:滿足余熱利用率有要求的垃圾焚燒認(rèn)定為回收利用范疇)。此外,歐盟調(diào)查發(fā)現(xiàn),填埋比例低,焚燒比例高則回收利用的比例高,反之則低(見(jiàn)圖6)。
圖6 2006年歐盟國(guó)家生活垃圾處理方式比較(來(lái)源:EUROSTAT ,2006)
六、生活垃圾焚燒與健康環(huán)保
垃圾焚燒過(guò)程是一個(gè)氧化的過(guò)程,碳水化合物將轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,來(lái)自生活垃圾中的一些復(fù)雜有機(jī)化合物也將得到分解。垃圾焚燒過(guò)程也是一個(gè)濃縮提取的過(guò)程;以械慕饘僖部傻玫揭欢ㄩL(zhǎng)度的回收。主要污染物如重金屬以及有機(jī)污染物包括二惡英得到濃縮,大部分在飛灰中。因此,現(xiàn)代化垃圾焚燒過(guò)程總體上是污染物削減過(guò)程。
大部分的當(dāng)垃圾被運(yùn)往焚燒廠時(shí),二惡英含量就已達(dá)50 ng/ Nm3。德國(guó)研究表明,生活垃圾經(jīng)過(guò)焚燒后,向空氣中二惡英排放量只相當(dāng)于原有含量的1%([0.48 ng/ kg]/[50 ng / kg] ),向環(huán)境中所有介質(zhì)排放量為17.63 ng TEQ/ kg 垃圾,相當(dāng)于原有含量的35.3%,這也說(shuō)明經(jīng)過(guò)垃圾焚燒,其中垃圾中原有二惡英的64.7%得到分解,因此,通過(guò)垃圾焚燒處理,環(huán)境中的二惡英凈含量是下降的(TWGComments (2003).” TWGComments on Draft 1of Waste Incineration BREF)。
現(xiàn)代化的生活垃圾焚燒廠鍋爐出口煙氣Dioxin濃度為0.5-10 ng TEQ/ Nm3,相當(dāng)于3-60 ng TEQ/ kg 垃圾;因此,通常情況下高溫焚燒是削減Dioxin的。(來(lái)源: 2005年8月歐盟公布的歐洲污染綜合防治局(European IPPC Buraeau)研究報(bào)告P146-P148)。
德國(guó)的研究表明,現(xiàn)代化生活垃圾焚燒廠,單位發(fā)電量的二惡英排放強(qiáng)度與生物氣(沼氣)發(fā)電機(jī)焚燒時(shí)相當(dāng),只相當(dāng)于木材生物質(zhì)燃燒熱電廠的十分之一(見(jiàn)表2)
表2 在同樣生產(chǎn)1000度電的情況下,垃圾焚燒與采用生物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生煙氣污染物比較。
污染物
(單位g) |
生活垃圾焚燒廠排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(17. BImSchV) |
木材焚燒廠執(zhí)行德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(TA-Luft) |
生物氣(沼氣)發(fā)電機(jī)焚燒執(zhí)行德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(TA-Luft) |
生物氣(沼氣)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒執(zhí)行德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(TA-Luft) |
顆粒物 |
0.4 |
105 |
10 |
19 |
CO |
14 |
780 |
1.600 |
770 |
總C |
2 |
780 |
3 |
5 |
SO2 |
3 |
10 |
6 |
10 |
NOx |
90 |
1.040 |
1.290 |
670 |
重金屬(Cd, Tl, Hg) |
0.1 |
0.03 |
0.02 |
0.03 |
二惡英(單位:ng) |
18 |
210 |
18 |
20 |
來(lái)源:ITAD e.V., Jan. 2003
德國(guó)聯(lián)邦醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)在1993年1月發(fā)表的研究報(bào)告表明:現(xiàn)行達(dá)標(biāo)的生活垃圾焚燒廠,住在焚燒廠附近癌癥風(fēng)險(xiǎn)可以忽略(來(lái)源:German Medical Journal Edition 90 1/2,11th January 1993 P45-53)
2007年,里斯本預(yù)防醫(yī)學(xué)研究所研究表明:垃圾焚燒發(fā)電廠對(duì)居住在附近居民的血液中二惡英含量并有影響(來(lái)源:http://www.sciencedirect.com/)。
2009年,英國(guó)致癌委員會(huì)研究表明:居住在垃圾焚燒發(fā)電廠附近居民致癌風(fēng)險(xiǎn)非常低,按照現(xiàn)代流行病調(diào)查,達(dá)到差不多監(jiān)測(cè)不到水平(來(lái)源:http://www.advisorybodies.doh.gov.uk/Coc/munipwst.htm)
七、結(jié)束語(yǔ)
毛主席批評(píng)王明的教條主義時(shí)曾經(jīng)說(shuō):“王明的錯(cuò)誤無(wú)非是他有三不知:第一,他不知道打仗是會(huì)死人的;第二,他不知道人餓是要吃飯的;第三,他不知道行軍是要走路的,而且會(huì)走得很累。”(王蒙講座——《老子》二題,2009年)。我想借用毛主席語(yǔ)言格式,針對(duì)國(guó)內(nèi)生活垃圾資源化的炒作點(diǎn)評(píng)如下,他們不知道垃圾回收利用是需要成本;他們不知道垃圾回收利用的產(chǎn)品市場(chǎng)是有容量的,而且是波動(dòng)的;他們不知道一些垃圾如紙、塑料、生物質(zhì)等可燃物不可能無(wú)限循環(huán)的,往往需要進(jìn)行燃燒并進(jìn)行熱能利用,回到自然界的大循環(huán)中。
“野火燒不盡,春風(fēng)吹又生”生物質(zhì)的焚燒難道不也是一種循環(huán)嗎?
對(duì)于生活垃圾焚燒對(duì)環(huán)境以及健康的影響,我們需要理性和客觀。實(shí)際上并不是“上帝在回收,魔鬼在焚燒”(來(lái)源:比利時(shí)安特衛(wèi)普垃圾焚燒廠居民溝通經(jīng)驗(yàn)介紹)
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