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城市垃圾资源利用前景的分析

2016-07-19
前景分析 
城市垃圾是一种众所周知的废弃物。在不加控制的情况下,进入自然环境的城市垃圾会通过多种途径对生态环境造成危害。因此已有越来越多的社会经济资源用于在城市垃圾进入环境前对它进行处理,此项耗费已成为市政当局的主要负担之一。 
城市垃圾是由废物组成的。但其中仍然有大量可利用的资源可通过回收及加工回用于经济过程,这就是所谓的城市垃圾资源利用。通过资源利用过程,需最终处置的城市垃圾将减少,同时得到一定的附加收益,这将有助于降低垃圾处理的成本及节约自然资源。 
尽管如此,城市垃圾资源利用本身也需要一定的投入,它的产出如何,不仅与资源利用技术有关,也受到垃圾本身组成的影响。本文将以城市垃圾资源利用技术现状和我国城市垃圾组成现状与变化趋势为依据,对垃圾资源利用过程进行初步的技术经济分析,以探讨我国城市垃圾资源利用的前景。 
1城市垃圾资源利用技术现状 
1.1垃圾资源利用单元技术 
由几个不同的技术部序组成,能独立地发挥资源利用功能的垃圾加工技术,可称为城市垃圾资源利用单元技术。表1小结了一些代表性过程的技术的特征。 
表1中数据由国内外有关文献总结,优先采用国内文献数据。投资指数是每吨日处理能力的投资相对强度,其单位值约相当于200元人民币;操作费用指数由国内外资料综合,单位指数值约等于1元人民币。 
表1垃圾资源利用单元技术的特征 
 
1.2典型的资源利用技术系统 
资源利用技术系统要求能完整地实现城市垃圾的处理,由上述各单元技术组合而成。根据有关技术发展趋势,我们将有实用前景的系统流程列于表2。 
表2典型的垃圾资源利用系统流程 
 
可以注意到,表2中包含了表1中除制造外的各种资源利用技术。RDF制造所要的垃圾中有机组份的低含水率在我国以厨房垃圾为主的垃圾组成条件背景下是不能满足的,故未考虑RDF制造在我国的应用。 
2我国城市垃圾组成的特点与变化 
表3是我国一些城市(主要是长江流域,冬季无取暖要求的城市)的垃圾组成数据(数据采集期1988~1992年)。据此可概要地讨论我国城市垃圾的组成特点、影响因素和变化趋势。
这些城市的垃圾中占最主要份额的是以煤灰为代表的无机灰渣和以厨房垃圾为代表的动植物残余,二者之和占总量90%~95%之间(深圳除外),可回收废品在5%~10%之间,废品以纸、塑料和玻璃较多,金属和纤维较少。 
2影响因素:城市居民的消费水平和燃料结构是影响我国城市垃圾组成的主要因素。其中前者决定垃圾中可回收废品分率,从消费水平最高的深圳的25%以上,到消费水平较高的江浙沪诸市为10%上下,至川鄂赣诸市降到5%左右。后者则影响无机灰渣与动植物残余的分配关系,从燃煤区的2.5∶1降至燃气区的~0.2∶1。可以看出燃料结构似乎对废品比例也有一定的影响。气化区的废品率高于燃煤区,这可能由二种原因引起,一是燃煤区垃圾人均发生量大于燃气区;二是气化区居民的居住消费均可能好过燃煤区居民。 
3变化趋势:我国大中城市的民用燃料主要向燃气化方向发展,至下世纪初,中等发达地区可达60%左右,较发达地区可达80%以上的气化率,这样相应的灰渣与动植物残余之比为1∶1.1和1∶3。居民消费水平的发展,较发达地区可与深圳取齐,中等发达地区可稍高于较发达地区现状,则垃圾中废品分率分别为25%和15%。废品的组份分布,据“七五”至“八五”期间,垃圾中纸、塑和金属含有量变化情况观察,其相应的年增长率分别为10%~15%、>20%、~10%和~5%。依此可预测我国南方城市下世纪初的垃圾理化性状如表4。 
表4我国南方城市2000年前后的垃圾性状估计(%) 
 
表中VS和BVS分别代表垃圾中的有机物和生物可降解性有机物,其值为干基百分比,热值为垃圾低位发热量,此三项的值均据物理组成估算。所谓中等发达城市是指长江流域和南方沿海的省会或部分计划单列市,较发达城市是指长江和株江三角洲的省会和计划单列市。 
3我国城市垃圾的资源利用潜力 
根据上述对我国部分城市的垃圾未来组成的推测和城市垃圾资源利用技术的现状,可概念地讨论垃圾资源利用的潜力。为了以货币单位数量化地表达这种潜力,为资源利用产品确定一个价格体系是必要的。表5是考虑了资源品回收的主要价格影响因素后确定的资源回收期望价格,此价格实际上是在现行技术与市场条件下,单位重量的原始可回收物可能得到的回收收益。 
表5城市垃圾资源回收品期望价格的计算 
 
*期望价格=(3)×(4)×(1)×(100-(2))%,单位中的吨对应于垃圾中可回收组份的湿基重量。这样据表4数据即可得资源利用回收价值为:中等发达城市物料回收价值(含废品回收与堆肥)16.3元/t,能量回收(焚烧发电)价值28.3元/t,较发达城市的物料与能量回收价值分别为23.8和45元/t,。这虽然是假定性很强的计算结果但仍然具有一定的指导意义,说明垃圾资源利用的潜在价值是相当大的(超过了目前填埋处理垃圾的成本12~20元/t),但仅从产出方面考虑是片面的,还应系统地进行投入/产出分析。 
4.1资源利用系统的选择 
初步的分析表明我国城市垃圾的能量回收价值优于物料回收。我国中等发达城市的垃圾 
至下世纪初仍无混合焚烧发电的条件(热值≥4200kJ/kg),可回收物料的价值也低于高级分选的成本。根据这样的基本条件及表2中总结的系统流程,适合于中等发达城市的资源利用流程为表2中的(1)和(7)二种;适合于较发达城市的是(1)、(6)、(7)和(8)四种流程。 
4.2资源利用系统的经济分析 
将以上的讨论作为规定条件,可以简要地对城市垃圾资源利用系统进行经济分析,分析计算结果列于表6。计算参数除前已表达的外,填埋运距为50km,焚烧运距为15km,堆肥运距20km,运价0.3元/t•km;折旧除焚烧为20a外,余为15a,社会利率取年率10%。计算基准1t/d处理垃圾量。据此,城市垃圾的资源综合利用确是节约垃圾处理资源投入的一条有效途径,目前国内以填埋法处理每吨垃圾的综合成本在30~60元之间,操作成本15~40元,进行综合利用以后可达到资源节约和经济节约的双重效果;同时资源利用的收益受垃圾原始组成的限制,由原始组成决定的潜在可回收价值低时宜采用简单的回收工艺,反之亦然。能量回收的生物转化工艺优于热化学转化工艺,但技术成熟与操作控制以热化学工艺(焚烧)为优。 
5结论与建议 
1随着城市居民消费水平的提高,城市垃圾的潜在资源利用价值必将同步增长,采用适当的技术手段对其进行利用是节约经济和自然资源的有效途径。 
2以现行价格体系衡量,垃圾中能量资源的回收比物料废品资源的回收更有吸引力。 
3分类收集(源分离)和填埋气体利用是技术上最简单、经济投入最小的垃圾资源利用技术,分类收集同时是提高垃圾资源利用“品位”的有效手段,应尽早推广。 
4焚烧发电是最成熟的垃圾能源利用技术,如与分类收集配合可在下世纪初在我国大多数大中城市中应用,它的操作成本低于填埋处置。 
5以有机垃圾厌氧转化产沼为中心的垃圾能量利用技术有很高的能量转化效率,与堆肥化相配合综合成本最低,对此项技术应作为未来技术投入一定的资金,以促使其实用化。 
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