美國(guó)城市生活垃圾處理模式及思考

1、美國(guó)城市生活垃圾處理模式及思考2012-01-10 12:40 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng) 作者：劉廣青 董仁杰 王鳳宇摘要：介紹美國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)生、性質(zhì)、分類、收集及處理，并以加利福尼亞州一廢棄物處理公司為例描述了美國(guó)以商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式處理城市生活垃圾的方法、程序及效益。同時(shí)根據(jù)我國(guó)城市生活垃圾特點(diǎn)及收集處理方式，提出了建議。關(guān)鍵詞：城市生活垃圾；美國(guó)；商業(yè)模式城市生活垃圾是城市污染的主要來(lái)源之一。由于各國(guó)垃圾性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、能源需求、地理資源、技術(shù)手段、法律政策等方面的差別導(dǎo)致了不同國(guó)家城市生活垃圾產(chǎn)生、收集、處理、回收等垃圾處理過(guò)程的不同。高效合理的城市生活垃圾處理模式不僅可以緩解環(huán)境污染的壓力、回收可

2、再生資源，還可以形成一個(gè)以商業(yè)模式運(yùn)行的垃圾處理的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)人口眾多，每年產(chǎn)生將近1.4億t的城市生活垃圾。能否高效合理的處理這些“放錯(cuò)地方的資源”，關(guān)系到了我國(guó)城市環(huán)境建設(shè)的成功與否。一套科學(xué)經(jīng)濟(jì)的城市生活垃圾處理模式不僅是環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，更重要的是它將成為21世紀(jì)資源循環(huán)利用中的重要一環(huán)。美國(guó)在城市生活垃圾處理方面發(fā)展得比較快，其城市生活垃圾的處理過(guò)程和模式值得研究、思考和借鑒。1美國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)生與性質(zhì)美國(guó)國(guó)家環(huán)保局把城市生活垃圾定義為來(lái)自居民、商業(yè)部門(mén)、公司或工業(yè)企業(yè)廢棄的耐用品、非耐用品、容器與包裝、食品、庭院修剪物以及其它各種各樣的廢棄物，一般不包括諸如建筑廢棄物、焚燒灰渣及工

3、業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢物。2003年美國(guó)產(chǎn)生2.14億t城市生活垃圾，人均每天產(chǎn)生2kg。圖1是19602003年美國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生總量和人均日產(chǎn)量曲線圖。美國(guó)城市生活垃圾主要分為紙類、庭院廢棄物、食物殘?jiān)?、塑料、金屬、橡膠皮革和紡織物、玻璃、木頭及其它幾種。圖2是美國(guó)2003年各種廢棄物所占的比例。按產(chǎn)品性質(zhì)可分為耐久性廢棄物、非耐久性廢棄物、包裝廢棄物和其它四種。耐久性廢棄物被定義為生命期在3年或3年以上的廢棄物，包括大小家電、家具飾物、輪胎等。非耐久性廢棄物包括紙和紙板、塑料制品、衣物織物等。包裝物包括各種材料的包裝物。其它包括食物廢棄物、庭院廢棄物物和其它雜類，2003年這4類廢棄物的比例

4、分別占16.7%、26.3%、31.7%和25.3%。圖1美國(guó)生活垃圾年產(chǎn)量和人均日產(chǎn)量圖2美國(guó)2003年城市生活垃圾成分比例2加州城市生活垃圾的產(chǎn)生和性質(zhì)加利福尼亞州是美國(guó)最大的州，2003年產(chǎn)生3650萬(wàn)t城市生活垃圾。加州將廢棄物分成三大類，四小類。見(jiàn)表1。其具體按材料分類見(jiàn)圖3（注：有機(jī)物包括食物廢棄物、樹(shù)葉樹(shù)枝、庭院廢棄物、農(nóng)作物枝干、糞尿、織物及可堆肥的其它有機(jī)物等。家庭有害廢棄物是指廢油漆、廢油、汽車廢液、廢電池等。特殊廢棄物指污泥、處理后醫(yī)療廢棄物、輪胎及部分大型物件等）。表1加州2003年不同來(lái)源的廢棄物產(chǎn)生量及其比例表3商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式城市生活垃圾的收集、回收、處理、加工及銷售

5、在美國(guó)是一個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，依靠商業(yè)模式來(lái)運(yùn)行。此處將以美國(guó)加利福尼亞州的Norcal廢棄物處理中心（Norcal Waste Systems ，Inc）為例闡述美國(guó)城市生活垃圾的商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。Norcal公司的總部位于舊金山，成立于1921年，是最大的美國(guó)固體廢棄物處理公司之一。它在加州及鄰周設(shè)有30多個(gè)分公司。公司業(yè)務(wù)包括收集、回收、運(yùn)輸、加工以及垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)作。Norcal Waste Systems ，Inc.的客戶有57萬(wàn)居民和5.5萬(wàn)個(gè)商業(yè)單位。它擁有若干個(gè)廢棄物回收中心，垃圾填埋場(chǎng)和有機(jī)廢棄物堆肥場(chǎng)。廢棄物處理場(chǎng)的收益主要有兩個(gè)方面：一是居民和商業(yè)機(jī)構(gòu)交納的廢棄物處理費(fèi)；二是回收產(chǎn)品

6、和副產(chǎn)品的銷售費(fèi)。規(guī)模小的廢棄物處理公司只有廢棄物回收中心，它只需要將其余廢棄物運(yùn)送到其它公司附屬的垃圾填埋場(chǎng)，并交納垃圾填埋費(fèi)。就Norcal Waste Systems，Inc.來(lái)說(shuō)，其收益有居民和商業(yè)機(jī)構(gòu)固定的每月廢棄物處理費(fèi)用，其它個(gè)體或公司不定期廢棄物傾倒費(fèi)，垃圾填埋場(chǎng)填埋費(fèi)，回收物品如紙、塑料、玻璃及堆肥有機(jī)肥料的銷售費(fèi)等。3.1收集模式美國(guó)的城市生活垃圾都是由專門(mén)從事廢棄物收集處理的公司承包運(yùn)作。這些廢棄物公司有的只是負(fù)責(zé)收集、分類和運(yùn)輸，有的有自己的垃圾填埋場(chǎng)和堆肥場(chǎng)。美國(guó)居民每月要交給市政管理部門(mén)垃圾處理費(fèi)，市政管理部門(mén)再與廢棄物處理企業(yè)簽訂合同。每個(gè)公司的垃圾收集辦法是不同

7、的，如垃圾分類投放箱的大小，顏色，樣式以及垃圾車的自動(dòng)裝置等，但是基本上是2個(gè)垃圾箱：一個(gè)是可回收物（recycled）；另一類是不可回收物（trash）。不同的地區(qū)垃圾處理費(fèi)用也各不相同。表2是加州部分地區(qū)居民的垃圾處理費(fèi)用價(jià)格。一些小的公司，如戴維斯市廢棄物處理公司DWR（Davis Waste Removal）只負(fù)責(zé)收集運(yùn)輸廢棄物和回收可回收物，不可回收部分需要送到附近的垃圾填埋場(chǎng)處理。各地運(yùn)輸不可回收物到垃圾填埋場(chǎng)的費(fèi)用從2070美元不等，表3是加州部分垃圾填埋場(chǎng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。 表2美國(guó)近年部分地區(qū)垃圾填埋場(chǎng)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（美元/t）美國(guó)回收物收購(gòu)站不太普遍。各個(gè)廢棄物處理公司設(shè)有專門(mén)的回收物

8、收購(gòu)點(diǎn)，每個(gè)城市會(huì)有1個(gè)或幾個(gè)回收物收購(gòu)中心，但大多只收購(gòu)塑料瓶和金屬罐。這些物品上都會(huì)印有可回收（recycled）的三角循環(huán)標(biāo)志。但這些中心是中間商，他們的收購(gòu)價(jià)格很低，以戴維斯市為例，小于1.5L裝的瓶罐（包括塑料3#PVC、4#LDPE、5#聚丙烯、6#聚苯乙烯和7#其它）一般合人民幣3角/個(gè)，大于1.5L裝的瓶罐一般6角/個(gè)。大部分回收物都由廢棄物處理公司來(lái)收集處理。Norcal Waste SystemInc.2003年在舊金山成立了一個(gè)美國(guó)最大的廢棄物回收中心，該中心占地18580m2，處理能力2100t/d。該中心投資3800萬(wàn)美元配置現(xiàn)代化的垃圾分選裝置，然后將各類分選出的產(chǎn)

9、品打包送往造紙廠、玻璃廠和其它消費(fèi)品生產(chǎn)公司。政府預(yù)計(jì)2010年，舊金山75%的廢棄物都將由該中心進(jìn)行處理。3.2處理模式當(dāng)前，美國(guó)城市生活垃圾的處理方法主要有回收、焚燒和填埋。其中回收占30%，焚燒占14%，填埋占56%?；厥罩饕徊糠质菍㈦姵?、紙類、玻璃、塑料、金屬等分類、收集、加工、生產(chǎn)、出售的過(guò)程，占回收率的30%。回收中的另一部分是對(duì)食物廢棄物和庭院廢棄物進(jìn)行堆肥處理，占回收率的7%左右。厭氧消化目前基本還沒(méi)有規(guī)?；瘧?yīng)用。19601990年之間，美國(guó)城市生活垃圾回收率從6.4%增加到30.6%，2003年的總回收量達(dá)到6500萬(wàn)t。圖4是美國(guó)城市生活垃圾回收量和回收率的變化曲線。其中

10、回收率最大的四類廢棄物是電池、鋼鐵、庭院廢棄物和紙類，分別是93%、60%、56%和48%?；厥章实奶岣邷p輕了溫室氣體的排放，緩解了水體的污染，減少了對(duì)填埋場(chǎng)和焚燒爐的需求，提供了工業(yè)原材料，并節(jié)約了能源，創(chuàng)造了就業(yè)條件。圖4美國(guó)逐年城市生活垃圾年回收量和年回收率堆肥是指對(duì)食物廢棄物、庭院廢棄物及其它有機(jī)廢棄物的堆肥處理。盡管美國(guó)對(duì)堆肥很重視，但2001年產(chǎn)生的2500萬(wàn)t食物廢棄物，只有2.8%得到了回收利用。2002年，美國(guó)全國(guó)有8875個(gè)路邊回收項(xiàng)目和3227個(gè)社區(qū)堆肥項(xiàng)目。Norcal Waste System，Inc.自2004年開(kāi)展了飯店食物廢棄物回收項(xiàng)目。舊金山市及其周邊的幾個(gè)城

11、市近2000多個(gè)包括餐館、商業(yè)機(jī)構(gòu)和學(xué)校等參與了此項(xiàng)目，堆肥的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)配方制成有機(jī)肥料，出售給加州的果園和葡萄園作肥料和土壤改良劑，肥料效果得到了業(yè)主的肯定。圖5為現(xiàn)場(chǎng)回收食物廢棄物。圖5堆肥垃圾的收集城市生活垃圾焚燒可以產(chǎn)生能源，并能使得廢棄物容積減少90%，重量減少75%。2001年，美國(guó)共有97座焚燒爐，總處理容量為8.6萬(wàn)t/d。填埋處理在美國(guó)依然是處理量最大的方法。但填埋廢棄物的總量從1990年的1.27億t降低至2001年的1.16億t，同時(shí)填埋場(chǎng)的數(shù)量由6326個(gè)減少至1858個(gè)。部分垃圾填埋場(chǎng)采取了生物反應(yīng)器（Bioreactors）填埋方法，就是將滲濾液進(jìn)行回灌，加快降解速度

12、，增加產(chǎn)氣量。以Yolo區(qū)垃圾填埋場(chǎng)的大規(guī)模試驗(yàn)為例，通過(guò)控制滲濾液匯流的生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)產(chǎn)氣量和甲烷成分都是傳統(tǒng)填埋場(chǎng)的2倍；兩年內(nèi)，生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)沉降46英寸，傳統(tǒng)的只沉降11英寸。這樣，生物反應(yīng)器填埋技術(shù)可以將傳統(tǒng)填埋場(chǎng)的降解時(shí)間從3050年縮小至510年。厭氧發(fā)酵城市生活垃圾現(xiàn)在被逐漸關(guān)注。加州能源部目前正和戴維斯大學(xué)合作對(duì)食物廢棄物和綠色廢棄物進(jìn)行階段固體床厭氧處理。目前30t/d、100t/d和300t/d的小試和中試示范工程正在建設(shè)中。該工程將采用加州大學(xué)張瑞紅教授研究的階段固體床反應(yīng)器消化技術(shù)。示范項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖6。 利用高溫滅菌液體分選系統(tǒng)處理城市生活垃圾是另一項(xiàng)新技術(shù)。該技

13、術(shù)可以將原生混合垃圾經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌3h后，再通過(guò)滾動(dòng)塞網(wǎng)進(jìn)行分離。分離出的物質(zhì)經(jīng)過(guò)水洗、擠壓等過(guò)程，有機(jī)可溶物（例如食品廢棄物）溶解到液體中作為廢水排出，纖維成分作為造紙?jiān)箱N售。以美國(guó)Reno市的一個(gè)示范工程為例，該工程處理能力為20t/d，原料為原生混合垃圾，含水量大約20%30。經(jīng)過(guò)3h的高溫高壓滅菌后，分離出來(lái)的60%小粒徑物質(zhì)經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程制成造紙?jiān)箱N售，40%的大塊物質(zhì)運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)。該技術(shù)適合處理的是含纖維素較多的原生混合垃圾。厭氧消化和高溫滅菌聯(lián)合技術(shù)也是目前正在研究的重點(diǎn)。圖6厭氧處理食物廢棄物和綠色廢棄物示范工程4對(duì)中國(guó)生活垃圾收集及處理方式的思考據(jù)中國(guó)環(huán)境報(bào)告測(cè)算，城市

14、生活垃圾污染占城市總污染的一半。近十幾年來(lái)，城市生活垃圾的年增長(zhǎng)率在8%10%，北京等大城市垃圾年增長(zhǎng)率達(dá)15%17%。目前中國(guó)有1/3的城市被垃圾所包圍，垃圾累積堆存量達(dá)60多億t，侵占土地75萬(wàn)畝，嚴(yán)重污染了地下水。2003年，我國(guó)660個(gè)城市生活垃圾清運(yùn)量達(dá)1.5億t，官方統(tǒng)計(jì)的無(wú)害化處理率為54.3%，而實(shí)際不足20%。我國(guó)城市生活垃圾收集系統(tǒng)與國(guó)外完全不同，盡管近年來(lái)大力推行生活垃圾分類收集，但效果不明顯。全國(guó)絕大部分城市處理的都是混合原生垃圾。另外，我國(guó)城市生活垃圾的性質(zhì)與西方國(guó)家有很大不同。一是含水率高，一般為55%65%，而西方國(guó)家一般為30%35%；二是生活垃圾中廚余和餐飲等

15、有機(jī)廢物比例高達(dá)45%55%，大城市的一些小區(qū)生活垃圾中有機(jī)物干基比例甚至能達(dá)到90%，而西方發(fā)達(dá)國(guó)家一般在20%左右。目前我國(guó)城市生活垃圾用于添埋、堆肥、焚燒的比例分別是79.2%、18.8%、2%。利用高效厭氧消化、蚯蚓消化以及其它新技術(shù)處理城市生活垃圾的比例很小。大部分填埋場(chǎng)存在滲瀝液污染，填埋氣體污染大氣，和存在安全隱患等問(wèn)題，目前能夠?qū)μ盥駳膺M(jìn)行資源化利用的填埋場(chǎng)不足3%。調(diào)查還表明，無(wú)害化填埋場(chǎng)每噸垃圾處理成本（含投資成本）達(dá)6080元，如果沒(méi)有能源的回收利用，成本很高；焚燒法處理垃圾體積減少可達(dá)90%，周期短、占地少、有效消除病原菌，但由于目前中國(guó)城市垃圾中含水量大，往往需要添加

16、其它輔助燃料，而且燃燒法一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用高且產(chǎn)生SO2、NOx、二惡英、呋喃等有害氣體造成二次污染；好氧堆肥法處理城市生活垃圾體積可減少50%70%，可產(chǎn)生大量肥料，但其存在能耗大，占地大，肥效低、衛(wèi)生條件差等缺點(diǎn)，長(zhǎng)期使用易造成土壤板結(jié)和地下水質(zhì)變壞，所以，堆肥的規(guī)模不易太大。而且好氧堆肥的適宜固體含量在55%60%之間，像含水率大的蔬菜、水果、食堂和小區(qū)廚余等城市生活垃圾未經(jīng)預(yù)處理就不適合好氧堆肥。綜上對(duì)美國(guó)和中國(guó)城市生活垃圾特性和處理系統(tǒng)的分析，對(duì)我國(guó)城市生活垃圾的處理處置提出以下建議：（1）加強(qiáng)對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行分類收集的力度。首先加強(qiáng)對(duì)公眾的環(huán)境意識(shí)教育，同時(shí)政府和企業(yè)要加強(qiáng)簡(jiǎn)易、方便的垃圾分類收集運(yùn)輸裝置的研究和開(kāi)發(fā)。（2）制定合理的垃圾收費(fèi)管理制度，使居民以市場(chǎng)的方式參與到垃圾處理系統(tǒng)中。（3）加大對(duì)各地區(qū)城市生活垃圾產(chǎn)量和性質(zhì)的研究，以便能利用適宜的方法處理。已有幾類方法從總體上看各有其功能，一般來(lái)講不是替代關(guān)系，而是互補(bǔ)關(guān)系，應(yīng)因地制宜地進(jìn)行技術(shù)選擇。例如，含水率高的有機(jī)垃圾利用高效的厭氧消化，可以產(chǎn)生清潔能源