摘要:通过对我国西南地区旅游城市——雅安市居民生活垃圾分类处理的研究,进行了垃圾回收利用的经济效益分析,提出了目前条件下我国同类城市较合理的生活垃圾综合处理途径。
关键词:生活垃圾;再生利用;效益分析
城市生活垃圾是一种宝贵的可再生资源,具有供应稳定、可利用能效高、绿色环保等特点。被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”,由于生产力发展和生活水平的提高,这一资源的构成有了新的变化,其再生利用价值也越来越得到重视。我国近年来在北京、上海、杭州等八城市推行垃圾分类回收利用取得了一定进展。城市生活垃圾的再生利用能直接或间接提供较大的经济效益,并为改善居住环境、减少环境污染提供广阔的前景。
1 城市生活垃圾的产量和成分分析
城市生活垃圾是指城市居民生活中或者为城市居民生活服务的活动中产生的固体废弃物,包括法律、行政法规规定应视为城市生活垃圾的废弃物部分。从来源来看,包括居民日常生活垃圾、生活活动垃圾、商业垃圾、公共场所清扫垃圾、建筑装饰垃圾、企业事业单位办公垃圾等,不包括工业固体废物和有毒危险固体废弃物。
1.1 城市生活垃圾的产量
科学地预测垃圾产量,可为垃圾处理工作的规划、处理方法的研究提供最主要的参数。根据建设部城市生活垃圾产量计算及预测方法,2000年、2001年、2002年我国城市生活垃圾产量分别是1.18、1.35、1.72亿吨,2004年达到2.60亿吨,以大于10%的速度递增。按照国家统计局2005年统计公报提供的数据,2005年底,中国城市人口总数已经达到了5.6亿[1],随着非农化水平提升,农业人口城市化,预计2007年我国城市生活垃圾产量将达到3.08亿吨以上。目前我国人均年产垃圾440公斤,城市生活垃圾累积堆放量66亿吨,侵占35亿多平方米的土地。人均垃圾日产量与经济发展水平有密切关系,专家指出,国民收入每增加100元,人均年产垃圾增加408克,人均年工资收入增加100元,人均年垃圾产量增加15.1千克。雅安市作为一个中等欠发达地区城市,近年来发展迅速,雅安市雨城区城市生活垃圾产量近五年来年递增均超过10%,最高达到了27.4%,2006年全年产垃圾超过10万吨,投资兴建了“雅安市第二垃圾填埋场”。
1.2 成分分析
经采样和调查,不同经济发达程度的城市、不同的居民文化生活水平和不同的环境保护制度环境,都直接关系到垃圾的构成成分,具有不同的垃圾再生利用价值。整体分析数据显示,社会经济发展和意识形态进步的程度越高,有机成分相对于无机成分的垃圾含量比例呈现更快速度的增长。由于绿色生活能源天然气、电力等的使用,目前我国部分城市居民生活垃圾成分的构成比以往有了较大的变化,主要突出表现在无机成分垃圾减少,有机成分垃圾大幅增加,如表1。
表1 2006年雅安市城市居民生活垃圾抽样成分分析
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无机成分 |
有机成分 |
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类别 |
玻璃 |
金属 |
渣土 |
电池 |
水泥 |
其它 |
橡胶 |
塑料 |
纸张 |
布匹 |
橱余 |
竹木 |
腐肉 |
粪泥 |
其它 |
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含量% |
1.1 |
0.9 |
40.5 |
0.1 |
8.7 |
0.2 |
0.7 |
1.3 |
5.7 |
0.4 |
19.8 |
6.4 |
0.1 |
13.8 |
0.3 |
渣土成分低于50%,与以往相比是一个较大的变化。
目前我国城市生活垃圾的收集和存放大多数以露天方式进行,垃圾湿度较大,受微生物降解、空气氧化等因素影响,垃圾的化学成分在不断发生变化,产生许多大气污染、水污染和环境污染的有毒有害物质。经过对垃圾渗滤液进行化学分析和微生物检验,主要化学成分有萘、菲等芳香族致癌物质、氯代芳香族化合物、磷酸脂、邻苯二甲酸脂、酚类、苯胺类化合物等,还有无机酸、碱,重金属离子汞离子、铅离子以及其它有害元素如镉、砷、铜、氯等。渗滤液对地下水造成严重污染,主要表现在使地下水水质混浊,有臭味,COD、三氮含量高,油、酚污染严重,大肠菌群超标等。垃圾经过降解、氧化后,产生的气体成分复杂,主要成分为CH4、CO2、N2、SO2、H2S和其它有机易挥发气体如二恶英等,其中CH4的含量可达到40%~60%,它和CO2的大量存在是当今产生温室效应导致地球气温上升的主要原因。对土壤产生污染的化学物质主要有锰、镉、汞、铅、铜等重金属盐类、氧化物类和硫化物类化合物以及其它难于降解的有机物。垃圾的其它化学成分如纤维、树脂、硫酸盐、硅酸盐等也占有较大的比例。
为了充分利用资源,保护地球环境,城市居民生活垃圾的再生利用具有重要意义,垃圾再生利用的价值也越来越大。表2列出了2006年雅安市雨城区城市生活垃圾可资源化部分数量统计。
2 垃圾再生利用的途径与效益分析
2.1 分类收集,分别利用
为了使垃圾再生利用效益达到最大化,全民动员、实行垃圾源头分类收集,分别利用,节约垃圾再生成本,增强居民环保意识。2000年5月建设部发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中,就明确提出要逐步实行垃圾分类收集处理和资源化利用。
垃圾的分类收集有不同的方式,将垃圾从生产源头按垃圾的种类、用途、特性等分别收集,首先对垃圾中有毒、易爆危险品完全收集,单独处理,然后大致按上述“表1”分类进行。具体途径包括:(1)家庭生活垃圾分类收集,将回收利用价值大的成分通过商贩进入垃圾回收市场;(2)拾荒者(以拾垃圾为生活来源的人)的非正式垃圾分类是发展中国家垃圾收集的共同特点[2],鼓励拾荒者形成群体性垃圾回收系统,在垃圾桶(箱)内进行初步分类收集是一种较好的途径;(3)卫生工作人员在公共场所分类捡拾垃圾;(4)办公垃圾的制度化管理,政府引导进行企事业单位办公垃圾分类收集。有资料显示[3],积极的回收计划(包括从量、计费制)和全民运动的垃圾分类收集是最高效的分类回收途径;(5)政府投资环保部门在统一堆放的垃圾场地进行垃圾分类。目前在我国大、中城市施行垃圾回收管理制度化和垃圾管理收费制度,能切实有效地推行垃圾分类收集工作。
表2 2006年雅安市雨城区城市生活垃圾可资源化部分数量统计
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类别 |
玻璃 |
金属 |
电池 |
橡胶 |
塑料 |
纸张 |
竹木 |
布匹 |
橱余 |
粪泥 |
|
产量(吨) |
115.5 |
94.5 |
10.05 |
73.5 |
136.5 |
598.5 |
672.0 |
42.0 |
2079.0 |
1374.4 |
表3 雅安市雨城区每吨垃圾部分可回收资源分类销售价值统计
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金属 |
玻璃 |
纸张 |
塑料 |
橡胶 |
|
在垃圾中含量(%) |
0.90 |
1.10 |
5.70 |
1.30 |
0.70 |
|
可回收比例(%) |
70.00 |
70.00 |
50.00 |
50.00 |
70.00 |
|
可回收重量(Kg) |
6.30 |
7.70 |
28.50 |
6.50 |
4.90 |
|
单价(元/Kg) |
1.20 |
1.66 |
0.50 |
1.82 |
2.60 |
|
回收价值(元) |
7.56 |
12.78 |
14.25 |
11.83 |
12.74 |
分类收集的垃圾,作为再生产的二次资源加以开发分别利用。设计二次资源产品的生产技术,要考虑回收垃圾的品质和性能,尽量做到工艺流程简单,产品类别较少,降低再生成本,同时考虑最终垃圾的处理方式,使垃圾再生利用尽可能达到最优化。经研究,城市居民生活垃圾、无机垃圾玻璃成分除啤酒瓶等可以稍作处理直接利用,破碎玻璃可再进行分类收集,输送到玻璃制造业加以利用,节约大量生产成本;金属垃圾中,铁是主要成分,其次是铝、锌、锰、铜等,主要来自家用电器、废旧机器、各种电子产品和其它生活用品等,再生利用途径可考虑初步分选,成品金属制品如机器配件、电器元件等可以使用的直接回收再使用,节约了从原材料到产品的所有生产投入,犹如沙里淘金带来巨大的经济效益,损毁、锈蚀的金属制品垃圾,销往金属冶炼企业,具有较大的回收利用价值。据测算,仅废铁的回收,每吨可炼钢0.8吨,节约铁矿石2~3吨,节约焦炭1吨,节约石灰石0.5吨。特种金属和不易分捡的贵金属、有害重金属垃圾,采用化学方法辅助加以分离、提纯,再生利用。有机垃圾的橡胶、塑料等,可制作为二次产品,废金属回收节约大量自然资源,利用价值很高。废纸、竹木等的回收利用则可大量节约造纸原料,对保护植被还人类绿色地球具有重要意义。
根据市场调查和初步测算,年产10万余吨垃圾的雅安市雨城区,对城市居民生活垃圾分类处理加以利用,仅玻璃、金属、橡胶、塑料、纸张五项,年创收效益超过600万元人民币。以下仅是每吨垃圾的部分可回收资源分类销售价值统计。
以此类推,我国每年对城市居民生活垃圾分类收集加以利用,将创收超过180亿元人民币的经济效益,此外,环境保护带来的间接经济收益,也是不可估量的。
2.2 充分开发有机成分垃圾的热源潜能
分离有更大回收价值的橡胶、塑料、纸张等成分以后,有机垃圾橱余、竹木等在垃圾中占据较大比例,含量超过垃圾总量的25%,经过筛选除去泥沙、水泥混凝土等以后,可燃成分含量提高,国外垃圾每千克的燃烧值可以达到3000千卡,其燃烧热是一个巨大的热能“仓库”。垃圾焚烧发电就是基于这一能源的收集利用而设计的一种垃圾再生利用途径,它采用“焚烧→热能循环吸收→产生蒸汽→带动蒸汽机→发电”的流程技术,目前在一些发达国家和地区广泛推广。特别是近几年来,由于烟气处理技术不断进步,余热利用系统和尾气处理系统得到进一步完善,垃圾焚烧炉又取得新发展,垃圾焚烧发电已具有广阔的发展前景。目前,日本约占75%的垃圾用于焚烧发电,而德国和法国约占30%~50%。深圳市在引进国外先进技术设备建设的我国第一座现代化城市垃圾焚烧厂的基础上,结合国家“八五”科技攻关计划,完成了3#焚烧炉国产化工程,设备国产化水平达到80%以上,在技术性能方面达到或超过了原引进设备的水平,为我国城市垃圾焚烧设备国产化打下了基础[4]。
大量的垃圾焚烧能维持提供稳定热能,营运成本低,且大大减少垃圾堆放占地空间,并能最大限度地解决有毒物质环境污染问题,能增加较大的直接、间接经济效益。但是,焚烧垃圾发电初始投资成本较高,热能→机械能→电能三种不同形式能量的转化,至末端的能量累积损失在理论上接近40%,损耗较大,因此,“小型”和“先进技术”是垃圾焚烧发电的主要发展方向。从经济效益来看,垃圾管理收费,政府出资一部分,自营收入一部分,改进传统火力发电技术,目前在我国实行焚烧垃圾发电是切实可行的,随着技术的不断改进和创新,展望未来垃圾的产生和构成状态,焚烧垃圾开发热能将带来较大的经济效益。
2.3 堆肥与卫生填埋
经过筛选的剩余垃圾,除含有大量泥、沙等,也含有因分离成本较高而不予分离的有机垃圾如油脂、腐肉、植物碎削等,与化粪池掏出物合并进行堆肥处理,之前分离出来的有毒危险品垃圾,除进行必要的化学处理外,实行卫生填埋自然降解,渗滤液可采取“清污分流—渗滤液回灌—预处理—汇入城市污水处理厂合并处理”的方法进行处理。
垃圾堆肥是20世纪30年代发展起来的,具有投资成本低、绿色环保等特点的新技术,由于垃圾降解用于改良土壤的原因,垃圾堆肥处理被看作垃圾再生利用途径,其堆肥肥效明显优于工业化肥,种植的蔬菜、水果等产品口味好,质量优,产量高,为持久性农业生产带来巨大的经济效益。经调查研究,以每亩土地施加堆肥肥料5吨改良土壤计算,改良前后的农作物经济收入平均每亩年净增280元,雅安市雨城区年产垃圾可堆肥按3000吨计算,每年可改良土壤600亩,年增加收入16.8万元,且仅一次施肥能保持较长期的稳定增长态势,总体经济收益高。
3 结束语
在美、日、德、英等国家,早在20世纪80年代起就开始对城市居民生活垃圾分类处理回收利用,现已有上千家以垃圾为原料的工厂,它们大多数由民间投资,按照市场经济规律运作,经济效益良好[5]。通过对雅安市城市居民生活垃圾分类回收处理应用的研究,从经济效益来看,我国城市生活垃圾目前已进入了可开发利用期,从分类回收分别利用到堆肥和卫生填埋,采用分层次逐级回收利用途径是较合理的垃圾处理办法。美国RCRA法(资源保护与回收法,1976年)的颁布,进行了在环境法方面首次利用自由市场机制保护环境的尝试[6],使垃圾回收再生利用得以发展。随着我国对城市垃圾相关政策和管理制度的完善与实施,可进一步促进生态环境保护,节约有限的地球资源。因此,开发利用城市居民生活垃圾,将垃圾变废为宝,前景广阔。
参考文献
[1]陈剑.中国人口变动正进入重要时期.中国网,时间:2006.4.7,文章来源:中国经济时报.
[2]姚婴等.上海城市生活垃圾废弃物资源化利用市场研究.环境卫生工程,2000,8(4)∶175.
[3] Seonghoon Hong. The Effect of Unit Pricing System Upon Household Solid Waste Management. Journal of environmental management,1999,57(9): 1~10.
[4]徐文龙.国内外城市垃圾处理技术现状分析.网易网,2006-08-28.
[5]国家环保总局污染控制司.城市固体废物管理与处理处置技术.北京:中国石化出版社,2000,111~195.
[6]William D Robinson. The Solid Waste Handbook a practical guide,USA: P E John Wiley & sons,Inc,1986,9~26.