建筑垃圾清理与处理服务方案
招标编号:****
投标单位名称:****
授权代表:****
投标日期:****
一、项目概述
根据项目实际情况编制
二、服务期限
根据项目实际情况编制
本合同约定的服务周期将从签订之日起算,要求在****个自然日内全面完成项目任务并顺利通过初次验收阶段。
三、项目内容及要求
根据项目实际情况编制
一、行业概况
(一)行业界定及主要特征
作为环保产业的重要组成部分,垃圾处理业细分为了工业废弃物管理、危险废物处置以及城市生活垃圾的处理三大领域。接下来的讨论将主要聚焦于后者,即我们所称的"城市生活垃圾处理行业"。
中国垃圾处理行业发展历程较为滞后,围绕其核心议题始终活跃着持续的讨论。焦点主要集中在行业范畴与本质辨析上。首先,垃圾处理被定义为一个涵盖全程的综合服务体系,它起始于废弃物的生成,终结于最终处置,涵盖了垃圾产生、搜集、分类、输送、筛选、资源化利用及最终处置的各个环节。其次,该行业的特性兼具管理与技术双重要素。在当前经济快速发展且面临资金短缺的特殊环境下,公众对于行业理解往往倾向于侧重于资金投入、工程实施和技术细节,这在某种程度上揭示了讨论的局限性。简而言之,垃圾处理行业的基本特征可概括为:
1.准公共物品属性。
政府部门主导垃圾处理设施的体系性布局,逐步转移至宏观调控角色,即从直接运营者转变为强有力的监管者,确保所有垃圾处理活动均在严密的官方监督下实施。对于这类具有公共服务属性的项目,我国当前普遍采取费用补偿与补贴并举的策略,运营商通过缴纳垃圾处理服务费的形式获得资金支持。
2.区域垄断性。
根据我国特许经营的相关规定,一旦运营商成功获得某一地区的特许经营权并实现常规运营,将实施在特定领域和时限内的排他性经营策略,从而在该区域内实现相对垄断状态。
3.具有很强的政策导向性。
垃圾处理行业本质上属于政策驱动领域,其市场规模、商业运营模式、技术选择以及运营规范(标准)等诸多方面均严格遵循国家的相应政策法规,深受其指导和影响。
4.投资回收期较长,属“保本微利”行业。
垃圾处理设施的初期投资显著,其经济效益相对较低,且投资回报周期较长。然而,项目的社会价值与生态效益成为推动其发展的关键因素。参照水务行业的运营原则,尤其是关于‘保本微利’的收费标准,我们设定6%-12%的净资产收益率作为企业运营的合理盈利能力指标。
(二)市场细分
世界著名期刊EBJ(EnvironmentBusinessJournal)将环保行业的企业分为以下3类:环保设备、环保服务、资源利用。参照该方法,结合自身特点,垃圾处理行业主要包括以下3类企业:设备供应类、工程类、运营类。其中,设备供应类企业主要从事垃圾处理设备的生产与销售:工程类企业主要为运营企业或下游企业提供设备安装和技术支持服务;运营类企业则专业从事固废处理业务,如专业环卫清运公司、填埋厂、垃圾焚烧发电厂等。
固体废物的处理业依据其特性主要划分为三大分支:城市生活垃圾管理、工业废弃物处置以及专门针对危险废物的管理。危险废物因其显著的环境污染性、高处理挑战和高昂的成本,通常被列为独立的议题。
近年来,我国城市生活垃圾管理领域渐显轮廓,主要包括以下几个关键细分市场: - 垃圾焚烧发电设施的建设和运营服务 - 卫生填埋场的构建与运营管理 - 堆肥厂的建设与运营实践 - 垃圾填埋气资源化利用市场 - 废弃物渗滤液处理技术市场 - 综合性垃圾处理厂的建立与运营项目 - 大型垃圾处理与转运设施的建设与运维 - 道路清洁与维护业务 - 垃圾收集与运输服务体系
(三)产业链构成
在市场充分竞争的环境中,垃圾处理产业的构成要素主要包括原始垃圾产生者、设备提供商、工程实施企业以及专业运营管理机构。这些机构涵盖了诸如垃圾处理厂(场)的运营、保洁服务和运输服务等相关领域。产业链内部的交互需求主要分为三类:首当其冲的是运营管理企业对工程建造公司的设施建设项目需求,其次为运营企业或工程企业对设备供应商的装备购置需求,最后是下游运营企业对上游垃圾产生者及源头的垃圾接收与运输需求(如图表中标记的黑色箭头所示)。
鉴于我国垃圾处理行业的市场化进程相对较晚,其收运系统的运营及垃圾处理厂(场)的运营管理主要由市政管理部门负责,因此,在严格的专业划分中,市政管理部门理应被视为构成主体之一。然而,为了篇幅简洁,本文不再单独探讨,这些部门将与专业运营企业一并纳入讨论范畴。
政府监管与中介服务,作为市政公用事业的关键环节,对垃圾处理产业链的形成具有显著的影响作用。
垃圾处理行业产业链
(四)关键驱动因素
环保产业的发展与国家政策、环保市场需求、社会的经济发展水平、公众的环境意识以及技术进步与创新等因素密切相关,其中国家政策与生态破坏程度所决定的环保市场需影响产业持续发展的核心驱动因素。垃圾处理行业发展的关键驱动因素也有两个:一个是国家的行业政策法规,另一个是垃圾存量及产生量,两者基本上决定了垃圾处理市场的规模和发展潜力。其中,垃圾产生量主要取决于国家的工业发展水平和生活消费水平,行业政策法规则与行业所处的发展阶段密切相关。
主要的影响机制较为简单:
随着政策标准的不断提升,行业所对应的市场需求呈现递增趋势。
全球范围内,垃圾治理的趋势已成定局,庞大的垃圾产生量事实上孕育着行业发展的新机遇。
当前,我国垃圾处理产业正处于起步阶段,市场化的探索仍局限在局部试点,相关政策法规、技术标准体系以及成熟的市场运营模式均需在实际操作中逐步构建、验证并持续优化。基于近年来国际环保关注度的提升,预测未来五年至十年内,我国垃圾处理行业将面临前所未有的发展契机,市场成熟度和行业技术实力有望实现实质性提升。
二、行业知识概述
(一)相关术语
固体废弃物:简称垃圾,特指人类活动过程中产生的固态或半固态废弃物质,包括但不限于生活垃圾、工业残留物、污泥、废弃产品、损坏器皿、次品、动物遗体、腐坏食物以及人畜排泄物。值得注意的是,某些国家将废酸、废碱、废油和废有机溶剂等高浓度液体液体废物也纳入固体废弃物范畴。这些废弃物依据其来源可分为城市生活垃圾、工业废弃物和农业废弃物等类别。
固体废物分类:涵盖城市生活及服务活动中的废弃物,依据法律法规被视为生活垃圾的各类物质。具体内容包括:居民日常废弃物、商业运营垃圾、集市交易市场残余、街道清洁扫除物、公共区域弃置品,以及机关、学校、企业事业单位产生的生活垃圾。
报告期内的生活垃圾收集与运输总量:即统计期间送至垃圾处理设施的生活垃圾数额。
生活垃圾无害化处理效率的定义:即通常所提及的‘垃圾处理比率’,它是指在报告期内,经过无害化处理的生活垃圾量与实际产生的生活垃圾总量之间的相对比例。在统计实践中,考虑到生活垃圾产生数据的获取可能复杂,通常以垃圾清运量作为估算基础。无害化处理的方法包括但不限于卫生填埋、焚烧和堆肥等,这些处理方式需遵循严格的无害化处理标准。在计算过程中,不仅包含直接的无害化处理量,还包括经过分类、消毒和资源化利用的那部分生活垃圾。其计算公式为:生活垃圾无害化处理率 = 生活垃圾无害化处理量 / 生活垃圾产生量(或以清运量替代)。
工业固体废物:通称工业垃圾,源自工业生产过程中的各类废弃物,包括废渣、粉尘等产物。具体涵盖如机械制造业的切削和研磨残屑、废弃型砂,食品工业的活性炭残渣,以及硅酸盐和建筑业产生的砖瓦碎片、混凝土碎块等。此外,工业垃圾根据其特性还可进一步细分为特定类别,如建筑弃置物和电子废弃物等。
企业废弃物总量概述:生产过程中产生的固态、半固态及高浓度液态废弃物之总和,涵盖了危险废物、冶炼废渣、粉煤灰、炉渣、尾矿、放射性废弃物以及其他相关废物。需明确,所述内容不包含矿山开采过程中产生的剥离废石与掘进废石,除非这些废石属于酸性或碱性范畴,即其经水或雨水淋洗后pH值低于4或高于10.5的情况。
7.工业垃圾综合利用量:指通过回收、加工、循环、交换等方式,从固体废物中提取或者使其转化为可以利用的资源、能源和其他原材料的固体废物量(包括当年利用往年的工业固体废物累计贮存量)。如用作农业肥料、生产建筑材料、筑路等。综合利用量由原产生固体废物的单位统计。
8.工业垃圾综合利用率:指工业固体废物综合利用量占工业固体废物产生量的百分率。计算公式是:工业固体废物综合利用率=工业固体废物综合利用量÷(工业固体废物产生量+综合利用往年贮存量) 。
固体废物临时储存与处理规模阐述:此指为实现资源化或最终处置,特定固体废物在经批准的专业存储设施或集中的堆放区域中所积累的总量。这些专用的储存场地或设施必须配备严谨的防护措施,以防止废物扩散、泄漏、流失,并确保不会对环境空气和水源造成污染。
工业废弃物处理规模:特指工业固体废物经过焚烧或永久性存放在符合环保标准设施中,并且不再回收的总量,涵盖历年累积的处置量。
处置策略包括:安全的填埋处理(针对危险废物),焚烧技术,专业储存设施(封场管理),深层地基注入以及废弃矿井回填等方法。
固体废物排放概述:特指企业或机构产生的非矿山开采废料,未经过固体废物污染防治设施或场所处理,直接排放的部分。值得注意的是,此统计不包含矿山开采过程中产生的剥离废石(如煤矸石)以及具有酸碱性质的废石。
建筑业废弃物概论:建筑垃圾特指在各类建设活动,如拆迁、施工、装修及维护过程中产生的废弃物,主要包括渣土、废弃混凝土、砖石等。根据其产生来源,建筑垃圾可细分为工程渣土、装修残余、拆除遗留物以及工程泥浆等类别。从组成成分上划分,包括渣土、破碎混凝土块、碎石、砖瓦碎片、废弃砂浆、泥浆、废弃沥青块、废旧塑料、废金属和废竹木等多种类型。
废弃电子电器产品与设备:简称电子废物,特指不再使用的电子产品、电气设备及其相关部件和环保部门规定纳入电子废物管理范畴的物品与物质。这涵盖了工业生产中淘汰的成品或设备、半成品和剩余物料,维修、翻新及再制造过程中废弃的设备,以及日常生活中废弃或服务于日常生活的电子产品,还包括法律明令禁止生产和进口的电子设备。
医疗废物的定义:特指医疗机构在实施医疗治疗、预防措施、保健服务以及与其相关的活动中,产生的具备直接或间接传染性、毒性以及其他潜在风险的废弃物。
废弃物分类:涵盖农业生产、农产品加工、畜牧业和农村居民生活的各类排放物,统称为农业垃圾。
(二)垃圾收运系统
1.生活垃圾收运系统
城市生活垃圾管理流程主要包括收集、运输(清运)和转运三大模块。转运环节的设置需基于垃圾生成量、运输距离与车辆承载力的考量,如图表所示。当前的研究热点聚焦于通过优化转运站点的分布和运输路径设计,目标在于提升整体的收运效能并削减运营成本。在国家层面,城市生活垃圾的收运任务主要由市政管理部门负责执行。
(1)生活垃圾收集方式
①容器式。
所谓容器式指的是收集容器放置于固定的地点,服务时间为一天中的全部或大部分时间。常见的收集容器有桶式和厢式两种。主要街道的两侧和公共场所设置果皮箱也属于容器式收集方式。目前使用的收集容器材料多为钢或塑料制品。钢制容器结构强度大,可制成较大的容积,但也有易腐蚀,洗刷不便的缺点。塑料垃圾筒具有重量轻,耐腐蚀,易于保洁等优点,正在获得较多的应用。
②收集站式。
收集站式以固定构筑物作为其收集容器。构筑物一般为砖、水泥结构,样式各异,容器约立方米,不密封。这种收集方式的特点是收集容器为半永久型,故此容器使用寿命长,费用较低,但它具有容积固定,高峰季节会发生垃圾漫溢的情况,易造成周围卫生状况的恶化,保洁困难。适用于人口密度高、区道路窄小的地区,对一些对噪声、粉尘等污染控制要求较高的地区,实行上门收集、分类收集的地区也较适宜于采用这种收集方式。
③垃圾管道收集式。
在大型高层和多层住宅区,采用先进的垃圾管道系统收集居民生活废弃物,其收集效率显著,尤其适合人口密集的住宅群。尽管此方法具有高效性,然而它的初期投资庞大,运营成本持续,且在管理与垃圾分类执行上面临挑战。实际上,只有在少数发达国家如日本和瑞典的部分城市,此类设施才被实践应用。鉴于此,近年来,新建住宅项目普遍不再设置垃圾管道,已有建筑中的此类设施也逐渐被封闭或改造以适应新的城市管理政策。
(2)生活垃圾运输
运输方式依据操作程序可分为两种主要类别:固定式与移动式。在固定式作业中,收集装置始终保持静止,垃圾由装载车接收并运离,空置容器则留守原地。相比之下,移动式流程涉及满载的垃圾容器被整体运送至转运站或处置中心,卸货后,再将容器返回原址或其他指定位置。
(3)转运站
城市生活垃圾转运站的作用在于整合来自居民区、商业区域以及其他源头的分散垃圾,由小型收集车清运至此,随后将废弃物集中至大型运输车辆或其他运输成本效益较高的载体,以便进一步送往处理厂(场),此举旨在节省运输成本。
经济合理性是决定垃圾转运站及转运方式选用的关键要素。在整个城市生活垃圾管理流程中,垃圾的收集与运输阶段对人力和资源消耗最为显著。实施垃圾中转的目的,旨在提升垃圾收集与运输的效能与品质。
2.工业垃圾收运系统
工业废物的收集和运输并未遵循单一的规程,各产生源头采取各异的处理手段,然而,所有活动都必须在国家相关部门的严密监督下进行。特别是对于建筑废料和医疗废物这类特定类别,相关法规规定了明确的运输标准,此处不再详述。
(三)垃圾分类及特征
1.生活垃圾
生活垃圾的主要特征包括显著的产生量、复杂的组成成分,其中富含有机物质,这使得它易于滋生细菌并散发出令人不悦的异味。
生活垃圾主要包括煤灰、厨余垃圾、果皮、塑料、落叶、纺织品、木屑、玻璃碎片、陶瓷残片、皮革废料及纸张,以及少量的电池、医疗废物如铝箔包装、SP复合膜/袋以及橡胶制品。这些成分大致可分为四类。
(1)厨余垃圾:
食品废物,包括皮、菜皮、剩余饭菜、骨头以及菜根菜叶,其在总体废弃物中的比例通常占40%至60%。
(2)可回收垃圾:
上述材料,如纸张、塑料、玻璃、橡胶、金属、纺织品以及竹木制品,占总消耗量的10%至25%。
(3)其他垃圾:
这部分主要包括砖瓦瓷、渣土以及卫生间废纸等难以回收的废弃物,这类废弃物占据了总量的大约20%。
(4)有害垃圾:
以下是各类废弃物清单: - 日光灯管 - 电池 - 喷雾罐 - 油漆罐 - 废弃润滑剂容器 - 药品及其包装 - 药瓶 - 涂改液瓶 - 过期化妆品 - 一次性注射器
我国城市生活垃圾特性显著,主要表现为: - 含水率居高,一般可达50%以上; - 热值偏低,平均约为4200千焦耳/千克; - 有机成分丰富,尤其是厨余垃圾占比不小; - 可回收物比例相对较低,仅占总量的一部分。 生活垃圾的成分受多种因素影响显著,如: - 在气化率较低、经济发展水平较低的城市,垃圾热值较低,且煤灰等无机成分较为显著; - 高气化率、消费水平较高、人口密集且气候干燥的城市,其生活垃圾热值较高,而煤灰含量较少; - 南方地区因其有机物丰富,尤其在特定区间内,有机物含量较高; - 东部经济发达地区,由于生活水平和消费水平的提升,易回收废品的含量相对较高。
近年来,伴随我国各主要城市,特别是北方地区城市燃气普及率的持续提升,生活垃圾中有机物含量及其热值呈现出上升态势。与此同时,伴随着居民生活水平的日益提高,诸如废纸、塑料、玻璃、金属和纺织品在内的可回收物比例相应提升。
国外城市生活垃圾的当前主要处理手段包括填埋、焚烧以及有机堆肥技术。
以下是生活垃圾回收利用的重要效益概述: - 废纸回收:一吨废纸经过处理可转化为优质纸张850公斤,相当于节约300公斤木材,同时能显著降低环境污染,比直接生产减少74%的污染排放。 - 塑料饮料瓶回收:每回收一吨,可获取0.7吨的二级原料,体现资源的有效循环利用。 - 钢铁废弃物:每吨废钢铁提炼成新钢0.9吨,成本节约高达47%,且在生产过程中减少75%的空气污染,显著减少97%的水污染和固体废物排放。 - 生物堆肥法:通过生物技术处理,生活垃圾中的有机部分每吨可转化为0.3吨有机肥料,促进农业可持续发展。 这些数据凸显了垃圾分类和回收利用在环境保护与资源节约中的关键作用。
2.工业垃圾
(1)建筑垃圾
随着我国城市化建设进程推进,每年产生的建筑垃圾数量惊人。据不完全统计,按照新建施工吨/万平方米,拆迁
12000吨/万平方米的标准推算,近年新建、拆迁产生的建筑垃圾高达2亿吨。目前我国绝大部分建筑垃圾没有得到妥善处理,被露天堆放或者不做任何处理的直接填埋。其危害在于:
首先,奥运工程对土地资源的需求显著。据统计,为筹备建设,包括对原有设施的拆除及新工地的构建,每年需设立约二三十个建筑废弃物收纳点,这无疑对土地资源构成了相当大的压力。
继而引发严重的环境问题:建筑垃圾中包含的诸如建筑用胶、涂料和油漆之类的复合材料,因其属于难于生物降解的高分子聚合物,并且含有潜在的重金属污染物。一旦这类废弃物被随意埋入地下,将直接威胁到地下水质,进而对周边居民的生活安全构成直接影响。
再次是破坏土壤结构、造成地表沉降。
建筑废弃物蕴含丰富的再生利用潜能。废弃砖块经研磨可用于制作建筑板材的骨料,制成的隔墙板材轻质、强度高,同时具备优良的隔音性能和低膨胀系数,其原料易得且成本低廉,显著降低了板材的成本。废弃混凝土碎块经过精细研磨,可与标准砂以1:1的比例混合,用于墙面抹灰砂浆、屋面找平层、砌筑砂浆以及地砖制作等用途。作为非承重结构材料,混凝土碎块也可用于现浇或预制构件的骨料。这不仅节省了建设投入,还保证了构筑物的强度。据统计,每施工一万平米建筑会产生约500吨建筑垃圾,如能有效利用,将带来约2万元的经济效益;反之,运输成本可能高达1万元。建筑垃圾的再利用不仅带来了显著的经济效益,还促进了施工现场管理的文明化、规范化和标准化。我国建筑垃圾技术创新的核心在于对大量砖石和混凝土进行高效再加工。
(2)电子垃圾
主要包括各种使用后废弃的电脑、通信设备、电视机、电冰箱、洗衣机等电子电器产品。电子信息技术产业作为我国发展最快的产业之一,由此产生的电子垃圾也快速增长,未来年将是电子垃圾增长的高峰时期。
废弃电子产品堪称潜在毒害的集成载体。具体而言,如一台标准的阴极射线管(CRT)显示器内便蕴藏了诸如镉、汞、六价铬、聚氯乙烯塑料和溴化阻燃剂在内的有害元素;电脑电池和开关蕴含铬化物和水银,而元件内部则可能含有砷、汞等有毒物质。电视机、电冰箱、移动电话等各类电器均含有铅、铬、汞等重金属成分。若将这些旧电子产品简单丢弃于野外或填埋场,其中的重金属如铅会通过土壤和水体渗透,经过生态系统的食物链传递,可能导致中毒事件的连锁反应。而焚烧废弃电子产品又会释放出剧毒的二噁英等有害气体,对人类健康构成严重威胁。
电子废弃物富含可再利用的有色和黑色金属,以及玻璃等材料。特别是其中的贵金属,其含量远超天然矿藏,回收经济效益显著,通常回收成本较之开采自然矿床更为低廉。然而,国内目前尚未建立起专门针对电子垃圾的处理设施。物理处理策略,以'破碎、解离和分选'为核心步骤,预计将引领电子垃圾管理的未来趋势。
(3)医疗垃圾
尽管医疗垃圾的产生总量相对有限,但其潜在的危害不容忽视,对其收运和处理必须严格遵循国家的法定程序。医疗废物被细分为五类别,并在《国家危险废物名录》中明确记载。
医疗废物中的感染性类别:这类废物特指含有能引发感染传播的病原微生物的废弃物,主要包括患者血液、体液、排泄物所污染的医用设备和物品,以及传染病患者产生的相关生活垃圾。
医疗废物种类:主要指在医疗诊治过程中产生的患者生物废弃物及医学实验动物遗体,例如手术切除后废弃的人体组织、病理切片处理后的剩余组织以及病理研究用的蜡块等。
医用锐器废弃物:专指那些可能对人体造成切割或刺伤的废弃物品,如手术针、解剖刀、手术刀以及玻璃试管等
废弃药品分类:涵盖过期、废弃不再适用的药物,以及因变质或遭受污染而需处理的药品,具体包括一般性废弃药剂、细胞毒性药物和遗传毒性药物等
废弃化学物品的特性:包括毒性、腐蚀性和易燃易爆性,这类废物主要包括实验室废弃的化学试剂、过氧乙酸和戊二醛等消毒剂,以及医疗设备中的汞血压计和汞温度计等特定物品。
医疗废物内潜藏众多病菌与病毒,其潜在风险不容忽视。尤其值得注意的是,医疗废弃物中塑料含量相对较高,这使得在焚烧过程中,二恶英类剧毒物质的生成成为显著的问题,构成了焚烧过程中二恶英排放的关键因素。
医疗废物的无害化处理技术种类繁多,主要包括焚烧法、高压蒸汽灭菌、等离子体处理、微波辐射消毒、破碎后高压消毒以及化学消毒等手段。值得注意的是,焚烧技术因其广泛的应用,常被视为医疗垃圾处理的主要途径。
3.农业垃圾
主要包括:
农业废弃物,主要包括农田的秸秆、杂草、枯木枝叶以及果园产生的果壳果核等残余物质。
(2)牲畜和家禽的排泄物及畜栏垫料;
(3)农产品加工的废弃物和污水;
(4)农村居民粪尿和生活废弃物。
农业废弃物的不当处置不仅对农村环境构成污染,威胁农业水源安全,进而影响农产品质量,危及农业生产活动,并可能引发疾病的传播,从而损害居民健康。这些废弃物本质上蕴含丰富的有机物质,若能妥善管理并实现多层面的有效利用,它们能够转化为宝贵的资源。例如,通过过腹还田利用饲草,鸡粪经过处理作为猪饲料的一部分,农作物秸秆和粪便则可用于生产沼气,沼渣可供蚯蚓养殖,而剩余的渣液则可以作为肥料使用。在当今生态农业的实践与推广中,对农业废弃物的资源化利用占据着至关重要的地位。
(四)垃圾处理方法
1.卫生填埋
作为一种普遍且有效的城市生活垃圾处置手段,填埋处理在国际范围内占据主导地位。在中国,特别是在经济较为落后的地区以及气候条件如干旱少雨、土地资源有限且地势多为丘陵山区的地方,填埋处理往往成为主要的生活垃圾处理策略。根据设施的技术完善程度和环保标准的执行,填埋场被划分为三个级别:简易填埋场(IV级)、受控填埋场(III级),以及对环保要求更为严格的卫生填埋场(I级和II级)。
垃圾填埋处理是一种方法,即垃圾被投放于预先准备的坑内,经过压实覆盖后,促使其经历生物降解、物理变化及化学转化过程,旨在分解有机物质,从而实现废弃物量的缩减与环境风险的降低,以达成减量化和无害化的目标。
垃圾填埋处理工艺主要包括以下环节:一、实施场底防渗技术,确保稳定性;二、实施分层压实策略,提升垃圾密度;三、持续实施每日覆盖土壤,防止暴露和污染扩散;四、有效管理填埋气,通过导排系统进行排放;五、对渗漏水进行妥善处理,维护环境安全;六、利用填埋气体进行能源回收,实现资源化利用。如图所示。
卫生填埋场处理工艺图
渗滤液回灌策略:一种填埋场处理技术概述 此处理手段涉及将填埋场底部采集的渗滤液,通过精心设计的方式重新注入覆盖层表面或底层,利用垃圾层和覆盖土壤的协同作用进行净化。这些作用包括生物降解、物理吸附、化学螯合以及离子交换等,旨在提升垃圾堆体内的降解效率,加速降解过程,减小渗滤液产生量,并优化水质。在诸如英国等发达国家,这一方法已得到一定程度的实际应用,展现出显著的环境效益。
初期的垃圾填埋作业曾因缺乏对渗滤液和填埋气体的有效管控,导致了环境的严重污染。直至20世纪30年代,在美国加州,‘卫生填埋’的理念开始崭露头角。随着社会经济的飞速发展,废弃物产生量剧增,其中蕴含的有毒有害成分显著,这不仅提升了环境污染的风险,同时也催生了对垃圾填埋设施操作与管理的严格要求,推动了相关技术标准的不断提升。
具体而言,卫生填埋首先要防止从废物中挤压出的液体滤沥及雨水径流对地下水的污染。一般规要求回填地最低处的标高要高出地下水位3.3m以上,并且回填地的下部应有不透水的岩石或粘土层。否则需另设粘上、沥青、塑料薄膜等不透水层。其次,填埋场应设置排气口,使厌氧微生物分解过程中释放出的甲烷等气体能及时逸出,避免发生爆炸。回填后的场地,一般在20年不宜在其上修建房屋,避免由于回填场不均匀下沉造成的结构破坏,但可作绿地、农田、牧场等使用。填埋处理用地,尽量选用天然的或人工挖出的洼地,开发资源后的废粘土坑、废采石场、废矿坑等。将垃圾填埋于坑中,有利于恢复地貌,维持生态平衡,但如果在大面积的洼地、港湾、山谷等回填,则需考虑是否会破坏生态平衡。
填埋处理在诸多处理方式中表现出显著优势,主要体现在较低的建设与运营成本、较少的有害物质生成以及简便的操作流程上。
缺点为:
对土地资源的不当利用:垃圾填埋占用大量空间的挑战 由于填埋的垃圾体积不会自然缩小,其处理需求导致了土地的浪费。尽管填埋区域经过恢复可生长植被,但其土地利用受到显著限制,主要源于产生的气体排放及填埋体的不稳定性问题。
技术挑战:垃圾填埋后的持续风险与复杂性 垃圾在填埋后的较长时期内仍存在众多安全隐患。其不均匀性导致其在填埋过程中表现出动态变化,这在技术操作上带来了精确控制的难题。此外,由于填埋体物质的难以触及,识别和处理有害物质的过程变得尤为棘手。
处理副产物的经济负担显著。填埋区渗滤液的高效搜集与处置需消耗巨额资源,能源消耗量大。此外,老旧填埋场上空排放的气体,因其强烈异味及对环境的潜在污染,亦需严格管控。对于周边社区,填埋区域产生的悬浮颗粒物、气体排放以及垃圾运输车辆和施工机械引发的噪音,构成显著的生活质量困扰。
关于后期维护的考量:鉴于上述挑战,填埋区域必须实施持久的后续管理,某些情况下,这一管理周期甚至可达五百年之久。
2.焚烧处理
垃圾焚烧技术涉及将废弃物置入高温炉内,促使可燃物质在氧化过程中完全燃烧。其核心原理是碳、氢、硫等元素与氧气发生化学反应,释放出热能,这部分能量可用于电力生成和供暖。焚烧过程后续还需经过关键步骤,包括热能的有效回收、烟气的净化处理以及固体残渣的消化处置,以实现垃圾处理的全面、高效和环保。
该大型垃圾焚烧设施主要包括以下几个组成部分:前端/原料接纳系统、焚烧单元、废气净化装置、废热回收与发电系统以及灰渣管理系统。详细工艺流程如附图所示。
垃圾焚烧工艺流程图
1.1 前置处理与原料导入流程 前处理阶段包括破碎、磁选、筛分(包括风选和分级精筛)、人工精选等一系列步骤,旨在将非可燃物质和不适合燃烧的物料与可燃成分有效分离。这些可燃成分进一步加工可用于生成垃圾衍生燃料(RDF)。 2. 进料系统构成 进料系统主要由计量设备、储存仓、起重机、料斗以及给料机等组件组成,确保原料的精确投放与连续供应。
(2)焚烧系统。焚烧系统为主体工艺部分,由不同类型的焚烧炉组成。城市垃圾焚烧系统分为混焚式和衍生燃料焚烧两大类。混烧式采用的焚烧炉主要有控气式,旋转窑式和流化床式。
废气处理系统的运行过程中,焚烧尾气释放出一系列有害成分,对空气质量构成二次污染。其主要包括:
产物中的不完全燃烧生成物主要包括:一氧化碳、碳黑、各类烃类(如烯烃和酮)、醇、有机酸以及聚合物等。
尘埃成分主要包括堕性金属盐、金属氧化物以及未充分燃烧的颗粒物质。
涉及的酸性气体主要包括氯化氢、氯气,以及硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)等几种物质。
元素构成的重金属元素:如铅、汞、镉、铬以及砷,还包括它们的氧化物和氯化物形态。
⑤二恶英PCDDs/PCDFs。
废气处理系统主要设备技术有:文氏洗涤器、静电吸尘器、布袋防尘器、湿式洗气、干式洗气塔等,近来多采用干式或半干式洗气塔或不同类型的气体净化装置,配合布袋除尘器为主体设备的工艺。目前已开发出以去除二恶英NCx,SOx,HCI等酸性气体的工艺。
(4)废热回收/发电系统。回收废热可包括三种主要工艺,水冷却型,半废热回收型和全废热回收型三大类。回收的废热用于生产低压和高压蒸气。如果设置汽电共生系统,可进行发电。主要设备有余热锅炉,高压蒸汽缸,涡轮发电机以及辅助配套设备。
1. 灰渣分类与特性概述 垃圾焚烧过程中产生的灰渣主要包括细渣、底灰、锅炉灰及飞灰等形式。其物理化学特性受炉型影响,主要成分包括二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AL203)、氧化钙(CaO)、氧化铁(Fe203)、氧化镁(MgO)、氧化钠(Na20)和氧化钾(K20)。 2. 收集与输送流程 经过有效的收集与输送系统,这些灰渣可用于后续的工业建材原料提炼,或者按照环保标准进行安全填埋处理。
该焚烧处理工艺的优势显著,主要包括如下特性:处理能力强大,能有效减小废物体积,实现深度无害化处理。焚烧过程中释放的热能得以转化为电能或用于供暖,从而实现了废物的能源化利用。几乎涵盖所有有机废物,对于含有有毒有害有机成分的无机-有机混合固体废物,通常也适用于此方法。这种技术在全球发达地区得到了广泛的实践应用。
以下是焚烧处理的优势: 1. 空间效益显著:占地面积相对较小。 2. 减量化效果显著:焚烧后残留物体积缩减超过90%,重量减轻超过80%。 3. 处理彻底:确保废物得到完全处置。 4. 资源化利用:焚烧过程中产生的热能得以转化为电能,实现了垃圾的能源化利用。
该方法的不足之处在于:
由于垃圾中含有特定金属元素,其焚烧过程中产生的废气具有显著的毒性,从而可能引发严重的二次环境污染问题。
项目投资规模庞大,然而经济效益未能充分显现。据统计,处理每百吨垃圾的日均建设开支通常超过四千万人民币。在大多数情形下,焚烧过程产生的电力收益远未达到预设的销售收入目标,导致地方政府面临显著的财务赤字。
运营成本显著增加,由于焚烧处理技术规定垃圾的热值需达到3.35MJ/kg以上,若未能满足这一标准,则需额外投入助燃剂,这无疑导致运行费用大幅度攀升,对多数城市的财政预算构成严峻考验。
当前,垃圾焚烧技术主要划分为三个类别:炉排炉法、循环流化床法以及包括小型立式炉、小型链条炉和热解炉在内的其他焚烧手段。鉴于小型焚烧炉的烟气处理简易性导致难以满足日益严格的环保要求,长远看来,它们的市场占有率预计将逐渐萎缩,最终可能面临被淘汰的命运。在国际上,炉排炉与流化床技术并列为主流工艺,两者各具优势且竞争相当。
炉排炉工艺优点在于:适用于块状物料焚烧,对垃圾的前处理要求较低,储料上料系统成熟简单;燃烧过程中,通过炉炉排翻转,实现垃圾的充分燃烧,可在燃烧过程中添加固体或者液体补燃物料助燃,目前焚烧系统也较为成熟;此外,炉排炉除渣系统稳定;燃烧过程稳定,控制简单。主要劣势在于:二恶英的产生温度在360℃—820℃之间,在炉排炉开车和停炉过程中炉温不可避免地要经过二恶英产生的温度区间,由于炉排炉开停车时间较长,所以这一过程二恶英排放量较大;同时,因炉排炉需要机械装置,限制了炉排炉温度的进一步提升,导致炉排炉一直在二恶英产生的温度区间附近工作,在燃烧过程控制不完全的情况下,二恶英将会大量产生;此外,炉排炉的燃烧方式也容易导致垃圾燃烧不充分。
垃圾采用循环流化床焚烧技术,起源于对传统燃煤锅炉和垃圾焚烧炉的创新整合。预先进行脱水和粉碎等预处理步骤,辅以适宜的补燃手段,能够提升炉膛燃烧温度至900℃至1000℃,从而有效避开二恶英生成的风险。循环流化床的优势在于其快速的启停操作,减少了二恶英产生的可能性。作为垃圾完全燃烧的有效途径之一,其单台设备的处理能力相对较大。然而,与炉排炉相比较,循环流化床的控制系统更为复杂,对垃圾前处理的要求更为严格,且渣处理和粉尘回收系统的构造更为精细。在运行过程中,较大的气流量可能会对炉体耐火材料构成磨损,导致满负荷运行时间相对炉排炉较短。
3.有机堆肥
作为一种历史悠久且全球广泛研究的处理手段,堆肥在我国,如印度,尤其被视为处理废弃物和粪便以获取农业肥料的传统技术。其核心原理是通过微生物的作用,促使有机物经历生物化学转化,最终形成类似于腐殖质的土壤改良物质,适合作为肥料或优化土壤结构。这种方法尤其适用于有机物含量丰富且生活垃圾处理能力较强的区域,如我国的天津等城市。
生物化学过程在垃圾有机成分的堆肥处理中发挥关键作用。此过程中,有机物、氧气与活性细菌相互作用,产物包括二氧化碳、水和热量,同时生成了富含营养的腐殖质。堆肥技术区分了厌氧与好氧两种分解途径:厌氧分解需在严格无氧环境中进行,其微生物活动相对较慢,因此在实际应用中较少见。相比之下,好氧分解更为常见,它能够在有氧条件下进行,且能产生高温,有效杀死病虫卵和细菌。在中国,好氧分解法占据主导地位。常见的工艺路线包括静态高温好氧工艺和动态高温好氧工艺,后者可能还包括间歇动态堆肥法(尽管与常规动态堆肥相似,但在此处未作独立描述,见相关文献)。如图所示。
好氧堆肥工艺流程图
(1)静态好氧堆肥工艺(仓式)。经预处理后的物料经传送带由布料机在初级发酵仓均匀布料。初级发酵仓采用矩形仓体,由仓顶进料。仓的一侧设备装载机进出的密闭门一扇,底部设备供风管道强制通风,以保证好氧发酵进行。顶部设抽风管道将初级发酵仓气体抽出后经生物滤池处理后达标排放。仓底设集水管道收集垃圾渗沥水,在垃圾含水量偏低时可利用这些渗沥水回喷,初级发酵周期为10—20天,由初级发酵的物料经中间处理后进入次级发酵周期为20天,次级发酵后的物料,经筛分和密度分选后作为产品销售或继续深加工后制成有机无机复混肥销售,处理过程中产生的无机物质送进填埋场进行处理。
工艺流程概述:废弃物管理通过动态好氧堆肥技术实现资源化。预处理阶段,废弃物首先接受筛选和初步处理,随后输送至滚筒式发酵反应器。该设备以连续运转的方式进行操作,物料在筒内随着旋转的滚筒翻动混合,逐步向下移动,期间由鼓风机供应新鲜空气,空气与物料呈逆向流动,促进其在1至3天内的预发酵。 反应器尾部,出料经过滚筒筛分离,筛下的物料进入次级发酵环节。在这一阶段,物料在专门设计的熟化区进一步降解,配备了翻搅设备,执行破碎和混合任务,确保物料充分分解。经过约28天的生物降解,形成的腐熟堆肥由铲车装载,通过皮带输送系统提升并送至滚筒筛,以密度分选机剔除诸如玻璃、石头和塑料碎片等非有机成分,最终得到高品质的有机肥料。未能通过筛分的材料则被送往填埋场处理。
堆肥工艺的核心在于营造适宜微生物高效繁衍的条件,以促进有机物质的快速生物降解,实现其稳定状态。堆肥过程受废弃物中营养成分、温度、水分以及pH值等关键因素的严格调控。
30年代起源于欧美地区的现代堆肥技术,现今已发展成为一套成熟的工艺体系和配套设备。然而,在发达国家,因其生活垃圾中易腐有机物比例相对较低,仅大约15%的成分适宜堆肥处理,这在一定程度上制约了堆肥技术的广泛应用和推广,尤其是在城市生活垃圾的处理领域,堆肥曾面临停滞或萎缩的局面。相比之下,我国的生活垃圾特性使得易腐有机物含量较高,这为堆肥技术的应用提供了良好的基础,预期能实现较为显著的处理效果。
堆肥处理的优点在于:
(1)建设、投资成本适中;
(2)技术简单;
(3)有机物分解后可作为肥料再利用。
缺点在于:
垃圾分类标准极其严格,主要针对的是可生物降解的部分,包括厨余废物,如剩余食物和果皮,以及来源于园林的材料,如树枝和杂草,以及动物排泄物。这些有机废弃物适用于堆肥处理,但因其仅能处理有机成分,对无机物的处理能力有限,导致减容和减量效果不显著,且无害化处理程度有待提升。因此,堆肥法往往需与其他垃圾处理技术相结合,以全面解决垃圾管理问题。
在有氧分解进程中,往往伴随渗漏液的产生与令人不适的气味污染问题。
当前垃圾处理主要依赖于填埋、焚烧以及有机堆肥技术,每种手段均具备优缺点(技术对比详情见下表)。在选择具体实施方案时,需兼顾垃圾的组成特性、经济条件、地理位置以及环境影响等多元要素。随着社会发展和居民生活水平提升,垃圾成分日益复杂,包括有机物质和合成材料的增加。因此,迫切需要从单一处理模式转向一种综合且协同的策略,即通过将各类生活垃圾处理技术巧妙整合,形成一个连贯的处理体系。这个系统的特点在于,每个处理技术或设施针对特定的生活垃圾类别进行优化,以提升处理效率,降低成本,同时确保在实现垃圾无害化的同时,推动资源的有效循环利用。
三、国外垃圾处理现状分析
欧洲诸国,如法国、德国、瑞士及丹麦等,在垃圾管理运营与技术领域堪称典范,其在垃圾收集、运输和处理环节的精细化管理以及累积的丰富经验尤为显著。以下将以欧洲国家的实践为例进行深入剖析。
(一)欧洲国家的垃圾政策
欧洲国家的废物管理特征显著,其处理策略深受欧盟统一政策指导。尽管当前欧洲各国废弃物总量持续上升,欧盟的长远目标聚焦于减量化。各成员国在此宏观框架下,依据各自的国情,制定了详实的国家法规、行业技术规定与标准体系。
(二)欧洲国家垃圾管理的主要原则
旨在改善垃圾管理的欧洲共同战略中提及了四项主要原则:“源头控制”原则——应该在源头上限制垃圾的产生;“污染者付费”原则——处理废物的成本应该由生产废物的个人或机构承担:预防原则——预期可能发生的问题;邻近原则——尽可能在接近源头处对废品进行处理。欧洲各具体国家在本国的垃圾管理中一般都遵循该原则。
(三)欧洲国家在垃圾处理问题上采取的措施
随着欧盟成员国对废物管理的日益重视,倾向于经济激励策略以削减填埋和焚烧的依赖。这些策略着重于诸如税收调控和推广回收与再生利用业务等形式。
实施差别化垃圾处理与征收制度:针对特定废弃物的税收措施及规定
欧洲国家普遍推行严格的垃圾分类政策,其分类体系精细分明,主要包括以下几个类别: 1. 纸质废弃物 2. 玻璃制品,区分有棕色、绿色和白色标识的容器 3. 生物废弃物,包括厨余垃圾和花园废物 4. 废旧电池和废油 5. 塑料包装材料 6. 建筑垃圾 7. 大件物品,如家具 8. 电子废弃物 9. 危险废物 在源头控制方面,塑料袋的使用被严格限制,通过收费机制得以有效削减。居民家庭通常配置有特定的垃圾收集设施,如有机垃圾专用桶和普通垃圾桶,根据垃圾产生量选择合适的桶型,不同尺寸的垃圾桶对应不同的费用标准。
2.可退回包装的押金制度
许多国家对城市居民均实行生活垃圾收费制,不少国家还在商品流通领域实行抵押金制度。如德国规定产品的销售者有义务在一次性容器及包装上加贴标签,并向消费者收取抵押金。挪威规定消费者在购买汽车时要缴一定数额抵押金,在汽车被回收时再连同利息一起返还。而对于低值包装物的押金设计,一般认为应该占商品价值的大部分,否则很难实现回收目的。
3.推广清洁工艺
由于垃圾填埋、焚烧、堆肥等处置方式的采用,仍然会产生一系列的环境问题,如焚化炉可能导致附近人口恶心、头痛、皮肤和眼睛不适,并有显著的精神性应激。类似这样的健康危害导致市民更有力地反对在其家园附近兴建新的废物处理场。针对这些处理方式产生的环境问题,欧洲国家正在努力改进技术,减少处置过程中的渗漏,废气排放等,实现无害化,清洁化。
4.废旧产品的回收和循环再造
欧洲社会将生活垃圾资源化提升至战略层面,视作推动可持续发展的重要途径。各国纷纷将垃圾治理目标定位在资源化利用上,根据各自国情制定严谨的法律法规与标准体系。例如,德国实施了《关于容器包装废弃物的政府令》,法国也有相应的《关于容器包装废弃物的政府令》;丹麦则采取了《再循环法》,而奥地利则强化了《包装条例》等立法措施。除了严格的法规框架,政策支持也体现在废弃物循环和再生利用上,坚持'污染者付费'原则,并通过经济调控手段,如税收机制,确保这些措施得以有效执行。
5.为再生产品创造市场
欧洲国家通过政策激励和财政援助,积极构建再生产品制造业的发展基石,包括税收优惠和补贴等扶持措施。该地区的垃圾处理业往往由全球性大企业主导,政府或地方当局倾向于通过竞标或合作模式推动行业私有化进程。这在本质上要求跨国企业在垃圾处理领域广泛采纳清洁技术与循环利用解决方案,同时政府必须扮演积极角色,通过营造市场环境并保障公平竞争,如建设支持平台并确保公私部门的有效互动。