北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑研究

王艷秋　付雙立　任紹娟

(北京市海淀區環境衛生科研所，北京　100086)

北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑研究

王艷秋付雙立任紹娟

(北京市海淀區環境衛生科研所，北京100086)

【摘要】北京市城市垃圾包括生活垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等，垃圾的減量化、資源化、無害化處理是垃圾治理的目標。垃圾資源化處理是行業發展的一個趨勢。北京市垃圾分類工作開展數年以來，生活垃圾產量的增長得到了一定程度的控制，但餐廚垃圾、園林垃圾產量仍在不斷增加，其處理途徑仍需進一步規范。通過分析北京市城市垃圾產量及組分、調研城市垃圾資源化利用途徑現狀，最終對城市垃圾資源化利用潛力與途徑進行研究。

【關鍵詞】城市垃圾；資源化潛力；資源化途徑

生活垃圾、餐廚垃圾、園林垃圾等城市垃圾不僅能夠利用焚燒余熱利用與發電、制取衍生燃料、填埋氣體發電、廢塑料油化技術、沼氣發電等方式提供能源，還能夠通過重復使用、再生利用等途徑轉化為資源[1]。然而，目前北京市的城市垃圾仍以混合填埋為主要處理處置方式，不僅造成了嚴重的二次污染問題，也浪費了大量的資源和能源。

1北京市城市垃圾產量及組成分析

1.1　生活垃圾

2004年，北京市生活垃圾年產量約為495萬噸，截至2012年，北京市的生活垃圾年產生量已達到約648.5萬噸。北京市人均垃圾產生量為0.947kg/人·天。

對北京市生活垃圾物理組分進行統計，結果見表1。

表1　北京市生活垃圾物理組分統計(濕基，質量分數%)

圖1　北京市歷年生活垃圾產量

目前，北京市的生活垃圾成分以廚余和易燃物為主，其中廚余垃圾含量較大，居住區生活垃圾中有機質含量達到60%以上，與中等收入國家比較接近。其中，熱值較高的紙類、塑料、織物以及適用于堆肥處理的食品、草木等有機成分含量都較高，適合焚燒和堆肥處理。今后，北京市的廚余垃圾含量上升幅度將相對減緩并穩定在一定水平。紙、金屬、玻璃等成分的含量將逐步上升，磚瓦渣土等的含量將逐步下降。

1.2　餐廚垃圾

按照市衛生局提供數據資料統計，北京市2010年餐廚垃圾排放量90余萬噸，日平均排放2507噸。根據《北京市“十二五”時期環境衛生事業發展規劃》，“十二五”時期餐廚垃圾增長幅度為3.4%，則2012年北京市餐廚垃圾日產量為2680噸。

自2013年1月起，“節約糧食，從我做起”的“光盤行動”逐漸推展開來，隨著“光盤行動”的興起，餐廚垃圾的產量有望逐年降低。

表2　北京市餐廚垃圾產生排放情況統計

餐廚垃圾中食品廢棄物約占90%，其它雜物(紙張、木制品、塑料等)約占10%。食品廢棄物含水率約80%，主要組分為糧食、蔬菜、植物油、動物油、肉骨等，主要化學成分為淀粉、纖維素、蛋白質、脂類和無機鹽等，同時含有少量氮、磷、鉀等微量元素。

1.3　園林垃圾

園林主要是指園林植物自然凋落或人工修剪所產生的植物殘體，主要包括樹葉、草屑、樹木與灌木剪枝等，其主要成分為可降解的纖維素、木質素等，其生物降解率約為60%[2]。

北京市2005年年產園林垃圾約195萬噸；隨著綠化面積不斷增大，園林垃圾產生量的增幅也越來越大，到2009年，北京市年產園林垃圾達到400萬噸。根據《北京市園林綠化廢棄物資源化利用及林業生物質能源產業“十二五”發展規劃》，園林垃圾年增長量為5萬噸，到2013年，北京市園林垃圾年產量將達到420萬噸。

2城市垃圾資源化利用途徑

城市垃圾可通過焚燒發電、生化處理(堆肥、厭氧發酵等)等途徑可實現資源化，下面分別對這兩條資源化途徑進行垃圾資源化潛力分析。

2.1　焚燒發電途徑

城市垃圾中蘊藏著巨大的能源資源，其中的二次能源物質有機可燃物含量大、熱值高，每燃燒2t生活垃圾可獲得與燃燒1t煤相當的熱量，若利用得當，1t生活垃圾可獲得約300～400kW的電力，不僅增加能源資源，節約因開采煤炭所耗的大量人、財、物力，而且可減少因燃煤所造成的環境污染[3]。

在服務容器啟動之后，自動從配置中心讀取相應的配置信息并將其網絡地址等信息寫入注冊中心，該過程稱為“服務注冊”。服務容器與注冊中心通過一定的機制(例如心跳)通信，注冊中心若長時間無法與某服務容器通信，會注銷該實例，服務網絡地址變更時會重新寫入注冊中心。

資源化率：除磚瓦陶瓷灰土玻璃等無機成分以外，其他組成均能進行焚燒發電，其資源化率約為80%。

若考慮焚燒后的爐渣制取建筑材料，其資源化率將進一步提高。但是由于目前爐渣制取建材的生產技術和規模尚未成熟，所以需要開展進一步的研究工作進行驗證。

2.2　生化處理途徑

廚余垃圾和餐廚垃圾經過好氧堆肥可制取高效有機復合肥、生產飼料。此外，廚余垃圾厭氧發酵產生沼氣可以用于發電，其沼渣也可以制取肥料[4]。

好氧堆肥資源化率：廚余垃圾和餐廚垃圾中經常混有竹筷、塑料袋、牙簽等雜物，其含量在10%以下。除雜物外，其他成分均可進行堆肥處理，其資源化率為90%～95%。

厭氧消化資源化率：厭氧消化中產生的沼氣可以用于發電或提純后進入輸氣管道，提供燃氣。消化后的沼渣不需脫水即可作為肥料或土壤調節劑，其資源化率約為90%。

3北京市城市垃圾資源化利用現狀

本節主要介紹北京市目前的城市垃圾資源化利用現狀，包括沼氣發電、焚燒發電和生化處理等資源化途徑的應用現狀，并結合實際工程案例的調研進行了分析。

3.1　沼氣發電

近年來，國家頒布了一系列鼓勵支持填埋氣利用的政策法規，昌平區阿蘇衛垃圾填埋場、海淀區六里屯垃圾衛生填埋場、朝陽區高安屯垃圾場等地先后開展了沼氣發電項目。其中，海淀區六里屯垃圾衛生填埋場是北京市最大的沼氣發電項目，每天發電16萬度，消耗沼氣約8000立方米，垃圾填埋所產生的80%的沼氣實現了資源化處理。

3.2　焚燒發電

北京市朝陽區高安屯生活垃圾焚燒發電廠是北京市第一座現代化大型垃圾焚燒發電廠，每日可處理生活垃圾1600噸，年可處理城市生活垃圾54.8萬噸，年發電2.2億度，相當于每年節約7萬噸標準煤。此外，魯家山垃圾焚燒發電廠將于今年內投入使用，日處理垃圾3000噸，余熱發電4.2億度，相當于每年節約14萬噸標煤。阿蘇衛垃圾焚燒發電廠、海淀區垃圾焚燒發電廠等也正在建設規劃中。

3.3　生化處理

北京市先后建立了阿蘇衛堆肥廠、南宮堆肥廠、南宮餐廚垃圾處理場等處理設施。截止目前，餐廚垃圾的日處理能力是750噸，實際日處理量為500噸，餐廚垃圾的資源化率約為25%。其處理工藝均為好氧堆肥工藝，目前還未形成具有一定規模的厭氧處理設施。

部分區域也有采用堆肥、好氧發酵等不同處置工藝的終端設施，但總實際處理能力仍然不足，且其中相當一部分終端設施只能處理餐廚垃圾，對廚余垃圾的處理能力相對不足。

北京80%園林垃圾與生活垃圾一起被運往垃圾填埋場填埋，資源化處理率僅占3%。

4北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑

北京市產生園林垃圾產生量大，且隨季節波動明顯，不應與生活垃圾混混合收集；餐廚垃圾主要為餐飲和企事業單位食堂等集中產生，也應進行單獨收運。垃圾源頭分類收集不僅可回收有用物質，也是后續各種資源化處理的基礎。

4.1　垃圾資源化途徑分析

在實行了垃圾源頭分類模式對北京市的垃圾進行分類收運后，城市垃圾主要分為以下四類：分類廚余垃圾、分類其他垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾。其中，分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾主要成分為可生化降解的有機物，其主要資源化途徑為生化處理，包括好氧/厭氧堆肥、厭氧發酵等；其他分類垃圾中廚余類等含水率高的垃圾比例減少，熱值增高，利于進入焚燒發電廠，其主要資源化途徑為垃圾焚燒發電。不同資源化途徑可獲得不同的資源化產物，如營養土、沼氣、發電量等，詳見表3。

表3　北京市城市垃圾主要資源化途徑

根據城市垃圾處理技術特點，北京市宜建設相應的生化堆肥處理設施或厭氧發酵設施，園林垃圾可隨餐廚垃圾和分類廚余垃圾進入生化處理設施，亦可單獨建設相應的園林垃圾資源化處理站。對于分類其他垃圾，宜建設焚燒發電及其配套設施進行焚燒發電，實現其他原生垃圾的零填埋。

4.2　生態園區垃圾資源化潛力分析

根據北京市發展和改革委員會對垃圾資源化率的解釋，生活垃圾資源化率反映北京市垃圾資源化利用水平，是指生活垃圾用來發電、堆肥、再循環等方式而非簡單填埋和焚燒等方式處理的比率。因此，在本報告中，定義資源化率為經過焚燒發電、堆肥、厭氧等資源化途徑處理的垃圾占生態園區垃圾總產生量的比例，可回收物單獨進入物資回收系統進行回收利用，不計入本節的資源化潛力計算分析中。資源化率R可采用公式1進行計算：

(式1)

式中：R——生態園區資源化率；

M0——生態園區垃圾總產量，包括生活垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾；

M1——進入焚燒發電途徑資源化的垃圾量；

M2——進入生化處理途徑資源化的垃圾量，生化處理途徑包括好氧堆肥、厭氧堆肥和厭氧發酵等；

R1——焚燒發電途徑資源化比例；

R2——生化處理資源化比例。

結合北京市源頭分類效果，在廚余垃圾分出率達到50%、園林垃圾資源化處理率10%的基礎上，采用5.1小節中提出的資源化途徑，對分類廚余垃圾、分類其他垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾分別進行最大化的資源化利用。在對廚余、餐廚和園林垃圾等可生物降解類有機垃圾進行生化處理過程中，約70%能被資源化利用；在對分類其他垃圾進行焚燒發電處理過程中，約80%能被資源化利用；處理過程中未能資源化的剩余垃圾進行最終填埋處置。

從表4可以得到，采用生化處理對分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等進行資源化的比例約為27.85%，采用焚燒發電處理對分類其他垃圾進行資源化的比例約為48.17%，剩余需要進行最終填埋處置的垃圾比例約為23.98%。可得資源化率約為76.02%。在計算過程中，并未包含已直接進入物資回收系統進行資源化利用的可回收物，若將可回收物質資源包括在內，則垃圾資源化率將達到80%以上。

表4　北京市分類垃圾產生及資源化量

5結論

北京市城市垃圾的資源化處理是行業發展的一個趨勢，垃圾源頭分類是垃圾資源化的前提，而合理的處理途徑則是垃圾資源化的根本保障。采用生化處理對分類廚余垃圾、餐廚垃圾和園林垃圾等進行資源化、采用焚燒發電處理對分類其他垃圾進行焚燒發電，可得北京市城市垃圾綜合資源化率約為76.02%。

參考文獻：

[1]趙嵐，關玉轉.城市垃圾化處理及資源化問題[J].科技資訊，2011(07)：52-55.

[2]孫向陽，徐佳，杜建軍.北京市園林綠化廢棄物資源化再利用現狀及思考[A].2010北京園林綠化新起點[C].2010：414-421.

[3]高雪瑩.垃圾焚燒資源化利用及技術現狀[J].上海電力，2008(6)：531-533.

[4]李定龍，王晉，張鳳娥，陳耀才，蔡雨亭.城市生活垃圾處理模式選擇的影響因素[J].環境衛生工程，2004(04)：223-226.

引用文獻格式：王艷秋等.北京市城市垃圾資源化利用潛力與途徑研究[J].環境與可持續發展，2015，40(1)：87-89.

Study on the Potential and Approach of Waste Utilization in Beijing

WANG YanqiuFU ShuangliREN Shaojuan

(Haidian Environmental Sanitation Scientific Research Institute of Beijing，Beijing 100086)

Abstract：Through the analysis of yield and group of Beijing city garbage，garbage resource utilization research city status，and ultimately to the city refuse resource is studied by the potential and approach.

Keywords：city garbage；resource potential；resource oriented approach

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0087-03

作者簡介：王艷秋，工程師，碩士，研究方向主要為環境分析化學