綠色奧運(yùn)中不輕松的話(huà)題：從垃圾中拯救城市
無(wú)論鳥(niǎo)巢看上去有多么絢爛輝煌，她依然是產(chǎn)出垃圾的大戶(hù)。城市垃圾處理是“綠色奧運(yùn)”繞不開(kāi)的話(huà)題之一。
在奧運(yùn)會(huì)運(yùn)行的16天里，北京市環(huán)衛(wèi)集團(tuán)在鳥(niǎo)巢附近出動(dòng)了電瓶車(chē)、垃圾壓縮車(chē)和各類(lèi)垃圾清運(yùn)車(chē)輛上萬(wàn)車(chē)次，用掉各式垃圾袋超過(guò)15萬(wàn)個(gè)，衛(wèi)生紙近3萬(wàn)卷，清理垃圾1050噸。
北京的一隅鳥(niǎo)巢尚且如此，放眼偌大的北京城，這個(gè)容納了近1600萬(wàn)人口的超級(jí)城市又如何與垃圾周旋呢？
這從來(lái)就不是一個(gè)輕松的話(huà)題。
北京上演“垃圾圍城”危機(jī)
沒(méi)有人喜歡垃圾，每天早上上班時(shí)當(dāng)人們把垃圾袋丟向垃圾桶之后，就再也不想看見(jiàn)它。然而，在這座人口規(guī)模龐大的城市，無(wú)論如何都無(wú)法忽視我們丟棄垃圾的數(shù)量。
一項(xiàng)2005年統(tǒng)計(jì)的數(shù)字表明，北京生活垃圾的年產(chǎn)生量高達(dá)536萬(wàn)噸，平均每天產(chǎn)生垃圾近1.47萬(wàn)噸，平攤到每個(gè)居民頭上接近1公斤。
僅僅是這些數(shù)字尚不足以令人驚異。在2005年產(chǎn)出的536萬(wàn)噸的垃圾中，實(shí)際清運(yùn)量為455萬(wàn)噸，在正規(guī)垃圾處理場(chǎng)無(wú)害化處理量為436萬(wàn)噸。不難算出，尚有100萬(wàn)噸垃圾“消化不良”，它們將以直接填埋或露天堆放的方式在非正規(guī)垃圾場(chǎng)中消納，對(duì)環(huán)境的危害將不可避免。
垃圾實(shí)際產(chǎn)生量超過(guò)無(wú)害化處理量的23％，這是個(gè)滾雪球的模式。城市在不斷發(fā)展，人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，生活水平不斷提高，垃圾產(chǎn)出量自然隨之上升，如果無(wú)害化處理率不提高，后果不難想象——總有一天，人們將在垃圾的包圍中生活。北京市已有垃圾場(chǎng)490處，總占地面積約1077萬(wàn)平方米，累計(jì)填埋量約3636萬(wàn)噸，而其中正規(guī)無(wú)害化垃圾處理場(chǎng)只有22處，正在運(yùn)行的非正規(guī)垃圾場(chǎng)則多達(dá)334處，此外，尚有已停運(yùn)的非正規(guī)垃圾場(chǎng)134處。
這就是正在上演的北京“垃圾圍城”的危機(jī)。從2005年至今的每一天，每個(gè)生活在北京的人都在以自己的方式不斷壓迫著這座城市日益脆弱的生態(tài)防線(xiàn)。據(jù)記者從北京市政管理委員會(huì)了解到的最新數(shù)據(jù)，目前北京瞬間人口達(dá)1700萬(wàn)，每天產(chǎn)生垃圾1.7萬(wàn)噸。
此前北京奧運(yùn)行動(dòng)規(guī)劃中曾將垃圾無(wú)害化處理率目標(biāo)定為100%，足見(jiàn)北京解決城市垃圾問(wèn)題的信心。然而一個(gè)尷尬的事實(shí)卻是，北京市目前的垃圾處理，九成仍在使用衛(wèi)生填埋技術(shù)，而現(xiàn)有衛(wèi)生填埋場(chǎng)所大多處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，隨著年內(nèi)高安屯垃圾焚燒廠(chǎng)等投入使用，北京市垃圾無(wú)害化處理率有望達(dá)到97%。
未來(lái)仍然不容樂(lè)觀(guān)。在“十一五”期間，北京將有6座垃圾填埋場(chǎng)提前退役，日損失處理能力3880噸；另外，再加上平谷填埋場(chǎng)的到期和昌平綜合處理廠(chǎng)的拆遷，總計(jì)減少日處理能力4100噸。與此同時(shí)，到“十一五”末期，還將每天新增垃圾1900多噸，則垃圾日處理設(shè)施缺口高達(dá)10360噸。
何去何從？這座城市站在十字路口，但是想要持續(xù)發(fā)展，選擇幾乎是唯一的——創(chuàng)新科技手段，實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾的污染控制，并盡可能回收利用其中有價(jià)值的資源。
填埋還是焚燒？這是一個(gè)問(wèn)題
同樣面臨選擇的還有城市生活垃圾處理的方式，填埋還是焚燒，的確是一個(gè)值得科學(xué)考量的問(wèn)題。
思考的前提是城市的生活垃圾品質(zhì)如何，因?yàn)椴煌钠焚|(zhì)決定了垃圾處理的方式。一般而言，垃圾的產(chǎn)生量與人口的數(shù)量和經(jīng)濟(jì)水平成正比，生活水平越高，垃圾中不可降解的成分越多、熱值越高，處理的同時(shí)必須防治污染。
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所副研究員田文棟告訴記者，目前北京市垃圾處理方式相對(duì)單一，主要以衛(wèi)生填埋為主，這與北京市所處的地位不符。“衛(wèi)生填埋作為一種城市生活垃圾的最終處理形式，最適合沒(méi)有任何利用價(jià)值的無(wú)機(jī)類(lèi)垃圾，如建筑垃圾以及其他處理方式剩余的無(wú)機(jī)物。”
采用填埋和衛(wèi)生填埋處置混合垃圾的弊端十分明顯，不僅埋掉了部分可回收利用的資源，而且垃圾中有機(jī)物腐敗過(guò)程會(huì)產(chǎn)生危害巨大的填埋氣，未經(jīng)處置的垃圾滲漏液直接或者通過(guò)雨水進(jìn)入周?chē)w和土壤中，會(huì)造成酸、堿、重金屬和病原微生物的嚴(yán)重污染。而其他單一的處置方式如焚燒和堆肥在處置混合垃圾時(shí)，往往因二次污染嚴(yán)重而受到一些限制。
“北京市的垃圾處置不僅僅需要提高處置率，同時(shí)還要加強(qiáng)垃圾處置的無(wú)害化和資源化水平，提高垃圾處置的技術(shù)水準(zhǔn)。而且作為2008年奧運(yùn)會(huì)主辦城市，更需要著力建設(shè)代表中國(guó)和世界一流水平的垃圾處置設(shè)施，這與綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)所倡導(dǎo)的理念是一致的。”中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所研究員馬人熊告訴記者。
為了適應(yīng)北京作為奧運(yùn)會(huì)舉辦城市對(duì)生活垃圾處理的迫切需求，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了奧運(yùn)科技項(xiàng)目“城市生活垃圾污染控制及資源化利用處理技術(shù)研究”，馬人熊正是這一項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。
目前由于分類(lèi)收集能力和收集體系均不完善，城市垃圾大多是一種混合垃圾，特別是含有多水分廚余類(lèi)的垃圾。田文棟所負(fù)責(zé)的課題主要針對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行綜合處理，包括利用焚燒的方式、替代填埋的方式處理城市垃圾。焚燒相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)比較先進(jìn)，是處理效果比較好的垃圾處理方式，但是在焚燒過(guò)程中受到垃圾品質(zhì)的限制。
廚余垃圾一般含水分達(dá)到80%，低位熱值接近零，它單獨(dú)難以焚燒，加入其他垃圾中也會(huì)影響到整個(gè)垃圾的燃燒效果，如果溫度達(dá)不到燃燒所設(shè)定的要求，二惡英等有機(jī)污染物就會(huì)大量增加。
目前，北京市的廚余垃圾在垃圾整體中占50%多，處理起來(lái)相當(dāng)棘手。垃圾處理中還有一種堆肥技術(shù)，即把垃圾中以廚余為主的有機(jī)成分變成能對(duì)作物有用的營(yíng)養(yǎng)土，和廚余垃圾對(duì)焚燒處理有影響一樣，垃圾中其他的成分也會(huì)對(duì)堆肥處理產(chǎn)生影響，分篩不干凈會(huì)影響品質(zhì)，塑料等物質(zhì)混雜其中容易造成板結(jié)，做出來(lái)的肥料效率會(huì)受到影響。
城市垃圾的綜合處理勢(shì)在必行。田文棟所要做的，就是使焚燒和制肥兩項(xiàng)技術(shù)能夠有機(jī)結(jié)合在一起。實(shí)現(xiàn)的途徑就是利用焚燒中產(chǎn)生的能量，在高溫、高壓、有水的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)濕解制肥，使有機(jī)質(zhì)快速降解為腐殖物。
“這個(gè)過(guò)程需要兩個(gè)小時(shí)，而傳統(tǒng)堆肥的辦法通常需要兩周甚至是兩個(gè)月的時(shí)間。”田文棟介紹說(shuō)，而且這種綜合處理的方法只需要對(duì)垃圾進(jìn)行有限度的分選，成本也得到很好的控制。這樣不僅時(shí)間大大縮短，而且所需要的設(shè)備在時(shí)空尺度上也是匹配的。在一個(gè)垃圾處理場(chǎng)內(nèi)可以同時(shí)建設(shè)兩樣設(shè)備，同時(shí)完成處理要求。單位時(shí)間垃圾處理量以及設(shè)備的尺寸都在同等的規(guī)模下。“這樣的話(huà)，兩種垃圾處理技術(shù)可以很方便地組合在一起。焚燒部分采用脫氯預(yù)處理等手段，控制酸性氣體和二惡英等的排放。各類(lèi)污染物均不足以對(duì)水體和空氣造成污染。”
北京市政管理委員會(huì)高級(jí)工程師王維平告訴記者，如果仍然采取衛(wèi)生填埋的處理技術(shù)，建設(shè)一座日處理能力為1000噸的填埋場(chǎng)，按15年服務(wù)年限計(jì)算，加上輔助設(shè)施用地，總共需占用土地面積約1000畝。而且要求不占用基本農(nóng)田，周邊500米不得有人畜棲居，這在土地資源日漸枯竭的北京幾乎是一個(gè)不可能的任務(wù)。而建設(shè)同樣處理能力的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，只需占地30畝，不僅節(jié)約土地，而且回收能源。
采用焚燒發(fā)電的方式，不僅可以獲得電力，還可以把固體垃圾的體積減少90%、重量減少75%，同時(shí)很多廢棄物中的有害物質(zhì)在高溫焚燒之后也大大降低。“畢竟填埋場(chǎng)是一個(gè)巨大的面源污染，其對(duì)于地下水場(chǎng)以及大氣環(huán)境的污染隨時(shí)向外散發(fā)，往往難以有效控制；而焚燒則僅有煙囪一個(gè)可控的排污口，通過(guò)脫出二氧化硫、氯化氫、氮氧化物以及灰塵等，其排放是完全環(huán)保的和可控的。例如人們談之色變的二惡英，在這項(xiàng)技術(shù)中，它的最終排放量比《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求低一個(gè)數(shù)量級(jí)。”田文棟說(shuō)。
垃圾處理產(chǎn)業(yè)化前景可期
垃圾填埋場(chǎng)是目前北京垃圾處理最主要的歸宿，但垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)并非是故事的終結(jié)，真正的麻煩才剛剛開(kāi)始。因垃圾填埋產(chǎn)生的填埋氣中含有兩種溫室氣體——50%的甲烷和50%的二氧化碳，直接排放將會(huì)影響大氣環(huán)境，放任不管則容易釀成安全事故。此前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)撿垃圾者冬天在垃圾場(chǎng)烤火取暖引發(fā)爆炸事故就是前鑒。
最早的處理方式是主動(dòng)燒掉填埋氣。上世紀(jì)90年代，在國(guó)家發(fā)改委支持下，馬人熊在深圳開(kāi)展了填埋氣焚燒技術(shù)的研究。北京申奧成功給這項(xiàng)研究帶來(lái)新的動(dòng)力，在科技部、中科院和北京市多方支持下，馬人熊得以在北京亦莊北邊的北神樹(shù)垃圾填埋場(chǎng)建立了填埋氣焚燒火炬和填埋氣發(fā)電的示范工程。
大型填埋場(chǎng)要求火炬能夠每小時(shí)燃燒數(shù)千方的填埋氣，這給研究帶來(lái)了巨大的困難。馬人熊決定化整為零，先研發(fā)小的、每小時(shí)十多立方米的燃燒火炬——單元燃燒器，然后又在單元燃燒器的基礎(chǔ)上，做成組合式燃燒器，從而圓滿(mǎn)解決了問(wèn)題。最后，北神樹(shù)垃圾填埋場(chǎng)共安裝了88個(gè)單元燃燒器，它們可以根據(jù)負(fù)荷的要求啟動(dòng)不同的組合。因穩(wěn)定性很好，同時(shí)燃燒十分徹底，填埋氣焚燒火炬技術(shù)得到項(xiàng)目驗(yàn)收專(zhuān)家組的高度評(píng)價(jià)，2006年這項(xiàng)技術(shù)獲得了北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)。如今這項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)得到推廣，占據(jù)了絕大部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
城市生活垃圾污染控制及資源化利用處理技術(shù)研究項(xiàng)目取得的另一個(gè)研究成果，是完成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能填埋氣發(fā)電技術(shù)，及國(guó)內(nèi)急需的大功率填埋氣發(fā)電設(shè)備研發(fā)，在北京市北神樹(shù)垃圾填埋場(chǎng)建立了填埋氣發(fā)電利用示范工程。這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)屬首創(chuàng)，性能可靠、價(jià)格低廉、運(yùn)行費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)了500千瓦填埋氣發(fā)電機(jī)組這一重大環(huán)保設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，在技術(shù)上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
“目前，填埋氣發(fā)電技術(shù)已經(jīng)具備了工程應(yīng)用條件，下一步繼續(xù)完善這項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的系列化工作，加快推廣應(yīng)用，將為促進(jìn)國(guó)內(nèi)填埋氣發(fā)電利用和溫室氣體減排作出貢獻(xiàn)。”馬人熊介紹說(shuō)。
據(jù)了解，全國(guó)有數(shù)千個(gè)垃圾填埋場(chǎng)，填埋氣焚燒火炬和填埋氣發(fā)電機(jī)組的市場(chǎng)需求無(wú)疑十分巨大。全國(guó)每年產(chǎn)生的填埋氣如果60%用來(lái)收集發(fā)電，裝機(jī)容量可達(dá)600萬(wàn)千瓦，并且填埋氣發(fā)電機(jī)也可用于沼氣發(fā)電，其用戶(hù)還包括污水處理廠(chǎng)、大型禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)以及各類(lèi)沼氣工程等。它的環(huán)境效益和社會(huì)效益也頗為可觀(guān)。據(jù)估算，運(yùn)營(yíng)一臺(tái)500千瓦的填埋氣發(fā)電機(jī)組，每天可發(fā)電1.2萬(wàn)千瓦時(shí)，對(duì)于減抵溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)相當(dāng)于停駛1萬(wàn)輛桑塔納轎車(chē)。
然而，還有一個(gè)難題可能會(huì)接踵而至。如果在填埋場(chǎng)當(dāng)?shù)厝鄙儆脩?hù)，填埋氣發(fā)電就得并入電網(wǎng)，雖然在國(guó)家政策和技術(shù)上并不存在障礙，但現(xiàn)實(shí)中“垃圾電”上網(wǎng)的問(wèn)題考驗(yàn)著現(xiàn)有電管體制。
能否再想一種辦法，把填埋氣轉(zhuǎn)化成能夠方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品？馬人熊根據(jù)填埋氣的組成特點(diǎn)，提出了用填埋氣生產(chǎn)二甲醚的設(shè)想，為實(shí)現(xiàn)填埋氣處理的無(wú)害化、減量化和資源化提供了新的技術(shù)路線(xiàn)。二甲醚是替代液化石油氣和柴油的清潔燃料，便于儲(chǔ)運(yùn)。馬人熊表示，我國(guó)是液化石油氣消耗大國(guó)，液化石油氣是中國(guó)長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的商品，因此用填埋氣生產(chǎn)二甲醚、用二甲醚替代液化石油氣的技術(shù)有很好的市場(chǎng)前景。目前，填埋氣生產(chǎn)二甲醚課題已經(jīng)獲得了北京市科委的支持，計(jì)劃在填埋場(chǎng)建立每小時(shí)生產(chǎn)0.75千克二甲醚的中試裝置。他的下一個(gè)目標(biāo)是吸引至少5000萬(wàn)元的投資，建設(shè)示范工程，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)萬(wàn)噸二甲醚的工業(yè)化生產(chǎn)。
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