隨著中國城市化進程的推進,許多城市面臨垃圾圍城的困境。據(jù)統(tǒng)計,我國每年生活垃圾產(chǎn)量近5億噸,堆存量已達80億噸,占地80多萬畝,城市生活垃圾清運量1.72億噸。
目前,垃圾處理的方式主要有兩類,一是焚燒發(fā)電,二是填埋。但填埋顯然已不符合“減量化、無害化、資源化”的要求,不僅占用已十分稀缺的土地,嚴重污染周邊土壤、空氣以及地下水,更是高懸在子孫后代頭頂上的一把“達摩克利斯”之劍。也因此,垃圾焚燒發(fā)電正逐漸成為主流處理方式。
然而,中國的垃圾焚燒在建廠推廣的過程中卻遭遇了重重阻礙,原因是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二惡英。二惡英是很強的致癌物質(zhì),由碳氫化合物燃燒時有氯元素存在的情況下產(chǎn)生。由于垃圾中有大量的聚氯乙烯塑料,因此垃圾焚燒的二惡英問題一直是技術(shù)攻關(guān)的重點。
那么,垃圾焚燒的過程如何?令公眾“談燒色變”的二惡英排放又有著怎樣的真相?2015年8月,實探了中國節(jié)能環(huán)保集團下屬合肥城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目,親眼見證了生活垃圾變身綠色電力的全過程。
垃圾發(fā)電全解析
每個人每天都會生產(chǎn)大量垃圾,對于人們來說,從家里把垃圾放進小區(qū)的垃圾桶,似乎一切都解決了。但對于垃圾來說,它們的旅程才剛剛開始。
走進中節(jié)能的合肥城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目園區(qū),如果不是門口的標示,根本想象不到這里是處理生活垃圾的地方——園區(qū)綠化做得井井有條,潺潺流水穿行整個園區(qū),空中沒有任何異味。
來到位于5樓的垃圾吊控制室,從透明玻璃往下看,有一個巨大的垃圾倉,堆滿了垃圾。負責(zé)人介紹說,整個垃圾倉長106米、寬28米、高30米,最高存放量達到2萬噸垃圾,目前每天垃圾倉至少保證有1萬噸垃圾。而整個垃圾倉做了負壓設(shè)計,保證異味不會外散。
每天,生活垃圾由運輸車運入廠區(qū),經(jīng)過計量后駛?cè)朊荛]的垃圾卸料平臺,卸料門自動開啟后,垃圾就進入了這個倉內(nèi)進行厭氧發(fā)酵。
“垃圾在焚燒前需要經(jīng)過厭氧發(fā)酵,通常夏天需要發(fā)酵3天以上,冬天則需7天以上,倉內(nèi)的垃圾最早是一周以前的,也有近兩三天的。”工作人員介紹說。
在垃圾倉頂部,有一個六爪垃圾吊。在控制室工作人員的操作下,垃圾吊前后左右上下運動。它對準一個垃圾堆,抓起了一“把”垃圾,投進焚燒爐中。可別小看了這一“把”,工作人員介紹,這一“把”垃圾重達8噸。
在垃圾倉底部,設(shè)有垃圾滲濾液收集系統(tǒng),通過管道送至場內(nèi)的污水處理站進行處理,處理達標后排入市政污水管網(wǎng)。而園區(qū)里的流水,也正是經(jīng)過處理后的污水。
“剛剛抓起的垃圾都是最早運來的,已經(jīng)完全發(fā)酵好了。垃圾經(jīng)過厭氧發(fā)酵,瀝出水分后已經(jīng)變得相對干燥,這樣的垃圾才能送進焚燒爐。”現(xiàn)場工作人員介紹說。
在二樓的中控室內(nèi),大屏幕上顯示焚燒爐各個環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)。正中間是焚燒爐中烈火熊熊燃燒的畫面。據(jù)介紹,焚燒爐長近30米,焚燒爐出口溫度不得低于850℃,最高可達1050℃,不需要添加其他燃料,完全靠垃圾自身燃燒。在900℃的高溫下,一塊磚頭兩秒就能燒成灰渣。
爐內(nèi)垃圾燃燒后會釋放高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M入余熱鍋爐,經(jīng)與鍋爐受熱面熱交換產(chǎn)生過熱蒸汽,過熱蒸汽進入汽輪發(fā)電機組做功后產(chǎn)生電力,扣除場內(nèi)自用電后,經(jīng)輸電站進入國家電網(wǎng)。
垃圾充分燃燒后,爐渣和高溫?zé)煔馐侵苯由晌铩?ldquo;這些廢渣可以用于制磚,”工作人員介紹說,“與余熱鍋爐換熱后的煙氣,經(jīng)煙氣凈化設(shè)施的脫氮、脫酸、除重金屬和二惡英處理后,進入布袋除塵器進行除塵。被布袋除塵器分離出的飛灰需與水泥和螯合劑固化穩(wěn)定成型后,才能送往就近灰渣填埋場分區(qū)填埋。脫酸凈化后的煙氣在達到歐盟2000標準后經(jīng)引風(fēng)機進煙囪排入大氣。”
據(jù)介紹,城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目總投資11.5億元、年處理生活垃圾66萬噸的合肥市首個垃圾焚燒發(fā)電項目,不僅可消化合肥市近70%的生活垃圾,每年還可并網(wǎng)發(fā)電近2億度,相當于合肥市城區(qū)居民27天的用電量。
二惡英排放不再是問題
一直以來,導(dǎo)致公眾反對的關(guān)鍵是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二惡英問題。
為了保護公眾安全,被稱為“史上最嚴”新國標的《生活垃圾焚燒污染控制標準》已于去年7月1日起正式分階段實施,其中二惡英的排放標準為0.1 ng TEQ/m3,僅為原有標準的十分之一。
中節(jié)能合肥公司總經(jīng)理黃智在采訪中告訴記者,二惡英的檢測與其他指標不同,并沒有辦法顯示實時數(shù)據(jù),只能通過取樣的方法進行檢測。“但通過三個指標可以基本判定沒有問題。”
黃智所說的三個指標一是燃燒溫度,二是一氧化碳含量,三是煙塵量,即通稱的3T。雖然目前沒有有效的在線監(jiān)測或者快速檢測的儀器,但這并不等于在垃圾焚燒過程中不能預(yù)知和控制二惡英的產(chǎn)生量,一般可以通過監(jiān)測一氧化碳的產(chǎn)生量,實時預(yù)知和控制二惡英的產(chǎn)生,因為垃圾低溫燃燒的同時,因不完全燃燒而產(chǎn)生一氧化碳氣體,而一氧化碳是可以顯示在表計上的,故只要監(jiān)測和控制一氧化碳的生成量,能預(yù)知和控制二惡英的產(chǎn)生。黃智介紹說:“中國節(jié)能為保證二惡英達標排放,采用‘3T+E’設(shè)計原則,對垃圾焚燒實行全過程控制。即保證較高的燃燒溫度(>850℃),保持燃燒氣體的充分滯留時間(>2s),并從爐頂部吹入二次燃燒用空氣,使燃燒氣體形成湍流,達到氣體充分混合,實現(xiàn)完全燃燒。”
據(jù)了解,自建成運營以來,合肥項目二惡英的檢測數(shù)據(jù)在0.0029~0.054ng TEQ/m3范圍內(nèi),優(yōu)于歐盟2000標準,遠低于新國標。與此同時,煙氣排放數(shù)據(jù)還實現(xiàn)了與當?shù)丨h(huán)保局監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng),煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)處于全天候雙在線監(jiān)管之中。
為了保證燃燒溫度,實現(xiàn)完全燃燒,合肥市生活垃圾焚燒發(fā)電項目采用了來自德國先進的機械爐排爐焚燒技術(shù)和來自美國的煙氣凈化處理技術(shù),從設(shè)備到技術(shù)都是根據(jù)中國垃圾特點研究改進的進口貨,適合于中國城市生活垃圾含水量高、熱值低的特點。
關(guān)鍵問題在管理
垃圾焚燒和垃圾焚燒發(fā)電在國外經(jīng)歷了100多年發(fā)展,技術(shù)非常成熟,已經(jīng)成為處置垃圾的主要方式。據(jù)歐盟統(tǒng)計局數(shù)據(jù),截至2006年,全世界共有生活垃圾焚燒廠近2100座,這些焚燒設(shè)施絕大部分分布于發(fā)達國家和地區(qū)。日本東京市正在運行的垃圾焚燒發(fā)電廠高達21座,日處理量1.1萬噸,發(fā)電裝機26.2萬千瓦。丹麥、盧森堡、葡萄牙、瑞士等國家,生活垃圾焚燒的比例都超過了70%。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳吉平告訴記者,其實以現(xiàn)有技術(shù)來講,可以做到對二惡英可知、可控、可防,關(guān)鍵問題是管理。中國環(huán)境保護公司副總經(jīng)理、合肥公司董事長肖蘭也在采訪中表示,環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為熱門行業(yè)之一,市場競爭激烈,為了擴大利潤額,一些垃圾焚燒廠排放不達標的情況的確偶有發(fā)生,但污染的發(fā)生的確已經(jīng)不是一個技術(shù)問題,而是管理問題。
以英國為例,作為老牌工業(yè)國家,1870年,世界上第一臺垃圾焚燒爐正式在英國投入運營。20世紀五六十年代,垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用進一步推廣。不過,從20世紀八九十年代開始,垃圾焚燒產(chǎn)生的環(huán)境問題日益凸顯,民間的反對呼聲也越來越高,因此這種處理方法逐漸受到限制。
但因條件限制,垃圾焚燒這種處理方式在短期內(nèi)仍很難完全被替代。對此,英國政府對垃圾焚燒廠的態(tài)度是標準嚴格、監(jiān)控嚴密、謹慎新建,其完善的法律法規(guī)以及歐盟的相關(guān)規(guī)定也使得有關(guān)垃圾焚燒的所有行為都在嚴格框架內(nèi)進行。而垃圾焚燒企業(yè)在來自政府和民間的持續(xù)壓力下,也只能通過提高技術(shù)來達到相應(yīng)標準,并且通過公開透明的處理方式贏得周邊地區(qū)民眾信任。
隨著焚燒技術(shù)的不斷改進,英國垃圾焚燒所產(chǎn)生的有害物質(zhì)已經(jīng)變得更加可控,目前英國普遍采用的焚燒爐會將煙氣溫度控制在850攝氏度以上,能夠盡量抑制二惡英的產(chǎn)生并保證已合成的二惡英充分分解。
干濕分離亟待施行
雖然是德國原裝進口的焚燒爐,在燃燒溫度等方面的處理能力可謂無可挑剔,但來到中國,未分類的垃圾仍然造成了不少困難。肖蘭介紹說,已經(jīng)投入運營的一期項目中已經(jīng)作了不少改進,未來的二期項目正在調(diào)整,力圖達到更好的效果。
垃圾分類是目前輿論呼聲非常高的一種方式,這的確在先進國家有跡可循。以德國為例,如果不按照正確方式認真進行垃圾分類,很可能會被環(huán)衛(wèi)工人拒收。日本也是如此,在收集階段除了要求市民分類外,在清掃工廠內(nèi)還會進一步進行細分類。
但對目前國內(nèi)情況來說,垃圾分類做到如此細致確實是一件過于龐大的工程。“小區(qū)內(nèi)的垃圾分類只是一個開始,這涉及到后面的運輸、時間規(guī)劃、不同的處理方式等很多問題,對于已經(jīng)垃圾圍城的中國來說,有點來不及。”肖蘭指出,其實只要能夠做到干濕分離,在垃圾處理廠的角度來看,很多問題就會變簡單。
陳吉平對此也持有同樣的觀點。他指出,干濕分離目前來看是最簡單高效的方式,處理成本降低、效率提升。“其實中國的垃圾分類很大一部分已經(jīng)由拾荒人群做好了。”
事實上,除了垃圾分類之外,現(xiàn)在占先機的垃圾處理方式是“零廢棄”。北京師范大學(xué)環(huán)境史博士、磐石環(huán)境與能源研究所副主任毛達是“零廢棄”的忠實擁躉者,日前他在一篇文章中對零廢棄作了如下概述:這條道路把垃圾焚燒放在垃圾管理優(yōu)先序列的底端,必須讓路給產(chǎn)生預(yù)防、重復(fù)使用、循環(huán)利用和堆肥;它將干濕分類作為管理底線,要通過廚余的單獨投放、清運和處理,不斷減少這類垃圾進入焚燒和填埋場的量;它把垃圾產(chǎn)生和末端處理減量,以及循環(huán)利用率的提高作為規(guī)劃重點,通過設(shè)置量化目標,倒逼政府和公眾真心實意地推動和實踐垃圾分類,從而減少對焚燒廠的依賴。
2013年,聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)和聯(lián)合國訓(xùn)研所(UNITAR)兩大機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布了《國家廢棄物管理戰(zhàn)略指南:將挑戰(zhàn)化作機遇》,其中指出,“許多國家的人都已經(jīng)將‘零廢棄’設(shè)為該國(或某些地區(qū))在某一時間點前要完成的任務(wù)。盡管至今尚未有一個國家,甚至一座城市達到這樣的目標,但沒有一個國家或一座城市已經(jīng)滿足于它們目前的垃圾減量狀態(tài),并停下自己向前努力的腳步。每一點成功都會孕育出繼續(xù)自我完善的雄心壯志。這樣的雄心壯志正是廢棄物管理持續(xù)發(fā)展進步的原動力。”
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蔣志海制圖