摘要：水泥窯協(xié)同處置生活垃圾作為一種安全、環(huán)保的處理技術(shù)，已成為除焚燒處理之外生活垃圾處理的重要輔助手段。本文著重闡述并分析了我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生及處理現(xiàn)狀、協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)路線、技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比、技術(shù)適用性等內(nèi)容，并提出水泥窯協(xié)同處置生活垃圾發(fā)展建議。

　　關(guān)鍵詞：水泥窯;協(xié)同處置;生活垃圾

　　0引言

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，生活垃圾的產(chǎn)生量逐年增加，2016年全國(guó)垃圾清運(yùn)量達(dá)到了2.036億噸，生活垃圾處理問(wèn)題備受關(guān)注。目前，我國(guó)生活垃圾處理方法主要有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等，生活垃圾的無(wú)害化程度可達(dá)95%以上，但仍以衛(wèi)生填埋作為主要無(wú)害化處理方式。由于水泥窯具有較強(qiáng)的消納處理各類廢棄物的能力，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾作為一種安全、環(huán)保的處理技術(shù)，已成為生活垃圾處理的重要輔助手段。水泥企業(yè)開展協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目有助于實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

　　1我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生及處理現(xiàn)狀

　　1.1我國(guó)生活垃圾清運(yùn)及處理情況

　　根據(jù)2017年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[1]，截至2016年底，全國(guó)生活垃圾清運(yùn)量為2.036億噸。在已建成生活垃圾處理設(shè)施方面，2016年我國(guó)已建成無(wú)害化處置廠共940座，其中衛(wèi)生填埋657座，焚燒249座，其他34座。我國(guó)無(wú)害化處理能力達(dá)62.135萬(wàn)噸/日，其中衛(wèi)生填埋處理能力35.01萬(wàn)噸/日，焚燒處理能力25.585萬(wàn)噸/日，其他方式處理能力1.54萬(wàn)噸/日。2016年，我國(guó)生活垃圾無(wú)害化處理量為1.967億噸，無(wú)害化處理率為96.6%，其中衛(wèi)生填埋1.187億噸，占無(wú)害化處置量的60.3%;焚燒7378.4萬(wàn)噸，占無(wú)害化處置量的37.5%;其他428.9萬(wàn)噸，占無(wú)害化處置量的2.2%。由此可見(jiàn)，我國(guó)生活垃圾無(wú)害處理仍以衛(wèi)生填埋為主，隨著已有衛(wèi)生填埋場(chǎng)即將進(jìn)入大量填滿關(guān)閉狀態(tài)，以及新建衛(wèi)生填埋場(chǎng)選址困難，我國(guó)生活垃圾處理方式將會(huì)逐漸發(fā)生變化，未來(lái)必將以焚燒等方式作為主要處理方式。

　　1.2我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生特點(diǎn)

　　生活垃圾中主要含有廚余類、紙類、橡塑類、紡織類、木竹類、玻璃類、金屬類、灰土類、磚瓦陶瓷類等組分[2]。我國(guó)生活垃圾產(chǎn)生特點(diǎn)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有顯著的不同，國(guó)內(nèi)外生活垃圾組分對(duì)比如圖1所示[3-4]。美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)生的生活垃圾主要以紙類為主，其次為廚余垃圾，而我國(guó)城市生活垃圾以含水率高、有機(jī)質(zhì)含量高的廚余類組分為主，廚余垃圾所占比例超過(guò)50%，相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)城市生活垃圾中可回收利用的紙類、金屬類和橡塑類組分較低。而且因?yàn)槲覈?guó)幅員面積遼闊，南北方氣候、生活習(xí)慣差距大，所以南北方生活垃圾組分差距大。南方地區(qū)垃圾含水率高，在雨季可以高達(dá)70%，北方地區(qū)垃圾含水率低，冬季含水率在30%。由于中國(guó)城鄉(xiāng)二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致城鎮(zhèn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平普遍低于城市，村鎮(zhèn)生活垃圾人均產(chǎn)量普遍低于其對(duì)應(yīng)城市。城市與村鎮(zhèn)垃圾在組成方面也有很大差異。村鎮(zhèn)生活垃圾主要由廚余類與灰土類垃圾組成，而且灰土類含量呈現(xiàn)明顯的由南向北遞增的趨勢(shì)。

　　1.3生活垃圾處理技術(shù)

　　目前，生活垃圾處理方法主要有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等[5-6]。衛(wèi)生填埋作為最早應(yīng)用的生活垃圾處理方法，其技術(shù)比較成熟，操作管理比較簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但該方法的垃圾減容效果差，侵占大量土地資源，且產(chǎn)生的滲瀝液、沼氣收集處理難度大，易造成二次污染。堆肥作為有效處理富含有機(jī)成分生活垃圾的重要方法，由于我國(guó)生活垃圾組分復(fù)雜，堆肥在中國(guó)應(yīng)用不廣泛。

　　焚燒處理是除衛(wèi)生填埋外應(yīng)用最多的生活垃圾無(wú)害化處置方式，近二十年在中國(guó)發(fā)展速度較快，已成為我國(guó)大型城市生活垃圾處理的主要手段。以北京市為例[7]，北京市生活垃圾年焚燒量由2008年的12.6萬(wàn)噸增加到2016年的300萬(wàn)噸，增加了23倍;焚燒處理比重由2008年的1.87%增加到2016年的41.05%，增加了21倍。但焚燒處理帶來(lái)了焚燒尾氣、飛灰、灰渣等多種問(wèn)題，尤其焚燒尾氣中包含有顆粒物、SO2、重金屬、二噁英等多種污染物，飛灰中含有苯系物、二噁英等有機(jī)污染物及鉛、銅等多種重金屬，飛灰屬于《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中列明的危險(xiǎn)廢物。隨著公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高以及大眾對(duì)垃圾焚燒技術(shù)環(huán)境安全性認(rèn)識(shí)的缺乏，許多新籌建的垃圾焚燒廠往往受到周邊民眾的抵制與反對(duì)，焚燒廠選址困難。

　　由于水泥窯具有較強(qiáng)的消納處理各類廢棄物的能力，且不會(huì)產(chǎn)生灰渣和飛灰，近年來(lái)得到了快速發(fā)展，華新、金隅、海螺、中材國(guó)際、華潤(rùn)等多家水泥集團(tuán)已紛紛建成水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾作為一種安全、環(huán)保的處理技術(shù)，已成為生活垃圾處理的重要輔助手段。

　　2我國(guó)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾模式分析

　　2.1國(guó)內(nèi)主要協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)路線

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年10月底，我國(guó)已建成水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目57個(gè)，處置能力達(dá)770萬(wàn)噸/年。在我國(guó)應(yīng)用的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)較多，華新、金隅、海螺、中材國(guó)際、華潤(rùn)等水泥集團(tuán)均采用了不同的技術(shù)路線。但從基本原理區(qū)分，可以分為兩大類：(1)制備垃圾衍生燃料(RDF)入窯處理工藝，具體為通過(guò)脫水、破碎、篩分等工藝將生活垃圾中可燃組分制備成RDF，RDF輸送至水泥窯高溫區(qū)進(jìn)行焚燒，可以替代部分燃煤，該工藝應(yīng)用于華新、中材國(guó)際等;(2)將生活垃圾經(jīng)過(guò)脫水、破碎等預(yù)處理后，通過(guò)新增加配套焚燒設(shè)施(如氣化爐、熱盤爐等)對(duì)預(yù)處理后的垃圾進(jìn)行焚燒，產(chǎn)生的廢氣和廢渣入水泥窯，該工藝應(yīng)用于金隅、海螺、華潤(rùn)等。

　　2.1.1替代燃料技術(shù)(華新)

　　華新公司借鑒豪瑞集團(tuán)在廢物處理技術(shù)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國(guó)生活垃圾的特點(diǎn)，與豪瑞集團(tuán)共同開發(fā)了生活垃圾制備替代燃料技術(shù)[8]，其替代燃料制備工藝流程如圖1所示。生活垃圾經(jīng)過(guò)破碎，然后送到干化系統(tǒng)干化15~18d，使原生態(tài)生活垃圾的含水率由45%以上降低至25%左右，干化的垃圾輸送至分選車間，分選出的有機(jī)質(zhì)、可燃物等作為替代燃料輸送至分解爐，分選出磚瓦碎塊等不可燃物入填埋場(chǎng)。整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾滲濾液，由水泥窯窯頭噴入進(jìn)行焚燒處理。

　　2.1.2替代燃料技術(shù)(中材國(guó)際)

　　中材國(guó)際自主研發(fā)了利用新型干法水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾的完整系統(tǒng)[9]，包含生活垃圾處理廠和水泥廠配套接納兩個(gè)部分，工藝流程如圖2所示。生活垃圾由運(yùn)輸車送至預(yù)處理廠直接進(jìn)行分選處理，分選出其中的可燃物(塑料、橡膠、紙片等)與不可燃物(無(wú)機(jī)物、廚余物等)運(yùn)送至水泥廠?？扇嘉锝?jīng)壓縮脫水后，作為替代燃料喂入分解爐;不可燃物直接參與生料配制，進(jìn)入生料磨內(nèi)進(jìn)行粉磨。過(guò)程產(chǎn)生的臭氣及污水，經(jīng)過(guò)專門的處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。

　　2.1.3替代燃料+氣化爐技術(shù)(金隅)

　　金隅研發(fā)的生活垃圾制備替代燃料+氣化爐技術(shù)已成功應(yīng)用，該技術(shù)工藝流程如圖3所示。生活垃圾進(jìn)廠后入儲(chǔ)坑，由行車抓斗進(jìn)行垃圾均化，然后喂入垃圾破碎機(jī)，破碎后的垃圾進(jìn)入滾筒篩分機(jī)，篩上物進(jìn)入脫水機(jī)脫水，脫水后的物料通過(guò)溜槽進(jìn)入垃圾篩上物儲(chǔ)庫(kù)，篩下渣土進(jìn)入緩沖倉(cāng)，然后通過(guò)皮帶輸送到污泥儲(chǔ)坑。篩上物垃圾由抓斗抓入給料機(jī)后進(jìn)入氣化爐，經(jīng)氣化燃燒后，分解為高溫可燃?xì)夂蜔o(wú)機(jī)爐渣，高溫可燃?xì)膺M(jìn)入分解爐，爐渣經(jīng)出渣機(jī)和除鐵后入生料磨配料倉(cāng)。過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液收集后，泵入窯頭焚燒處理。

　　2.1.4 CKK技術(shù)(海螺)

　　CKK技術(shù)是海螺與日本川崎共同開發(fā)的利用水泥工業(yè)新型干法窯和氣化爐相結(jié)合處理城市生活垃圾技術(shù)[10]，其工藝流程如圖4所示。生活垃圾經(jīng)破碎攪拌均化后，入氣化爐內(nèi)，垃圾在500~550℃的溫度環(huán)境下與流化砂混和、沸騰，部分垃圾欠氧燃燒產(chǎn)生熱量以維持溫度，垃圾發(fā)生氣化反應(yīng)，生成氣化煙氣，并送到分解爐內(nèi)進(jìn)一步燃燒。煙氣中的可燃?xì)怏w可作為替代燃料?；以鼜臍饣癄t底部排出，冷卻后分離出鐵、鋁等金屬，無(wú)機(jī)物灰渣用作水泥生產(chǎn)原料。

　　2.1.5機(jī)械生物法預(yù)處理+熱盤爐技術(shù)(華潤(rùn))

　　華潤(rùn)率先在我國(guó)采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)生活垃圾協(xié)同處置[11],工藝流程如圖5所示，熱盤爐由丹麥FLSth公司專為水泥窯焚燒廢棄物研制，目前已在加拿大、挪威、中國(guó)等50個(gè)項(xiàng)目上成功應(yīng)用。生活垃圾經(jīng)破碎、生物干化、擠壓脫水等預(yù)處理后，計(jì)量輸送入熱盤爐，在高溫三次風(fēng)(900℃)中引燃，焚燒溫度可達(dá)1050℃。焚燒殘?jiān)M(jìn)入水泥窯，形成水泥熟料;焚燒產(chǎn)生的氣體經(jīng)高溫燃燒、徹底分解后，經(jīng)窯尾排放。

　　2.2不同協(xié)同處置生活垃圾工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

　　綜合國(guó)內(nèi)已建成的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目情況，不同協(xié)同處置生活垃圾工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比如表1所示。在投資方面，替代燃料技術(shù)(華新)、替代燃料技術(shù)(中材國(guó)際)、CKK技術(shù)(海螺)、機(jī)械生物法預(yù)處理+熱盤爐技術(shù)(華潤(rùn))的投資成本高，協(xié)同500噸/天生活垃圾項(xiàng)目投資超過(guò)1億元;替代燃料+氣化爐技術(shù)(金隅)的投資成本相對(duì)低一些。在運(yùn)行成本方面，上述五項(xiàng)技術(shù)運(yùn)行成本在120~220元/噸之間，相比較而言，替代燃料+氣化爐技術(shù)(金隅)運(yùn)行成本約130~150元/噸，機(jī)械生物法預(yù)處理+熱盤爐技術(shù)(華潤(rùn))運(yùn)行成本約120~140元/噸，二者相對(duì)低一些。

　　2.3不同協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)適用性分析

　　不同協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)適用性分析如表2所示，綜合分析，各類處置技術(shù)均具有其適用性，并都取得了工程示范。

　　3水泥窯協(xié)同處置生活垃圾發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展建議

　　近年來(lái)，我國(guó)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，已建成的項(xiàng)目達(dá)57個(gè)，成為了水泥企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要方向，為解決項(xiàng)目當(dāng)?shù)赜缮罾l(fā)的環(huán)境問(wèn)題，發(fā)揮了顯著的作用，取得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。未來(lái)，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)在生活垃圾處置方面，必將會(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。

　　但在發(fā)展過(guò)程中所面臨的各方面問(wèn)題，仍不可忽視，綜合分析所面臨的問(wèn)題，并提出發(fā)展建議如下：

　　(1)項(xiàng)目建設(shè)定位應(yīng)合理。生活垃圾焚燒發(fā)電廠具有較大的處置能力，處置能力一般大于1000噸/天，可與大城市產(chǎn)生的垃圾量匹配，焚燒發(fā)電已成為我國(guó)大型城市生活垃圾處理的主要手段。而水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目處置能力最大一般為500噸/天，與中小城市、縣城產(chǎn)生的垃圾量匹配。因此，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目應(yīng)圍繞中小城市、縣城建設(shè)，可保證垃圾產(chǎn)生量與處置能力相匹配。

　　(2)確定重點(diǎn)推廣的技術(shù)路線。我國(guó)已形成了多種適用于我國(guó)生活垃圾處置的技術(shù)路線，各種技術(shù)路線均具有其適用范圍，且都取得了工程案例實(shí)踐。從項(xiàng)目投資和運(yùn)行情況來(lái)看，制備替代燃料是水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的發(fā)展方向，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的垃圾產(chǎn)生量、垃圾品質(zhì)、場(chǎng)地等具體情況選擇相適用的技術(shù)路線。

　　(3)推薦“建設(shè)預(yù)處理中心+水泥企業(yè)終端處置”模式。區(qū)別于危險(xiǎn)廢物等固體廢物，生活垃圾組分相對(duì)簡(jiǎn)單，適合建設(shè)預(yù)處理中心，得到均質(zhì)化的生活垃圾預(yù)處理產(chǎn)物，通過(guò)皮帶輸送、汽車轉(zhuǎn)運(yùn)等方式，由水泥企業(yè)進(jìn)行終端處置。隨著我國(guó)推廣垃圾分類工作，預(yù)處理工作將更容易實(shí)現(xiàn)，預(yù)處理產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)更好。

　　(4)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益不明顯。區(qū)別于生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目有完善的財(cái)政補(bǔ)貼政策，協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目缺少國(guó)家補(bǔ)貼政策支持，某些項(xiàng)目?jī)H從地方政府獲得了少量財(cái)政補(bǔ)貼。從已運(yùn)行的項(xiàng)目來(lái)看，大部分項(xiàng)目處于不盈利或虧損狀態(tài)，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益不明顯，若僅從經(jīng)濟(jì)效益考慮，不建議開展協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目建設(shè)。

　　(5)項(xiàng)目社會(huì)效益、環(huán)境效益顯著。在水泥產(chǎn)能過(guò)剩和供給側(cè)改革的背景下，水泥企業(yè)進(jìn)行綠色轉(zhuǎn)型已變得日益迫切，而開展協(xié)同處置是實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型、維持生存的重要方向。未來(lái)水泥企業(yè)將會(huì)承擔(dān)更多的社會(huì)責(zé)任，為解決城市環(huán)境問(wèn)題發(fā)揮重要作用。