美国城市生活垃圾处理模式分析及思考_刘广青

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1、- 30 -中国科技信息 2006 年第 12 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jun.2006能源及环境前言城市生活垃圾是城市污染的主要来源之一。 各国由于经济状况、 人们生活习惯的不同， 导致了城市生活垃圾的产量及性质的不同。 如何能经济有效的处理城市生活垃圾是各国关注的问题。 由于各国垃圾性质、 经济实力、 能源需求、 地理资源、 技术手段、 法律政策等方面的差别导致了不同的城市生活垃圾产生、 收集、处理、 回收等垃圾处理过程的不同。 高效合理的城市生活垃圾处理模式不仅可以缓解环境污染的压力、 回收可再生资源， 还可以形成一个以商业模

2、式运行的垃圾处理的产业。 中国是世界第一大国， 人口众多，每年产生将近 1.4 亿吨的城市生活垃圾。 能否高效合理地处理这些 “放错地方的资源”美国城市生活垃圾处理模式分析及思考刘广青 1 侯吉聪 1 王凤宇 2 董仁杰 1*1 农业部设施农业生物环境工程重点开放实验室， 中国农业大学 1000832 Norcal Waste System, Inc. ( 美国 )摘 要城市生活垃圾是城市污染的主要来源之一。高效经济的城市生活垃圾的处理模式将获得环境、 经济和社会的三重效益。 美国在处理城市生活垃圾上有其独特的优势。 本文介绍了美国城市生活垃圾的产生、 性质、 分类、 收集及处理， 并以加利福

3、尼亚州一废弃物处理公司为例描述了美国以商业运转模式处理城市生活垃圾的方法、 程序及效益。 我国的城市生活垃圾的产量特性、 收集系统、 处理方法以及收费制度与美国有很大的不同。 根据我国城市生活垃圾水分大、 有机含量高等特点， 要结合当地的实际情况选择适宜的技术或技术组合来进行处理处置。关键词城市生活垃圾 ; 美国 ; 商业模式关系到了我国城市环境建设的成功与否。一套科学经济的城市生活垃圾处理模式不仅是环境和经济问题， 更重要的是它将成为 21 世纪资源循环利用中的重要一环。 美国是城市生活垃圾处理方面发展比较快的国家之一， 其城市生活垃圾的处理过程和模式值得研究、 思考和借鉴。1 ， 美国城市

4、生活垃圾的产生与性质美国国家环保局把城市生活垃圾定义为来自居民的、 商业部门、 公司或工业企业废弃的耐用品、 非耐用品、 容器与包装、 食品、 庭院修剪物以及其它各种各样的废弃物， 一般不包括诸如建筑废弃物、 焚烧灰渣及工业生产过程中的废物。2003 年美国产生 2.14 亿吨城市生活垃圾，人均每天产生 2kg 。 图 1 是 1960 2003 年美国城市生活垃圾产生总量和人均日产量曲线图。 美国城市生活垃圾主要分为纸类、庭院废弃物、 食物残渣、 塑料、 金属、 橡胶皮革和纺织物、 玻璃、 木头及其它几种。图 2 是美国 2003 年各种废弃物所占的比例。 按产品性质可分为耐久性废弃物、 非

5、图 1 美国城市生活垃圾年产量和人均日产量 1本研究由北京市教育委员会共建项目建设计划资助 (XK100190550)- 31 -耐久性废弃物、 包装废弃物和其它四种。耐久性废弃物被定义为生命期在 3 年或 3年以上的废弃物，包括大小家电、家具饰物、轮胎等。非耐久性废弃物包括纸和纸板、塑料制品、衣物织物等。包装物包括各种材料的包装物。其它包括食物废弃物、 庭院废弃物物和其它杂类，2003 年这 4 类废弃物的比例分别占 16.7 、26.3 、 31.7 和 25.3% 。 美国加州城市生活垃圾中有机物、纸类、塑料和金属为 4 大产物，分别占 30.2% 、 21.0% 、 9.5% 和7.7

6、% 。 （注 ： 有机物包括食物废弃物、树叶树枝、 庭院废弃物、农作物枝干、粪尿、 织物及可堆肥的其它有机物等）2。 所以，生活垃圾中有机物和纸类物质占一半以上， 是处理的重点。2 ， 商业运转模式城市生活垃圾的收集、 回收、 处理、加工及销售在美国是一个系统的产业，依靠商业模式来运行。此处将以美国加利福尼亚州的 Norcal 废弃物处理中心(Norcal Waste Systems, Inc) 为例阐述美国城市生活垃圾的商业运转模式。 Norcal公司的总部位于旧金山， 成立于 1921年，是最大的美国固体废弃物处理公司之一。它在加州及邻周设有 30 多个分公司。 公司业务包括收集、 回收、

7、运输、加工以及垃圾填埋场运作。 Norcal WasteSystems, Inc. 的客户有 570,000 居民和 55,000 个商业单位。 它拥有若干个个废弃物回收中心，垃圾填埋场和有机废弃物堆肥场。废弃物处理场的收益主要有两个方面，一是居民和商业机构交纳的废弃物处理费，二是回收产品和副产品的销售费。规模小的废弃物处理公司只有废弃物回收中心，它就需要将其余废弃物运送到其它公司附属的垃圾填埋场， 并交纳垃圾填埋费。 就 Norcal WasteSystems, Inc. 来说， 其收益有居民和商业机构固定的每月废弃物处理费用， 其它个体或公司不定期废弃物倾倒费， 垃圾填埋场填埋费，回收物品

8、如纸、 塑料、玻璃及堆肥有机肥料的销售费等。2. 1 收集模式美国的城市生活垃圾都是由专门从事废弃物收集处理的公司承包运作。 这些废弃物公司有的只是负责收集， 分类和运输，有的有自己的垃圾填埋场和堆肥场。 美国居民每月要交给市政管理部门垃圾处理费，市政管理部门再与废弃物处理企业签订合同。每个公司的垃圾收集办法是不同的，如垃圾分类投放箱的大小、 颜色、样式以及垃圾车的自动装置等， 但是基本上是 2 个垃圾箱， 一个是可回收物（ recycled ）， 另一类是不可回收物（ trash ）。 不同的地区垃圾处理费用也各不相同。一些小的公司，如戴维斯市废弃物处理公司 DWR （ Davis Wast

9、eRemoval ） 只负责收集运输废弃物和回收可回收物，不可回收部分需要送到附近的垃圾填埋场处理。运输不可回收到垃圾填埋场的费用各地从 20-70 美元之间也各不相同， 表 1 是加州部分垃圾填埋场的收费标准。美国回收物收购站不太普遍。 各个废弃物处理公司设有专门的回收物收购点，每个城市会有 1 个或几个回收物收购中心，但大多只收购塑料瓶和金属听。 这些物品上都会印有可回收（ recycled ）的三角循环标志。 但这些中心是中间商， 他们的收购价格很低 , 以戴维斯市为例， 小于1.5L装的瓶罐 ( 包括塑料 3#PVC 、 4 LDPE 、 5聚丙烯、 6 聚苯乙烯和 7 其它 ) 一般

10、合人民币 3 角 / 个，大于 1.5L 装的瓶罐一般 6 角 / 个。大部分回收物都是废弃物处理公司来收集处理。 Norcal Waste SystemInc. 2003 年在旧金山成立了一个美国最大的废弃物回收中心。该中心占地 18,580m2， 处理能力 2,100 吨 / 天。该中心投资 3,800 万美元配置现代化的垃圾分选装置，然后将各类分选出的产品打包送往造纸厂、 玻璃厂和其它消费品生产公司。 政府预计在 2010 年，旧金山 75 的废弃物都有该中心进行处理16。2.2 处理模式当前，美国城市生活垃圾的处理方法主要有回收、 焚烧和填埋。 其中回收占30 ，焚烧占 14 ，填埋占

11、 56 1。 回收主要一部分是将电池、 纸类、玻璃、塑料、金属等分类、收集、加工、生产、出售的过程， 占回收率的 30 。 回收中的另一部分是对食物废弃物 （ Food Waste ） 和庭院废弃物 （ Yard Trimming ） 进行堆肥处理，占回收率的 7 左右。 厌氧消化目前基本还没有规模化应用。1960-1990 年之间，美国城市生活垃圾回收率从 6.4% 增加到 30.6， 2003 年的总回收量达到 6500 万吨。 图 3 是美国城市生活垃圾回收量和回收率的变化曲线。 其中回收率最大的四类废弃物是电池、 钢铁、庭院废弃物和纸类，分别是 93 、 60 、 56 和48 1。

12、回收率的提高减轻了温室气体的排放， 缓解了水体的污染， 减少了对填埋场和焚烧炉的需求，提供了工业原材料并表 1 美国近 10 年分部分地区垃圾填埋场收费标准 ( 美元 / 吨 )3图 3 美国逐年城市生活垃圾年回收量和年回收率- 32 -中国科技信息 2006 年第 12 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jun.2006能源及环境节约了能源， 创造了就业条件。堆肥是指对食物废弃物、 庭院废弃物及其它有机废弃物的堆肥处理。 尽管美国对堆肥很重视， 但 2001 年产生 2500 万吨食物废弃物， 只有 2.8 得到了回收利用。2002 年，

13、美国全国有 8875 个路边回收项目和 3227 个社区堆肥项目。 NorcalWaste System ， Inc. 从 2004 年开展了饭店食物废弃物回收项目。 旧金山市及其周边的几个城市近 2000 多个包括餐馆、 商业机构和学校等参与了此项目 5 。 堆肥的产品经过配方制成有机肥料， 出售给加州的果园和葡萄园作肥料和土壤改良剂， 肥料效果得到了业主的肯定 6 。城市生活垃圾焚烧可以产生能源，并能使得废弃物容积减少 90 ， 重量减少 75 。 2001 年， 美国共有 97 座焚烧炉， 总处理容量为 8.6 万吨 / 天。填埋处理在美国依然是处理量最大的方法。 但填埋废弃物的总量从

14、1990 年的 1.27 亿吨降低至 2001 年的 1.16 亿吨， 同时填埋场的数量由 6326 个减少至 1858 个 1 。 部分垃圾填埋场采取了生物反应器（ Bioreactors ） 填埋方法， 就是将渗滤液进行回灌， 加快降解速度， 增加产气量。 以Yolo 区垃圾填埋场的大规模试验为例， 通过控制渗滤液汇流的生物反应器填埋场产气量和甲烷成分都是传统填埋场的 2 倍 ；两年内， 生物反应器填埋场沉降 46 英寸，传统的只沉降 11 英寸。 这样， 生物反应器填埋技术可以将传统填埋场的降解时间从30 50 年缩小至 5 10 年 4 。厌氧发酵城市生活垃圾现在被逐渐关注。 加州能源

15、部目前正和戴维斯大学合作对食物废弃物和绿色废弃物进行阶段固体床厌氧处理。 目前 30 吨 / 天、 100 吨 /天和 300 吨 / 天的小试和中试示范工程正在建设中。 该工程将采用加州大学张瑞红教授研究的阶段固体床反应器消化技术。 示范项目现场见图 4 。利用高温灭菌液体分选系统处理城市生活垃圾是另一项新技术。 该技术可以将原生混合垃圾经过高温高压灭菌 3 小时后，经过滚动塞网进行分离。 分离出的物质经过水洗、 挤压等过程， 有机可溶物 （例如食品废弃物） 溶解到液体中作为废水排出， 纤维成分作为造纸原料销售。 以美国 Reno 市的一个示范工程为例， 该工程处理能力为 20 吨 / 天，

16、 原料为原生混合垃圾， 含水量大约 20 30 。 经过 3小时的高温高压灭菌后， 分离出来的 60小粒径物质经过水洗过程制成造纸原料销售， 40 的大块物质运往垃圾填埋场。该技术适合处理的是含纤维素较多的原生混合垃圾。 厌氧消化和高温灭菌联合技术也是目前正在研究的重点。3 ， 对中国生活垃圾收集及处理方式的思考据中国环境报告测算， 城市生活垃圾污染占城市总污染的一半 1 。 近十几年来， 城市生活垃圾的年增长率在 8%-10%9 10 11 ， 北京等大城市垃圾年增长率达15% 17% 。 目前中国有 1/3 的城市被垃圾所包围， 垃圾累积堆存量达 60 多亿吨， 侵占土地 75 万亩， 严重污染了地下水 10 。2003 年， 我国 660 个城市生活垃圾清运量达 1.5 亿吨， 官方统计的无害化处理率为54.3 8 ， 而实际不足 20 14 。我国城市生活垃圾得收集系统与国外完全不同我国生活垃