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1、北京市生活垃圾填埋场密闭化的经济评价刘欣艳 卫潘明尹朋建 张 旭 苏昭辉(北京市环境卫生设计科学研究所， 北京100028)摘 要:通过分析生活垃圾填埋场密闭化工艺特点， 从填埋气发电和渗滤液减量两方面进行了计算， 填埋场密闭化每年可 获得的收入大约 3200 4500 万元;20102019 年总投入 41070 万元， 总收入 42025 万元， 资金回收率达 102% 。因此， 填埋 场密闭化不仅具有明显的环境效益， 还可以通过填埋气利用等方法获得收益， 应当推广应用。 关键词:生活垃圾 ;填埋场 ;密闭化; 经济评价ECONOMIC EVALUATION OF ENCLOSED OPE
2、ATION AT DOMESTIC WASTE LANDFILL SITES IN BEIJINGLiu Xinyan Wei Panming Yin Pengjian Zhang Xu Su Zhaohui (Beijing Environmental Sanitation Engineering esearch Institute，Beijing 100028，China)Abstract: By analyzing enclosed operation technique at domestic waste landfill sites investment and revenue we
3、re cal-culated. The results show that annual income of 32 45 million enminbi can be obtained from landfill gas to energy project and reducing leachate generation by means of enclosed operation at domestic waste landfill sites. From 2010 to 2019 total input is 410. 7 million yuan( MB) and total incom
4、e is 420. 25 million yuan( MB)，and then capital recovery rate gets up to 102% . Not only environmental benefits can be obtained，but also economic benefits can be gained using enclosed operation at domestic waste landfill sites. Technique of enclosed operation is therefore worth applying at domestic
5、waste landfill sites. Keywords:domestic waste; landfill sites; enclosed operation; economic evaluation0 引言 2008 年， 北京市在原有卫生填埋技术的基础上首 次提出生活垃圾填埋场密闭化1 ， 填埋场密闭化是将 垃圾堆体的非作业面采用高密度聚乙烯膜( HDPE) 覆 盖、密闭的一种中间覆盖方式。密闭化工艺提高了填 埋气收集处理率， 并且防止雨水渗入垃圾堆体， 减少了 渗滤液产生量。填埋气经过集中收集之后， 可以直接 通过火炬燃烧处理减少填埋气直接排放， 或回收利用 进行发电2 5 ， 在减
6、少环境污染的同时获得了经济效 益。但是， 填埋密闭化的经济评价目前尚未见报 道6 。本文以阿苏卫填埋场为例， 从利用填埋气发电 和渗滤液减量两方面评价生活垃圾填埋场采用密闭化 工艺获得的经济效益。结束后， 应于当日开始进行中间覆盖， 10 日内完成;设 置独立单元进行导气导水等7 10 。填埋场采用密闭 化工艺把垃圾堆体密闭在由 HDPE 材料制成的单元包 中， 填埋场密闭化工艺相比传统卫生填埋工艺， 主要差 别在于运行期间的中间覆盖。卫生填埋的中间覆盖材 料为黄土不具备密闭性， 填埋气泄露严重。因此， 填埋 场密闭化提高了填埋气收集率， 卫生填埋工艺的填埋 气收集率大约 60% ， 密闭化填
7、埋工艺的填埋气收集率 可以达到 95% ;而且防止雨水渗入垃圾堆体， 减少了 渗滤液的产量。另外， 采用全密闭工艺， 可以大大缩减 填埋场垃圾堆体的暴露面积， 有效控制了填埋场的恶 臭气体、粉尘污染。填埋场密闭化投入成本 填埋场密闭化的投入成本主要由两部分组成:一 部分是填埋场密闭化作业需要的运行成本， 另一部分 是利用填埋气发电所需的发电机组投入成本。2填埋场密闭化工艺 填埋场密闭化工艺是在传统的填埋工艺上发展而 来， 密闭化填埋的主要要求如下:垃圾填埋作业时应减 少垃圾的暴露面积， 暴露比应小于 1:1(暴露比定义为 暴露面积(m2 ):日处理量( t);一个作业区填埋作业1填埋场密闭化运
8、行费用 目前， 北京市填埋场密闭化核算的投资运行费用2. 1环 境 工 程 2014 年第32 卷增刊837为 110. 24 元 / t， 而传统卫生填埋场的投资运行费用为 58 元 / t， 因此采用密闭化填埋工艺增加的运行费用为 52. 24 元 / t。依据填埋场填埋量可以计算出相应的垃 圾处理费用。 2. 2 填埋气发电机组投资 填埋场利用填埋气发电依据理论产气量设置发电机组， 因此首先依据 CJJ 1332009生活垃圾填埋场 填埋气体收集处理及利用工程技术规范方法计算填 埋气理论产量。 图 1 填埋场逐年填埋量、理论产气量填埋场的理论产气量2. 2. 1为 填 埋 气 发 电 利
9、 用 率，% ; 为 填 埋 气 发 电 系 依据式(1 )， 阿苏卫填埋场逐年理论产气量计算 结果在图 1 中列出， 其中 19942012 年的填埋量为统 计数据， 2013 年的填埋量为估计值。由于 2014 年之 后由于部分垃圾将分流到焚烧炉焚烧处理， 所以估计 2014 年、2015 年的日填埋量为 2000t， 2016 年、2017 年 为 1000t， 阿苏卫填埋场估计于 2017 年封场， 2018 年、 2019 年填埋量为 0。北京的气候为典型的半湿润气 候， 计算过程中选取单位重量的垃圾最大理论产气量数，kWh/ m3 。据了解， 阿苏卫填埋场 2007 年投资 400
10、0 万建成 两台容量为 2. 7 MW 的发电机组， 全年发电量约为 2100 万 kWh13 ， 因此应当扩建10 台同等条件的发 电机 组， 总 发 电 量 12600 kW h， 大 约 需 增 加 投 资 20000 万元。其中， 由于密闭化改造而相应增加的发 电量大约 4600 万 kWh， 相应地增加4 台发电机组， 投资额约为 8000 万元。11， 12 L0 为 150 m / t， 填埋气的产气速率常数k 取0. 1n3。填埋场密闭化总投入 埋场采用密闭化工艺增加的总投入包括运行费用 和增加的机组投入， 计算结果在图 2 中给出。发电机 组的年投入费用参考折旧费计算方法依据
11、式(3 ) 计算 得出， 其中:折旧年限取 10 年， 净残值率取 5% :2. 3 ktiG = L0 Mi e(1) i = 1 式中:G 为年填埋气产量， m3 ;L 为最大理论产气量，0 为第 i 年垃圾填埋量，t; k 为产气速率常数，m3 / t; Mi无量纲; ti 为垃圾填埋年数，a。从图 1 可以看出， 填埋量前 4 年迅速上升， 然后逐 步下降， 2002 年又上升， 2009 年达到最高， 年填埋量高 达 144 万 t， 设施负荷率高达 200% ， 2010 年后又稍微 回落， 日处理量基本在 2500 3000t， 设施负荷率在150% 左右。从图1 可以看出， 阿
12、苏卫填埋场的填埋气 产量虽然受到填埋量的影响稍有波动， 但是整体上呈 现逐年稳步上升趋势， 这是由于当年产气量不仅与当 年垃圾填埋量有关， 还与往年的垃圾填埋量和填埋时 间有关， 填埋气产量是多年垃圾共同产气的累积结果。在 2010 年， 填埋气年产量约 10000 万 m3 ， 随后继续上 升， 到 2014 年达到最高， 然后逐步下降，2019 年下降 到 9300 万 m3 。t = (1 J) T / N(3)式中:t 为发电机组年投入， 元; N 为折旧年限，a;J 为 净残值率，% ;T 为发电机组总费用， 元。图 2 填埋场密闭化逐年投入从图2 中可以看出:20102013 年填
13、埋场密闭化 运行费用大约 5000 万元， 所占比例较高， 随着年处理 量减小， 逐步减小。20102019 年总的投入为 40275 万元， 其中运行费用为 32675 万元， 占总投入的 81% 。发电机组投入2. 2. 2从图 1 可以看出:2014 年产气量达到最高峰， 约 11700 万 m3 ， 依据式(2)可以计算出 2014 年传统卫生 填埋和 采 用密闭化工艺填埋场填埋气发电量约为 7870 kWh 和 12400 kWh。其中， 填埋气发电利用 率为 70% 左右， 填埋气发电系数为 1. 6 kWh / m3 。3填埋场密闭化的收入3. 1 填埋气发电收入 依据式(2)可
14、计算出填埋气发电量， 依据式(4 ) 可 计算出填埋气发电收入。其中， 垃圾发电的上网电价 为 0. 65 元 / (kWh)。(2)W= Gsf式中:W 为发电量， kW h; s 为填埋气收集率，% ; f环 境 工 程 2014 年第32 卷增刊838(4)果在图3 中给出。从图3 中可以看出:填埋场采用密 闭化工艺每年的收入中填埋气发电收入最多， 大约 2500 万 3000 万元， 碳减排收入约 800 万 1000 万 元;节约渗滤液处理费用约500 万 900 万元。2010 2019 年总收入 42025 万元， 其中发电收入为 27500 万 元， 占 总 投 入 的 65%
15、 ; 碳 减 排 收 入 为 9444 万 元， 占 22% ;节约渗滤液处理费用为 5081 万元， 占 12% 。Sd = WUd式中:Sd 为发电收入， 元; W 为发电量，kWh; Ud 为垃圾发电上网电价， 元 / (kWh)。3. 2渗滤液处理节约费用 填埋场的渗滤液产量依据 HJ 5642010生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范计算。 依据式 (5)、式(6)计算填埋场雨水产生渗滤液量和渗滤液处 理费用， 二者作差可计算出密闭化工程减少的渗滤液 处理费用。该规范中指出， 中间覆盖面雨水产生渗滤 液的系数为 0. 4 0. 6， 最终覆盖面雨水产生渗滤液的 系数为 0. 1 0.
16、 2。 其中:卫生填埋情况下的雨水产生渗滤液的系数 取0. 5， 密闭化填埋情况下的雨水产生渗滤液的系数 取 0. 15， 相差 0. 35， 即由雨水产生的渗滤液减少了 70% ;20102013 年的年降水量为统计数据， 2014 2017 年的年降水量参考 2013 年的数据， 2018 2019 年填埋场封场， 密闭化工艺与传统卫生填埋在封场阶 段雨水产生的渗滤液情况没有变化;阿苏卫填埋场总 填埋面积 42. 8 公顷， 采用密闭化工艺之后要求填埋场 的暴露比不大于 1:1， 即阿苏卫填埋场的暴露面积约3000 m2 ， 密闭化覆盖面积约为 42. 5 公顷;目前每 t 渗 滤液处理成本为 75 元。图 3 填埋场密闭化各项收入4填埋场
