深圳市生活垃圾分類系統的物質流變化

                                          2021年10月09日

                                          本文利用物質流模型對比了深圳市強制分類前后生活垃圾的流向和流量,結果表明,深圳市通過構建精細分類+末端全量焚燒模式,實現了較高的生活垃圾資源化和能源化利用水平。截止2020年10月底,深圳市生活垃圾的回收利用率達到42.2%,減量率達到95.2%,較2018年分別增加了12.9%和42.9%。環衛系統對生活垃圾和可回收物(玻璃、金屬、塑料和紙類)的回收貢獻率分別為44.9%和3.4%,前者較2018年增加了15.2%,后者基本持平。未來,深圳市可加快補齊廚余垃圾處理短板,強化源頭減量;同時加強“兩網”融合,進一步提高低值可回收物的回收利用水平。

                                          研究方法

                                          在本研究中,物質流模型的邏輯邊界為居民區、辦公區及公共區等場所產生的生活垃圾,但不包括建筑垃圾和醫療垃圾??臻g邊界即為深圳市的地理邊界。2018 年作為《深圳市生活垃圾分類管理條例》(以下簡稱《條例》)實施前的參照時間段,2020年10月作為《條例》實施后的時間段,取日均值(t/d)作為生活垃圾的物流單位。

                                          深圳市環衛系統的生活垃圾數據來源于城管部門的統計,再生資源系統的生活垃圾分流量數據來源于深圳市商務部門的統計。

                                          圖1 深圳市生活垃圾分類系統的物質流分析框架

                                          根據研究目標,將深圳市生活垃圾分類系統的物質流分析框架分為垃圾輸入端、生活垃圾分類系統和物料輸出端3部分,如圖 1所示。生活垃圾分類系統物質流模型的構成如表 1。

                                          表1 深圳市生活垃圾分類系統物質流

                                          針對國家對生活垃圾分類工作的基本要求(回收利用率達35%和原生垃圾零填埋),采用下列指標對深圳市生活垃圾分類系統進行評價。

                                          1)回收利用率:

                                          式中:可回收物包括分類收集的玻金塑紙、廢舊織物和廢舊家具;易腐垃圾包括分類收集的家庭廚余垃圾、餐廚垃圾、果蔬垃圾等。

                                          2)減量率:

                                          當生活垃圾產生后,其減量化主要是指通過分類收集、分類處理等方式減少最終的填埋處置量。

                                          3)環衛系統回收貢獻率

                                          結果與討論

                                          1 條例實施前

                                          深圳市2018年生活垃圾分類系統物質流示意如圖 2所示。除其他垃圾外,進入再生資源系統的可回收物最多,說明廢品回收人員、清掃保潔人員在再生資源回收方面發揮了重要作用。在流向環衛系統的生活垃圾中,分類收集量居前3位的組分為餐廚垃圾、廢舊家具和綠化垃圾,這 3 類垃圾的產生主體明確且分布集中,易于開展垃圾分類并實施監管, 例如:《深圳市餐廚垃圾管理辦法》 明確要求對全市餐廚垃圾進行單獨收集、運輸和處理,并實施全過程的監督管理,因此,這 3 類垃圾的回收量較大。收集到的生活垃圾經處理系統流向不同的終端。其他垃圾進行焚燒處理的為 6934 t/d,焚燒產生爐渣 1189 t/d,其中 475 t/d 用作建材,剩余爐渣和全部的焚燒灰分(159 t/d)進行填埋處置;因此,最終填埋量為12343 t/d,占生活垃圾總產生量的 47.4%。再生利用物料占生活垃圾總產生量的22.8%,回收利用的物料(含處理廢棄物)占生活垃圾總產生量的 29.8%。因此,2018 年深圳市每天有近50%的生活垃圾未能實現資源化或能源化利用,說明生活垃圾的回收利用水平仍具有較大的提升空間。

                                          圖2 2018年深圳市生活垃圾分類系統物質流示意(單位:t/d)

                                          2 條例實施后

                                          2020年10月深圳市生活垃圾分類系統物質流示意如圖 3 所示。生活垃圾進入再生資源系統和環衛處理系統的量分別占垃圾總產生量的23.2% 和 76.8%,這一比例與 2018 年相比變化不大。然而,進入環衛回收系統的廚余垃圾和可回收物顯著增加,焚燒處理代替了填埋處置,因此再生利用和回收利用水平大幅提升。同時,2019 年深圳市每噸垃圾上網電量為 402 kWh, 遠高于全國平均水平265 kWh??傮w上,進入再生利用系統、回收利用系統和填埋場的生活垃圾量分別占生活垃圾總產生量的 27.2%、67.9%和 4.9%。相比于2018 年,前兩類物料的輸出占比共提高了42.5%,說明在前端分類回收和末端全量焚燒的雙重推動下,深圳市生活垃圾已達到較高的資源化和能源化利用水平,原生垃圾基本趨零填埋。同時,隨著分類收集的廚余垃圾不斷增加,后端處理設施能力不足的問題開始顯現。收集到的家庭廚余垃圾和餐廚垃圾中,約 15%進入到焚燒廠處理。

                                          圖3 2020年10月深圳市生活垃圾分類系統物質流示意(單位:t/d)

                                          3 垃圾分類情況評價

                                          表2 深圳市生活垃圾分類評價結果

                                          回收利用率

                                          到2020年10月,回收利用率由2018年的29.3%提升至42.2%,在國內屬于領先水平。這一提升主要依賴于廚余垃圾處理量的增長,包括家庭廚余垃圾、餐廚垃圾、果蔬垃圾等。收集到的廚余垃圾多為協同處理。除集中式處理設施外,深圳市還增設了廚余垃圾分散處理點,依靠小型處理設備對廚余垃圾進行消納,但廚余垃圾的處理能力還不能與前端收集能力完全匹配。由圖3可知,廚余垃圾進行生物處理和焚燒處理的量分別為3474 t/d 和485 t/d,目前深圳市廚余垃圾處理能力為3007 t/d,處理設施已處于超負荷運行狀態,同時26.2%的餐廚垃圾和 2.9%的家庭廚余垃圾流向焚燒廠。

                                          可回收物與2018年相比,收集量有所增加,但在全部垃圾量中的比例變化不大。生活垃圾環衛系統回收貢獻率從 2018 年的29.7%上升到2020年10月的 44.9%,主要是由于生活垃圾填埋量大幅降低,而焚燒處理規模明顯增長。由于環衛屬于無償回收,玻金塑紙環衛系統的回收貢獻率相較于2018年雖略有提升但總體仍然較低,僅為3.4%。部分已進入環衛回收系統的高值玻金塑紙(已投放至分類垃圾桶中)也會通過保潔人員等的二次分揀進入再生資源系統,而環衛系統收集到的多為低值可回收物,例如廢玻璃容器、利樂包等,因此環衛系統主要起兜底作用。另外,在其他垃圾中,可回收物(可回收的玻金塑紙等)仍占15%左右,即約 2730 t/d,因此仍有較大的提升空間。

                                          減量率

                                          減量率代表了原生生活垃圾趨零填埋的水平,隨著垃圾分類的推進和《條例》的實施,深圳市生活垃圾減量率從2018年的 52.3%提高至2020年10月的 95.2%,填埋場已基本不接收原生生活垃圾。除前端分類分流外,末端全量焚燒模式的構建在垃圾減量化方面發揮了重要作用。垃圾源頭分類會導致進廠垃圾數量和組分的變化,從而影響焚燒廠的運行。深圳市從2018年至2020 年大幅提升了垃圾焚燒處理能力,但關停了多數填埋場,因此源頭分類未影響焚燒廠進廠垃圾量。截至2020年10月,強制分類只開展1個月,進廠垃圾組分變化不大,橡塑比例略有增加,垃圾熱值有所升高由(6300kJ/kg升至6900kJ/kg)。

                                          4 問題與解決策略

                                          廚余垃圾處理能力不足—推動廚余垃圾源頭減量。截至 2020 年 10 月底,深圳市廚余垃圾已存在近1000 t/d 的處理缺口,且隨著廚余垃圾分出量的繼續增加,該缺口將不斷擴大。然而僅提升廚余垃圾的后端處理能力,而不對前端的分類回收能力加以調控,在短時間內難以實現前后端的平衡,并會對焚燒處理系統造成影響。因此在積極提高廚余垃圾處理能力的同時,還需要大力推進源頭減量(如源頭瀝水和光盤行動)。根據深圳市多所單位食堂實踐的結果,通過光盤行動可以使餐廚垃圾產生量減少30%。源頭瀝水可以減少廚余垃圾的水分和質量,按廚余垃圾占全部生活垃圾的44%計算,即總量約為13854 t/d,如減量30%則待處理量約為9700 t/d,現有廚余設施消納3000 t/d,其余進行焚燒處理。如不計入源頭減量的部分,則廚余垃圾的分類處理率為31%,已達到較好水平。而根據現有焚燒設施的額定熱負荷,適量混入廚余垃圾的進爐垃圾, 可以保持較好的焚燒效果和熱效率。因此,在短期不能大幅增加廚余垃圾處理設施的條件下,可以維持目前的廚余垃圾處理規模,把工作重點放在源頭減量上,以達到生活垃圾分類系統整體較優的效果。

                                          可回收物回收不充分—強化可回收物的兜底回收

                                          可回收物理論上包括各類可以回收利用的組分,一些組分具有較高的市場售價,往往進入再生資源系統。而另一些組分可以回收但市場價格較低,需要環衛系統進行兜底回收。表 3為進入再生資源系統和環衛系統的玻金塑紙的比例,可以看出環衛系統回收的玻璃等低值可回收物的數量要明顯高于再生資源系統,而紙類和塑料則相反?!皟删W”融合與規范回收是許多城市垃圾分類工作的重點,一方面推動管理機制融合,另一方面加快回收設施的融合和數據的共享。

                                          表3 玻金塑紙回收量所占比例

                                          除此之外,可回收物的回收仍有進一步提升空間。焚燒廠進廠垃圾中, 至少約2700 t/d的材料可以回收(玻金塑紙等材料中可以回收的部分)如果從源頭進行良好的分類,許多材料未被破壞、污染,可回收的材料就會更多。如果進廠垃圾的可回收物含量下降至 5%, 即分流回收量增加1800 t/d 深圳市生活垃圾的回收利用率可達 47.9%, 即使廚余垃圾分類水平維持現狀,也能整體達到較高水平。因此, 源頭減量和強化回收是可以充分利用現有系統且成本較低的提升生活垃圾分類水平的途徑。

                                          結論

                                          深圳市采用的選擇性精準分類與末端全量焚燒的模式提高了垃圾的資源化水平。2020 年 10 月,深圳市生活垃圾的回收利用率和減量率分別達到42.2%和 95.2%, 較 2018年分別提高了 12.9%和42.9 %。環衛系統對生活垃圾和玻金塑紙的回收貢獻率分別為44.9% 和 3.4%, 前者較 2018 年提高 15.2%,后者基本持平。針對廚余垃圾存在的前端分類能力和后端處理能力不平衡的問題,可以在推動補齊短板的同時, 強化源頭減量,實施適度分類;同時應進一步加強源頭分類,促進可回收物, 特別是低值可回收物的 回收工作。這些措施可以充分利用現有系統且成本較低,也適宜其他城市采用。


                                          原文發表于:《環境衛生工程》2021年8月第29卷第4期


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