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做好垃圾焚燒發電項目建設,對于我國能源危機與環境建設危機起到良好的緩解作用。就當前這類項目建設而言,項目投資控制的確保政府與建設方的利益。為此投資管理研究者,根據項目投資使用情況與流程,做好投資專項控制措施研究。
關鍵詞:
垃圾焚燒;發電項目;投資;控制措施
在環保理念引導下,垃圾焚燒發電項目建設成為我國當前環保化能源建設主要模式。做好垃圾焚燒發電項目建設,不僅需要良好設計建設方面的技術支持,也需要做好其資金管理控制以確保項目建設的順利完成。投資控制措施的應用是其首要與核心的管理內容。為此項目投資與建設方,以當前項目投資方式為基礎,針對項目建設中出現的投資“三超”、決策失誤、事前控制質量差以及設計造價管理差等投資控制問題,利用投資控制措施確保投資控制質量。
一、當前垃圾焚燒發電項目融投資方式
垃圾焚燒發電項目建設的基礎是融投資方式的選擇與確定。當前垃圾焚燒發電項目建設的投資方式,可以分為以下四種類型。(1)政府投資模式,即政府利用財政或直接投資進行項目建設。政府投資方式可以很好地提高項目的公益性特點。但是由于其投資較大,容易增加地方政府財政負擔所以較少采用。(2)民營投資模式,既由民營企業對項目進行投資。民營投資方式注重資金管理,所以其項目投資風險較小。(3)CDM(清潔發展機制)投資模式,即在《東京議定書》框架內由工業發達國家在我國采用國際公益資金方式,對項目建設進行投資。如蘇州市生活垃圾焚燒發電項目三期項目,即采用CDM投資模式建設。(4)政府發包建設模式,既政府將項目通過與項目公司簽訂特許權協議方式,將發電項目對外發包,由項目公司完成投資、融資、建設和維護的項目建設模式。其主要模式包括BOO、BOT等模式。
二、垃圾焚燒發電項目投資控制主要問題
受控制經驗與實踐方法影響,其控制過程存在以下問題。
(一)管理控制不善造成的“三超”問題管理控制管理不善,會造成投資項目“三超”(既結算超預算、預算超概算、概算超估算)現象的出現。投資“三超”現象會造成兩方面問題。一方面會提升了投資控制難度。這主要是因為投資預算、概算與估算控制過程是投資控制的核心因素,“三超”問題的出現標志著這三項控制工作失控,進而造成投資控制難度的提高。特別是投資預算超出問題,會造成項目整體預算控制過程難以順利完成。在預算控制失控嚴重時,管理者可以直接認定投資控制失敗。另一方面會造成投資風險提升。投資管理對于投資風險質量有著嚴格要求,但是“三超”問題的出現會造成投資風險因素增加,進而提升項目投資風險。
(二)投資決策過程缺乏全面數據支持投資決策是投資管理的基礎,正確的投資決策便于整體管理的進行。項目投資決策過程需要大量數據支持,以保證決策順利完成。但是實踐結果顯示當前項目決策有效的數據缺乏,是當前決策管理層遇到的主要問題。這種數據缺乏現象,會造成以下兩個問題。1、決策全面性受到影響。項目決策過程需要對項目內容,及相關問題進行充分考量與權衡,利用數據分析與核算方式決策內容的最優化。所以決策數據的缺乏,會造成決策者難以對項目進行全面考慮。2、投資決策模型缺失。項目投資決策模型的建立,是決策完成的數據演算基礎。決策數據的缺乏,會造成模型演算數據的缺失,進而使決策結果缺乏說服力。
(三)事前控制階段工作力度有待提高垃圾焚燒發電項目投資的事前階段控制,包括項目事前審計、項目設計與方案制定等項目前期工作中,需要完成的投資控制工作。事前投資控制工作,對投資整體控制有著良好的風險預防與確定控制重點的作用。但是由于當前項目投資管理者,將控制重點集中在項目執行過程中,忽視事前階段投資控制重要性,進而造成以下問題。(1)降低投資風險預防質量。由于事前控制工作不力,投資管理者難以提前預知投資風險原因,根源上預防風險的發生,進而降低投資風險預防質量。(2)難以確定投資控制重點。不同的項目建設過程投資控制重點有著較大差異,事前階段控制過程的輕視會使管理者投資預測產生偏差,難以準確尋找投資控制重點。
(四)設計造價管理有效性低設計造價階段管理是投資控制核心部分,合理的設計造成降低投資風險因素,同時保證項目設計方案資金管理在可控制范圍內。但是當前垃圾焚燒發電項目設計中,造價管理有效性依然較低。造成這類問題的主要原因包括技術與市場因素。在技術因素層面,部分項目設計與建設方過于追求新技術的使用,忽視實用性原則,造成項目造價起點過高。而在市場因素層面,由于焚燒垃圾發電項目建設周期較長,所以在項目建設期間原材料市場與資金市場波動影響,進而出現設計造價與實際造價差距較大。
三、項目投資控制措施主要探析
投資管理者在投資控制問題的基礎上,已解決控制問題為目標,利用以下措施完成投資控制管理工作。
(一)發揮政府部門監管作用,嚴格監控“三超”問題垃圾焚燒發電項目屬于具有公益性的能源建設項目,所以無論采取哪種投資建設方式,都需要發揮政府部門的監管作用。正因如此,政府需要利用以下措施,做好在投資“三超”問題監管工作。首先發揮政府審計作用。無論是政府直接投資,還是項目發包投資建設模式,政府對于項目資金使用都有定期財務審計責任。管理者對審計數據分析,可以及時發現項目資金使用預算管理問題,避免預算超支情況出現。其次做好招標監管管理。發電項目往往通過項目招標方式,確定項目建設方與施工企業。政府管理部門做好項目招標監管工作,可以確實發揮節約成本、降低投資風險的作用,便于投資控制管理。最后發揮政策監管作用。垃圾焚燒發電項目具有極強得公益性特點,所以政府部門往往會對提出相應的建設要求(如環保達標要求等)。做好這些建設要求的監管工作,確保項目建設符合公益性要求,也會在側面降低項目建設成本利于投資控制的實現。
(二)利用“大數據”挖掘模式,完善投資決策依據網絡信息時代背景下,“大數據”挖掘模式的采用為各類決策工作提供全面的數據支持。單就垃圾焚燒發電項目而言,“大數據”挖掘模式可以為項目投資決策完善提供以下支持。(1)挖掘項目建設經驗數據。垃圾焚燒發電項目在國際能源項目中得到廣泛應用。為了項目投資決策工作,決策制定者可以利用網絡平臺,挖掘出各國同類項目建設投資管理經驗,實施橫向比較工作提取項目建設經驗中的數據,為決策過程提供數據支持。(2)項目建設相關數據完善。項目投資決策不僅需要項目建設內部數據,同時也需要對項目建設環境、區域特點等相關數據進行詳細了解,便于決策分析質量提高。“大數據”挖掘模式可以利用網絡信息平臺挖掘項目建設相關信息,同時利用信息系統進行數據分析,為決策提供有效的決策數據。(3)決策模型的完善。“大數據”挖掘技術,不僅可以為決策提供數據支持,同時還可以利用挖掘模式對模型結構進行完善,為決策的開展提供新型的投資決策模型。
(三)建設方與運營公司合作,完成事前控制階段工作垃圾焚燒發電項目的建設方與運營公司,是完成投資事前控制的責任方,所以投資事前控制過程應由雙方合作完成。其投資事前管理內容應包括以下過程。第一步做好項目設計與施工方事前審計工作。項目建設方與運營公司在項目前期有對設計與施工單位實行審計的權利,用以確定其是否可以在投資范圍內完成垃圾發電項目設計與建設工作,確保投資利益得到保證。第二步做好設計成本監控。建設方與運營公司對于項目設計階段投資控制,集中在設計成本監控過程。利用監控手段將設計方案中的投資成本進行嚴格控制,有利于項目建設中成本控制的有效進行。第三步建立項目施工方成本監控網絡。在項目施工開始前,建設方與運營公司即需要與施工方配合,建立有效的成本控制網絡投資成本控制的完成。如對項目施工方派駐成本控制專員、定期對項目財務內容進行審核等都是其具體的控制內容。
(四)聘請第三方參與,提高設計造價管理有效性提高項目設計造價有效性,不僅需要建設方與施工方設計人員的合作努力,還可以聘請第三方(造價分析師、成本分析師等)專業人員,參與設計造價過程提高設計造價過程的整體質量與效率。專業第三方的加入,對于設計造價有效性有以下影響。首先造價分析質量得到保證。專業化的造價分析人員,可以根據設計方案與項目實際情況進行專業化造價分析,所以其分析較之非專業人員有所提高。其次便于造價報告標準化的實現。詳實而標準的造價報告,便于造價執行與投資成本控制的順利完成。專業造價分析人員所制作的造價分析報告,其使用數據、語言、格式都符合報告標準要求,實行造價成本控制標準化支持建設。
四、結束語
垃圾焚燒發電項目是我國能源產業與環保產業結合新型典范。其實際管理體系內,項目投資控制的進程占據著核心位置。為此項目建設方在滿足工程質量、工期等要求前提下,通過政府監控、完善決策數據、提高事前控制與設計造價質量等實踐措施,完成投資控制工作。
參考文獻:
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【關鍵字】垃圾焚燒;高斯擴散模型;博弈論;經濟補償
1 問題重述
隨著經濟的發展,人們對資源的過度消耗,"垃圾圍城"已經成為了一個世界性難題,在今天的中國該問題顯得尤為的突出,根據調查,2012年全國城市生活垃圾清運量達到1.71億噸,比2010年增長了1300萬噸。數據顯示,目前全國三分之二以上的城市面臨"垃圾圍城"問題,垃圾堆放累計侵占土地75萬畝。因此,垃圾焚燒正逐步成為中國垃圾處理的主要手段之一。城市垃圾經過分類處理,剔除可回收垃圾和有害垃圾后將剩余垃圾在焚燒爐中焚燒處理,既可避免垃圾填埋侵占大量的土地,又可利用垃圾焚燒產生的能量進行發電等獲得可觀的經濟效益。然而,由于政府監管不力、投資者目光短淺等多方面的原因,致使前些年各地建設的垃圾焚燒電廠在運營中出現了環境污染問題,這會使周邊環境遭到極大的破壞,周邊居民的生活受到影響,所以我們必須根據這種情況進行建立補償方案。
2 非重氣云擴散的數學模型
根據氣云密度與空氣密度的相對大小,將氣云分為重氣云、中性氣云和輕氣云3類。輕氣云和中性氣云統稱為非重氣云。焚燒廠產生的氮氧化物、一氧化碳等污染氣體就屬于非重氣云,其排放過程分為瞬時排放和連續排放兩種類型。瞬時排放可以采用高斯煙團模型模擬,取排放源為坐標原點,x軸指向風向,y軸表示在水平面內與風向垂直的方向,z軸則指向與水平面垂直的方向則有:
(1)
式中:分別表示用濃度偏差表示的x、y和z軸上的擴散系數, 需根據大氣穩定度選擇參數計算得到。表示排放源的高度(m), 表示平均風速()。
連續排放采用高斯煙羽模型模擬, 同樣在上述坐標系中, 其表達式為:
(2)
式中: 和的意義同式(1);表示排放高度的平均風速();表示排放源的強度()。
3 經濟補償博弈模型
垃圾焚燒廠的大量未經處理的廢氣直接進入空氣,這就是中國空氣受到污染的重要原因。究其根源,一方面排污企業常常不需要承擔污染責任,也就是污染收益大于污染成本;另一方面受到污染外部性損害的居民往往處于弱勢,無法與這些企業抗爭,從而使排污企業得不到有效的監督。因此政府部門如何監管才能更有效的使周邊居民得到滿意?如何才能實現環境保護達到最優?本文試著從博弈論的角度分析政府部門和周邊居民之間的互動,建立博弈模型,討論二者的策略選擇,并且給出一些政策建議。
經濟補償博弈基本模型實際上是政府和周邊居民的博弈,因此,博弈的參與人有兩個,分別是政府和周邊居民,周邊居民對賠償的策略有接受和不接受兩種,而政府對居民的策略給予賠償和不給予賠償兩種。這里我們給出問題的假設:
1) 居民不會因政府隨意給多少補償就會接受,即居民有自己的價值判斷和經濟賠償要求;
2) 焚燒爐排污對焚燒廠本身來講不存在成本;
3) 建立該垃圾焚燒廠所帶來的社會總經濟效益為1;
4) 補償方案提議補償給居民經濟利益,政府獲得經濟效益為,如果該補償方案得到通過,則政府和居民分別所得為,,否則為:。
博弈雙方的收益矩陣可用如下表格表示:
由于不會政府給多少補償金居民都會接受,所以在最保守的情況下,下面等式必須成立:因此得到,。
只有滿足這樣的條件,居民才會接受。這與現實完全一致。
關鍵詞:生活垃圾;焚燒發電;二噁英
收稿日期:20120331
作者簡介:龔培峰(1968—),男,江蘇邳州人,工程師,主要從事環境管理工作。中圖分類號:D63文獻標識碼:A文章編號:16749944(2012)05021103
1引言
隨著我國經濟持續增長,城市化進程不斷加快,生活垃圾作為城市代謝的產物大量產生。資金緊缺,大量垃圾只能作簡單處理,或直接堆放于地表上,浪費大片土地資源,使我國城市普遍面臨垃圾圍城的局面,已構成城市環境污染的一個重要因素。妥善處理城市生活垃圾對于發展循環經濟,建設資源節約型、環境友好型社會有著十分重要的作用。但如何選擇一種處理效果好、投資合理、工藝科學、運行費用低的處理方案,是值得認真探索和研究的課題。生活垃圾焚燒發電技術是垃圾處理的一個重要方向,是生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段。
我國垃圾焚燒發電技術始于1986年深圳清水河環衛綜合處理廠引進日本三菱重工的馬丁爐排焚燒技術和設備,1989年該項目竣工并正式運行,這是垃圾焚燒第一次在中國出現。20世紀90年代,國內很多地方開始引進國外垃圾焚燒技術設備,典型項目有寧波楓林垃圾焚燒廠等;同時,國內的一些企業也自主研發了一些焚燒爐,但當時設計的焚燒爐均無發電系統,煙氣凈化采用煙氣過水除塵方式,十分簡陋。2000年環保部門出臺《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》,對生活垃圾焚燒處理的燃燒條件、熱能利用和污染排放進行了要求,國產簡易垃圾焚燒設施相繼被拆除。2000年北京市海淀區上莊垃圾轉運站日處理100t垃圾的中式焚燒爐通過了科技部和中科院的聯合驗收,拉開了我國垃圾焚燒發電的序幕。截至2010年,全國竣工和在建的垃圾焚燒發電項目約160座。
2垃圾焚燒發電技術工藝流程
垃圾焚燒發電是把各種垃圾收集后,對熱值較高的部分進行高溫焚燒,在高溫焚燒中產生的熱能轉化為高溫蒸汽推動渦輪機轉動,使發電機產生電能。其主要流程見圖1。
(1)減容效果好。垃圾焚燒處理可以使城市垃圾的體積減少80%~90%,減輕或消除后續處置過程對環境的影響。
圖1垃圾焚燒發電主要工藝流程
(2)消毒徹底。高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解,并徹底殺滅病原菌,尤其是對可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等。
(3)有利于實現城市垃圾的資源化。垃圾焚燒產生高溫煙氣,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉化為蒸汽,可用來供熱或發電。
(4)處理效率高,焚燒廠占地面積小,可節約城市用地。
(5)經濟效益可觀。如果處理得當,利用1t垃圾可發電300~400kW·h,由于垃圾焚燒發電廠的服務期限一般為25年左右,這意味著其穩定收益期將長達25年。而且垃圾焚燒發電廠的運營成本低廉并享有一定的稅收優惠政策,能給投資者帶來穩定、高額的回報。
3垃圾焚燒發電存在的環境問題
3.1二噁英的排放
二噁英全稱分別是多氯二苯并二噁英和多氯二苯并呋喃。二噁英的毒性與氯原子取代的位置密切相關,尤其以2、3、7、8這4個共平面取代的位置上都有氯原子的二噁英同族體具有毒性,2、4、7、8TCDD被公認為是最毒物。毒性約為氰化鉀的1 000倍,俗稱世紀劇毒。
3.2廢水、廢氣污染
垃圾進入焚燒發電廠后,在卸料、堆放、加料過程中,易產生惡臭氣體,主要污染因子為H2S、NH3等。垃圾車在卸料過程中因卸料門開啟、垃圾遺撒等原因,會造成電廠卸料平臺存留部分垃圾臭氣。垃圾堆放、燃燒過程會產生滲瀝液,應將滲瀝液收集并進行處理。
3.3固體廢物的污染
焚燒后的垃圾含有重金屬鉛、鎘、汞等。如果不能妥善處理這些廢物,將會對人的身體健康構成極大威脅。目前在美國,垃圾發電焚化爐是汞污染的第二大罪魁禍首。
4合理利用焚燒發電技術
4.1重新制定垃圾焚燒發電廠的排放標準
我國的垃圾焚燒發電廠排放標準是2001年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》,與歐洲國家標準相差較多。其中二噁英類排放限值我國為1TEQ-ng/m3,而歐盟為0.1TEQ-ng/m3。由于焚燒過程不透明,存在廠家偷工減料的現象,焚燒質量無從保證。根據中科院大連化學物理所和中科院研究生院對國內19家垃圾焚燒廠歷時1年調研二噁英排放情況發現,16%的廠家達不到我國標準,70%的廠家達不到歐洲標準。檢測分析顯示,19個樣本焚燒爐的二噁英/呋喃物質的排放量在0.042~2.461,平均值為0.423TEQ-ng/m3,遠高于歐盟標準。為了垃圾焚燒發電產業的健康發展和人民群眾的健康,有必要重新制定嚴格的新標準。
4.2嚴格要求規模及工藝
垃圾焚燒發電廠必須具有一定的規模,這樣才能實現其可持續生產的目的,如果規模不夠,不僅不能盈利,還要財政補貼,也沒有足夠的資金來采用更加先進的工藝設備,其排放的污染物也很難達到國家的排放標準。新建焚燒發電廠應優先選用成熟技術,審慎采用目前尚未得到實際應用驗證的焚燒爐型。其中基本技術要求:生活垃圾在焚燒爐內應得到充分燃燒,二次燃燒室內的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時間不小于2s,焚燒爐渣熱灼減率應控制在5%以內。
4.3規范生活垃圾處理企業環境管理
生活垃圾處理企業要建立污染排放日常監測制度,定期向環境保護行政主管部門和市容環衛行政主管部門報告運行情況,監測結果要向社會公開。新建生活垃圾焚燒設施必須安裝自動監測系統,對燃燒溫度等主要運行工況和煙塵、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情況進行實時監測,并在企業主要出入口附近等顯著位置設立顯示屏,向社會公示監測數據。自動監測系統應當與環境保護行政主管部門和市容環衛行政主管部門聯網。
4.4健全垃圾分類與回收處理機制
垃圾分類與回收處理不僅可以減少可利用資源的浪費,使得垃圾焚燒的成本降低,燃燒效率更高,而且燃燒過程中產生的污染物也會減少。90%的垃圾可以回收并重新利用,如能將垃圾分類與回收做到極致,不僅能夠提高原料利用率,減少不必要的浪費,而且將從根本上減少垃圾焚燒發電廠與填埋場的建設。應將垃圾分類與回收和垃圾焚燒發電更好地結合起來,垃圾焚燒發電的前提是必須做好垃圾分類與回收工作。
4.5項目全過程必須公開透明
在項目立項、選址、環境評估等全過程中,必須做到公開透明。應充分注意公眾的廣泛性與代表性。在公眾知情的情況下開展環評工作,告知公眾該項目的有關信息,主要的環境影響、影響范圍和程度。
5我國生活垃圾發電技術的發展趨勢
循環流化床燃燒技術是20世紀70年代逐漸發展起來的先進燃燒技術,由于具有對低熱值燃料的適應性和優異的環保性能,在常規及劣質燃料燃燒領域迅速發展、成熟。以中國科學院、清華大學、浙江大學等為代表的中國流化床燃燒技術學派開展了大量循環流化床燃燒技術的應用研究,為該技術拓展到垃圾焚燒領域奠定了堅實的基礎,是國內自主研發、完全具有自主知識產權且全部設備實現國產化的技術。流化床焚燒項目由于建設成本低、環保性能良好而在國內垃圾焚燒發電行業占據半壁江山。
從世界上垃圾焚燒技術的發展趨勢來看,已經把降低二次污染、提高環保水平作為評價焚燒技術優劣的優先原則。中科院生態環境研究中心在焚燒中對二噁英類物質的控制技術領域處于世界領先地位,并通過中科集團、北京中科通用能源環保有限責任公司在實際項目中進行了試驗。中科通用建設的生活垃圾焚燒設施,以山東泰安項目為例,2009年8月投產后,分別于當年11月和次年1月進行了煙氣二噁英類物質濃度監測,結果分別為平均0.034 TEQ-ng/m3和0.009TEQ-ng/m3,其余各項環保監測指標完全滿足國家規定的排放要求,處于國內領先水平。
污泥和垃圾混燒將是流化床焚燒項目的發展趨勢。目前已有不少流化床垃圾焚燒項目摻燒污泥,摻燒的污泥按水分高低分為兩種:一種是濕污泥,含水率80%左右;另一種是干污泥,含水率40%左右。根據實際運行經驗看,直接摻燒濕污泥,摻燒的量不能太大,20%以下對設備和燃燒狀況影響不大,大于20%運行比較困難;而摻燒干污泥,摻燒量多少對設備和燃燒狀況影響都不大。所以,干化后的污泥和垃圾一起混燒將是發展趨勢。
摻煤量的逐步減少是流化床垃圾焚燒技術的另外一個發展趨勢。早期的流化床焚燒項目,由于設備技術不完善、監管不到位和市場混亂等因素,流化床垃圾焚燒爐的摻煤量比較大。隨著國內原煤價格的不斷高漲,不少企業也積極探索流化床不摻燒煤的垃圾焚燒技術,目前浙江喬司、嘉興等地已有不摻燒煤的流化床垃圾焚燒發電廠在運行。所以,從長遠看,少摻煤甚至不摻煤是流化床垃圾焚燒項目的發展方向。
6結語
生活垃圾焚燒發電項目作為生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段,是垃圾處理的一個重要發展方向。與填埋、堆肥等傳統垃圾處置方式相比,由于其
技術含量高、環保要求嚴,可顯著減少垃圾的體積和重量,并能綜合利用余熱和廢渣,帶來的環境改善最長遠。同時,需要政府制定相關政策法規,及時做好垃圾分類,監管垃圾焚燒發電廠的排放污染物指數,使之能夠符合我國相關排放要求。
參考文獻:
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關鍵詞:陜西省;農村;生活垃圾;處置
中圖分類號 X799.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)24-0077-03
Study on the Treatment of Rural Household Solid Wastes in Shaanxi Province
Bai Zhao1 et al.
(1Shaanxi provincial Environmental Monitoring Center Station,Xi'an 710054,China )
Abstract:The rural household garbage in Shaanxi Province is mainly based on sanitary landfill,but landfill leachate disposal is lagging behind,which may cause great potential safety hazard to the surrounding soil and groundwater. Especially in the areas with abundant rainfall or the areas of drought ecological fragile areas,if disposed of improperly,it may cause irreversible ecological damage. In this paper,through the analysis of different pollutants in the domestic different incineration furnace,incineration flue gas treatment process,and the actual situation in rural areas,the best control technology suitable for rural garbage incineration was established.
Key words:Shaanxi Province;Rural;Household solid wastes;Disposal
1 前言
近年來,隨著陜西省城市生活垃圾收集運輸及處置體系的逐步完善,其城市生活垃圾已基本達到無害化處置。2015年陜西省城市生活垃圾清運量已達503.15萬t,全省現有城市生活垃圾無害化處理廠17座,城市生活垃圾無害化處理率為98.07%[1]。與之相比,農村生活垃圾由于受到基礎設施及地方監管等各方面因素的制約,收集處置相對滯后。
隨著國家對農村環保工作的逐步重視,陜西省的農村環境面貌也得以改善。2012―2014年陜西省被財政部和環境保護部確定為全國農村環境連片整治示范省。全省43個縣區率先開展農村環境連片整治工作,縣級生活垃圾收運體系逐步建立,一批生活垃圾填埋場開工建設[2]。2015年陜西省縣城生活垃圾清運量為263.3萬t,生活垃圾填埋場已達80座,日填埋能力為10 023t[1]。
2 處置現狀
對于農村生活垃圾,在不考慮土地成本及后期維護費用的前提下,其建設成本及運行成本相對較低,且垃圾填埋操作簡單,處理對象要求低。所以目前陜西省農村生活垃圾處置仍以衛生填埋或簡易安全填埋為主。隨著縣級生活垃圾處理場相繼投入運行,環境問題也凸顯出來。
農村生活垃圾的主要以無機物和有機物組成。其中,有機物占到垃圾總量的38.44%,有害垃圾占到垃圾總量的1.73%[3]。由于有機物含水率高,能產生大量的垃圾滲濾液,同時有害物質通過淋洗及化學反應,部分進入了垃圾滲濾液中,導致垃圾滲濾液成分復雜,COD和氨氮含量濃度高、重金屬種類多,處理難度大,處理成本高[4]。
陜西南部地區屬亞熱帶氣候,年均降水量為839.56mm[5]。大量的降水將大大增加垃圾滲濾液的產生量。陜西北部地區屬于干旱性生態脆弱區,地下水及土壤受到污染將嚴重影響該地區的生態系統。目前,由于受到資金及技術等條件的限制,縣級垃圾填埋場的垃圾滲濾液處置還相對滯后,大量的垃圾滲濾液將對其周邊的地下水、土壤帶來極大的安全隱患。此外,生活垃圾長期在地下厭氧環境中易生成CH4可燃氣體和NH3、H2S、等惡臭氣體,能造成周邊生態污染及火災。
3 工藝比選
與垃圾填埋處置相比,垃圾焚燒處置具有占地少,減量化顯著,處置周期短,熱能二次利用等優點。目前,多數發達國家生活垃圾焚燒處理所占的比重較大。其中,日本垃圾焚燒率已達85%;丹麥的城市垃圾焚燒率已達75%[6]。我國的垃圾焚燒起步較晚。由于受到經濟因素制約,我國的垃圾焚燒處置主要集中在東部發達省份。主要是由于(1)生活垃圾成分復雜,垃圾熱值不穩地,需要添加輔助燃燒,造成運行成本的增加。(2)焚燒處理設備投資和運行費用高,廢氣處置工藝復雜。
對于農村生活垃圾進行焚燒處置,首先需要保證熱值穩定。由于農村生活垃圾分散,垃圾產生量不大,且回收利用能產生社會效益。可通過人工初步分揀的方式,將垃圾分為可焚燒、可堆肥、可回用、有害物質4類。這樣即可減少垃圾量,又可減少垃圾中的水分及有害物質,為后續尾氣處理降低成本。其次,選用合適的焚燒爐及尾氣治理系統,可以減少焚燒的運行成本及尾氣中有害物質的含量。
4 污染控制
4.1 焚燒爐選型 目前,國內技術比較成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有機械爐排爐、流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐、熱解焚燒爐4類。由于受到資金及人員等方面的限制,農村生活垃圾焚燒的爐型選擇應區別于傳統城市生活垃圾焚燒工藝。農村生活垃圾焚燒系統應具有投資及運行成本低,操作簡單,維護方便等特點。
機械爐排爐是最常用、適用性最好的城市生活垃圾焚燒爐型,它通過垃圾在連續滾動的爐排上進行層狀燃燒。但其造價及運行費用高,操作及維護要求較高,主要用于大型城市生活垃圾焚燒工藝。流化床焚燒爐是將石英砂加熱后與破碎成顆粒狀的垃圾混合后快速燃燒。它具有燃燒溫度較低,燃燒效率高等特點,但其對垃圾的熱值及破碎分選均有嚴格的要求,運行及維護的技術要求較高,且需要加煤助燃才能保證其正常運行。常用于日處理垃圾500t以下的中型垃圾焚燒工藝。回轉窯焚燒爐是垃圾通過爐體旋轉在重力的作用下不斷進行攪拌燃燒。該爐型對垃圾適應性強,可進行高溫燃燒。但續傳動裝置復雜,燃料消耗大,運行費用及維修費用較高,主要用于中型垃圾焚燒工藝及危險廢物的焚燒處置[7]。
與前3種爐型相比,熱解焚燒爐具有運行成本低、操作簡單等特點。傳統的焚燒工藝使用過剩空氣,不僅帶來大量的粉塵,而且增加除塵負荷,同時使動力消耗增加。由于焚燒廢氣中可燃成分極少,二燃室要添加大量的輔助燃料來維持850℃以上的高溫狀態,同時產生大量的NOx。熱解焚燒爐采用缺氧-好氧的處置工藝。垃圾進入熱解氣化爐,在缺氧的環境中受熱裂解,垃圾中可揮發性物質于高溫缺氧狀態下從固體物中分解揮發出來大量有機氣體。這些熱解氣再進入二燃室,與氧氣充分混合后燃燒。在此過程中,由于空氣的使用量減少,灰塵產生量降低,使得鼓風機及除塵器的耗電量大大減少。同時,由于熱解氣中含有大量的CO、CH4等可燃氣體,使二燃室只需添加少量的輔助燃料即可維持在850℃以上的高溫狀態,且廢氣中NOx含量減少,從而大大降低了運行成本。
根據《生活垃圾焚燒控制標準》[8]及《生活垃圾焚燒處置工程技術規范》[9](CJJ90-2009)對焚燒爐的技術要求,熱解焚燒爐可通過控制引風量及鼓風量,使整個系統處于一個微負壓狀態。根據燃燒工況參數調節燃燒供風量,實現熱解氣化爐和二燃室空氣量的自動控制。確保二次燃燒室內溫度達到950℃以上,煙氣在此溫度停留時間2s以上,消除煙氣中二f英、焦油等有害物質的生成。此外,熱解氣化爐中殘留下來的可燃性固定碳可在爐床長時間停留,逐步轉化成CO或CO2,使殘渣具有較低的熱灼減率。
4.2 尾氣處置工藝 根據《生活垃圾焚燒控制標準》[8]要求,應采取有效手段控制煙氣中的顆粒物、重金屬、酸性氧化物、氮氧化物及二f英的排放量。
(1)酸性氣體去除―半干法除酸。垃圾焚燒過程中產生的酸性氣體主要是HCl、HF、NOX及SO2。除酸原理是利用堿性物質作為吸收劑去除煙氣中的酸性氣態物質。酸性氣體凈化工藝可分為濕法、干法及半干法3種。濕法除酸法處置效率高,但會產生液態生成物,需要進一步處理。液態生成物的處理工藝復雜,投資及運行費用較高。干法脫酸反應產物為固態,可直接進行最終處理,但其去除效率較低。所以,目前常選用半干法脫酸工藝。該工藝介于濕法及干法脫酸之間,其酸性污染物去除率較高且產生固態產物,可直接去除。但其自動化控制要求較高,需要設備進行二次調試。
(2)顆粒物去除―袋式除塵器。目前,焚燒煙氣常使用袋式除塵器或電除塵器進行顆粒物的除去。根據《生活垃圾焚燒處置工程技術規范》[9]要求,生活垃圾焚燒煙氣必須設置布袋除塵器。主要是由于(一),生活垃圾中含有Cl元素,在高溫焚燒條件下能生成次氯酸或氯酸,它能腐蝕電除塵器的金屬元件,而袋式除塵器中的布袋通常使用尼龍原料,具有較好的抗腐蝕性。(二),與電除塵器相比,布袋除塵器壽命較長、設備占地小、投資及運行成本低、操作簡單,可有效保證除塵效率。(三),布袋除塵器不受粉塵比電阻影響,不受負荷影響等特點[10]。此外,發達國家在生活垃圾除塵方面也基本采用袋式除塵器。
(3)重金屬去除―活性炭吸附+袋式除塵器。焚燒煙氣中的重金屬以氣態或吸附態的形式存在,吸附態及部分氣態重金屬在煙氣降溫過程中凝結,可隨顆粒物一起被除塵器去除。仍以氣態形式存在重金屬,需加入活性炭噴射或使用帶有活性炭布袋的袋式除塵器
(4)氮氧化物去除―SNCR脫硝。現有煙氣中NOx脫除工藝主要有選擇性催化還原法(SCR)及選擇性非催化還原法(SNCR)。雖然從處置效率來看,SCR優于SNCR。但SCR成本高,需消耗能多能耗,催化劑最終失活以后為危險廢物,可能帶來二次污染。應選用SNCR處置工藝。目前,SNCR在國內外焚燒煙氣NOx脫除系統中應用最為廣泛,歐盟和美國環保局均推薦垃圾焚燒煙氣脫硝工藝采用該技術[11]。
(5)二f英控制―極冷塔+活性炭+袋式除塵器。二f英類化合物是一種強致癌性持久性有機污染物,它是焚燒煙氣重要控制指標。二f英主要以氣態及吸附態的形式存在于煙氣中。對于小型焚燒爐應減少二f英類在氣相中的比例,同時提高飛灰的去除效率是控制二f英排放的重要指標[12]。由于二f英的生成溫度在200~600℃,煙氣在降溫過程中應盡量減少在該溫度區域的停留時間,所以在二燃室出口處需加設極冷塔,以減少二f英二次合成。此外,由于二f英為微量有機化合物,即使在焚燒爐中完全分解,在后期降溫過程中仍然有少量的二f英產生。需要在袋式除塵器前加入活性炭噴射工藝對其加以去除。
5 結論
綜上所述,農村生活垃圾填埋由于受到資金及技術等條件的限制,縣級以下垃圾填埋場的垃圾滲濾液處置相對滯后,周邊土壤及地下水存在很大的安全隱患。特別是雨量豐富的地區及干旱生態脆弱區,不適合進行垃圾填埋處理。應選用生活垃圾焚燒處理工藝。農村生活垃圾焚燒系統應具有投資及運行成本低,操作簡單,維護方便等特點,同時應保證煙氣排放達標,建議選用以下處置工藝:熱解氣化爐+二燃室+急冷塔+半干法脫酸(消石灰噴射)+SNCR脫硝+活性炭噴射+布袋除塵器+活性炭吸附。
參考文獻
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1.1為了引導城市生活垃圾處理及污染防治技術發展,提高城市生活垃圾處理水平,防治環境污染,促進社會、經濟和環境的可持續發展,根據《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》和國家相關法律、法規,制定本技術政策。
1.2城市生活垃圾(以下簡稱垃圾),是指在城市日常生活中或者為城市日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物以及法律、行政法規規定視為城市生活垃圾的固體廢物。
1.3本技術政策適用于垃圾從收集、運輸,到處置全過程的管理和技術選擇應用,指導垃圾處理設施的規劃、立項、設計、建設、運行和管理,引導相關產業的發展。
1.4應在城市總體規劃和環境保護規劃指導下,制訂與垃圾處理相關的專業規劃,合理確定垃圾處理設施布局和規模。有條件的地區,鼓勵進行區域性設施規劃和垃圾集中處理。
1.5應按照減量化、資源化、無害化的原則,加強對垃圾產生的全過程管理,從源頭減少垃圾的產生。對已經產生的垃圾,要積極進行無害化處理和回收利用,防止污染環境。
1.6衛生填埋、焚燒、堆肥、回收利用等垃圾處理技術及設備都有相應的適用條件,在堅持因地制宜、技術可行、設備可靠、適度規模、綜合治理和利用的原則下,可以合理選擇其中之一或適當組合。在具備衛生填埋場地資源和自然條件適宜的城市,以衛生填埋作為垃圾處理的基本方案;在具備經濟條件、垃圾熱值條件和缺乏衛生填埋場地資源的城市,可發展焚燒處理技術;積極發展適宜的生物處理技術,鼓勵采用綜合處理方式。禁止垃圾隨意傾倒和無控制堆放。
1.7垃圾處理設施的建設應嚴格按照基本建設程序和環境影響評價的要求執行,加強垃圾處理設施的驗收和垃圾處理設施運行過程中污染排放的監督。
1.8鼓勵垃圾處理設施建設投資多元化、運營市場化、設備標準化和監控自動化。鼓勵社會各界積極參與垃圾減量、分類收集和回收利用。
1.9垃圾處理技術的發展必須依靠科學技術進步,要積極研究新技術、應用新工藝、選用新設備和新材料,加強技術集成,逐步提高垃圾處理技術裝備水平。
二、垃圾減量
2.1限制過度包裝,建立消費品包裝物回收體系,減少一次性消費品產生的垃圾。
2.2通過改變城市燃料結構,提高燃氣普及率和集中供熱率,減少煤灰垃圾產生量。
2.3鼓勵凈菜上市,減少廚房殘余垃圾產生量。
三、垃圾綜合利用
3.1積極發展綜合利用技術,鼓勵開展對廢紙、廢金屬、廢玻璃、廢塑料等的回收利用,逐步建立和完善廢舊物資回收網絡。
3.2鼓勵垃圾焚燒余熱利用和填埋氣體回收利用,以及有機垃圾的高溫堆肥和厭氧消化制沼氣利用等。
3.3在垃圾回收與綜合利用過程中,要避免和控制二次污染。
四、垃圾收集和運輸
4.1積極開展垃圾分類收集。垃圾分類收集應與分類處理相結合,并根據處理方式進行分類。
4.2垃圾收集和運輸應密閉化,防止暴露、散落和滴漏。鼓勵采用壓縮式收集和運輸方式。盡快淘汰敞開式收集和運輸方式。
4.3結合資源回收和利用,加強對大件垃圾的收集、運輸和處理。
4.4禁止危險廢物進入生活垃圾。逐步建立獨立系統,收集、運輸和處理廢電池、日光燈管、殺蟲劑容器等。
五、衛生填埋處理
5.1衛生填埋是垃圾處理必不可少的最終處理手段,也是現階段我國垃圾處理的主要方式。
5.2衛生填埋場的規劃、設計、建設、運行和管理應嚴格按照《城市生活垃圾衛生填埋技術標準》、《生活垃圾填埋污染控制標準》和《生活垃圾填埋場環境監測技術標準》等要求執行。
5.3科學合理地選擇衛生填埋場場址,以利于減少衛生填埋對環境的影響。
5.4場址的自然條件符合標準要求的,可采用天然防滲方式;不具備天然防滲條件的,應采用人工防滲技術措施。
5.5場內應實行雨水與污水分流,減少運行過程中的滲瀝水(滲濾液)產生量。
5.6設置滲瀝水收集系統,鼓勵將經過適當處理的垃圾滲瀝水排入城市污水處理系統。不具備上述條件的,應單獨建設處理設施,達到排放標準后方可排入水體。滲瀝水也可以進行回流處理,以減少處理量,降低處理負荷,加快衛生填埋場穩定化。
5.7應設置填埋氣體導排系統,采取工程措施,防止填埋氣體側向遷移引發的安全事故。盡可能對填埋氣體進行回收和利用;對難以回收和無利用價值的,可將其導出處理后排放。
5.8填埋時應實行單元分層作業,做好壓實和每日覆蓋。
5.9填埋終止后,要進行封場處理和生態環境恢復,繼續引導和處理滲瀝水、填埋氣體。在衛生填埋場穩定以前,應對地下水、地表水、大氣進行定期監測。
5.10衛生填埋場穩定后,經監測、論證和有關部門審定后,可以對土地進行適宜的開發利用,但不宜用作建筑用地。
六、焚燒處理
6.1焚燒適用于進爐垃圾平均低位熱值高于5000kJ/kg、衛生填埋場地缺乏和經濟發達的地區。
6.2垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術,審慎采用其它爐型的焚燒爐。禁止使用不能達到控制標準的焚燒爐。
6.3垃圾應在焚燒爐內充分燃燒,煙氣在后燃室應在不低于850℃的條件下停留不少于2秒。
6.4垃圾焚燒產生的熱能應盡量回收利用,以減少熱污染。
6.5垃圾焚燒應嚴格按照《生活垃圾焚燒污染控制標準》等有關標準要求,對煙氣、污水、爐渣、飛灰、臭氣和噪聲等進行控制和處理,防止對環境的污染。
6.6應采用先進和可靠的技術及設備,嚴格控制垃圾焚燒的煙氣排放。煙氣處理宜采用半干法加布袋除塵工藝。
6.7應對垃圾貯坑內的滲瀝水和生產過程的廢水進行預處理和單獨處理,達到排放標準后排放。
6.8垃圾焚燒產生的爐渣經鑒別不屬于危險廢物的,可回收利用或直接填埋。屬于危險廢物的爐渣和飛灰必須作為危險廢物處置。
七、堆肥處理
7.1垃圾堆肥適用于可生物降解的有機物含量大于40%的垃圾。鼓勵在垃圾分類收集的基礎上進行高溫堆肥處理。
7.2高溫堆肥過程要保證堆體內物料溫度在55℃以上保持5~7天。
7.3垃圾堆肥廠的運行和維護應遵循《城市生活垃圾堆肥處理廠運行、維護及其安全技術規程》的規定。
7.4垃圾堆肥過程中產生的滲瀝水可用于堆肥物料水分調節。向外排放的,經處理應達到《污水綜合排放標準》和《城市生活垃圾堆肥處理廠技術評價指標》要求。
7.5應采取措施對堆肥過程中產生的臭氣進行處理,達到《惡臭污染物排放標準》要求。