第 2 章 我国城市生活垃圾现状及生活垃圾焚烧的前景分析
最近几年，随着城市化进程的不断加速，城市人口的迅速增长，城市生活垃圾产生量也随着迅速增多，继而污染环境。根据相关资料的统计，截至到 2013年底，每年我国城市生活垃圾产量持续增长，速度约为年均 8.98%，然而目前垃圾处理方式主要还是垃圾填埋，随着社会的持续发展以及国家新的五年计划的提出，在未来垃圾主要的处理方式将转向垃圾焚烧发电。
2.1 城市生活垃圾概述
生活垃圾（municipal solid waste）是指人们在正常生活过程中或其它和生活相关的日常行为活动的过程中所产生的固态废弃物，与国家的相关法律、法规所规定的可以当作生活垃圾的固体固态废弃物。
动态性是城市生活垃圾具有的典型特征，主要表现为：
1、混杂性
生活垃圾的混杂性其实就是说生活垃圾种类形状大小等比较混乱复杂。我国为了改变垃圾的混乱复杂性，已经采取了多种相关措施，例如推行垃圾分类回收，从而为了能够更快速准确有效率的对垃圾进行分类回收处理，力争做到垃圾处理的分门别类，降低混杂性。
2、波动性
生活垃圾是每一个人在日常活动中的必然产生物，只是不同的人不同时间所产生的垃圾种类与数量有一定差异，将生活在同一城市成千上万居民产生的垃圾收集在一起，可想而知，每天收集的生活垃圾物理成分的比例总是处于波动状态。
3、时间与空间性
由于不同地域、不同时期，人们的社会、经济活动的差异，表现出生活垃圾的差异性。即使是在同一地域、同一时期，随着人们的社会、经济活动有趋同性，生活垃圾特性的不稳定性也表形为在一定范围内波动。
4、持久危害性
大自然的生态系统处理垃圾的能力是有限的，即使垃圾分类回收分类处理能够在一定程度上减轻对环对自然生态系统境的压力，但也不可能十分彻底地回收利用，因此，大量的生活垃圾给我国众多城市都带来巨大压力，垃圾合理化处理成为世界共同关心的问题。垃圾对自然环境的危害主要表现在对土壤、水体、大气的污染远远超出环境自身净化的能力，积蓄到一定程度会给人们带来甚至是灾害性的影响。
2.2 我国城市生活垃圾的现状分析
生活垃圾产生量是决策垃圾收集、清运、处理与处理规模、处理方式的基础参数，也是确定垃圾焚烧厂处理规模的非常重要的基础数据之一。我国生活垃圾产生量多以环卫部门清运量的统计为准，一般为日产日清。
2.2.1 我国城市生活垃圾的产生量及其影响因素
生活垃圾产生量总是遵循某些准自然法则的，大体上表现为什么人丢弃什么垃圾。男女老幼有不同特征的垃圾产生，但又没有绝对性的规律。研究者从垃圾学角度提出，按社区五天产生的塑料重量乘以研究出的经验系数即可获知该社区的居民数量。尿不湿是婴儿的特征性垃圾，但体弱多病的老人也有使用的，相对来说这种特征还是比较明显的，因此有研究者提出，按社区五天产生的尿布重量乘以研究出的经验系数即可获知该社区的婴儿数量。经常性丢弃掉的药瓶及其包装盒多归结为老年人的特征性垃圾，但常常是将吃完药的瓶子存放在柜子里而不马上扔掉，甚至是存放了很长时间。此外化妆品包装多为妇女的特征性垃圾，男用化妆品也在流行，只是我国尚很少有使用的。对这种垃圾目前是没有得出量化模型。生活垃圾产生量的另一准自然法则是，富裕人产生的垃圾特征表现为体积大且重量轻，贫穷人的垃圾则表现为数量少且较重。如欧洲大城市的纸类占生活垃圾总重量的 30%-50%，易腐垃圾占 15%-30%。
20 世纪 90 年代中期以前，城市生活垃圾多采取掩埋、堆放等处置方式，环卫设施建设比较落后，主要运输方式是以开放式的 5t 卡车为主，垃圾处置厂基本没有设置单独的计量设施。此后在短短几年内迅速更换为集装箱收集和运输方式。直到此时，对垃圾清运量基本是以垃圾运输车的吨位（简称车吨）统计的，实际清运量需要按车吨 50%-70%进行修正[53]。到 90 年代后期，随着生活垃圾无害化填埋、焚烧及好氧堆肥等垃圾处理方法的实施，各地垃圾收集系除了采用5t 集装箱垃圾运输车为主外，逐步配置了压缩式垃圾中转站等垃圾转运设施，并装备了一些 8t、10t 及 15t 压缩式垃圾运输车，同时设置了汽车衡等计量设施，形成二级收运系统。随着垃圾计量设施的建立，统计的垃圾清运量与实际清运量的符合性大大提高了。尽管如此，一些垃圾统计数据可能会有一定偏差。
一方面，根据相关报道，随着我国城市数量及人口的迅速增加，城市生活垃圾的产生量也会持续增长。另一方面，根据我国城市燃料政策，平均居民直接燃用煤量将会继续减少。据估计，我国城镇生活垃圾产生量仍将以 3%-6%的速度增长[54]。
我国历年城市生活垃圾清运量及人均清运量如下图 2.1 及 2.2 所示。
当城市生活垃圾管理等方面的政策更加完善时，其影响与实施力度将成为影响生活垃圾产生量的主要因素。例如 1989 年日本东京的垃圾产生量达到历史最高的日产生 490 万吨，此后，制订了东京废弃物的处理以及再利用的相关条例，并形成了循环型社会经济体系，即“东京减肥计划”，目标指向在生产、流通、消费各个阶段减少垃圾产生。在推行再循环过程中，向居民提供操作性很强的导向，并总结为“请您用三个 R 协助减少垃圾”，即减少成为垃圾的东西（REDUCE）、不用的东西不扔掉想办法再利用（REUSE）、再次循环成为资源（RECYCLE）的导向。通过这种不懈的导向以及现场指导，城市生活垃圾产生量逐年减少，如表2.1 所示。
我国一直在从预防、限制垃圾产生到废物循环利用，再到垃圾处理与处置，保护环境等环节全方位地推进减少垃圾产生量、有效治理垃圾的工作。在预防、限制垃圾产生的环节，除了推行禁止过度包装、净菜进城等限制性措施，还鼓励提高产品质量以延长产品使用寿命。在循环利用的环节，鼓励改变提高更新率，短寿命的商业行为，并考虑产品的生态成本。在垃圾处理与处置环节，国家和地方都在加大环卫资金投入，全面提高垃圾收集、运输、二次转运以及填埋、焚烧等水平，达到环境和谐。
2.2.2 我国城市生活垃圾产生量及预测
1. 生活垃圾产生量
生活垃圾产生量应根据实际计量统计的数据确定，并按服务区的城镇居民人口进行核算。
按项目服务区城镇居民区人口计算垃圾的产生量，应充分注意服务区人口数量的准确性和分布区域特征区。其中，分布特征区指居民区、事业区、商业区（指商业/饭店聚集区、娱乐场所、交通枢纽站等）、清扫区等；人口数量构成包括：常住人口+临时居住人口+流动人口×变化系数（一般取 0.4-0.6）。可按下式计算项目服务区城镇居民区人口计算垃圾产生量：
式中 Y－按人均日产生垃圾量计算的服务区日垃圾产生量；Q—分布特征区中居民区的分布比例，一般取 0.6-0.7 并根据各地区实际情况调整；Ri—不同生活区特征的人均日产生垃圾量 Ri=(Wi*qi)/Si；Si—按燃气区、燃煤采暖单气区、燃煤区、混合区（前述两种或以上的区）分类特征的居民区人口数量（也可以根据当地特点进一步细分居民区分类特征），如表 2.2 所示：
2.生活垃圾产生量的预测
垃圾产生量预测一般是依据主要影响因素为基本条件，分析原因与结果之间的关系，建立数学模型，预测垃圾产生量的未来发展趋势和水平。目前行业预测标准方法是回归分析方法。此外，还有应用如灰色理论等进行预测。对垃圾产生量预测的案例在一些文献中多有介绍，这里就不再多说了。
《城市生活垃圾产量计算及预测方法》 CJ/T106-1999 中规定的垃圾产量预测方法是回归分析法，预测要点如下：
a. 以预测年相邻年度为基准，将连续上溯 5-8 年的垃圾产量作为预测基数。
b. 预测回归分析：根据垃圾产量（基数），以预测年度（X）为变量，使用逼近垃圾年产量的最小二乘法求的预测垃圾产量（Y）。回归曲线方程（1）线性回归方程：
xi—计算垃圾产量基数的年度yi—各年度垃圾产量基数（t）（2）指数回归方程：
令 y*=lnY ， a=lnd ，b=lnc进行方程变换 y*=a+bXc. 按照相关系统方程求出相关系数（r），确定对于垃圾变化来说，其回归方式是线性还是曲线，最后取相关系数高者进行计算。
2.3 我国城市生活垃圾处理方式的现状分析
2.3.1 我国城市生活垃圾处理方式
1. 生活垃圾填埋处理
由于垃圾填埋技术具有操作简单、不限种类等特点，填埋技术一直是我国大部分城市处理生活垃圾的主要方式。但这种处理方式也存在许多缺点，诸如土地占用面积较大，二次污染较为严重等问题。首先，地下水及土壤会被垃圾渗滤液所污染，空气质量也会受到垃圾堆放所产生的臭气的严重影响；其次，甲烷气体会在垃圾发酵过程中产生，容易引发火灾等隐患，也会导致温室效应；再次，不同填埋场的处理能力不同，服务期满后需要建立新的处理场，因此土地资源会被进一步占用。然而目前，填埋处理仍是我国城市生活垃圾的主要处理方式[55]，几种不同处理方式的比例如图2.3所示。
根据环保措施及标准来判断，生活垃圾填埋场的可分为三种方式[56]：
（1）非卫生填埋（堆放、简易填埋）
我国目前多数城市一直沿用非卫生填埋场，其不仅没有环保措施，更无环保标准。这类填埋场也可称为简易堆场或露天堆置场，它的存在必定会给周围环境带来污染。
（2）准卫生填埋
准卫生填埋场在我国也占据较大比例，其虽有部分环保措施，但并不齐全；或者虽有齐全环保措施，但达标率较低。
（3）卫生填埋
发达国家普遍采用卫生填埋技术，填埋类型主要为封闭型填埋场。这一设计理念要求严格限制渗入到地下含水层，把垃圾填埋场对地下水污染的程度降低到最低，但这要求也随着社会的发展而不断提高。
2. 生活垃圾堆肥处理
生活垃圾的堆肥处理是指将城市生活垃圾收集成堆、保温储存、发酵，在人工控制相关影响的条件下，利用微生物本身的生化分解能力与作用，把垃圾中的有机物分解转化为稳定的腐殖质的涉及到生物反应和化学反应的综合过程。
目前，我国生活垃圾堆肥的处理方式可分为两类：
（1）好氧堆肥
好氧堆肥比较明显的特点是：分解速度较快，分解过程稳定，并且周期较短。10-15天即可完成一次发酵，10-20天完成二次发酵。
（2）厌氧堆肥
厌氧堆肥具有工艺简单，自然发酵分解有机物等特点，环保措施不齐全，因而投资运行成本较低，比较适合中小城市的应用。
3. 生活垃圾焚烧处理
自 1985 年深圳从国外引进垃圾焚烧技术与设备后，我国才开始采用焚烧技术对垃圾进行处理。采用焚烧技术这种方式在我国仍处于初级发展阶段，原因主要有以下几个方面：我国经济技术条件相对落后，城市垃圾中的可燃物比重小，对焚烧技术的研究不够深入以及综合因素的影响。但是，城市生活垃圾的构成比例随着我国经济发展水平的提高以及人民生活水平的不断提高，发生了很大的变化。总体上，可燃、易燃物已增长到 40%-60%，生活垃圾的这个热值基本上能够直接入炉进行焚烧处理。另外，随着城市垃圾产生量的迅速增长，消纳垃圾已成为很多城市的一大难题，因此很多城市都把垃圾焚烧处理作为研究的重点。我国的垃圾焚烧处理厂日益增多，据统计，我国在 2012 年已建成投入使用的生活垃圾焚烧处理厂有 123 座。
焚烧处理要在高温炉中进行，可燃成分在垃圾燃烧过程中要进行充分的氧化（碳、氢、硫等元素与氧的化学反应），对于这个过程所产生的热量，可以用于发电或供暖。但是，垃圾焚烧过程中不仅会释放出热能，也会产生烟气及固体残渣，因此，对于焚烧处理的后续环节也是必不可少，可分为以下四个步骤：热能回收、烟气净化、残渣消化。
处理量大、减容性好、无害化彻底，是焚烧处理技术所特有的优点，而实现垃圾的能源化，就可以利用其焚烧过程所产生的热量，给不同地区提供电能或者热能。对于焚烧法，它几乎可以处理所有的有机性废物，即使是无机与有机混合的固体废物，也同样适用此种方法进行处理。目前，世界众多发达国家普遍应用焚烧处理技术。对于我国，主要从两方面焚烧技术进行发展，一方面是对国外焚烧炉的引进，另一方面是对国内焚烧炉的自主研发。当前，很多企业、研究所和大学已经开始了对其的专门研究，同时也开发其成套设备。
2.3.2 我国城市生活垃圾处理方式的比较分析
经过以上分析，可以得出三种处理方式各自的优缺点，如表 2.5 所示。
垃圾焚烧处理与其他几种垃圾处理方式对比发现，利用垃圾焚烧技术处理垃圾有很多优点，比较明显的优点是：垃圾焚烧占地面积较小；并且能够快速并及时处理巨量的垃圾，能够减少处理垃圾等待的过程中暴露在露天场地上产生的大量恶臭并对附近环境产生的严重的污染；另外垃圾焚烧减容、减量效果非常好，能够减少容量达到 85%左右；另外由于垃圾焚烧产热值的数量较大，并且可以通过焚烧产生热量的回收进而能够用于供暖供热与焚烧发电，并且能够得到不小的经济方面的收获与回报；不过最重要的是，随着社会的发展和相关技术的提高，垃圾焚烧处理的成本费用将会进一步降低，经济效益较好。
2.4 我国城市垃圾处理行业的发展趋势——垃圾焚烧
在许多发达国家和地区，都将生活垃圾焚烧并进行余热利用，可以有效地实现节能减排目标。我国的生活垃圾焚烧发展虽有一定的阻力，但越来越多的人们已经认识到这是垃圾处理的必然选择，因此，将生活垃圾进行焚烧处理将会是我国垃圾处理行业的发展趋势。
2.4.1 国家政策分析
我国对生活垃圾焚烧处理方式的研究起步较晚，直到“八五”期间才被列为国家科技攻关项目。截止到二十一世纪初，我国国内也仅仅只有四川的乐山、广东的深圳、江苏的徐州等比较少的城市建立了生活垃圾焚烧处理的专门场地和设施。但近十几年来，尤其是国家最近出台了新的五年规划，政府政策法律法规等都对垃圾处理提出了新的要求，生活垃圾的焚烧发电处理在国家层面已经明确提出，并在今后几年内大量建设与投资。
我国目前垃圾焚烧发电厂主要分布在经济较为发达的地区，以及一些较大城市，例如浙江、江苏和广东三省等，其垃圾焚烧发电厂数量居全国前三位。随着经济不断发展，我国中西部地区也将选择建立生活垃圾焚烧发电厂。2010年，新建垃圾焚烧厂超过50座，明显高于2009年，而目前全国仍有十余座垃圾焚烧厂处在规划拟建设过程中。2010年，新建垃圾焚烧项目主要分布在长三角和珠三角地区，以广东、江苏、湖北和浙江比较多，其它如湖北、北京、天津、河北等地区也相继增加不少。
截至到2013年底，全国生活垃圾焚烧厂等级评定工作在我国首次开展，由中国城市环境卫生协会组织主要负责。据相关统计，全国共有54座生活垃圾焚烧厂参加此次评定，且均为1年以上的投入运行时间。对于这50多座生活垃圾焚烧厂来说，它们实际上代表了目前生活垃圾焚烧发电厂的最高水平，在投入运行的100多座的厂区来说，原因是建设运行整体水平在我国当前炉排炉比较高，因此，可见，垃圾焚烧的处理方式正呈现快速发展态势。
2.4.2 环境效益分析
根据国家环境保护部最近研究预测，在我国“十二五”期间环境保护方面投入预计将达到3.1万亿元，其中有1万亿元用于处理设施的投资，垃圾处理方面将是重点领域重点行业。另外我国环境保护产业仍将保持年均15%-20%的增速。在新国家政策与新环境的推动下，生活垃圾焚烧处理行业将迎来一个巨大的崭新的发展建设阶段，其中市县级的生活垃圾焚烧处理厂，特别是县城生活垃圾焚烧厂的建设数量将会迅速大量增加[57]。
目前，我国正处在初级阶段的垃圾治理，基础设施较差且水平较低，因此要想满足我国可持续发展的关键性要求，就必须对城市生活垃圾进行科学合理的治理。我国目前的大部分城市，尤其是一些经济发展较低的城市，采用的普遍都是露天堆放在市郊的处理方式，这使得这些城市边缘化，同时其郊区常年遍布垃圾、恶臭漫天且污水横流，进而使我国产生了各种各样的严重的环境问题。如今，在我国城市生活垃圾处理的方式中，仅占2%应用技术为填埋和堆肥技术，而处理城市生活垃圾采用焚烧的方式，可以从垃圾中回收到大量的热能，不仅可以避免垃圾因长期堆放而产生的恶臭问题，还可以使烟气中污染物通过焚烧烟气技术进行处理，当其含量达到国家规定的标准后，在大气中排放，从而不会对大气产生危害，有效地做到爱护环境，走可持续发展道路。
2.4.3 能源收益分析
城市生活垃圾经过焚烧，获得高温烟气，热能通过余热锅炉将能量传递给水，使水转变为蒸汽可用来进行余热发电、供热和电热联产。根据相关测定，措施如果得当，1t城市生活垃圾进行焚烧后，约可以获得的电力生产能力高达300 KW，因此，我们完全可以将垃圾焚烧看成是第二能源，从而使其起到缓解城市能源短缺的作用。
2.4.4 经济利益分析
对于一个日处理量为1000吨的垃圾焚烧厂来说，其占地面积大概需要5万平方米（约75亩地）。年焚烧处理的垃圾量大约可以达到33万吨。按照一个周期为20年来计算，通过焚烧处理的垃圾量大约可以达到660万吨。如果采用生活垃圾填埋处理的方式，并且按每立方米填埋1吨垃圾的能力来计算，则还需要660万立方米容积空间，因此足以说明这种垃圾处理方式在未来的不可行的。同时，焚烧处理可使垃圾减小体积约90%，减轻重量约80%，也是“减量化”效果较好的。
垃圾焚烧厂大大节约了土地资源，也就是说建一填埋场的面积至少可以建两个以上的垃圾焚烧厂，同时在设计垃圾焚烧厂时，其使用寿命一般在30年以上，有的甚至可以达到50年。在今后的几十年内处理周边生活垃圾并对城市发展及规划起到很大作用。
如今，利用焚烧技术处理生活垃圾即将进入正常发展轨道。
我国生活垃圾焚烧厂的选址与建设，一方面要重视厂址选择、技术、经济，以及生态、环保等因素，另一方面最重要的就是要注重社会方面的因素。目前，我国污染物指标标准已经完全按照世界最先进的欧盟标准执行，垃圾焚烧产生的污染无指数虽符合其标准，但国内公众反对垃圾焚烧厂建设的声音仍然很大。主要原因也可以理解，建设一个生活垃圾焚烧厂，毕竟不同于建设对居民身心健康有益的休闲公园或是运动场等，其或多或少都会对环境产生影响，不仅包括对交通方面的影响、嗅觉（臭味）方面的影响，以及附近周围居民心理方面的影响，更重要的是对房地产开发过程中的无形影响等，这些影响都是显而易见的。
目前，对于生活垃圾焚烧厂的选址及建设问题，政府和民众都逐渐认识到了它的重要性和敏感性，因此，一旦突破了生活垃圾焚烧厂厂址选择及建设问题的困境，生活垃圾焚烧厂的规划与建设将会无疑地走入正常发展的轨道。
2.5 本章小结
本章主要对我国城市生活垃圾及生活垃圾处理方式的现状进行分析，结合现在城市生活垃圾的产生量，给出了具体的城市预测垃圾产量的方法以及相关的预测模型。另外，通过对比说明了垃圾焚烧处理方式是我国乃至全世界的垃圾处理趋势，同时阐明了垃圾焚烧处理方式明显由于其他处理方式。最后，通过对我国的现实情况的分析，结合相关政策的研究以及国家“十二五”规划，分别从政策、环境、能源以及经济等方面进行分析，发现我国城市未来生活垃圾处理的趋势就是垃圾焚烧发电。
