日本城市生活垃圾處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、日本城市生活垃圾處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2010-09-10 11:08 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng) 作者：邵靖邦摘要：日本政府對資源和環(huán)境保護(hù)非常重視。近年來，日本城市生活垃圾的總產(chǎn)生量和人均垃圾產(chǎn)生量無明顯變化，循環(huán)利用率和減量化率呈現(xiàn)出逐年增加趨勢，最終處理量呈現(xiàn)出逐年減小趨勢。焚燒是日本垃圾處理的主要方法，爐排爐和流化床是最主要的焚燒處理方式，填埋處理所占比例很小。日本仍在不斷改善垃圾焚燒技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高溫、高效率的燃燒，降低環(huán)境污染。 關(guān)鍵詞：日本；生活垃圾；焚燒 日本是世界上主要的工業(yè)發(fā)達(dá)國家之一，也是亞洲的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)大國。隨著工業(yè)化進(jìn)程的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口的增長、可利用土地資源的減少、以及能源問

2、題的尖銳化，日本不斷加強(qiáng)和完善環(huán)境保護(hù)的立法和環(huán)保措施的實(shí)施。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，日本在法律法規(guī)建設(shè)、環(huán)保技術(shù)水平和環(huán)保效果等方面都走在了世界的前列，其經(jīng)驗(yàn)對世界其它國家有重要的借鑒和指導(dǎo)作用。 1.政府對城市生活垃圾處理高度重視 為了減輕城市生活垃圾對環(huán)境的污染，在垃圾產(chǎn)生后，要迅速地進(jìn)行無害化衛(wèi)生處理。日本政府近年來加大了有關(guān)生活垃圾處理的立法建設(shè)，推出了更強(qiáng)更有效的環(huán)保政策。二戰(zhàn)后的日本，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，生活垃圾處理速度明顯落后于經(jīng)濟(jì)快速增長速度，大量城市生活垃圾非法堆放，造成了很大的環(huán)境問題。由于土地資源匱乏和能源需求加大，在日本無法建設(shè)大量垃圾最終處置場，促進(jìn)

3、了政府加強(qiáng)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的行動(dòng)。日本政府根據(jù)日本的實(shí)際情況，在近二十年來，主要推行技術(shù)改造和循環(huán)利用政策。隨著氣候變暖的趨勢越來越明顯，各國政府都加強(qiáng)了資源與環(huán)境領(lǐng)域的立法，并不斷加強(qiáng)相互協(xié)調(diào)和合作。日本政府近年來提出要建設(shè)“物質(zhì)循環(huán)社會(huì)（SMS）”，通過對垃圾的3R（Reduce，Reuse，和Recycle，即減量化、重復(fù)使用、循環(huán)利用）活動(dòng)，降低對資源的消耗，減輕對環(huán)境的污染。 日本在通過3R行動(dòng)推進(jìn)SMS的建設(shè)過程中起到了領(lǐng)導(dǎo)作用。3R社會(huì)的基本行為內(nèi)容是，通過各種方式減少生活垃圾的產(chǎn)生量，利用可以重復(fù)使用或循環(huán)利用的垃圾，對不可利用的垃圾進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚磙D(zhuǎn)換成資源或能源，以降低資源

4、消耗并減輕環(huán)境負(fù)荷。在2004年美國Sea Island召開的G8會(huì)議上，日本提出了通過3R行動(dòng)來推進(jìn)全球性SMS建設(shè)的倡議，得到了G8首腦的認(rèn)可。在2005年東京召開的部長級會(huì)議上，日本提出了“通過3R行動(dòng)實(shí)現(xiàn)全球性SMS行動(dòng)計(jì)劃”，在計(jì)劃中，日本率先開展生活垃圾零排放行動(dòng)，到2012年，日本將成為全球生活垃圾零排放的合作典范。 2.生活垃圾處理的基本情況 日本城市生活垃圾產(chǎn)生及處理的基本情況如表1所示。2006年，日本生活垃圾總產(chǎn)生量為5202萬噸，比上年減少61萬噸；人均生活垃圾產(chǎn)生量為1.115kg/d，比上年減少0.016kg/d；循環(huán)利用總量為1021萬噸，比上年增加18萬噸；中間

5、處理減少量為3506萬噸，比上年減少34萬噸；最終處理量為680萬噸，比上年減少53萬噸。2006年，日本生活垃圾的減量化率為97.5%，比上年增加0.4%；直接填埋處理率為2.5%，比上年減少0.4%；循環(huán)利用率為19.6%，比上年增加0.6%。在垃圾處理方式上，由于日本鼓勵(lì)循環(huán)利用和資源節(jié)約，其循環(huán)利用垃圾所占比例接近垃圾總量的20%。焚燒處理是日本最主要的生活垃圾中間處理方式，處理量占垃圾總產(chǎn)生量的75%以上。直接填埋的生活垃圾所占比例不足垃圾總產(chǎn)生量的3%，而且還在逐年下降。今后發(fā)展的垃圾填埋場，基本上都將作為最終處理廠使用。 表1.日本城市生活垃圾處理的基本情況 資料來源：日本環(huán)境省

6、的公開資料（MOE Press Release） 從日本生活垃圾產(chǎn)生量和處理量趨勢簡圖（圖1）上可以看出，在2001年到2006年的6年時(shí)間中，日本的生活垃圾總產(chǎn)生量和人均垃圾產(chǎn)生量均無明顯變化，循環(huán)利用總量、循環(huán)利用率和減量化率呈現(xiàn)出逐年增加趨勢，中間處理減少量、最終處理量和直接填埋處理率呈現(xiàn)出逐年減小趨勢。 圖1.日本生活垃圾產(chǎn)生量和處理量趨勢簡圖 3.生活垃圾的焚燒處理 焚燒是日本最主要的生活垃圾中間處理方式。隨著垃圾產(chǎn)生量及其成分的變化和環(huán)保要求的提高，日本政府對垃圾焚燒后污染物排放制訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在2002年12月，對垃圾管理法進(jìn)行了修訂，重新規(guī)定了二惡英及其它污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，還

7、要求燃燒氣體的溫度要保持在800以上，進(jìn)入除塵器的溫度低于200。同時(shí)，政府還加強(qiáng)了對燃燒效率和能源利用等方面的指導(dǎo)。日本是目前生活垃圾焚燒技術(shù)最先進(jìn)的國家，焚燒廠的數(shù)量位于世界第一位。由于日本的生活垃圾含水量很高，為達(dá)到完全燃燒狀態(tài)，需要以先進(jìn)的焚燒技術(shù)為基礎(chǔ)。日本的焚燒處理技術(shù)，主要是在自主開發(fā)或吸收國外的先進(jìn)技術(shù)后，在本國的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這些技術(shù)在日本成熟地應(yīng)用后，又開始向其它國家輸出。目前，日本主要的生活垃圾焚燒技術(shù)和設(shè)備供應(yīng)商有荏原（EBARA）、日立造船（HITACHI Zosen）、神鋼環(huán)境（KOBELCO Eco-Solutions）、川崎重工（KAWASAKI Heavy

8、 IndustriesI）、久保田（KUBOTA）、松下環(huán)境（MATSUSHITA Environmental）、三菱重工（MITSUBISHI Heavy Industries）、西原環(huán)境（NISHIHARA Environment）、田熊（TAKUMA）等。2001年至2006年間，在生活垃圾總產(chǎn)生量變化不大的情況下，由于垃圾循環(huán)利用的比例增加，日本生活垃圾焚燒處理的總規(guī)模呈略微下降趨勢。2006年，垃圾焚燒的處理規(guī)模為187823噸/天，比2001年減少了約7.35%（表2）。垃圾焚燒廠數(shù)量明顯減少、單位垃圾焚燒廠處理規(guī)模呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。垃圾焚燒廠數(shù)量從2001年的1680座減少為2

9、006年的1280座，其減少比例達(dá)23.81%，而單位垃圾焚燒廠的垃圾焚燒處理規(guī)模卻從121噸/天增加到147噸/天。隨著垃圾焚燒廠處理規(guī)模的增加，余熱利用方式也發(fā)生了變化，更趨向于熱利用效率更高的發(fā)電。從2001年到2006年，利用普通余熱的焚燒廠數(shù)量從1090座減少到869座，垃圾焚燒發(fā)電廠的數(shù)量從236座增加為291座。 表2.日本城市生活垃圾焚燒處理變化情況 資料來源：日本環(huán)境省的公開資料（MOE Press Release） 在日本，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行模式，把生活垃圾焚燒系統(tǒng)分成三種類型，即間歇給料焚燒系統(tǒng)（圖2）、半連續(xù)給料焚燒系統(tǒng)和連續(xù)型焚燒系統(tǒng)（包括連續(xù)給料焚燒和機(jī)械爐排焚燒系統(tǒng)），

10、其每天的運(yùn)行時(shí)間分別為8、16和24小時(shí)。在2004年全日本焚燒廠的統(tǒng)計(jì)中，連續(xù)型焚燒系統(tǒng)所占比例最大，達(dá)75.25%，半連續(xù)給料焚燒系統(tǒng)所占比例為20.82%，間歇給料焚燒系統(tǒng)比例最低，為3.93%。 圖2.日本生活垃圾焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行方式分類及其數(shù)量分布 根據(jù)焚燒爐的型式，把生活垃圾焚燒系統(tǒng)分成四種類型，即機(jī)械爐排爐、流化床焚燒爐、固定床焚燒爐和旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐（圖3）。在日本的垃圾焚燒廠中，機(jī)械爐排爐所占比例最高，在2004年1374個(gè)生活垃圾焚燒廠中占73.65%，其次是流化床焚燒爐，占15.72%。 圖3.日本生活垃圾焚燒系統(tǒng)的爐型分類及其數(shù)量分布 一般，間歇給料焚燒爐主要用于小規(guī)模的垃圾

11、焚燒廠，處理規(guī)模為50噸/天左右。連續(xù)型焚燒系統(tǒng)的處理規(guī)模至少為150-200噸/天。為了保證生活垃圾的連續(xù)和穩(wěn)定燃燒，日本建設(shè)了很多處理規(guī)模為300噸/天或規(guī)模更大的生活垃圾焚燒廠，并配有鍋爐或發(fā)電設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。日本垃圾焚燒廠數(shù)量的逐年減少與2002年垃圾管理法中調(diào)整污染物控制標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，一些經(jīng)過改造仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的焚燒廠被迫關(guān)閉。從建設(shè)和運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性考慮，建設(shè)規(guī)模大的垃圾焚燒廠是必然的發(fā)展趨勢。 影響垃圾焚燒最重要的兩個(gè)資源和環(huán)境問題是，污染物排放的控制（尤其是二惡英的排放控制）和焚燒產(chǎn)生熱能的回收利用。日本成功引進(jìn)吸收并應(yīng)用的氣化-熔融焚燒爐可以有效地解決上述問題。生活垃圾在氣

12、化爐（流化床焚燒爐或立窯式焚燒爐）中氣化，產(chǎn)生的氣體（包括碳化物）在熔融爐中燃燒并轉(zhuǎn)化成煙氣和爐渣。氣化熔融焚燒爐中垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫可以明顯降低二惡英的產(chǎn)生量，并使灰渣熔化結(jié)塊，從而提高了可用性。由于加入的燃燒空氣量較少，有利于熱能回收利用。 截止到2004年，日本新建和改造成的氣化熔融焚燒爐已經(jīng)在54個(gè)垃圾處理廠使用（圖4），并呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。 圖4.日本生活垃圾焚燒系統(tǒng)的燃燒方式分類及其數(shù)量分布4.生活垃圾的最終處理 城市生活垃圾經(jīng)過中間處理（如焚燒處理）后，其固體產(chǎn)物（殘余物）要進(jìn)行最終處理。一般，生活垃圾焚燒產(chǎn)生的灰渣，送到最終處理場進(jìn)行填埋處理。生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰，送到危

13、廢處理場專門處理。 在日本，最終處理廠是按工業(yè)垃圾的處理標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的，分為嚴(yán)格控制、普通控制和輕微控制三種類型，生活垃圾中間處理的固體產(chǎn)物屬于普通控制范圍。普通控制最終處理場的建設(shè)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)與生活垃圾衛(wèi)生填埋場相似。 對于沒有建設(shè)焚燒廠的城市，生活垃圾采取直接填埋方式處理，即在普通控制最終處理場進(jìn)行衛(wèi)生填埋。日本直接填埋處理的比例非常低，2006年的填埋量僅為130萬噸，占垃圾總產(chǎn)生量的2.5%。 根據(jù)日本的政策，直接填埋量還會(huì)繼續(xù)減少。 5.二惡英的控制 為了有效控制二惡英對環(huán)境的污染，日本從2003年開始實(shí)行新的二惡英煙氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)，生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中的二惡英的上限濃度為0.1ng-

14、TEQ/m3N，該標(biāo)準(zhǔn)對處理規(guī)模為4t/h及以上的垃圾焚燒爐有效，日本的大多數(shù)生活垃圾焚燒爐均包括在此范圍內(nèi)。為了滿足這一標(biāo)準(zhǔn)，各焚燒廠采取了有效措施來控制二惡英的排放，經(jīng)過改造仍不能達(dá)標(biāo)的焚燒爐則停止了運(yùn)行。在實(shí)行了新的排放標(biāo)準(zhǔn)后，2004年全日本生活垃圾焚燒廠二惡英的排放量僅為64ng-TEQ/m3N，（圖5）比1997年下降了98.72%。 圖5.日本生活垃圾焚燒廠二惡英排放量變化趨勢 日本還采取一系列技術(shù)手段控制日光燈（含汞）、電池、PCB、石綿、感染物質(zhì)混入城市生活垃圾，并進(jìn)行單獨(dú)收集，采用專用技術(shù)進(jìn)行處理。為了減少城市生活垃圾的產(chǎn)生量、減輕環(huán)境污染，日本政府不僅加強(qiáng)了立法建設(shè)，還對新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用及有效實(shí)施生活垃圾減量化的企業(yè)給予一定的政策和資金支持。 6.結(jié)論 （1）日本政府對資源與環(huán)境非常重視，促進(jìn)了生活垃圾焚燒處理技術(shù)的發(fā)展。 （2）近年來，日本生活垃圾的總產(chǎn)生量和人均產(chǎn)生量變化不大，生活垃圾循環(huán)利用的比例逐年增加，生活垃圾的直接填埋率和最終處理率逐年下降。 （3）日本生活垃圾焚燒處理的發(fā)展趨勢是，處理能力小、污染大的小型焚燒爐的數(shù)量逐漸減少，處理能力大、清潔生產(chǎn)的焚燒爐數(shù)量逐漸增加。將不斷創(chuàng)新、完善垃圾焚燒技術(shù)，以降低污染排放、使資源最大程度的循環(huán)利用。 （4）焚燒是日本最主要的城市生活垃圾中間處