趙振振 張紅亮 殷 俊 黃慧敏
(維爾利環保科技集團股份有限公司 江蘇常州 213022)
我國城鎮化的速度在未來很長一段時間仍將處于較高的水平,城市人口將持續增加,據國家統計局數據,至2019 年末我國城鎮化率已經達到60.60%,已經處于城鎮化加速階段的中后期,預計到2030 年中國城鎮化率將達到70%[7][11]。由此,城市生產生活過程中產生的垃圾也日益增多,垃圾的組分也更加復雜。
近年來我國政府高度重視環境保護問題,城市生活垃圾處理和污染防治工作也取得了顯著的效果[1]。然而,在我國城市生活垃圾產量顯著增加、城市人均垃圾產量與國外發達國家城市日趨相近的同時,我國城市生活垃圾分類、回收和末端處理能力發展相對滯后,與德國、日本等在城市生活垃圾處理及資源化利用領域走在前列的國家之間的差距仍然較大。城市生活垃圾的處理處置已然成為資源化管理的重要影響因素。考慮到全球范圍內對各種商品的需求仍不斷增長,同時我國作為進出口大國的實際情況,城市生活垃圾綜合處理處置及資源化利用勢不可擋,而掌握城市生活垃圾組分及垃圾產量的一般規律對正確制定垃圾綜合處理處置及資源化利用方案具有重要意義。
下文將對城市生活垃圾組分、城市生活垃圾產量及組分的影響因素、中國城市生活垃圾特點進行論述。
生活垃圾成份較為復雜,主要包括:餐廚廚余垃圾、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃、陶瓷碎片、磚瓦渣土、糞便、廢家具、廢舊電器、庭院廢物等。在我國,廣義上生活垃圾被分為三大類:有機物(植物、動物)、無機物(灰土、磚瓦等)、可回收物(典型的有紙類、塑料、玻璃、金屬)[8]。
在城市生活垃圾管理過程中,若能掌握城市生活垃圾組分、不同組分的占比及兩者的變化規律,對城市生活垃圾正確地進行處理處置有著重要的指導意義,同時能為垃圾資源化回收利用提供理論和數據支撐。而實際工作中,精確預測某一個具體城市的垃圾組分非常困難,只能通過分析類似城市已有數據,以掌握垃圾組分及占比的一般規律。綜合來看,經濟越發達的城市,其可回收物的比例越高,垃圾組分也更加復雜。在經濟欠發達地區,相應的城市生活垃圾中可回收物質占比相對較少[10]。
通過不同城市的垃圾組分數據比較分析了城市生活垃圾的組分特點。不同城市的生活垃圾組成存在顯著差異。其中餐廚、廚余垃圾占比差異較大:印度班加羅爾為75%,巴拉圭亞松森61%,奧地利維也納23%,美國貝克薩爾縣43%;根據KFW(德國復興信貸銀行)的數據,低收入國家的餐廚、廚余垃圾占比可達50-70%,而高收入國家餐廚廚余垃圾占城市生活垃圾總量的25-40%。
可回收物中的紙類來源于報紙雜志、廣告宣傳、辦公教育、產品包裝等,不同城市生活垃圾中紙類占比也有較大差異:班加羅爾少于3.1%、亞松森12.2%、維也納33.6%及貝爾郡34%。紙類在生活垃圾的占比則可以間接地反映城市的經濟和教育水平,經濟和教育越發達的城市,其城市生活垃圾中有價值的物質占比也會越多。在紙類垃圾中,高收入國家和低收入國家在城市生活垃圾中的占比所體現的差距更加明顯,高收入國家紙類垃圾占比可達25-40%,而低收入國家紙類垃圾占比只有2-6%。
據美國《生物循環》雜志數據,從1989 年到1998 年,美國垃圾產量增加了9×107噸,根據經合組織數據,2010 年美國全年垃圾產生量達到了2.27×108噸。日本近年來垃圾產量有所下降,但1989 年前一直以5-7%的速率增長[4],到2010 年日本全年垃圾產生量達到4.5×107噸。與日本相似,德國垃圾產生量從1995 年至2000 年上升至峰值,隨后開始下降,到2005 降低到近些年的最低水平[12]。
2016 年全球人均產生垃圾量為每天0.74kg(270kg/E·a),而亞太地區人均為0.56kg,在亞太范圍內,新加坡以人均3.72kg 高居首位[13]。同時,根據世界銀行發布的報告,全球高收入人口2016 年人均生活垃圾產生量為1.58kg/d。城市生活垃圾產生量主要取決于當地的生活條件、消費模式、當地的組織以及商業活動。一般而言,居民生活條件水平越高,則產生越多的消費,因而帶來更多的浪費以及城市生活垃圾量的增加。從圖1 可以看出,主要發達國家人均年生活垃圾產生量明顯高于全球平均水平(270kg/E·a)。丹麥、美國、瑞士等發達國家的人均垃圾產生量甚至接近世界平均水平的3 倍。

圖1 主要發達國家人均年產生生活垃圾量kg/(E·a)(數據來源:OECD)
根據世界銀行的數據,在一些低收入國家(如:塞拉利昂、剛果),其居民年人均垃圾產生量只有約70kg/(E·a)。圖2 為不同收入國家年平均垃圾產生量經驗值,人均可支配年收入小于905美元的的國家,其生活垃圾年平均產生量在70-180kg 之間,而人均可支配年收入大于11000 美元的高收入國家,其生活垃圾年平均產生量在300-800kg 之間。

圖2 生活垃圾產生量與居民收入關系[14]
城市生活垃圾組成及產量受到很多因素和框架的影響或制約。其中法律法規、社會經濟條件、廢物管理框架的頂層設計以及垃圾收集區域結構起著最基本的作用[10]。在現代社會中,居民的生活水平(社會環境、收入等)受教育程度和消費者行為是影響城市生活垃圾產生量和組分的重要因素。但需要注意的是,很多因素并不是孤立的,它們之間相互依存相互影響,有時甚至相互制約。
我國隨著城市人口增長及居民消費能力的提高,城市生活垃圾的總產生量呈現逐年增長的趨勢[2]。自1979 年以來,我國垃圾總量平均以每年8%-10%的速度增長,1998 年垃圾產量達到1.4 億噸[4]。而根據生態環境部發布的《2020 年全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》顯示,2020 年,196 個大、中城市生活垃圾產生量為23560.2 萬噸,處理量為23487.2 萬噸,處理率達99.7%,城市生活垃圾量約占我國垃圾總量的17.07%。城市生活垃圾產量最大的是上海,2020 年全年垃圾產量約1076.8 萬噸,其次是北京1011.2 萬噸,接下來是廣州、重慶和深圳。上海作為我國嚴格實行垃圾分類的先行城市,2019 年全年垃圾產量達到1052 萬噸,其中濕垃圾日產量為7453 噸、干垃圾日產量為17700 噸、可回收物日回收量為4049 噸,2019 年全年垃圾產量相比于2014 年增長約43%。2020 年,在全國省級行政區中,廣東省、江蘇省、浙江省的年生活垃圾清運量位居全國前三位,分別約3500 萬噸、2500 萬噸和2000 萬噸。
在上文中提到,城市生活垃圾清運量與城市居民的生活水平有著密切的聯系,發達國家城市居民的人均日產垃圾量一般為0.7-1.3kg,中等收入國家為0.5-0.9kg,低收入國家僅為0.3-0.6kg。根據世界銀行提供的數據,我國屬于中低收入水平,理論垃圾量約為200kg/(E·a)。
有些學者認為中國某些城市人均生活垃圾年產生量達到450-500kg[17]。根據數據統計,我國上海市人均生活垃圾年產生量為443kg、北京市為469kg、廣州市為549kg 以及蘇州市553kg。以上數據可以說明,在我國長三角和珠三角的某些城市,其生活垃圾產生量已經達到發達國家水平,人均垃圾產量明顯高于中西部地區。同時,商品消費的顯著提高促使我國城市生活垃圾也隨之增加,我國新的消費形式(快遞、外賣)帶來的商品的過度包裝也使包裝垃圾成為我國城市生活垃圾的重要組成部分。另一方面,我國城市生活垃圾回收率較低(12%-17%),與OECD 的平均水平34%仍有較大差距,而與發達國家之間的差距更加明顯。因此,我國生活垃圾產量在未來一段時間仍將保持較高的速率(5%)增長。
總體而言,我國城市生活垃圾變化規律符合城市生活垃圾變化的一般規律,隨著社會經濟發展和居民生活水平的提高,可燃份和熱值將逐漸提高。同時,紙張、塑料、金屬以及玻璃等可回收利用成分將逐年增加。但我國城市生活垃圾熱值低、含水率較高以及餐廚廚余垃圾占比高仍將是我國城市生活垃圾組分的主要特點,并將在未來20-30 年不會發生根本性改變。
廣州和重慶是我國南方以及中西部典型城市,垃圾組分中的餐廚廚余垃圾有機含量與其他國家的城市相比,在總量和占比上都處于較高水平。我國垃圾中的有機物(主要是廚余垃圾)含量一般為50-55%之間,有些城市可達60%甚至更多;我國紙類垃圾占生活垃圾總量約5-10%,而在我國一些商業特別發達以及教育資源相對集中的城市紙類垃圾含量可達15%;塑料垃圾占比為10%左右,而其他可回收生活垃圾(玻璃、金屬、織物)等占比共約10%。
從數據分析來看,我國生活垃圾變化情況正處于總量快速增長且可資源化組分逐漸增多階段。而與西方發達國家不同的是,在社會經濟及居民生活水平與同期發達國家相似情況下,我國城市生活垃圾中餐廚廚余垃圾占比依舊較大。
對城市生活垃圾的處理處置的目標是將城市產生的垃圾進行減容、減量、無害化和資源化處理。目前世界范圍內應用最為廣泛的城市生活垃圾處理技術主要有填埋、焚燒以及機械生物處理。我國對城市生活垃圾的處理處置水平相對較低,目前應用最為廣泛的為衛生填埋處理,達到80%;而采用焚燒的城市生活垃圾量占總垃圾量的15.6%,采用機械生物法處理的垃圾量則只有2.7%[1]。
而隨著中國城市經濟和社會的發展、城市生活垃圾總量及垃圾組分的變化,衛生填埋顯然已經不能滿足我國對城市生活垃圾的處理處置要求。在此背景下,垃圾焚燒和機械生物處理在我國大中型城市得到了迅速發展。
2020 年7 月,發改委、住建部和生態環境部三部委聯合發布的《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》中提出,到2023 年,基本實現原生垃圾零填埋,地級市以上,以及具備焚燒能力的縣城,不能再新建原生垃圾填埋場。因此,未來我國城市生活垃圾將不能直接進行衛生填埋,垃圾填埋也將更多的作為垃圾焚燒和機械生物處理的補充和城市應急固廢處置設施使用。城市垃圾填埋場未來的主要功能:一是作為垃圾焚燒后的飛灰最終處置設施;二是在垃圾焚燒廠檢修或故障時,作為生活垃圾的應急處理設施;三是作為廚余垃圾的沼渣或堆肥產物的臨時儲存和二次腐熟設施;四是作為城市遭遇突發公共安全事件時的應急固廢處置設施。
從2015 年開始,國內垃圾焚燒建設和運營項目上馬,城市生活垃圾焚燒進入了一個迅速發展的階段,新項目的投運量、擁有垃圾焚燒的地級市數量、焚燒總處理噸位,比前十五年的總和還要高。而根據研究調查,我國城市生活垃圾供應不足,垃圾焚燒區域性產能過剩,正在成為困擾垃圾焚燒企業正常運營的難題,有些垃圾焚燒場甚至因為垃圾供應不足問題,將附近已經封場的陳腐垃圾挖出來送到焚燒廠進行焚燒處理。一方面部分城市環衛收集體系建設速度緩慢,在規劃實施過程中,前段規劃不足,導致負責垃圾收集環衛體系建設進度緩慢,使得垃圾焚燒產能過剩。另一方面,隨著我國垃圾分類工作的進行,分類收集的濕垃圾含水率較高、熱值較低,不適合采用垃圾焚燒處理,減少了焚燒項目的垃圾供應鏈。考慮到政策推進程度、焚燒補貼調整、資源化水平提高及成本制約等因素影響,城市生活垃圾焚燒可能會進入一個緩慢增長的階段。
目前我國餐廚廚余垃圾處理能力較弱,餐廚處理能力缺口較大。根據調研數據,我國已建成餐廚、廚余垃圾處理項目120余個,項目平均約為200 噸/日處理能力,現有餐廚廚余垃圾處理能力產能不超過3 萬噸/日,餐廚廚余垃圾機械生物處理率不足10%。2019 年6 月,住建部、發改委、生態環境部等九部委聯合發布的 《關于在全國地級及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》中要求,到2025 年,全國地級及以上城市基本建成生活垃圾分類處理系統。因此,在此政策背景下,我國餐廚廚余垃圾產業鏈市場熱度將快速提升。
2020 年11 月,住建部等部門聯合印發的《關于進一步推進生活垃圾分類工作的若干意見》中指出,力爭到2035 年,全國城市生活垃圾回收利用率達到35%以上。鑒于我國城市生活垃圾中廚余垃圾占比超過50%,城市生活垃圾中的可回收物占比與國外發達國家相比仍處于較低水平,且這一基本情況由于我國經濟水平發展情況及飲食文化習慣在短期內不會發生根本改變。如果要在2035 年使得我國城市生活垃圾達到35%回收利用率,餐廚廚余垃圾的資源化程度將會起到關鍵作用。
2020 年9 月22 日,中國在聯合國大會表示:中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力于2030 年前達到峰值,努力爭取2060 年前實現碳中和。對城市生活垃圾進行資源化回收處理并建立全鏈條的資源回收體系,可對我國實現碳中和承諾起到重要的推動作用。而對城市生活垃圾的資源化處理處置則離不開垃圾分類,因此垃圾分類將是我國垃圾資源化回收處理路途上的重要一站。
中國目前已經是世界上產生垃圾最多的幾個國家之一,且隨著城鎮化的進程,垃圾產量將繼續增多且組分將會更為復雜。目前我國針對城市生活垃圾的相關政策不斷出臺,且相關的配套措施也在不斷加碼,但需要明確的是,我國垃圾處理處置總體水平仍處于落后位置,相關的垃圾處理技術裝備、數據和專業人才仍存在較大缺口。但我國在互聯網、大數據、物聯網以及云計算等方面目前處于世界前列,同時我國智能手機的覆蓋率較高,未來不同城市垃圾分類及相關管理工作若能與中國的優勢技術相結合,我國城市生活垃圾處理處置總體水平可以迅速趕上發達國家。此外,在垃圾分類和實現“碳中和”大背景下,我國環保產業將迎來新的發展機遇,智能化垃圾分類、智能化回收及轉運、原材料物質回收以及熱能應用等技術將會得到迅速的發展。
(1)要實現我國城市生活垃圾無害化和資源化處理的目標,需要綜合考慮城市生活垃圾的組分、產量以及社會經濟條件等因素,因地制宜地開展城市“垃圾分類”工作。
(2)我國城市生活垃圾無害化和資源化處理的關鍵在于對城市分類餐廚、廚余垃圾的收集和有效處理,而機械生物處理技術是分類有機垃圾的重要處理手段。
(3)在新的“碳達峰·碳中和”政策背景下,新型節能高效的城市生活垃圾處理技術將得到迅速的發展。