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2016年中国垃圾处理行业细分市场规模分析及技术发展概况【图】

2016年08月24日 15:20:15字号:T|T

    垃圾处理方式 (利用垃圾(生物质)生产木炭、焦油和煤气),国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等,这三种主要垃圾处理方式的比例,因地理环境;垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。

生活垃圾三种主要处理方式对比

比较项目
卫生填埋
堆肥
焚烧
技术可靠性
可靠,属传统处理方法
较可靠,在我国各地均有实践经验
较可靠,在国外属成熟技术,国内经验相对缺乏
工程规模
很大
200—300吨/天
焚烧炉常用规格为150—500吨/天
选址
困难,需考虑地形、地址条件,防止地表水、地下水污染,远离市区,运输距离远。
较易,需避开居民密集区,运输距离适中
可靠近市区建设,但经常受到附近居民抵制
占地面积
较大,一般为700-1000㎡/t
中等,一般为110-150㎡/t
较小,一般为60-100㎡/t
投资(万元/吨)
18-27
25-36
50-70
处理成(元/吨)
35-55
50-80
90-160
适用条件
无机物>60%;含水量<30%;密度>0.5t/d
从无害化角度,垃圾中可生物降解有机物>10%,从肥效出发应>40%
垃圾低位热值>3300KJ/Kg时不需添加辅助燃料
管理水平
一般
较高
很高
产品市场
沼气可发电、取暖
堆肥产品单一且不稳定,市场有一定困难
热能可用来发电
最终处置
本身是最终处置技术
非堆肥物需做填埋处理,为初始量的20%-25%
残渣需作填埋处理,仅为初始量的10%
地表水污染
渗沥水处理设施要求高
可能性较小
炉渣填埋是与垃圾相似
地下水污染
场地防渗、投资大
可能性较小
可能性较小
大气污染
有轻微污染,可用导气、覆盖、隔离带等措施控制
有轻微气味,应设除臭装置和隔离带
应加强对酸性气体和二噁英的控制和治理
土壤污染
县域填埋场区域
需控制堆肥重金属含量和pH
废渣不能随意堆放
环保措施
场地防渗、分层压实、填埋气导排,渗滤液处理
除臭装置、重金属控制
二噁英、污水、噪音控制、残渣处理、臭味防治
主要风险
沼气狙击后引起爆炸、场底渗漏或渗滤液的二次污染
无重大风险
焚烧不稳定影响发电生产,烟气排放导致大气污染
国外发展现状
比重越来越少
产品销路制约
发达国家和国土资源紧张的国家

资料来源:公开资料整理

    据统计:截止2014年底我国城市生活垃圾无害化处理能力达到21371吨/天,当中生活垃圾卫生填埋无害化处理能力12121吨/日,生活垃圾焚烧无害化处理能力为5200吨/日。

2014年我国城市生活垃圾无害化处理能力分布格局

资料来源:公开资料整理

一、垃圾焚烧处理细分市场规模及技术分析
(一)、垃圾焚烧处理规模分析

2005年—2014年垃圾焚烧处理能力

时间
生活垃圾焚烧无害化处理能力(吨/日)
2014年
185957
2013年
158488
2012年
122649
2011年
94114
2010年
84940
2009年
71253
2008年
51606
2007年
44682
2006年
39966
2005年
33010

资料来源:国家统计局

2005年—2014年垃圾焚烧处理量

时间
生活垃圾焚烧无害化处理量(万吨)
2014年
5329.9
2013年
4633.7
2012年
3584.1
2011年
2599.3
2010年
2316.7
2009年
2022.0
2008年
1569.7
2007年
1435.1
2006年
1137.6
2005年
791.0

资料来源:国家统计局

2009年—2015年垃圾焚烧无害化处理规模:万吨

资料来源:公开资料整理

2005年—2014年垃圾焚烧处理厂数量

时间
生活垃圾焚烧无害化处理厂数(座)
2014年
188
2013年
166
2012年
138
2011年
109
2010年
104
2009年
93
2008年
74
2007年
66
2006年
69
2005年
67

资料来源:国家统计局

    (二)垃圾焚烧技术发展历程

    焚烧法是将垃圾放在特制焚烧炉中用 1000 度以上高温将垃圾有机成分彻底氧化分解,可将固体减量50% —80% ,焚烧产生的能量可以用来发电、供暖等,剩下的灰分含有大量重金属及有毒物质,一般在高温下加入 SiO2等辅料作烧结或玻璃化处理,或生产水泥、瓷砖等建筑材料。

    1893年在德国汉堡建成了世界上第一座垃圾焚烧厂。随着垃圾中可燃成分的显著提高,特别是70年代的石油危机促进了垃圾焚烧发电系统的迅速发展。

    目前德国已有50多座垃圾发电厂,并且采用热电联产技术,提供供暖和工业用汽。柏林、汉堡等大城市10-17%的民用电来自垃圾焚烧发电。

    日本的垃圾焚烧发电技术居于世界领先水平,目前拥有垃圾电站102余座,日处理垃圾5.2万吨,占垃圾总产量的73%,发电总容量为320MW。日本通产省计划到2000年达到垃圾发电装机总容量2000MW。日本最大的垃圾电站是东京都江东清扫工厂,其最大出力为15MW。而最小的广岛宇佐南清扫工厂出力仅0.5MW。

    法国共有垃圾焚烧炉约300座,可处理40%以上的城市垃圾。大巴黎地区480万人口的电力及冬季取暖有相当一部分来自垃圾发电厂。位于巴黎南郊的艾弗瑞垃圾处理中心是巴黎最大的垃圾处理厂,每天将巴黎地区90余个居民区的垃圾分类、处理、焚烧,产生64兆瓦电力和140万吨蒸汽。

    垃圾衍生燃料(RDF)发电

    RDF技术在欧洲、美国、日本、印度等国引起关注。法国有20多家液态垃圾配制中心,分支机构遍布全国,每年可处理生活垃圾2000万吨,占全国城市垃圾总量的50%。日本在NOGI市建立了RDF发电实验厂。丹麦、加拿大、奥地利、印度等国在垃圾能源化利用方面也取得了较大进展。

    除了传统的燃料(如煤炭)辅助燃烧法,日本、美国和加拿大正在应用的高温等离子电弧汽化发电技术是一种高效、高产值、无污染的新型技术。

    二、垃圾填满处理细分市场规模及技术分析

    (一)、垃圾填满处理规模分析

2005年—2014年垃圾卫生填埋处理能力

时间
生活垃圾卫生填埋无害化处理能力(吨/日)
2014年
335316
2013年
322782
2012年
310927
2011年
300195
2010年
289957
2009年
273498
2008年
253268
2007年
215179
2006年
206626
2005年
211085

资料来源:国家统计局

2005年—2014年垃圾卫生填埋处理量

时间
生活垃圾卫生填埋无害化处理量(万吨)
2014年
10744.3
2013年
10492.7
2012年
10512.5
2011年
10063.7
2010年
9598.3
2009年
8898.6
2008年
8424.0
2007年
7632.7
2006年
6408.2
2005年
6857.1

资料来源:国家统计局

2005年—2014年全国垃圾填埋处理厂数量

时间
生活垃圾卫生填埋无害化处理厂数(座)
2014年
604
2013年
580
2012年
540
2011年
547
2010年
498
2009年
447
2008年
407
2007年
366
2006年
324
2005年
356

资料来源:国家统计局

    (二)、垃圾填满技术发展历程

    填埋是将垃圾埋入地下,利用各类微生物将生物大分子充分降解为小分子的生化过程。为了防止填埋过程中产生的渗滤液污染土壤和地下水,填埋场需要建设相应的收集和处理系统。

    填埋是生活垃圾最终处置的一种方式。但是与其他处理方式不同,现代填埋技术是将生活垃圾与环境彻底隔绝,即采用工程措施将生活垃圾堆置在一个相对封闭的环境中。

填埋场构造透视图

资料来源:公开资料整理

    目前的填埋技术理论就是所谓的“三重屏障”理论,即选择相对封闭的地质环境作为天然屏障、利用工程措施构筑人工衬层作为人工屏障,以及对填埋物进行预处理减少其环境危害作为预屏障。因此置于填埋场中的生活垃圾将不可能返回到生态循环中去,也就是说这一处置技术是不符合生态学原理的一种暂代技术,固废家园觉得将来是会被更加先进、合理的处置技术所替代的。

    也正是由于这一原因,发达国家的均对生活垃圾填埋采取限制和逐步淘汰的技术政策。如美国RCRA(资源保护与再生法)提出了通过减少垃圾产生量和提高再生利用率来最大程度延长垃圾填埋场寿命和通过制定生活垃圾填埋的严格标准来限制填埋场的发展的方针,垃圾填埋率由上世纪80年代的80%以上降低到现在的50%左右,垃圾填埋场数量由1988年的6500座以上减少到现在的不到2500座。

    欧盟1999年颁布了《废物填埋指令(Council Directive 1999/31/EC)》,提出了“通过材料再生和能源再生等方式,鼓励废物的预防、循环和再生,保护自然资源和避免土地的不合理使用”的方针;同时在“通过鼓励可生物降解生活垃圾的分别收集、产生源分类、再生和循环逐步减少可生物降解生活垃圾的填埋量”的原则提出了逐步减少“生物可降解生活垃圾”进入填埋场的规划,即要求生活垃圾在进入填埋场之前要进行必要的预处理,以去除其中含有的有机成分。根据这一规划,要求欧盟各国分别在指令颁布两年内制定本国法律执行欧盟指令,在本国法律颁布实施后5年内,进入填埋场的可生物降解生活垃圾量减少到1995年水平的75%;实施8年内减少到50%;实施15年内减少到35%。到目前为止,全部或主要采用填埋处置生活垃圾的国家均难以达到目标。

    我国生活垃圾填埋技术发展过程中出现的最大障碍是不断出现的垃圾填埋场周围居民对填埋场的反对和抵制,也就是填埋场选址的困难。这实际上反映出填埋场运行过程中不可避免的对周围居民生活环境的影响,即垃圾在填埋过程中产生的恶臭物质、高浓度渗滤液和温室气体——甲烷对周围居民生活影响的直接反映。

    这些污染问题同样也困扰着其他国家的城市管理者,因此在欧盟《废物填埋指令(CouncilDirective 1999/31/EC)》中提出的对策是限制进入填埋场的有机废物(可生物降解生活垃圾)数量,因为这些污染物都是有机物在填埋场种生物分解的产物,有机物含量降低了,这些问题也就减弱了。

    而这些问题在我国更加严重,因为中国人的生活习惯、饮食习惯和生活发展水平使得我国生活垃圾中的食品废物含量和水分都比其他国家要高,这些都有利于有机物在填埋场中的分解,从而不可避免地产生大量恶臭物质、高浓度渗滤液和高甲烷含量的填埋气体,为垃圾填埋的环境保护带来极大的困难。

    据统计,美国生活垃圾中有机物的比例是25%(其中一半是庭院植物枝叶),日本是32%,法国是32%,德国是14%,英国是20%,而我国却高达50%至60%。同时由于我国高密度人口、不断扩大的城市版图、人民对生活环境要求的提高等原因,城市垃圾填埋场与周围居民的矛盾就不可避免,造成了填埋场建设的选址困难。

    三、垃圾堆肥处理细分市场规模及技术分析

    (一)垃圾堆肥处理规模分析

2005年—2014年垃圾堆肥处理能力

时间
生活垃圾堆肥无害化处理能力(吨/日)
2014年
-
2013年
-
2012年
-
2011年
-
2010年
5480
2009年
6979
2008年
5386
2007年
7890
2006年
9506
2005年
11767

资料来源:国家统计局

2005年—2014年垃圾堆肥处理量

时间
生活垃圾堆肥无害化处理量(万吨)
2014年
-
2013年
-
2012年
-
2011年
2599.3
2010年
180.8
2009年
178.8
2008年
174.0
2007年
250.0
2006年
288.2
2005年
345.4

资料来源:国家统计局

2005年—2014年全国垃圾堆肥处理厂数量

时间
生活垃圾堆肥无害化处理厂数(座)
2014年
2013年
2012年
2011年
2010年
11
2009年
16
2008年
14
2007年
17
2006年
20
2005年
46

资料来源:国家统计局

(二)、垃圾堆肥技术发展历程

    堆肥(Composting)是利用自然界广泛存在的微生物(细菌、放线菌、真菌等)或商业菌株,有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质(Humic substance,HS)转化的生物化学过程。将城市生活垃圾进行堆肥处理,首先可以将其中的易腐有机物转化为土壤易接受的有机营养土;其次堆肥过程中的高温发酵使垃圾中的致病菌、寄生虫卵基本被杀死。堆肥法消除了有害病菌的传播,同时把垃圾变为肥料,为植物生长提供一系列必须的营养(如磷、氮等有机质),增加土壤中有益生物群、减少植物对化肥和杀虫剂的依赖性,改善土壤的物理和生物性能,实现了资源回收,达到了资源化的要求,促进了自然界物质的良性循环。

    1、垃圾堆肥系统

    根据堆肥供氧方式和物料流动形式,目前国外常用的生活垃圾堆肥系统可分为以下几类。

    ①自然通风静态堆肥。这是一种最简单的堆肥方式,就是将准备的物料在一块地上,堆高在2米左右,料堆形状一般是长条状,也可以结合场地条件堆成其他形状。这种堆肥方式与敞开式自然堆积很相似,料堆内部常处于受压状态,外面空气常常不能扩散到料堆内部而使其呈厌氧状态,异味大,发酵不够充分,发酵周期较长。

    ②强制通风静态堆肥。为克服自然通风静态堆肥堆体内经常出现的供氧不足的缺点,一般在料堆底部沿着长度方向设置通风管或通风槽,由高压根据堆体的发酵状况强制通风。由于通过控制鼓风量能够对堆体的需氧量和含水量实现一定程度的控制,其发酵周期比自然通风静态堆肥明显缩短。

    ③机械翻堆条形堆肥,条形堆肥就是采用机械方式把堆肥物料堆为长条形。料堆的截面为梯形状,高度一般为2米左右,宽度4米左右;料堆的长度根据场地确定。通过机械翻堆来促进料堆与空气的接触称为机械翻堆条形堆肥。

    ④密闭式机械化翻堆堆肥。该方式主要工艺流程是:混合垃圾处理后的可堆腐物进入专门的发酵车间,采用专用翻堆设备-翻堆机,翻转垃圾以利于垃圾的好氧发酵,充分好氧发酵后的垃圾再根据需要进行筛分处理。

    2、好氧堆肥

    好氧堆肥是一个有机质稳定化过程。 指在有氧条件下,利用好氧微生物对堆积于地面或者专门发酵装置中的有机质进行生物降解,最终形成稳定的高肥力腐殖质。 除了餐厨垃圾自然滋生的微生物之外,也可通过接种特定微生物来加速堆肥进程,如耐热降脂放射菌、人畜粪便中包含的微生物等。好氧堆肥技术简单,便于推广,但需要较大面积的处理场地,堆肥过程会产生难闻气味,经济效益不高。另,餐厨垃圾的高油脂及高盐分会抑制微生物生长,延长处理周期和降低堆肥产品的品质,如高丹等以筛分后 15—80 mm 生活垃圾为原料,添加外源菌剂并充分利用发酵循环热量,整个堆肥周期需要 27 d。

    中国无害化堆肥处理厂数目逐年下降,从 2003 年的 70 个减少到 2011 年的11个,这可能与中国城市垃圾混合堆放、分离成本高、堆肥企业经济效益低有关。

    3、蚯蚓堆肥

    蚯蚓堆肥是指在好氧堆肥的基础上投入蚯蚓,利用蚯蚓自身丰富的酶系统,将餐厨垃圾有机质转化为自身或其它生物易于利用的营养物质,加速堆肥的稳定化过程。 蚯蚓堆肥不仅可以降低重金属含量和碳氮比,提高堆肥肥效,同时繁殖出来的蚯蚓是一种高蛋白饲料、药用材料(中药地龙)和化妆品添加剂原料,蚯蚓粪便亦是高肥效生物肥,因此蚯蚓堆肥技术具有较高的环保效益和经济效益。 但蚯蚓堆肥过程中,蚯蚓对其生长环境要求较高,需合适的温度、pH 值、湿度及通风程度,堆肥过程产生的甲烷及其他臭味气体亦不利于蚯蚓生存;蚯蚓的生活周期长且繁殖率较低,如赤子爱胜蚓 Eisenia fetida,从受精卵到成虫平均需要 4 个月,平均每条蚯蚓每个月的净繁殖率仅为 9 条。 此外,在养殖蚯蚓前,需预堆肥(约 20 d)来杀死病原菌和有害微生物,因此,蚯蚓堆肥的周期较长。

堆肥技术工艺流程

资料来源:公开资料整理

    垃圾堆肥的优点是处理方法简单、堆肥产品中能保留较多的氮,可用于农业或制作动物饲料。缺点是占地大、周期长,堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染,同时餐厨垃圾的高含量油脂和高含盐量不利于微生物的生长,从而制约了好氧堆肥工艺的处理效果。因此近年来,大型反应器、强制通风静态垛和条垛堆肥等都受到极大限制,堆肥设备正向小型化、移动化和专用化趋势发展。

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