以生活垃圾焚燒發(fā)電項目為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設計
——以華東某市為例

章文鋒

(上海康恒環(huán)境股份有限公司,上海 201703)

前 言

靜脈產(chǎn)業(yè)概念最早于20世紀80年代由日本學者吉野敏在《資源型設備的經(jīng)濟學》中提出，其認為在循環(huán)經(jīng)濟體系中，物質(zhì)流動可分為兩個過程：從原料開采到生產(chǎn)加工、流通進入消費領域的過程和從生產(chǎn)或消費后的廢棄物排放到收集運輸、分類分解、資源化或最終處置的過程，仿照生物體內(nèi)的血液循環(huán)，前者被稱為動脈產(chǎn)業(yè)，后者被形象稱為靜脈產(chǎn)業(yè)[1-2]。根據(jù)國家環(huán)保總局2006年頒布的《靜脈產(chǎn)業(yè)類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》，靜脈產(chǎn)業(yè)類生態(tài)工業(yè)園區(qū)定義為以從事靜脈產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)為主體建設的生態(tài)工業(yè)園區(qū)，簡稱靜脈產(chǎn)業(yè)園區(qū)[3]。

隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的推進，伴隨著生活垃圾、餐廚垃圾、建筑垃圾、市政污泥、醫(yī)療垃圾、電子垃圾等各類廢棄物的逐年增加，進而出現(xiàn)“垃圾圍城”等環(huán)境問題，如處理不當或只進行單獨處理，都將給經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境等多方面帶來壓力和不利影響。如今，生活垃圾焚燒發(fā)電項目從技術(shù)和商業(yè)模式等方面來看已非常成熟，采用以生活垃圾焚燒發(fā)電為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園將是解決城市廢棄物處理行之有效的方案，即通過將生活垃圾焚燒發(fā)電與其他城市各類廢棄物進行一體化協(xié)同處理，將傳統(tǒng)的“資源-產(chǎn)品-廢棄物”的線性經(jīng)濟模式，改造為“資源-產(chǎn)品-再生資源”的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，形成產(chǎn)業(yè)的耦合、資源的共享和循環(huán)利用，變廢為寶[4～6]。

1 靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃方案

以生活垃圾焚燒發(fā)電為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園在國內(nèi)已有諸多實踐案例，如上?？岛悱h(huán)境股份有限公司投資、建設和運營的青島市西海岸新區(qū)靜脈產(chǎn)業(yè)園、青島市小澗西生活垃圾綜合處理園區(qū)、珠海中信生態(tài)產(chǎn)業(yè)園[4]以及杭州大江東循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園等[7]。根據(jù)各個地區(qū)廢棄物種類及園區(qū)運作模式的不同，靜脈產(chǎn)業(yè)園的規(guī)劃設計也會有所不同，本文以華東某市為例進行以生活垃圾焚燒發(fā)電項目為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設計研究。

1.1 華東某市基本概況

華東某市總面積7 400km2，常住人口554萬人，城鎮(zhèn)人口411萬人，城鎮(zhèn)化率74.2%。目前每日清運處理生活垃圾量超過4 500t，已建設并投運生活垃圾焚燒處理設施規(guī)模達3 600t/d，為實現(xiàn)城市生活垃圾零填埋，生活垃圾處理設施規(guī)模缺口超過1 000t/d。此外，還有相當規(guī)模的其他廢棄物也需進行處理，如餐廚垃圾、老舊垃圾處理場滲濾液濃縮液、市政污泥及建筑垃圾等。因此，有必要規(guī)劃建設一個以生活垃圾焚燒發(fā)電為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園。

1.2 靜脈產(chǎn)業(yè)園發(fā)展規(guī)劃

根據(jù)國務院印發(fā)的《“無廢城市”建設試點工作方案的通知》，“無廢城市”不是不產(chǎn)生廢棄物，而是在經(jīng)濟社會發(fā)展得到保障的情況下，減少物質(zhì)的消耗，通過物質(zhì)和能源循環(huán)利用來實現(xiàn)城市廢棄物近零排放。

1.2.1 靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設計思想

根據(jù)華東某市廢棄物種類和規(guī)模情況，結(jié)合“無廢城市”的建設理念，將靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃為以生活垃圾焚燒發(fā)電為核心，通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)園內(nèi)項目組合和技術(shù)工藝，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)土地節(jié)約與合理利用，實現(xiàn)物質(zhì)、能源、水的循環(huán)利用，實現(xiàn)園區(qū)廢水、廢渣廠內(nèi)利用。

1.2.2 靜脈產(chǎn)業(yè)園項目規(guī)劃設計內(nèi)容

通過對華東某市城市廢棄物產(chǎn)生量、各類城市廢棄物一般處理工藝、國內(nèi)外污染物排放標準、各類廢棄物投資強度等方面進行了詳盡的調(diào)研，再結(jié)合產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設計思想，對靜脈產(chǎn)業(yè)園項目規(guī)劃設計主要內(nèi)容歸納如下。

1.2.2.1 城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目

處理對象：城市生活垃圾；

處理工藝：機械爐排式焚燒爐[8]；

排污標準：嚴于國家標準，參照歐盟2010/75/EU標準；

處理規(guī)模：一期1 000t/日，二期1 000t/日，總規(guī)模達到2 000t/日；

項目投資：一期投資6.5億元，二期投資6.5億元，投資總額13億元；

占地面積：120畝；

裝機容量：40MW；

年發(fā)電量：3.2億千瓦時。

項目特點與優(yōu)點：

(1)以垃圾焚燒發(fā)電項目為核心，可為園區(qū)內(nèi)其他項目提供電能和熱能，同時還可以協(xié)同處理其他項目產(chǎn)生的廢棄物；

(2)垃圾焚燒發(fā)電項目內(nèi)規(guī)劃設計集環(huán)保教育與培訓、工業(yè)文化旅游及固廢處理循環(huán)利用研究為一體的環(huán)保教育與科教中心。

1.2.2.2 餐廚垃圾處理項目

處理對象：城市餐飲垃圾+廚余垃圾+地溝油；

處理規(guī)模：300t/日+100t/日+30t/日；

項目投資：總投資約3.0億元；

占地面積：約50畝；

主體處理工藝：預處理+濕式厭氧+沼氣利用+沼液沼渣處理。

技術(shù)特點及優(yōu)點：

(1)利用垃圾焚燒廠的煙氣和蒸汽作為熱源；

(2)高溫濕解——提高產(chǎn)油量；

(3)取消殘渣堆肥工藝段——節(jié)省用地(1/3)；

(4)固體殘渣直接入爐焚燒——降低處理費。

1.2.2.3 老舊垃圾處理場滲濾液濃縮液處理項目

處理對象：老舊垃圾處理場滲濾液濃縮液；

處理規(guī)模：500t/日；

項目投資：約1億元；

占地面積：約4.5畝；

處理工藝：均質(zhì)池+兩級DTRO+軟化+MVR蒸發(fā)+噴霧干燥工藝。

工藝優(yōu)點：

(1)利用垃圾焚燒廠的煙氣和蒸汽作為熱源；

(2)固體殘渣可直接入爐焚燒。

1.2.2.4 污水廠污泥處理項目

處理對象：污水廠污泥；

處理規(guī)模：600t/日；

項目投資：總投資3.0億元；

占地面積：約20畝；

處理工藝：利用垃圾焚燒廠蒸汽對污泥進行干化，干化后污泥同垃圾摻燒；

工藝優(yōu)點：最精簡的工藝，最少的投資，最高的性價比。

1.2.2.5 建筑垃圾及焚燒爐渣處理項目

處理對象：建筑渣土、焚燒廠爐渣；

處理規(guī)模：4 000t/日；

項目投資：總投資4.0億元；

占地面積：400畝；

處理工藝：主要工藝為破碎、磁選、篩分，以及后期的制磚；

工藝優(yōu)點：利用垃圾焚燒發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水，100%循環(huán)，不增加用水，不產(chǎn)生灰塵污染。

1.3 靜脈產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃項目的協(xié)同

靜脈產(chǎn)業(yè)園區(qū)各項目間通過工藝協(xié)同設置，實現(xiàn)能源、熱量、污水處理等的工藝循環(huán)與協(xié)同，達到節(jié)能減排的目的。生活垃圾焚燒發(fā)電靜脈產(chǎn)業(yè)園項目工藝循環(huán)見圖1。由圖1可見，城市產(chǎn)生的生活垃圾送入焚燒發(fā)電廠焚燒，產(chǎn)生的蒸汽供給污泥處理項目，產(chǎn)生的余熱供污泥處理、餐廚厭氧發(fā)酵和老舊垃圾處理場滲濾液濃縮液處理項目，產(chǎn)生的爐渣送至建筑垃圾處理項目處理，發(fā)的電供上網(wǎng)和園區(qū)自用。污泥干化、餐廚垃圾處理及老舊垃圾處理場滲濾液濃縮液處理后的污泥和可燃殘渣送入生活垃圾焚燒發(fā)電廠。生活垃圾焚燒發(fā)電項目、餐廚垃圾處理及園區(qū)生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的廢水經(jīng)焚燒廠內(nèi)滲濾液處理站集中處理，產(chǎn)生的中水全部回用于園區(qū)生產(chǎn)和綠化用水。焚燒廠內(nèi)滲濾液處理站產(chǎn)生的濃水送至垃圾焚燒廠回噴處置。各類廢棄物處理過程中產(chǎn)生的臭氣可送入垃圾焚燒爐焚燒處理。餐廚垃圾處理及滲濾液處理站產(chǎn)生的沼氣可用于餐廚垃圾濕式厭氧發(fā)酵或送往垃圾焚燒廠燃燒，沼氣量足夠大還可以用于沼氣發(fā)電機組發(fā)電。

圖1 靜脈產(chǎn)業(yè)園項目工藝循環(huán)Fig.1 The process cycle diagram of venous industrial park

靜脈產(chǎn)業(yè)園項目除了在工藝上協(xié)同，在公共設施和園區(qū)管理方面也可進行有效的協(xié)同。比如：在公共設施方面，園區(qū)內(nèi)道路、地磅、管網(wǎng)、綜合辦公樓、宿舍和食堂等可以園區(qū)內(nèi)共享；在園區(qū)管理方面，專業(yè)技術(shù)人員、維保人員、管理人員及化驗員等也可協(xié)同管理。

1.4 靜脈產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)流和能量流分析

1.4.1 物質(zhì)流分析

靜脈產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)流示意圖見圖2，由圖2可見，靜脈產(chǎn)業(yè)園內(nèi)物質(zhì)存在園內(nèi)園外雙循環(huán)。其中，園內(nèi)與園外間的循環(huán)為：園外城市廢物進入園區(qū)進行處理產(chǎn)生原材料供園外再利用，如生活垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣和建筑垃圾經(jīng)建筑垃圾處理廠生產(chǎn)再生建材供應給園外綜合利用，以及餐廚垃圾處理產(chǎn)生的生物柴油可供園外企業(yè)深加工再利用等；園區(qū)內(nèi)循環(huán)為：園區(qū)內(nèi)以生活垃圾焚燒為核心的廢棄物處理項目間共生協(xié)作，如污泥處理廠、滲濾液濃縮液處理廠及餐廚垃圾處理廠產(chǎn)生的污泥、殘渣等作為

圖2 靜脈產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)流Fig.2 The material flow of venous industrial park

生垃圾焚燒廠原材料，生活垃圾焚燒廠和餐廚垃圾處理廠產(chǎn)生的滲濾液可回至園區(qū)內(nèi)滲濾液處理站處理，產(chǎn)生的中水回全部用于園區(qū)內(nèi)綠化和生產(chǎn)用水等。

因此，靜脈產(chǎn)業(yè)園以城市產(chǎn)生的廢棄物為原材料，通過園區(qū)內(nèi)以垃圾焚燒發(fā)電為核心的項目間的協(xié)同，將廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源，實現(xiàn)了“資源-產(chǎn)品-再生資源”的循環(huán)經(jīng)濟模式。

1.4.2 能量流分析

靜脈產(chǎn)業(yè)園區(qū)應盡可能提高能量有效利用程度，利用蒸汽發(fā)電和余熱實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能源利用程度，盡可能使用再生能源，而減少使用初始能源，提高園區(qū)經(jīng)濟效益[6-7]。

圖3 靜脈產(chǎn)業(yè)園能量流Fig.3 The energy flow of venous industrial park

由圖3靜脈產(chǎn)業(yè)園能量流示意圖可見，靜脈產(chǎn)業(yè)園以生活垃圾焚燒廠為核心，焚燒產(chǎn)生的熱能通過鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，一方面用于發(fā)電，供園區(qū)自用(包括其他廢棄物處理廠使用)和上國家電網(wǎng)，另外一方面，蒸汽及余熱可供污泥處理廠、填埋場滲濾液濃縮液處理廠、餐廚垃圾處理廠使用，盡可能提高能量的有效利用程度，進而實現(xiàn)了園區(qū)經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。

1.5 環(huán)保教育

1.5.1 環(huán)保教育展示

項目主廠房一樓設置接待大廳，布置圖片、沙盤與模型、實物樣品展展示區(qū)和多媒體演示設備，廠區(qū)內(nèi)合理、清晰布置參觀指示通道，適當配置多語種解說站等(圖4，圖5)。

圖4 接待大廳Fig.4 The reception hall

1.5.2 參觀通道與解說站

園區(qū)內(nèi)設置參觀通道和關(guān)鍵工藝/設備解說站。

圖5 中央控制室Fig.5 The central control room

以垃圾焚燒發(fā)電項目為例的參觀通道和解說站位置見表1。

表1 參觀通道和解說站位置Tab.1 The location of visiting passage and interpretation station

1.6 靜脈產(chǎn)業(yè)園用地和投資匯總

靜脈產(chǎn)業(yè)園用地總需求約594.5畝，總投資約24億元，園區(qū)內(nèi)各項目用地及投資匯總?cè)绫?。

表2 靜脈產(chǎn)業(yè)園用地與投資匯總Tab.2 The land-use and investment of venous industrial park

1.7 靜脈產(chǎn)業(yè)園項目監(jiān)督系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡技術(shù)和“大數(shù)據(jù)”時代的來臨，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，在靜脈產(chǎn)業(yè)園內(nèi)采用數(shù)字化監(jiān)督系統(tǒng)對園區(qū)內(nèi)項目進行監(jiān)督管理，靜脈產(chǎn)業(yè)園監(jiān)督系統(tǒng)界面樣圖見圖6。

圖6 靜脈產(chǎn)業(yè)園監(jiān)督系統(tǒng)Fig.6 The supervision system of venous industrial park

園區(qū)按信息化管理要求建設，在建成運行時全程生產(chǎn)管理和各類資料實現(xiàn)信息化，生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)、在線檢測數(shù)據(jù)和實時視頻圖像均可實現(xiàn)遠程傳輸，可實時傳送到政府各相關(guān)職能管理機構(gòu)和供社會查詢。

通過該監(jiān)督系統(tǒng)，既可以將園區(qū)的所有污染物排放數(shù)據(jù)、運行參數(shù)在同一平臺實時查看，還可以隨時實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、分析等功能。此外，通過云端存儲、訂制APP，方便政府和社會隨時隨地遠程管理。

2 結(jié) 論

通過對華東某市以生活垃圾焚燒發(fā)電項目為核心的靜脈產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃設計，發(fā)現(xiàn)在處理城市生活垃圾和各類廢棄物時，經(jīng)過園區(qū)內(nèi)項目工藝、公共設施和管理等方面協(xié)同，減少了環(huán)境影響和用地面積，降低了投資和運行成本，提高了資源利用和管理效率，是解決“垃圾圍城”行之有效的綜合處理模式。

靜脈產(chǎn)業(yè)園不僅可以破除廢棄物處理帶來的鄰避效應，實現(xiàn)“綠色”經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，同時也可作為環(huán)保教育基地和工業(yè)旅游示范基地，成為城市發(fā)展綠色經(jīng)濟的一張靚麗名片。