新型城镇化战略背景下垃圾资源化利用的研究.pptx
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新型城镇化战略背景下垃圾资源化利用的研究.pptx
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报告人:
祝超伟研究员中国环境科学研究院2013年9月26日新型城镇化战略背景下新型城镇化战略背景下垃圾垃圾资源资源化利用化利用报告提纲垃圾资源化利用技术与工程实践我院研究基础环保产业化面临的机遇与挑战新型城镇化过程中垃圾污染问题二三四一新型城镇化过程中垃圾污染问题一2城市村镇发达国家达国家70%30%城市人口村镇人口5亿8亿当前国情当前国情n党的十七届五中全会和党的十七届五中全会和“十二五十二五”规划建划建议提出了加提出了加快社会主快社会主义新新农村建村建设,统筹城筹城乡发展的重大展的重大历史史任任务城城镇化率每提高一个百分点,将新增投化率每提高一个百分点,将新增投资需求需求6.6万万亿元,能元,能够替代替代10万万亿元出口元出口新型城新型城镇化是化是必然必然趋势,是,是实现我国从大国到我国从大国到强国的国的必由之路必由之路实现社会主义新农村建设和城镇化健康发展战略目标的有力科技支撑之一;城城镇垃圾垃圾对生生态系系统和人体健康造成极大威和人体健康造成极大威胁4来源与来源与污染染特征特征城城镇垃圾垃圾处理理处置存在置存在问题
(1)城城镇垃垃圾圾产生生量量少少分分散散,区域差异性大,区域差异性大,规模效模效应差差!
(3)难以以解解决决资源源化化与与二二次次污染染间的的矛矛盾盾,难以以权衡衡环境效益与境效益与经济效益效益!
(2)技技术适适应性性差差,基基础设施施不完善,不完善,统筹筹规划管理困划管理困难!
55源源头过程程协同同新型城新型城镇化化战略略背景下垃圾背景下垃圾资源化源化利用利用分分质收运收运与机械分与机械分选预处理技理技术垃圾分垃圾分质资源化源化利用关利用关键技技术二次二次污染控制染控制技技术分分质能源能源化化技技术集集成成与与二次二次污染染技技术模式模式厌氧氧发酵酵填埋填埋处理理渗渗滤液液高效高效纯化提取化提取与与浓缩飞灰灰快快速速稳定定化化恶臭气臭气体高效体高效收集与收集与处理理生物生物堆肥堆肥城城乡统筹筹垃圾垃圾利用利用管理管理优化化焚焚烧发电6报告提纲垃圾能源化利用技术与工程实践我院研究基础环保产业化面临的机遇与挑战新型城镇化过程中垃圾污染问题二三四一垃圾资源化利用技术与工程实践二7城乡环境协调关系城乡环境协调关系城乡统筹技术模式城乡统筹技术模式城乡统筹机制城乡统筹机制城乡统筹关键技术和城乡统筹关键技术和工程实践工程实践社会区域特征技术经济
(1)城)城镇垃圾后垃圾后优化耦合管理机制与决策系化耦合管理机制与决策系统8利用系统动力学、利用系统动力学、BP神经网络、生命周期等组合预测模型,科学预测城市生神经网络、生命周期等组合预测模型,科学预测城市生活垃圾产量、组分,阐明时空分布规律、驱动因素,提出综合调控原理和源头减活垃圾产量、组分,阐明时空分布规律、驱动因素,提出综合调控原理和源头减排策略。
排策略。
建立不确定机会约束建立不确定机会约束两阶段两阶段混合整数优化模型混合整数优化模型,将系统分析、优化与后,将系统分析、优化与后优化、多属性评价相结合,建立优化、多属性评价相结合,建立垃圾问题诊断、优化和综合防治与管理一体化体问题诊断、优化和综合防治与管理一体化体系,支撑生活垃圾科学管理及决策系,支撑生活垃圾科学管理及决策。
9城市生活垃圾综合管理决策系统模型图城城镇垃圾后垃圾后优化耦合管理机制与决策系化耦合管理机制与决策系统基于基于优化化-验证-反反馈的生活垃圾不确定性多目的生活垃圾不确定性多目标动态优化模型,提出了后化模型,提出了后优化耦合管化耦合管理机制,理机制,实现环境和境和经济的有效的有效权衡。
衡。
通通过优化收集路化收集路线、机械分、机械分选、资源化源化处理理以及以及二次二次污染控制技染控制技术组合,合,实现生活生活垃圾分垃圾分质资源化与二次源化与二次污染控制最佳工染控制最佳工艺技技术集成集成设计。
10
(2)垃圾垃圾分分质收运与机械分收运与机械分选预处理技理技术混合混合生活垃圾生活垃圾压缩效率低、成本高、渗效率低、成本高、渗滤液液滴漏滴漏等等问题11预压缩式生活垃圾式生活垃圾压缩机机结构构图“平平进平出平出”生活垃圾中生活垃圾中转站系站系统(上海(上海环境境设计研究院)研究院)生活垃圾分生活垃圾分选与与资源回收源回收生活垃圾生活垃圾组分复分复杂,机械分机械分选效率低效率低资源化源化产品回收品回收效率低效率低12
(2)垃圾垃圾分分质收运与机械分收运与机械分选预处理技理技术(北京阿(北京阿苏卫垃圾垃圾处理厂)理厂)废塑料打包塑料打包废玻璃玻璃废金属金属废电池池垃圾垃圾分分选效率达到效率达到80%
(2)垃圾垃圾分分质收运与机械分收运与机械分选预处理技理技术(上海(上海松江松江固固废生物生物综合合处理厂理厂)农村垃圾特点:
分散分散可就地资源化可就地资源化规模效应差规模效应差缺乏缺乏稳定的收运处理资稳定的收运处理资金与人力金与人力垃圾分垃圾分类关键技术节点攻关关键技术节点攻关:
对村庄多户垃圾对村庄多户垃圾收集设施收集设施数量数量及及布置布置进行了设计,制进行了设计,制定了城乡统筹、集中连片、分散式定了城乡统筹、集中连片、分散式3种种模式下农村模式下农村生活垃圾收集转运生活垃圾收集转运方法方法。
系统集成:
系统集成:
集成集成建立了由农村建立了由农村环保合作社运作环保合作社运作的的城乡一体化生活垃圾分类收运与处理技术城乡一体化生活垃圾分类收运与处理技术体系体系。
(2)垃圾垃圾分分质收运与机械分收运与机械分选预处理技理技术14存在存在问题与与对策策开发高效堆肥反应设备开发高效堆肥反应设备研究堆肥过程控制技术,改善工研究堆肥过程控制技术,改善工艺条件,强化堆肥微环境艺条件,强化堆肥微环境产品质量不稳定,堆肥产品滞销产品质量不稳定,堆肥产品滞销开发适应性强的复合微生物菌剂开发适应性强的复合微生物菌剂15技术较落后,堆肥效率低技术较落后,堆肥效率低垃圾生物垃圾生物强化化资源源化技化技术对策策问题(3)垃圾分垃圾分质资源化利用技源化利用技术开开发翻翻转式式、多多阶段接种梯形段接种梯形搅拌、二室生物拌、二室生物发酵反酵反应系系统等等专利利设备,研,研制制自自动化控制化控制动态生物生物强化化资源化反源化反应装装备,实现技技术与装与装备的的统一一!
(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术16(三(三门峡市)峡市)仓式沼气式沼气干干发酵酵系系统采采用用车库型型沼沼气气干干发酵酵系系统沼沼气气干干发酵酵开开始始后后的的25天后天后产气气趋于于稳定定甲甲烷含含量量保保持持在在60%65%之之间产气气高峰在高峰在1028天天内内(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术17(德国)(德国)农村沼气发酵复合菌剂有机固体废弃物干式沼气设施图(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术18(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术淀中村垃圾好氧-厌氧一体化高效处理技术19(河北白洋淀)焚烧发电焚烧发电优势同同时达到无害化、减量化和达到无害化、减量化和资源化源化的的处理技理技术存在存在问题投投资与运行与运行费用用高高“二次二次污染染”问题严重重二噁英(二噁英(DioxinsDioxins)类气体排放气体排放(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术20(3)垃圾分垃圾分质资源源化利用技化利用技术垃圾填埋垃圾填埋优点优点:
施工作业施工作业设备简单、一次投资相对较小,运行费用较低,设备简单、一次投资相对较小,运行费用较低,适应性及灵活性适应性及灵活性强强缺点缺点:
占用大量土地,垃圾渗滤液、填埋气等二次污染物处理:
占用大量土地,垃圾渗滤液、填埋气等二次污染物处理困难困难选择水文地质、工程地质选择水文地质、工程地质好的填埋场址好的填埋场址建设工程防渗密封系统,气建设工程防渗密封系统,气体和渗滤液收排系统体和渗滤液收排系统对废物进行固化、稳定化处对废物进行固化、稳定化处理,增强污染物的惰性理,增强污染物的惰性21两两段段浸浸没没直直接接接接触触燃燃烧蒸蒸发技技术(清清华大大学学),采采用用两两级超超滤分分离离和和高高效效截截留留技技术,无无机机盐及及其其它它毒毒性性物物质去去除除率率达达95%,利利用用直直接接接接触触燃燃烧蒸蒸发,高高效效浓缩浓液液,可可直直接接固固化化填填埋埋,并并回收腐植酸,回收腐植酸,实现渗渗滤液液资源化源化。
高高COD高机高机盐有毒有机物有毒有机物重金属重金属(4)二次)二次污染控制技染控制技术渗渗滤液液技技术难题:
处理后理后产生的富含重金生的富含重金属有机属有机污染物的染物的浓夜无夜无法法处理,回灌填埋理,回灌填埋场,导致填埋及渗致填埋及渗滤液液处理理系系统崩崩溃22(4)二次)二次污染控制技染控制技术渗渗滤液液23助助燃燃空空气气填填埋埋气气体体脱脱盐、初步、初步浓缩去除去除挥发性有机物性有机物浓缩能量回收能量回收二二级超超滤系系统预热系系统两段系两段系统冷凝液换热器预热后浓缩液2二级蒸汽一级蒸汽(含污染物)浓缩液3浓缩液4(产品液)二级超滤助助燃燃空空气气填填埋埋气气体体浓缩液2渗滤液原液透过液回流浓缩液1透过液进入后续处理系统一级超滤节能30-50%垃圾垃圾渗渗滤液腐植酸高效液腐植酸高效纯化提取与化提取与浓缩高高值化化技技术、装、装备,通,通过资源化源化实现渗渗滤液液污染物的无害化染物的无害化。
北京腐植酸高效北京腐植酸高效纯化提取与化提取与浓缩高高值化示范工程化示范工程两两级超超滤系系统浸没燃浸没燃烧蒸蒸发系系统利用上述技利用上述技术清清华大学在北天堂垃圾大学在北天堂垃圾场建建设渗渗滤液高效提液高效提纯与与浓缩腐殖酸腐殖酸示范工程,示范工程,年年处理渗理渗滤液液30万吨,提取腐植酸万吨,提取腐植酸1万吨。
万吨。
24分分层串串联高效高效恶臭气体臭气体控制技控制技术负压吸吸风-分分层串串联高效高效恶臭气体控制技臭气体控制技术与与装装备,恶臭气体全封臭气体全封闭收集,收集,实现以以废治治废。
分分层串串联高效高效恶臭气体臭气体控制技控制技术流程流程图多多级生物生物滤池池(4)二次)二次污染控制技染控制技术恶臭气体臭气体25(上海(上海松江松江固固废生物生物综合合处理厂理厂)垃圾焚烧飞灰熔融固化垃圾焚烧飞灰熔融固化技术技术相关研究成果得到了国际同行的认可,相关研究成果得到了国际同行的认可,文章发表在文章发表在“J.Hazard.Mater”2009同时,研究同时,研究成果获得了国家发明成果获得了国家发明专利专利:
ZL200410101493.4基于固废处理处置物质循环转化规律、代谢机理及环境效应,提出污染控制原理,开发了固体废物无害化、资源化专利技术(4)二次)二次污染控制技染控制技术飞灰灰26分散型农户庭院生活污染一体化处理模式;分散型农户庭院生活污染一体化处理模式;集中型新农村生活垃圾与污水共处理模式;集中型新农村生活垃圾与污水共处理模式;城郊型村庄生活污染城乡一体化共处理模式;城郊型村庄生活污染城乡一体化共处理模式;种植种植+养殖养殖“产沼型产沼型”处理模式;处理模式;农村生活污染生态化处理农村生活污染生态化处理+观光农业模式;观光农业模式;资源节约型村庄分质用水循环利用模式。
资源节约型村庄分质用水循环利用模式。
(5)城)城乡统筹筹污染控制染控制模式与保障机制模式与保障机制针对针对我国不同区域农村环境容量、环境污染趋势、我国不同区域农村环境容量、环境污染趋势、经济发展水平等差异明显,缺乏适宜的生活污染控经济发展水平等差异明显,缺乏适宜的生活污染控制与生态建设模式制与生态建设模式,提出,提出了以下模式了以下模式:
27气候干燥,水土流失、草场退化、荒漠化、土壤贫瘠并存,水短缺与浪费并存,畜牧业主导,太阳能丰富、经济落后地势复杂,水土流失、石漠化,农民居住分散,农村经济较落后,乡村旅游发达,生活污水和垃圾收集处理难度较大气候湿润、水质性污染、农村垃圾与畜禽粪便混杂且含水率高土地广阔,但气候寒冷,生物处理设施存在越冬问题气候较干燥、水资源较短缺、农村垃圾与农业废弃物混杂人均耕地少、经济相对发达、雨量较多、小型塘沟较多、村民素质较高考虑南方湿润区与北方干旱区、山区与平原、内陆与滨海、经济发达与考虑南方湿润区与北方干旱区、山区与平原、内陆与滨海、经济发达与欠发达、居住分散和相对欠发达、居住分散和相对集中区域集中区域差异差异性,进行分区分类性,进行分区分类28技技术推广推广平台平台城城镇垃圾能源化垃圾能源化利用关利用关键技技术与配套体系与配套体系关关键技技术与与设备资源化利源化利用关用关键技技术导则混合物料混合物料高效生物高效生物发酵酵循循环经济产业链衔接技接技术收集、收集、转运运分分类收集收集分分类转运运城城乡一体化一体化节能低耗能低耗互互补高效高效分分质资源源化化处理理综合合处理理资源化利用源头减排方法和技术臭气污染控制技术城城镇垃圾垃圾29研究研究成果成果多渠道、多方式多渠道、多方式补偿机制机制政府搭台、企政府搭台、企业推推动的技的技术推广平台推广平台全全过程公众参与程公众参与机制机制多元化投入机制多元化投入机制城城乡统筹筹长效运行机制效运行机制基于目基于目标责任制任制监督督考核机制考核机制城城镇垃圾垃圾污染染控制和生控制和生态建建设保障机制保障机制30报告提纲环保产业化面临的机遇与挑战二三四一垃圾资源化利用技术与工程实践我院研究基础新型城镇化过程中垃圾污染问题我院研究基础三31项目目类别项目名称目名称十二五科技支撑重大十二五科技支撑重大项目目村村镇环境境综合整治重大科技工程合整治重大科技工程十一五科技支撑重大十一五科技支撑重大项目目城城乡多元多元统筹筹农村村环境境污染防治关染防治关键技技术研究与示范研究与示范十一五科技支撑子十一五科技支撑子课题机械机械-好氧生物好氧生物处理工理工艺与与设备开开发(2006BAC06B04-03)十一五科技支撑子十一五科技支撑子课题CBS城市垃圾生化菌种堆肥技城市垃圾生化菌种堆肥技术研究研究国家自然科学基金国家自然科学基金多多阶段接种技段接种技术对生活垃圾堆肥效率生活垃圾堆肥效率农业科技成果科技成果转化化资金金项目目复合微生物菌复合微生物菌剂制制备及生物及生物强化有机肥开化有机肥开发中中试与与示范(示范(2008GB24420470)973课题城市固体城市固体废物循物循环转化机理研究化机理研究(2005CB724203)863课题垃圾焚垃圾焚烧飞灰熔融固化技灰熔融固化技术在生活垃圾在生活垃圾资源化源化处理及二次理及二次污染控制方面中国染控制方面中国环科院承担国家科院承担国家973、863、科、科技支撑、自然基金等技支撑、自然基金等课题20多多项,形成了一系列研究成果。
,形成了一系列研究成果。
32研究成果研究成果深入研究了生活垃圾深入研究了生活垃圾废物物代代谢过程与城市生命体互程与城市生命体互动机理,机理,通通过生活垃圾生活垃圾处理理处置全置全过程程优化管理模型,构建化管理模型,构建了了生活垃圾生活垃圾管管理理调控与控与优化化技技术。
在生活垃圾在生活垃圾资源化源化处理及二次理及二次污染控制方面染控制方面,阐明明了填了填埋和堆埋和堆肥肥过程中物程中物质循循环转化化规律与代律与代谢机理机理,研究了,研究了现代生物代生物强化化堆肥、填埋关堆肥、填埋关键技技术与装与装备,并深入生活垃圾渗,并深入生活垃圾渗滤液、堆肥液、堆肥恶臭气体、焚臭气体、焚烧飞灰等二次灰等二次污染控制研究,形成了一套生活垃圾染控制研究,形成了一套生活垃圾分分质资源化与二次源化与二次污染染协同控制的技同控制的技术群。
群。
取得文章、著作、取得文章、著作、专利、利、标准等一系列科研成果,准等一系列科研成果,为我国生活我国生活垃圾垃圾处理理处置提供了管理与技置提供了管理与技术支撑。
支撑。
33申申请知知识产权情况情况p获得自主得自主知知识产权情况情况34出版出版专著及著及论文情况文情况35报告提纲环保产业化面临的机遇与挑战二三四一环保产业面临的机遇与挑战四垃圾资源化利用技术与工程实践我院研究基础新型城镇化过程中垃圾污染问题36产业化发展产业化发展思路与目标思路与目标产业化产业化发展思路发展思路坚持以市场为导向、以产品为龙头、以科技为先导、以坚持以市场为导向、以产品为龙头、以科技为先导、以效益为中心、以企业为主体的原则;效益为中心、以企业为主体的原则;通过强化政策导向,推进技术进步,培育规范市场,加通过强化政策导向,推进技术进步,培育规范市场,加强监督管理,逐步建立与社会主义市场经济体制相适应强监督管理,逐步建立与社会主义市场经济体制相适应的环保产业宏观调控体系。
的环保产业宏观调控体系。
产业化发展目标产业化发展目标加强环保设备产业规模,建立以创新开发为主要目标、加强环保设备产业规模,建立以创新开发为主要目标、以解决实际工程中的难题和难点为主要任务的产业链条以解决实际工程中的难题和难点为主要任务的产业链条。
37关键技术及产化现状关键技术及产化现状焚烧焚烧关键技术:
关键技术:
完全完全燃烧和热解气化燃烧技术,以及二恶英控制燃烧和热解气化燃烧技术,以及二恶英控制和焚烧烟气净化技术;关键部件是机械炉排,废物焚烧及废热发和焚烧烟气净化技术;关键部件是机械炉排,废物焚烧及废热发电的设备制造技术及其控制软件电的设备制造技术及其控制软件。
填填埋埋关键技术:
关键技术:
生化生化反应器填埋场设计技术,填埋场防水防渗衬反应器填埋场设计技术,填埋场防水防渗衬层结构及其设计技术,填埋场气体导排、收集、处理及利用技术,层结构及其设计技术,填埋场气体导排、收集、处理及利用技术,以及填埋场渗滤液处理技术。
以及填埋场渗滤液处理技术。
堆肥堆肥关键技术:
关键技术:
有效有效的垃圾分选的垃圾分选发酵技术和设备发酵技术和设备;改善堆肥质量改善堆肥质量的关键技术以及堆肥臭气的关键技术以及堆肥臭气控制技术。
控制技术。
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(1)立足于国家立足于国家环境科技需求,境科技需求,以城以城镇化、社会主化、社会主义新新农村建村建设为契机,契机,构建城构建城乡互互动体系,改善体系,改善城城镇环境境质量量,促,促进城城乡互互动协调发展展
(2)以政府投入以政府投入为导向,以市向,以市场开拓开拓为主主导,以企,以企业科技科技进步、自步、自主开主开发、滚动发展展为先先导,以,以规模化、模化、综合化、系列化、合化、系列化、标准化生准化生产为主主线,建立建立统一一开放、开放、竞争有序的争有序的环保保产业市市场体系和运行机制体系和运行机制(3)促促进环保保产业健康健康发展,展,以日益以日益严格的格的环保要求保要求对环保保产业的的需求,需求,为环境保境保护提供良好的技提供良好的技术保障和物保障和物质基基础,促,促进其成其成为新的新的经济增增长点点产业化化发展思路与建展思路与建议39结束束语40
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- 新型 城镇 战略 背景 垃圾 资源 利用 研究