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行业观察
村镇生活垃圾处理模式、技术现状和市场空间
我国村镇生活垃圾处理模式主要分为分散式垃圾处理和集中处理。分散式垃圾处理方式是一种小规模处理方式,主要适用于距离城市较远的远郊村或偏远农村。收集和就地处理直接衔接,处理成本较低,但受到规模效应的局限,通常难以达到无害化处理标准。例如,很多村镇通过修建垃圾池、设置垃圾箱,进行垃圾收集及定期清运处理,但大部分地区尚未采用正规化方式处理处置垃圾。有调查显示,我国东部地区垃圾不规范化处理的村镇占20.83%,西部地区乡镇和村庄垃圾不规范化处理比例分别达到45.24%和50%。东北地区乡镇生活垃圾不规范化处理的比例高达87.5%,村庄比例达75%。
集中处理即推行多年的“村收集、镇运输、县处理”模式,以焚烧或填埋作为终端处理手段。尤其是垃圾填埋技术,因其操作管理简单,处理量大,适应性强,成为广泛应用的处理方式。村镇垃圾中的可燃成分较多,如秸秆等,用焚烧处理的效率高,减容效果好,也是村镇垃圾资源化处理的重要方式。但是,集中处理对垃圾收运条件要求较高、处理成本较大,对于距离规模化垃圾处理终端设施较远的农村或欠发达农村来说,垃圾集中处理的应用具有一定局限性。
村镇生活垃圾处理技术
1.热解气化技术
相较于主流垃圾焚烧项目的趋于大型化,热解气化更适用于小型化生活垃圾处理项目。
热解是指在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下,通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解,生成燃料(气体、液体和炭黑)的过程。近十多年来,固体废物热解的研究发展较快。
相对焚烧、热解气化具有如下优势:
1)热解过程将废物中有机物转化成可利用的能量形式,产生燃气、焦油等可储存能源,可根据不同需要加以利用,而焚烧只能利用热能;
2)热解可以简化污染控制,固废在无氧条件下炉内处于还原性气氛,污染气体产生量较少,存在形式以HCl、H2S和NH3为主,Cr以三价形式存在毒性较小。
气化技术是指将固体废物转化为气体燃料的热化学过程。即以固体废物为原料,以空气、氧气、水蒸气等气体或其混合作为气化剂,在一定温度、压力条件下通过热化学反应将固体废物转化成以可燃性气体为主的合成气(CO、H2、CH4、CO2和少量其他烃类化合物)、半焦、灰和可凝组分(焦油)。
气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气,而尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中,可燃气经过适当的预处理可制得化学产品、液体燃料或氢气。若将产生的气化气进行直接燃烧,则与燃烧无本质区别,只是把整个氧化过程分成了两步,即两步法燃烧,目前工业上广泛应用的气化工艺多属于此类。
固废气化处理相对热解更有利于高效的能源利用和严格的污染控制。固废热解可制取热解气、焦油和焦炭等产物,大都需要进一步加工才能再利用。
由于固废的成分波动较大,对后续的加工工艺的适应性较高,所以从完整的工艺上来看,热解工艺流程复杂,设备投资较大,对规模有所限定,进行较大规模生产才比较经济。
气化法的产品相对单一,后处理系统相对简单,投资较低,既能保证良好的环保效果,又将废物中有机成分转化为燃气,产生的燃气经净化后可用于提纯制甲烷、氢气和CO等工业气体,也作为化工原料用于合成甲醇等化工产品。
对固废的适应性而言,热解法在高热值废物制取清洁液体燃料方面比较合适,而对成分复杂的生活垃圾而言,气化法适用性更高。
2.有机垃圾处理技术
农村垃圾中有机垃圾的成分比重高,在进行垃圾分类后,有机垃圾进行堆肥处理后的堆肥产物也有可进行还田处理。
堆肥法处理生活垃圾是指凭借微生物的生化作用,在人工控制条件下,将生活垃圾中有机质分解、腐熟、转换成稳定的类似腐殖质土的方法。
堆肥处理的原理大致可分为厌氧性发酵和好氧性发酵两种。
厌氧性发酵是使垃圾减少或者完全隔绝与空气接触,利用厌氧菌分解有机质,产生二氧化碳、水、甲烷和腐殖质土的过程。好氧性发酵是用翻堆、强制送抽风,以好氧菌分解有机质使其稳定的方法,产物为二氧化碳、水和腐殖质土等。
好氧堆肥技术可以分为静态、半静态和动态堆肥三种。静态堆肥设施投资成本很低,但供氧不均匀,物料结块比较严重,容易产生厌氧微环境,微生物难以迅速均匀地繁衍,发酵周期长,堆肥质量差。与静态堆肥比,半静态和动态堆肥的效果要好得多。动态堆肥把物料充分翻拌和粉碎,使氧气可以充分均匀地分布,微生物繁殖速度加快,垃圾降解速度和效果明显优于静态堆肥。
目前,国内采用的有机垃圾生化处理机以好氧动态发酵为主,部分生化处理机也采用干式厌氧发酵法进行有机垃圾处理,金华的阳光堆肥房则为半静态堆肥;农村垃圾沼气化原理则为厌氧发酵。
村镇生活垃圾处理总体市场空间
根据规划目标,至2020年,全国90%村庄的生活垃圾得到处理、基本扭转农村环境脏乱差的局面、形成农村生活垃圾治理的长效机制。至2016年底,全国农村生活垃圾处理率为60%,则十三五期间仍有30%的农村垃圾需要得到解决。
2016年中国城镇常住人口79298万人,比上年末增加2182万人,乡村常住人口58973万人,减少1373万人,城镇人口占总人口比重(城镇化率)为57.35%。我国仍有近6亿人口居住在乡村地区,则根据中国住房和城乡建设部总经济师赵晖所言,以55元为一个农民一年生活垃圾处理费,则农村生活垃圾处理费则近330亿元。
根据中环协发布的《中国生活垃圾处理行业发展报告》统计数据,表明“十三五”期间,中国农村垃圾投资增速和投资额预计将超过城市,2016年农村(建制镇和村庄)环境卫生建设投入401.6亿元,垃圾处理建设投入188.6亿元,2016年城市环境卫生建设投入445.2亿元,垃圾处理投入118.1亿元,农村垃圾处理投入超过了城市。
未来几年年均农村垃圾处理建设投入应不低于180亿元/年,则整个十三五期间,农村生活垃圾处理建设投入在900亿元左右。
根据《国务院办公厅关于创新农村基础设施投融资体制机制的指导意见》第七条:建立政府和社会资本合作机制。支持各地通过政府和社会资本合作模式,引导社会资本投向农村基础设施领域。鼓励按照“公益性项目、市场化运作”理念,大力推进政府购买服务,创新农村基础设施建设和运营模式。支持地方政府将农村基础设施项目整体打包,提高收益能力,并建立运营补偿机制,保障社会资本获得合理投资回报。对农村基础设施项目在用电、用地等方面优先保障,未来,在农村垃圾处理方面,PPP模式将成为农村垃圾处理及管理水平快速提升的重要手段。
1.热解气化设施建设市场空间
根据中国环联研究院不完全统计,2016年至2017年11月,我国乡镇级热解气化相关项目共计62个,其中,2016年有27个项目,2017年有35个项目乡镇级小型项目(未统计规模在300吨/日处理量以上的热解气化项目)。乡镇垃圾热解气化市场有望在十三五期间呈现有爆发性增长。
根据中国环联研究院统计,一般用于农村生活垃圾处理的小型热解气化设施日处理量在5-10吨/日之间,每台10吨/日处理量的设施根据厂方不同,其报价通常在110-200万之间。根据2015年城乡统计年鉴显示,我国共有1000人以上行政村274234个,若十三五期间,其中有10%的乡村采用热解气化设施,以150万为每台热解处理设备均价,则仅设备费411.35亿元的市场空间。
2.村镇有机垃圾处理市场空间
2016年12月,住建部向全国推广浙江金华农村生活垃圾分类经验,在此基础上,2017年6月首批百个农村生活垃圾分类示范县工程启动。面对日渐严峻的“垃圾围村”现象,越来越多的村庄开始了垃圾分类、减量、资源化的路径探索。随着农村垃圾分类工作的推行,农村有机垃圾处理减量市场也在逐渐打开。
根据中国环联研究院不完全统计数据,仅2017年1月-2017年11月,农村有机垃圾设备政府购买成交金额便达到6369.82万元,整体项目53个。其中未涉及工程建设及有机垃圾收运处理服务项目。
全国34省市中,截止至2017年11月,涉及村镇有机垃圾设备购买的省市有9个省市,主要集中在东部沿海发达地区,其中广西地区所采用的技术为有机垃圾沼气池,其余地区则为有机垃圾生化一体机处理设施。村镇有机垃圾处理市场前景广阔。
  来源:固废观察
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