城市静脉产业园规划设计——以南方某市为例

张瑞青, 杜 鹏, 闵海华, 梁 恒 ,张 涛

(1. 山东省环科院环境工程有限公司，济南 250013;2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300381;3.泛华建设集团有限公司山东设计分公司，济南 250013)

1 前 言

静脉产业，最早是由日本学者吉野敏行提出来的，他认为在循环经济体系中，根据物质流向的不同，可分为两个过程: 一是从原料开采到生产“流通”消费的过程; 二是从生产或消费后的废物收集运输“分类分解”再资源化或最终废弃处置的过程。仿照生物体内血液循环的概念，前者可以称为动脉过程，后者则可称为静脉过程[1]。

静脉产业园也称循环经济产业园，是指建立以静脉产业为主导的生态工业园，把传统的“资源-产品-废弃物”的线性经济模式，改造为“资源-产品-再生资源”闭环经济模式，实现生活和工业废物的循环再利用[2]，最终实现资源节约和环境负荷降低的目的。

2 南方某市概况

南方某市总面积2 430km2，户籍人口1 358 675人，流动人口235 468人，下辖7个街道、17个镇。2016年12月，被列为第三批国家新型城镇化综合试点地区。

随着经济社会的发展，该市现有生活垃圾焚烧发电厂日均生活垃圾进厂量约1 100t，远远超出设计处理能力900t/d的总规模。预计至2020年，该市市政污水处理设施总体规模将超过30万m3/d，市政污泥产量可达250t/d(以含水率80%计)；目前该市污泥主要采用卫生填埋与堆肥农用等方式处理，现有技术与设施均已不能满足本市污泥无害化处理与环境保护的实际需求。原填埋场封场后，大量焚烧炉渣无处消纳。另外本市目前尚无餐厨垃圾处理场所，餐厨垃圾无法得到有效规范处理处置。不仅容易造成环境污染，更易产生“地沟油”、“垃圾猪”等问题。因此本市急需建设生活垃圾、市政及工业污泥、餐厨垃圾及焚烧炉渣、飞灰的处理场所。

“十三五”期间是该市建设富庶、文明、开放、和谐城市关键时期。为保证经济与环境协调可持续发展，巩固提升国家级生态城市创建成果，需重点解决城市固体废弃物减量化、资源化、无害化处理处置问题。纵观国内外发达地区的废物管理状况，结合该市的实际情况，在城市近郊区建设固体废物环境产业园区，对污染物进行集中处理，是解决废物处理设施建设用地的关键问题，也是建设环境友好型社会和资源循环型社会的有效途径。环境产业园区不仅可以实现污染几种处理、风险集中控制，还可以提高各类城市固废资源化利用率、节约土地资源。

3 园区选址

园区选址距离该市市区直线距离11km，实际运距约16km。园区占地面积为1 224亩。目前厂址用地主要为林地、果园。

4 产业类型和功能选择

园区产业类型和功能选择应从该市实际产业缺口需求出发，并结合园区的定位、未来发展趋势及国际循环经济产业园案例经验，确定产业类型和功能布局。建设“固体废弃物处理与处置、节能环保设备研发制造、尖端环保技术孵化、中德环保产业技术交流合作”等功能为一体的国际型静脉产业园，由6个功能组成。

(1)固废处置功能区：主要承担生活垃圾焚烧发电、污泥焚烧发电、飞灰填埋、餐厨垃圾处理等功能。飞灰填埋库区使用完毕后进行封场绿化可以作为青少年环保教育的附属绿地。

(2)资源再生利用功能区：主要承担建筑垃圾再生利用功能。

(3)中德环保设备研发制造功能区：主要承担中德环保技术交流、德国环保产品本土化转化、环保设备研发、制造、展示功能。

(4)综合管理服务功能区：主要承担园区规划、开发、建设、运营、技术咨询等综合管理和服务功能。

(5)科研宣教功能区：主要承担园区教育培训、宣传展示、科研监测等功能。

5 规划项目

5.1 近期项目

近期以生活垃圾焚烧发电项目、污泥焚烧发电项目、飞灰填埋项目并重建成3大工程，近期投资12.6亿元。

5.1.1 生活垃圾焚烧发电项目

①处理对象：该市11个镇区分类收集后的生活垃圾。

②建设规模：总规模1 500t/d；一期800t/d；中期400t/d、远期400t/d。

③占地面积：占地面积约为50亩。

④工艺方案。

垃圾车从物流口进入厂区，经过地磅秤称重后进入垃圾倾卸平台，卸入垃圾贮坑。贮坑内的垃圾通过垃圾吊车抓斗抓到焚烧炉给料斗，经溜槽落至给料炉排，再由给料炉排均匀送入焚烧炉内燃烧，选用EAVT机械炉排式焚烧炉。垃圾燃烧产生的高温烟气经余热锅炉冷却至190℃后进入烟气净化系统。余热锅炉以水为工质吸收高温烟气中的热量，产生4.0MPa，400℃的蒸汽。供汽轮发电机组发电。垃圾在炉排上待可燃份完全燃烧，灰渣落入出渣机，出渣机将炉渣推送至灰渣贮坑。灰渣贮坑上方设有桥式抓斗起重机，可将汇集在灰渣贮坑中的灰渣抓取，经固化后装车运至附近的生活垃圾填埋场最终处置。

⑤技术先进性：系统采用负压设计，无臭气逸出；烟气排放满足欧盟现行最严苛的德国17.BimSchV烟气排放标准，有效避免二次污染；经济节能，垃圾发电平均效率高；运行稳定，年平均运行时间超过8 000h；零排放废水处理系统；垃圾焚烧充分，污染物高温分解彻底，无二次污染。

5.1.2 污泥焚烧发电项目

①处理对象：本市各市政及工业污水处理厂产生的污泥。

②建设规模：总规模含水率80%的污泥300t/d；近期：200t/d；远期：100t/d。

③占地面积：占地面积约为50亩。

④工艺方案：污泥场外运输为汽车运输，污泥运输车进场后，先经汽车衡称量，以计算进厂污泥量，然后进入储泥池。污泥经污泥计量斗下方的单螺杆式污泥泵通过管道将污泥传送至污泥干化机内。干化机换热气源为0.5mPa饱和蒸汽。污泥在干化机停留时间为3～5h后，含水率可降至40%左右，由干化机污泥排出口排出。干化后的污泥由皮带机输送到主厂房炉前污泥斗进行定量。给料借助自身重力和引入的送料风沿着落料管滑落进入炉膛。本项目采用EAVT污泥自持焚烧技术，选用鼓泡式流化床污泥焚烧炉，炉膛内的整体温度保持在850℃以上，同时，控制炉膛出口的氧量维持在6%～8%，保证烟气中可燃成分的完全燃烧。锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。离开炉膛并夹带大量物料的烟气经高温绝热型旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料器返回炉膛，实现循环燃烧。分离后的烟气经空气预热器进步换热后由尾部烟道排出，烟气出空气预热器时温度降至150℃以下，在烟道经过布袋除尘器除尘后，由活性炭吸附烟气中重金属及二噁英等成份后，最后由引风机引入炉后脱酸塔进行脱酸处理，处理后烟气经过脱酸塔上部烟囱排入大气。

⑤技术先进性：可实现针对中国低热值污泥的高效焚烧；系统采用负压设计，无臭气逸出；烟气排放满足欧盟现行最严苛的德国17.BimSchV烟气排放标准，有效避免二次污染；运行稳定且经济节能，年平均运行时间超过8 000h；零排放废水处理系统；污染物高温分解彻底，无二次污染。

5.1.3 飞灰与炉渣填埋项目

①处理对象：本市生活垃圾焚烧发电厂焚烧产生的飞灰与炉渣。

②建设规模：飞灰产生量约40t/d。填埋场总库容90万m3。

③占地面积：占地面积约为260亩。

④工艺方案：生活垃圾焚烧发电厂的飞灰固化采用水泥+螯合剂的处理工艺，固化合格后，送本项目进行填埋处置。填埋场使用复合防渗系统，废物从铺设的衬层之上开始逐层填埋，逐步填高；为了防止地基的不均匀沉降，填埋物料的铺设应满铺整个场底，使场底受力均匀。填埋场边坡随填埋高度的增加需进行一定的封场处理，地面以上的“收坡”坡度为1∶3，封场的顶面做成坡向四周的排水坡面。

⑤技术先进性：复合防渗系统，防渗层由柔性膜和粘土层构成,分三层施工,渗透系数不大于5×10-7cm/s，渗透性极低,具有很好的防渗效果；具有可监测性和可修复性；渗滤液处理效果好；沼气利用效率高等。

5.1.4 园区污水厂项目

①建设规模和工程范围：本项目主要处理对象为园区产生的渗滤液、生产废水以及生活废水。

①项目概况：园区的污水在污水厂进行统一处理，处理后回用。

②建设规模：近期处理规模为800t/d，远期处理规模为1 200t/d。

③占地面积：占地面积约为50亩。

④工艺流程：污水→预处理→生化处理→深度处理→回用。

⑤技术先进性：全厂废水处理零排放，无二次污染问题。

5.1.5 近期建设项目明细表(表1)

表1 近期建设项目明细表Tab.1 Details of recent construction projects

5.2 中远期项目

逐步建设餐厨垃圾处理项目、建筑垃圾资源化利用项目、固废博物馆3大工程，园区远期总投资20.6亿元。

5.2.1 餐厨垃圾处理项目

①处理对象：本市主城区产生的餐厨垃圾、园林废弃物、农业秸秆等。

②建设规模：处理餐厨垃圾200t/d。

③占地面积：本项目占地面积约50亩。

④工艺方案：系统采用EEBM生物质能源转化技术设计；首先把餐厨垃圾通过专用餐厨垃圾车收运至卸料斗，经过分拣、破碎、除油、制浆等预处理工段把餐厨垃圾制成含固率约为10%左右的浆料，分拣出的杂物送去焚烧厂焚烧。园林废弃物与农业秸秆等先经过粉碎机破碎，与餐厨浆料混合后，由浆料泵入厌氧消化罐产生沼气，沼气送至生活垃圾焚烧发电厂助燃。沼液排入园区的污水处理厂处理。厌氧发酵单元产生的沼渣为高效有机液态农肥，不含污染物，可供本市辖区内园林及农业使用。

⑤技术先进性：系统采用负压设计，无臭气逸出；产沼气效率高；运行稳定且经济节能，年平均运行时间超过8 000h；副产高效有机液态农肥。

5.2.2 建筑垃圾综合利用项目

①处理对象：本市城区产生的建筑垃圾。

②建设规模：处理建筑垃圾500t/d。

③占地面积：占地面积约为150亩。

④工艺方案：原料堆场的建筑垃圾经装载机进入给料斗，首先经振动给料机筛分，去除混入其中的细粒级泥料。经过筛除泥料后的建筑垃圾经一级破碎机破碎成粒径100mm以下的细块，通过皮带机输送至二级破碎将已经过处理的建筑垃圾进行破碎，将建筑垃圾物料的尺寸范围进一步调小，目的在于最终获得粒径分布合理，具有实际使用价值的建筑垃圾再生转化产品。经过二级破碎后的物料通过皮带机输送到振动筛分机筛分出不同粒径范围可再生骨料筛分后的物料分别通过皮带机输送至不同的骨料仓作为制砖用骨料贮存或再通过皮带机转运至制砖生产线进行制砖。剩余的废渣土，运至垃圾填埋场填埋。

5.2.3 固废博物馆

关注垃圾就是关心民生，保护环境就是爱护健康，打造清洁就是创造价值。为唤醒民众环保意识，了解固废、认识固废、关注固废，利用园区内的设施建造一个集环境教育、固废培训、文化旅游及固废循环利用研究四大功能为一体的中国固废博物馆，将其打造成国内领先世界一流的环保体验教育中心、固废处理培训中心、垃圾与文化活动研究中心、固废循环利用研究中心、绿色义工现场实践活动中心。拟建项目总用地面积10亩。

5.2.4 中远期建设项目明细表(表2)

表2 中远期建设项目明细表Tab.2 Details of medium and long term construction projects

6 物质链构建

静脉产业园以固体废物为原料，将它们转化为可重新利用的资源和产品，实现各类废物的再利用和资源化，通过物流、能流传递方式把不同工厂连接起来，形成了资源共享、副产品互换的产业共生组合，建立“生产者—消费者—分解者”的物质循环方式，实现了物质闭路循环、能量多级利用和废物产生最小化。

园区内物质联系主要是不同处理设施间的原料〗互供，如生活垃圾及污泥焚烧系统产生的炉渣运至建筑垃圾综合利用项目制取建材，焚烧飞灰进行固化处理后运至安全填埋场填埋；餐厨垃圾处理产生的沼气制成CNG，供收运车辆加气使用；各项目产生的污集中进入园区污水处理站进行处理，处理后的中水用于园区的绿化、洗车、冲厕、景观用水(下图)。

图 静脉产业园产业链构成Fig. Structure of venous industrial park supply chain

7 能量流构建

园区能量集成应综合考虑余热能源量、能级梯度及能源原料利用等方面。余热利用应尽可能提高其有效利用程度，利用余热蒸汽和余热发电方式实现园区内能源利用程度的最大化；能级梯度就是尽可能使用再生能源，从而减少使用初始能源；充分回收废物中的生物质能，提高园区的经济效益[3]。

园区主要能源为生活垃圾焚烧发电厂及污泥焚烧发电厂产生的电能及余热，以及餐厨垃圾和厨余垃圾厌氧发酵产生的沼气。电能并入城市电网，余热蒸汽作为餐厨垃圾、设备研发制造工艺用汽、沼气精制成为车用燃料。通过园区内部各产业项目之间“能源梯级利用”来提高能源利用效率，实现能耗的最小化，并最终实现环境效益、社会效益和经济效益的有机统一。

8 结 语

园区建成后，将实现消纳生活垃圾55万t/a左右、消纳市政污泥7.3万t/a、消纳飞灰9.5万t/a、消纳餐厨垃圾及绿色废弃物7.3万t/a；消纳建筑建筑垃圾18.3万t/a。固体废物产业集约化发展，可节约固体废物处理设施土地二次开发利用投资、整合资源、降低成本，实现利润最大化。园区景观改造和环境整治，周边居住用地和工业土地价值可提升；城区内分散布局的固体废物处置和资源化设施集中在园区后，腾出的用地可实现其本身的土地价值。走资本市场的道路，实现企业自身管理和效益的进一步提高。

参考文献：

[1] 王 军，岳思羽. 静脉产业类生态工业园区标准的研究[J].环境科学研究，2008,21(2)：175-179.

[2] 耿飞燕. 静脉产业现状分析与对策构想[J].经济前沿，2004,(9)：23-26.

[3] 闵海华，潘晓峰. 杭州大江东循环经济产业园规划构思[J].环境卫生工程，2017,25(3)：79-81.