典型城市大型垃圾转运站的建设及工艺模式选择

彭 佳

（重庆耐德新明和工业有限公司，重庆 401346）

1 引言

我国约在20 世纪90 年代开始进入垃圾压缩密闭转运时代，逐步开始建设各型垃圾转运站（含收集站）。经历30 余年的发展，建设规模从日转运百余吨级的中小型一次转运站逐渐进步到了上千吨级的大型（二次） 转运站。本研究将从几个典型城市大型转运站的建设案例角度，结合一定的应用数据来探讨城市化、垃圾焚烧、垃圾分类、PPP 等对大型垃圾转运站建设的影响。

2 垃圾中转的意义及“城市化”与“邻避效应”对其影响

垃圾中转设施的目的是在垃圾产生源与末端处理设施之间环保、经济地进行垃圾转运。对于密闭压缩式垃圾转运站，密闭是为了确保环保要求，压缩则是为了实现小车转入、大车转出的运营经济性。垃圾中转存在的基础在于垃圾的运量与运距。

由于我国迅猛的城市化进程，导致人口迅速集中，进而导致城市生活垃圾量的激增。按国家统计局的数据，我国城市垃圾清运量已于2016 年突破了2.00×108t，并于2018 年达到了2.28×108t［1］，3 a 平均增幅6.01%。

而在“城市化”与“邻避效应”的共同作用下，大量以前在城郊的垃圾末端处理设施被扩张的城市吞没，需外迁或新建，从而导致垃圾运距的增加。对于运距的变化，目前没有权威的统计数据发布，但是从几个典型城市的数据可见一斑：①重庆，在新焚烧厂建设后，垃圾单程运距从以前的均约20 km 变为70 km，增加约50 km；②南宁，从以前的均约15 km变为45 km，增加约30 km；③杭州，从以前的均约18 km 变为68～78 km，增加约50～60 km。

运量与运距的增加（双增或单增），导致了垃圾中转设施的增加。目前，在新城区建设时同步配套建设垃圾转运站已经成为了共识，对原有转运站的提标扩容改造也是常态。特别是新建大型焚烧设施的“邻避效应”，直接导致了对大型（二次） 转运站需求的增加。

3 几个典型城市的垃圾末端处置及大型转运站的建设

3.1 重庆主城区的垃圾末端处置及二次转运站

2010—2020 年重庆市的发展中，主城区（规划） 建成区面积从580 km2扩大至865 km2，生活垃圾转运量从3 800 t/d 扩展至11 542 t/d［2］，运距从均20 km 扩展为均70 km（两级运输累计）。2010 年以前主要依托长生桥、黑石子填埋场及同兴垃圾焚烧厂进行末端处置。但由于城市的扩张，原长生桥垃圾填埋场已被城市发展吞没，目前已封场并进行生态修复和土地再利用。黑石子填埋场已停止普通生活垃圾填埋，转入应急热备。按照相关规划，重庆主城区已不再新建垃圾填埋场，并扩建同兴，新建丰盛、百果园、洛碛焚烧厂，形成4 个焚烧厂、1 个填埋场的“4+1”布局。

截至2017 年底，主城区拥有164 座（一次）转运站［3］。为衔接前后两端，重庆在二环附近分别建设了界石、走马、夏家坝3 座大型（二次）转运站，分处南、北、西3 个方向，见图1。

图1 重庆市主城区生活垃圾处理设施分布

界石二次转运站总投资约5 亿元，占地9.13hm2，一期转运能力3 000 t/d、二期5 000 t/d，前端主要服务渝中、九龙坡、大渡口、沙坪坝、南岸、巴南等行政区的一次转运站，后端配套丰盛焚烧厂［2］，已于2015 年启用；走马二次转运站总投资约5.3亿元，占地8.53 hm2，一期转运能力3 000 t/d，前端主要服务西永、沙坪坝、大渡口的部分区域，后端配套百果园焚烧厂［4］，已于2019 年启用；夏家坝二次转运站总投资约4.4 亿元，占地7.4 hm2，转运能力3 600 t/d，前端主要服务于北碚、渝北、江北等行政区，后端配套洛碛垃圾焚烧厂［5］，已于2020 年初试运行。

3 座二次转运站的（同一） 项目建设及运营单位在2019 年11 月转运近2.8×105t，单日最高量达9 800 t［6］。通过界石、走马、夏家坝3 座转运站对前后两端的衔接，重庆市有效解决了2010—2020 年城市发展中的垃圾运量与运距的增加问题，避免了“垃圾围城”现象，并为今后的城市发展预留了扩展潜力。

3.2 广西南宁市的垃圾末端处置及大型转运站

南宁市是北部湾经济区建设的核心城市，在城市快速发展中逐渐南扩。2013 年主要依托城南生活垃圾卫生填埋场进行末端处置。但城市发展后，周边已经规划并逐步建设了多个规划场馆、居民小区，卫生填埋场已大大影响到了周边的生态环境，不适应城市发展的需要［7］，已被要求在2013 年底前全面完成封场工作，并新建了1 座大型垃圾转运站（三塘大型生活垃圾中转站）、1 座垃圾焚烧发电厂和1 座垃圾卫生填埋场（二者均位于南宁平里静脉产业园内），以进行生活垃圾的处置。

三塘大型生活垃圾中转站位于兴宁区三塘镇，前端距离市中心约10 km，后端距离南宁平里静脉产业园约30 km。项目投资约1.91 亿元，占地约2.33 hm2，设计转运规模为2 000 t/d。2015 年开工建设，2016 年投入试运营。该站2017 年每日接收南宁市各城区生活垃圾，日均进站车次约280 车次，日均进站垃圾约1 900 t；中转站半挂车日均转运68 车次，日均转运量约1 800 t，最高日转运量可达到2 200 t［8］。有效衔接了前端垃圾收集站和末端静脉产业园，在运距增加的前提下高效地解决了南宁市的垃圾转运问题。

3.3 浙江杭州市的垃圾末端处置及在建大型转运站

2016 年杭州市全市生活垃圾清运量为3.654 7×106t，年均递增率超过8.0%。根据2017 年杭州市已处理的垃圾量，测算得2017 年杭州市垃圾处理量（不包括富阳区） 约为10 829 t/d［9］。截至2018年，杭州市的生活垃圾主要由天子岭垃圾填埋场和滨江、九峰、犁头金、萧山绿能4 座垃圾焚烧厂进行处理。由于天子岭垃圾填埋场近几年均超负荷运转，杭州市正新建临江垃圾焚烧发电厂以满足杭州市生活垃圾处置需要，垃圾末端处理方式正在由以“填埋为主”向以“焚烧为主、填埋为保障”的垃圾处理方式转变［9］。

末端处理方式的转变，导致了运距的突变，部分区域运距增加高达60 km。因此，杭州市展开了天子岭、城东、萧山等系列2 000 t 级的大型（二次） 转运站的建设，杭州的垃圾运输也将从之前的“直运”模式转变为“中转”模式。通过同类工程项目的类比，相信杭州市可以通过这一系列转运站来有效地衔接垃圾处理的前后两端，高效地解决在运距突变情况下的垃圾转运问题。

4 典型城市大型（二次） 转运站工艺选择分析

上述典型城市为解决生活垃圾运量与运距增加的问题，均进行了“大型I 类”［10］（二次） 转运站的建设。举例中的7 个转运站，除重庆夏家坝站外，均选用了“水平预压+半挂车转运”的工艺模式（图2）。而夏家坝站则选用了“竖式吊装+半挂车转运”模式。之所以会如此选择，可以从运输与压缩两个角度分别解释。

图2 “水平预压+半挂车转运”工艺模式剖面示意

4.1 半挂车运输模式的优势分析

垃圾中转的本质是垃圾的运输。在假设各种垃圾中转工艺模式基本都能达到环保运输的及格水平前提下，运营经济性就成了垃圾中转设施，特别是大型（二次） 转运站的重要考虑点。

首先从运输的角度来看，公路物流运输早已揭示了越大的车辆越合算的规律。常见的生活垃圾从楼道人工清运→三轮车→后装车→垃圾收集站→一次转运站→二次转运站的逐级中转模式，就是在因地制宜地进行小车换大车，从而节约转运成本。

大型的（二次） 垃圾转运站作为逐级中转链条的末环，日运量往往上千吨、运距数十公里。因此在公路运输条件下，采用常规车辆中最大的六轴49 t 半挂列车进行转运就成为了（二次） 垃圾转运站的首选运输工艺。

2017 年初，通过对大量已运行转运站的持续跟踪，获得了表1 的数据。可以看出，六轴49 t半挂列车具有最低的吨垃圾单位油耗，仅为25 t级拉臂钩车的48%。而油耗又是垃圾转运成本的主要构成，约占直接成本的70%，远高于水、电、气、人工、维修等费用构成。因此与一次转运所常用的三轴25 t 或四轴31 t 车辆相比，六轴49 t半挂列车具有较大的成本优势。以1 座3 000 t/d、单程运距60 km 的转运站为例，在运量与运距的放大下，六轴49 t 半挂列车可以比25 t 拉臂钩车每年节约1 316 万元的油耗费用（柴油取6.00 元/L）。而从全生命周期的角度，对于车辆8～10 a、压缩设备10～15 a、转运站20～30 a 的常规使用寿命，油耗优势又将被进一步放大。

表1 典型垃圾转运车辆的单位油耗

上述仅仅是经济效益中油耗部分的计算，而实际上采用六轴49 t 半挂列车还意味着车辆配备数量的减少，由此在车辆保险、保养维修、驾驶员工资等方面均具有明显的经济效益优势。同时，更少的车辆配比也意味着污染排放、道路资源等间接效益上的提升。因此，只要从全生命周期的角度综合建设投资、运营费用、间接效益等来考量，半挂车转运模式具有其他模式无法比拟的综合效益优势。

表2 列举出了我国在公路运输中常见的垃圾转运车辆（车箱组合） 及其常规的垃圾装载量［11］。在各类转运站的建设中，建议按总质量大小优先从大到小选择运输车辆，这样可获得较好的综合效益。当然，很多时候也需要结合道路通行条件、转运站规模等来因地制宜地选择。

表2 我国公路运输常见垃圾转运车辆及其常规装载量

4.2 水平预压模式的优势分析

如果把大型（二次） 转运站作为垃圾处理链条中衔接前后端的关键节点，那垃圾压缩工艺设备又是该节点的核心。它既需要对接前端过来的各种一次转运车辆，也需要通过垃圾压装来对接后端的二次转运半挂列车。目前，为实现采用半挂列车进行垃圾转运，主流有水平预压、水平直压、竖式吊装3 种方式及对应的设备。

水平预压是采用大型的预压式垃圾压缩系统来进行垃圾压缩。它前端采用大型供料设备（推料机、钢板带、活动地板等） 来扩展横向宽度，以达到能承受3 辆最大31 t 级的一次转运车辆同时卸料。并通过卸料门、抽风除臭、喷淋消洒等辅助设备来实现卸料时的扬尘和臭气密闭。后端采用“多次打包、一次进箱”方式，在压缩机内按约3∶1 的压缩比将垃圾大幅度压缩打包并做一定的挤水减量，从而减小对车厢的压缩载荷，再将打包后的垃圾块一次性送入半挂列车（厢） 后进行密闭转运。其单条生产线可以实现120 t/h 以上的综合处理能力。

水平直压是采用大型的直压式垃圾压缩系统来进行垃圾压缩。它前端也采用供料设备（推料机） 来扩展横向宽度，以达到能同时承受2 辆18 t级以下的一次转运车辆同时卸料，并同样配备有卸料门、抽风除臭、喷淋消洒等辅助设备。后端采用“箱内压缩”方式，将垃圾不断推入半挂车，并在最后几次推送中按约2∶1 的压缩比进行垃圾的箱内压缩，最终实现约60 t/h 的综合处理能力。

当然，水平预压与水平直压作为一种压缩方式，后端也可以匹配多种转运模式。按照不同的设备规格，也有水平预压、水平直压匹配31、25 t车厢的非半挂车转运模式。而且水平直压虽然也有匹配半挂车的技术及案例，但匹配31、25 t 车厢的模式反而更常见。

竖式吊装实际上是竖式压缩与容器吊装的组合。它前端是在一次转运站通过31 t 转运车竖放带角件的24 m3容器，并以容器为泊位接受8 t 后装及以下的车辆卸料，再用“水平平移+竖直伸缩”的压头进行垃圾压缩，又通过31 t 转运车将装载后的容积转运至二次转运站。到二次转运站后，再通过吊装设备（岸桥、龙门吊、正面吊等）将两个容器装上1 辆半挂车，用1 车拉2 箱的方式来节约二次运输成本。当然，到达末端处理厂后仍需将半挂车上的两个容器再吊装到31 t 转运车后才能进行垃圾的自卸举升卸料。其整体作业效率取决于前端一次转运站的综合处理能力和二次转运站的吊装接驳能力。

工艺比选时一般从技术、经济、环保等方面来进行压缩工艺及设备的多维比较，如在受料环节考虑最大卸料车辆大小、泊位数量、料槽容积、卸料环保效果等；在垃圾压缩环节考虑垃圾压缩比、挤水减量效果、环保密封效果、功率与电耗等；在系统能力上考虑综合处理能力、高峰期适应性等；在设备性能上考虑可靠性、维修性等；在经济指标上考虑设备投资、设备占地、运营成本等。

一般来说，对于设计规模在1 500 t/d 以上的大型（二次） 转运站，兼具运量与运距，水平预压模式具有明显的综合性能优势，宜作为首选。文中典型城市的7 个大型（二次） 转运站有6 个选择了水平预压模式也是一个实证。而对于设计规模在1 000 t/d 以下的转运站，水平预压的综合性能优势则不如水平直压与竖式吊装模式。对于1 000～1 500 t/d 区间内的转运站，则建议在3 种模式间因地制宜地综合评估。

5 其他工艺模式的分析

“水平预压+半挂车转运”工艺模式虽然是大部分大型（二次） 转运站建设的首选，但并不意味着其他的工艺模式没有实用价值，可以从3 个层面来分析。

5.1 运输经济角度

上述论证的半挂车转运具有明显的运营经济性，仅是从公路运输的角度来考虑，虽然这是大部分城市的唯一选择，但除公路运输之外还有水路运输、铁路运输等不可忽略的方式。而它们往往比公路运输具有更大的运输经济性。因此，各地在建设大型（二次） 转运站时应因地制宜地横向比较多种运输方式。这其中最明显的案例就是上海的水陆联运垃圾二次转运体系（图3）。

图3 上海水陆联运垃圾二次转运体系

5.2 体系建设角度

之前列举的典型城市7 座大型垃圾（二次）转运站中，唯有重庆夏家坝站选用了“竖式吊装+半挂车转运”模式，如图4 所示，其能够选择这种模式的主要原因在于它从整个垃圾处理体系建设的角度进行了考虑与建设。

夏家坝3 600 t/d 的转运能力实际上是由1 300 t/d的竖直压缩和2 300 t/d 吊装接驳转运能力共同组成。即，在站内建设1 300 t/d 的竖直式压缩站，以接收前端3 座已建成的水平式收集站的垃圾；站内另由龙门吊和正面吊等组成2 300 t/d 的吊装接驳堆场，以对接前端4 座竖式一次转运站的容器，将容器吊装后“一车两箱”方式用半挂车运出，见图4。而这4 座竖式一次转运站中，有3 座是随夏家坝站一起整体规划、同步建设的新建站。并且所有前端竖式一次转运站所采用的容器均进行了标准化统一。同时，为进行夏家坝站出来的“一车两箱”半挂车的卸料，还在末端处理场配备了同等能力的龙门吊和31 t 转运车，以吊卸容器后再装车自卸料。

因此，统筹协调前端新建竖式一次转运站、后端等量配备吊装设备及堆场，用标准容器链接前、中、后3 个环节，从整个垃圾处理体系的角度整体布局推进，就是夏家坝站成功的基础。对于拟采用夏家坝同种工艺模式的其他项目，建设单位应特别注意自身的整体统筹能力。

同样，水路运输、铁路运输等不同模式的采用，实际上也需要建设者从整个垃圾处理体系建设的角度，因地制宜地统筹考虑。

图4 重庆夏家坝站的“竖式吊装+半挂车转运”模式

5.3 自身需求角度

水平直压后端一般匹配31、25 t 拉臂钩车后用于一次转运站的建设。但是它同样具有后端匹配半挂车转运的成熟技术和成功案例，如图5 所示。由于后端仍然采用的是49 t 级半挂列车，故它仍可取得良好的运输综合效益，此点不再复述。相对于水平预压模式的转运站，水平直压在泊位数量、最大卸料车辆、垃圾压缩比、挤水能力、综合处理能力等方面均要低一个级别。但同时它在设备占地、投资等方面又具有自身的优势。

图5 马来西亚转运站的“水平直压+半挂车转运”模式

1 座1 000 t/d 的转运站，按照1kg/（人·d）的垃圾产生量，已经可以覆盖百万人口。而我国百万城区人口规模的城市也不过80 余座。因此大部分城市的转运站建设规模是在1 000 t/d 以下。这些城市并不具备太大的垃圾运量，但是若其运距较大，那么“水平直压+半挂车转运”模式也是可以考虑的。比较典型的就是跨区域末端协调处理或水泥窑协同处置，这类的垃圾运量并不太大，但单程运距往往可达上百公里。

因此，对于大多数规模虽低于1 000 t/d 但运距仍然较大的大型转运站，只要从综合性价比的角度来论证，“水平直压+半挂车转运”模式仍然是具有积极意义的。建设过程中宜因地制宜综合比选，不必求大求全。

6 其他

6.1 垃圾大分流、垃圾分类、两网融合对中转设施的影响

在进行垃圾分类之前将生活垃圾、餐厨垃圾、大件垃圾、菜场果蔬垃圾等按收运、流向及末端处理差异分别处理，是为“垃圾的大分流”。对分流出来的生活垃圾再（四） 分类，是为“垃圾分类”。由环卫体系对分流、分类出来的可回收物的托底回收是为“两网融合”。传统的垃圾转运站一般是针对生活垃圾进行收运。但因垃圾大分流、垃圾分类、两网融合的新形势变化，现在也导致垃圾转运站的功能扩充，并在一定程度上影响工艺选择。

仍然把转运站的工艺按“装”与“运”两个环节来讨论。对于餐厨垃圾、大件垃圾、各类可回收物的接收与装载，如餐厨垃圾有专用的餐厨料槽、大件垃圾有破碎分选系统、可回收物有各类打包机。因此“装”的环节，基本各种垃圾具有不同的处理工艺与设备。如果需要垃圾转运站具备相关功能，则需要按需配备对应的工艺设备。对于转运，餐厨、厨余垃圾各为单独一类，大件垃圾分选后的无价值部分就是其他垃圾，各类可回收物单独成类。只要各类垃圾的运量和运距达到一定程度，进行中转运输就具有经济价值。一般来说越大的车辆越合算。

对此，重庆界石、走马、夏家坝的相关模式也有一定的参考价值：界石站在站内扩建餐厨垃圾接收料槽、下端采用顶部开盖的49 t 级半挂车进行转运；走马站的大件垃圾分选残渣运往生活垃圾料槽压装后用半挂车运输；夏家坝站吊装罐体后用半挂车进行一车两罐的餐厨垃圾运输。这些都是小车换大车的生活垃圾中转模式在其他垃圾运输中的成功拓展，并且在车、箱设备上尽可能地做到了兼容、通用。

6.2 高速治超与轻量化对中转设施的影响

2019 年“高速治超”新规的出现，结合垃圾转运的市场化运营大环境，导致在治超范围内的转运站从之前的追求超载多装转变为追求轻量化后多装。

我国之前也曾多次“治超”，但往往执行一段时间后又有松懈。而由于技术的进步，此次的“高速治超”数据直连上传，基本杜绝了地方的人工干预。并且由于同步推行了货车高速收费制度的调整，这是一个较为庞大的系统工程，而非一地一时之政，故政策的持续性也将不同于以往的治超政策。

受此影响，在进行转运站工艺模式选择时，需要考虑转运站是否会受“高速治超”新规的限制。并应按照统一的、不超限的装载量来综合比较各种工艺模式和重新核算设备配置数量。同时，也需要设备厂家积极地进行箱体、车辆等运输设备的轻量化设计。

7 结论

1） 垃圾的运量与运距是垃圾中转的存在基础。由于“城市化”与“邻避效应”，大城市普遍面临运量增大、运距增长的双增或单增情况；

2） 垃圾中转的本质是垃圾的运输，公路运输时越大的车辆越合算。大型转运站宜从49 t 级半挂车开始，从大到小、因地制宜地选择合适的运输车辆，并考虑水路、铁路等方式的可行性；

3）“水平预压+半挂车转运”工艺模式具有较好的站内压装综合性能与站外运输综合效益，适合于运量与运距双增的大型转运站；

4） 当建设单位能够统筹协调前端一次转运站和末端填埋场、焚烧厂时，用标准容器链接前、中、后3 个环节的“竖式吊装+半挂车转运”工艺模式也可作为大型转运站的可选工艺；

5）“水平直压+半挂车转运”工艺模式比“水平预压+半挂车转运”在站内压装综合性能上要略低，但占地及投资优势明显，且站外运输综合效益相差不大，适合于运量不大但运距较大的单增型转运站；

6） 几个典型城市的大型转运站的规划与建设，及其对分流、分类垃圾的中转处理模式对同类项目的建设具有一定的参考价值。