陈必鸣 厉昌余 李燕妮
(1. 广州市城市管理技术研究中心,广东 广州 510170;2. 广州市无害化处理事务中心,广东 广州 510163)
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》指出:全面推行循环经济理念,构建多层次资源高效循环利用体系;深入推进园区循环化改造,补齐和延伸产业链,推进能源资源梯级利用、废物循环利用和污染物集中处置。《“十四五”循环经济发展规划》明确:推动企业循环式生产、产业循环式组合,促进废物综合利用、能量梯级利用、水资源循环使用,推进工业余压余热、废水废气废液的资源化利用,实现绿色低碳循环发展。广州市作为国家综合性门户城市之一,经济高速发展,正以“低碳、生态、绿色”为理念,全面推进新型城市化建设。作为重要城市基础设施的生活垃圾处理领域,拟提高生活垃圾分类收集处理率、资源化利用率和设施建设水平,以期实现“源头减量化、利用资源化、处理无害化”的建设目标。为加快生活垃圾终端处理设施建设,构建生活废弃物资源循环利用体系,广州借鉴国内外发达城市经验,于2015年在黄埔区福山村开工建设垃圾综合处理基地,即广州福山循环经济产业园。
福山循环经济产业园占地969 亩,投资超60 亿元,定位是全面达到世界领先水平的现代化、森林式循环经济产业园区,处理对象包括生活垃圾、餐厨垃圾、动物尸骸、城市粪便、焚烧炉渣等。建设项目包括资源热力电厂、生物质综合处理厂、污水处理厂及公用配套工程等。
该资源电厂项目占地126 亩,总投资约23 亿元,设计规模处理生活垃圾4 000 t/d,配置6 台处理规模为750 t/d 的往复式机械炉排炉和4 台25 MW的汽轮发电机组,2019 年12 月完成工程建设。
生物质综合处理厂占地约125 亩,总投资约8.5亿元,设计规模处理废弃物2 040 t/d,其中,家庭厨余垃圾600 t/d,餐饮垃圾400 t/d,粪便1 000 t/d,禽畜尸体40 t/d,采用“预处理+联合厌氧消化+综合利用”组合工艺作为总体工艺技术路线,采取BOT 建设模式,2019 年7 月完成工程建设。
污水处理厂占地约41 亩,总投资约4.8 亿元,设计规模处理污水3 250 t/d,其中,高浓度污水2 250 t/d,采用“厌氧+MBR+膜深度处理”工艺;低浓度污水1 000 t/d,采用“生化+膜深度处理”工艺。项目采取BOT 建设模式,2019 年7 月完成工程建设。
公用配套工程主要是为解决项目征地拆迁、“三通一平”等园区前期工作,建设园区办公楼、宿舍区等公共设施而设立的项目。工程建设主要包括征地拆迁、场平工程、边坡工程、园区道路、工程管线、综合管沟、景观工程、办公楼、科教中心与宿舍楼、外水与外电接入系统等内容,总投资约20 亿元,由市财政投资建设。
目前,福山循环经济产业园正在进行二期工程建设,项目建成后,福山园区的生活垃圾处理规模将达到11 300 t/d。
循环经济本质上是一种生态经济,它要求运用生态学规律而不是机械论规律来指导人类社会的经济活动[1],倡导的是一种与环境和谐的经济发展模式。根据产业、项目、各类处理设施间物料资源的共享情况,产业园内物质能量的循环可以分为大循环、中循环和小循环。
3.1.1 大循环:产业园与社会之间物质和能量循环
产业园和社会形成一个大的循环体系,即社会流通的商品经过消费,废弃的部分进入产业园,经过园区内部处理,形成电力、肥料、建材等原材料返回到社会商品加工体系,经过生产再产生商品,供社会使用[2]。
3.1.2 中循环:产业园不同项目之间物质和能量循环
产业园区内不同设施之间的物质循环是园区建设的重点,包括生活垃圾焚烧产生的电力、蒸汽等能源供园区内其他项目综合利用,餐厨垃圾厌氧消化制沼气的内部利用,垃圾渗沥液、沼渣等废弃物的集中处理。
3.1.3 小循环:单个项目内部工艺衔接和物质能量循环
小循环是指产业园中单个项目内部的工艺衔接和物质能量的循环,如资源热力电厂产生的电力可供自身运营使用,废油脂处理产生的生物柴油可为其工艺提供热源等。
福山循环经济产业园主要是实现生活废弃物的资源化处理,在社会经济大循环中又称为静脉产业,即相对于原材料到消费品,本园区主要通过废弃物的加工生产,再回到原材料的过程,来完成园区静脉产业和社会动脉产业的大循环。园区内循环的重点是不同设施间的中循环,而循环经济具体要通过工艺技术的衔接得以实现。本园区工艺循环主要是资源热能利用、生物质能利用和水资源循环利用,园区各项目之间通过协同作业建立物流封闭循环,尽量做到废弃物不出园区,废弃物零排放。
3.2.1 热能循环利用
产业园区的固体资源主要是生活垃圾,通过焚烧生活垃圾产生热能、电能,供园区内各项目使用,实现能量循环利用,以此减少园区整体外部能源消耗,实现垃圾资源化的目标。
(1)资源热力电厂焚烧垃圾产生的电能,能够为整个园区提供自用电。
(2)资源热力电厂发电剩余的余热,可以供给生物质综合处理厂处理禽畜尸体时进行高温蒸煮。
3.2.2 生物质能循环利用
产业园区的生物质能利用主要是通过不同有机质垃圾联合厌氧产生沼气并进行发电,供园区内项目使用。厌氧后剩余的沼渣可制作有机肥或干化后焚烧热力利用,实现生物质能循环利用。
(1)餐厨垃圾、粪便及预处理后的禽畜尸体联合厌氧发酵产生的沼气,可供园区作为发电、烘干等能源使用。
(2)联合厌氧发酵剩余的沼渣,可制作有机肥供园区绿化使用,也可脱水处理后进行焚烧热力利用。
3.2.3 水资源循环利用
产业园内各项目产生的垃圾渗沥液及生活污水经集中处理达到中水回用标准后,可供园区冲洗道路和绿化使用,实现水资源循环利用。
福山循环经济产业园物流平衡图见图1。
图1 福山循环经济产业园物流平衡图
福山循环经济产业园的建设,在布局上实现了功能分区,有利于工艺互补和物流调度;在产业链上实现各项目间的资源和物料共享使用,减少了外部资源的消耗。
福山循环经济产业园在建设过程中,已充分考虑了城市生活垃圾处理和物料循环利用的发展需求,并综合各项目工艺技术之间的相互关系,尽量将同类型设施项目集中布置,例如将污水处理厂布置在园区标高较低位置,有利于各排污项目利用重力流排放垃圾渗沥液和生活污水,同时将产生污水量较大的生物质厂布置在靠近污水处理厂的地块上,有利于缩短污水排放距离,减少管路连接,使污水能全部得到有效处置,确保园区的环境安全。例如将产业园区管理中心、科教中心和宣传教育中心等非生产类的公共建筑集中布置在园区的上风向,有利于集约用地,缓解园区紧张的土地资源,并优化日常办公环境。园区通过统一规划、统一建设、统一处理,满足人流、车流分离要求,实现高标准的建设和运营管理。
福山循环经济产业园要求以运作高效率、资源低消耗为基本特征,在产业链规划建设上尽量实现项目资源协同、物料共享使用,以提高资源利用效率。同时将渗沥液、沼渣等污染物集中管控以防止二次污染,实现真正的零排放。例如将厨余垃圾、餐饮垃圾和粪便等有机质含量高的生活废弃物分别预处理后,再进行集中厌氧发酵处置,有利于工艺所需水资源和有机质的互补,并可优化管网和道路建设,加强处理设施间能量流和物流调配,最大限度地提取各类废弃物可供利用的资源,变废为宝[3]。
随着城市社会经济快速发展,环境问题日益突出,广州福山循环经济产业园的建设在一定程度上实现了生活废弃物集中处理的规模效益,推动了生活废弃物减量化、资源化和无害化处理进程,优化了城市生态环境,将为我国同类循环经济产业园建设起到示范作用。