皮 猛 陈 辉 朱宏哲
(1 北京朝阳环境科技股份有限公司 北京 100024 2 北京朝京环保能源科技股份有限公司 北京 100024 3 中国城市建设研究院有限公司 北京 100120)
近年来,随着社会经济的发展,国家对环保的重视程度以及大众的环保意识在逐步增强[1]。从实施垃圾分类政策、发布循环发展经济体系指导意见到提出“碳达峰、碳中和”目标,无不体现了国家对城市固体废弃物的处理处置的重视。但是,城市固体废物处理处置因“土地资源、邻避效应”等问题的制约,导致城市固体废物处理处置设施的建设形势严峻,进度滞后,难以满足固体废弃物快速增长的处置需求[2]。因此,城市固体废弃物处理处置设施的建设逐步演变为多元化、集中化、规模化处理的循环经济产业园区模式。
循环经济产业园通常由生活垃圾焚烧发电、生活垃圾填埋场、餐厨厨余垃圾处理、园林垃圾处理、市政(禽畜)粪便处理、市政污泥处理、动物尸体无害化处理、医疗废物处理、渗滤液处理、可回收物分拣打包、飞灰暂存或处置等项目构成。
循环经济的特征是物质循环利用和能量梯级利用,通过模拟生态群落的物质循环方式实现经济的循环发展,最终实现资源的高效利用和生态环境的优化[3]。
循环经济一般分为废物回收、资源化利用、最终处置和再生资源销售四个阶段。首先依据固体废物的属性提取有利用价值的部分,回收可利用的部分,减少资源浪费;然后通过物理处理工艺或者化学处理工艺,将废弃物中可以资源化利用的物质和能源从废弃物中回收。其次按照无害化处理的原则,通过采取无害化的处理方式处理废弃物,避免造成环境污染。最后将再生资源作为循环经济的产品销售实现其价值[4]。通过集中建设管理各类城市固体废弃物处理设施,有效利用有限的选址空间建设城市固体废物循环经济产业园,将各类设施集中在一起运行管理,能够减小分散建设带来的邻避效应和污染风险,实现多种固体废物的联合协同处理,重构“资源—产品—废弃物—再生资源”的循环过程,构建物料、能源、水资源等多种循环利用体系。
北京市朝阳循环经济产业园位于北京市朝阳区金盏乡高安屯,总用地面积4636 亩,园区始建于2002 年,前身是北京市朝阳区垃圾无害化处理中心,其既是北京市第一家实现全密闭作业的大型垃圾填埋场,也是北京市第一批循环经济园区类试点单位。通过不断的发展完善,现已形成包含垃圾焚烧发电、餐厨垃圾处理、厨余垃圾处理、建筑垃圾处理、医疗废物处理等多种固体废弃物处理的国家循环经济示范单位。
园区具体情况详见表1。
表1 朝阳循环经济产业园情况
图1 朝阳循环经济产业园鸟瞰图
图2 朝阳循环经济产业园工艺流程图
(1)共享理念
循环经济产业园的建设体现了共享理念。首先是厂址用地共享,城市固体废弃物处理处置设施都有环保、卫生、消防等防护距离要求,也需要建设道路、给排水管网、电力、环保、消防等公用工程基础设施,采用园区模式集中建设可以根据各类废弃物特性结合项目工艺特点合理选址、科学规划,通过统一布局节约土地资源;其次是技术共享,不同废弃物的处理技术有不同的技术需求,循环经济产业园的模式将不同处理设施集中在一个产业园内可以有效利用不同处理技术的优势弥补各自的短板实现技术资源互补;最后是人力资源共享,循环经济产业园的模式通常由一家单位建设管理,可以对园区人员进行统一管理、统一调动,各类人员可以统筹协调,互通有无,实现人力资源共享。
(2)节约理念
循环经济产业园是集中化、规模化的建设模式,与单独建设的固体废弃物处理厂相比采用产业园建设能够节约土地资源最大限度的利用土地资源,建设固废处理园区可以共建部分公用工程基础设施,甚至免建部分设施,节约设施建设费用,例如:循环经济产业园区有垃圾焚烧项目就可以将蒸汽余热供给园区其他有需求的项目,而不用再建设锅炉房或引入外接热源。园区运营管理可以统筹协调各类物料,例如:循环经济产业园区的餐厨垃圾处理厂等项目产生的固渣可以送往焚烧厂处理,不用再外运至其他处理设施等等措施都可以节约运营费用,实现项目投入资金的最大化利用。
(3)共建理念
循环经济产业园的设施共建理念主要表现为环保设施共建和公用设施共建。城市固体废弃物处理处置设施虽说是治理污染的项目,但是运行过程中,难免会产生废水、废气、废渣等污染物,这些污染物都需要进行合理处理处置,在循环经济产业园园区建设中,可以将治理二次污染的环保设施合并建设,进一步提高规模效益,减少资源消耗。此外产业园区的主要公用工程基础设施也可以共建,主要包括共建绿化道路、共建给排水管网、共建消防设施、共建电力设施等基础设施,优化基础设施,最大限度发挥基础设施的功能和效应。统一规划、集中处理,严防污染外溢,实现园区集约化、共享化建设,减少项目消耗,避免重复建设。
(4)循环理念
循环理念是循环经济产业园区的根本特征。主要包括物料循环、水资源循环、能量循环等。园区的能量循环实质是实现对园区内能量的有效利用合理分配,不仅有利于提高园区内各单元清洁生产技术水平,有效利用每个单元的能量,更有利于能源的总体优化利用,即一个单元多余的能量作为另一单元的热源而加以利用。充分利用园区内各类能源,作为其他单元系统的能源,能有效节省处理费用,增加净利益,提高整个园区的经济效益。例如生活垃圾焚烧中产生的余热作为餐厨、厨余垃圾处理、厌氧系统、研发和生活取暖热源,通过园区内部各单元用户间的能量流来提高效率,实现能耗的最小化。从生产节能、交通运输节能、生活节能、建筑节能等多个方面,提高能源的利用效率。
园区的水资源在园区内多次循环利用,以多种方式(现场、分散或集中等)处理后排放到外部社区或或回收利用。而对于雨水,园区将其视为一种重要的资源,并将雨水收集来作为水源以及通过渗透或保留的方式来涵养蓄水层、景观河道和植被等。为了减少工业企业的废水排放量,提高水的循环使用率,利用园区污水处理厂的尾水作为中水水源,经深度处理后供给其他单元系统使用,提高园区内水资源的整体利用率。园区的物料循环体现在将城市生活垃圾渗沥液、餐厨垃圾、厨余等废弃物协同进行协同厌氧发酵,提升厌氧发酵效率。餐厨垃圾、厨余垃圾、建筑垃圾等处理线产生的杂质固渣送往焚烧厂焚烧处理,分选出的有机质生产成有机肥料用于绿化肥料。建筑垃圾及炉渣处理厂所制砖用于基地内地砖、围墙的制造等,经过多个处理线的协同处置实现固废物料循环利用。
北京朝阳循环经济产业园作为国内循环经济示范园区,运营理念主要体现为循环发展、科技创新、低碳环保、科教惠民四大理念。
(1)循环发展的领先园区
朝阳循环经济产业园从最初的单一填埋工艺,到现在成为集垃圾焚烧、餐厨垃圾、医疗废物、建筑垃圾、渗滤液、填埋气等无害化处理设施于一身的综合性循环产业园。园区内两个生活垃圾焚烧发电厂:高安屯生活垃圾焚烧发电厂和朝阳清洁焚烧中心日处理规模近4000 吨,年余热发电额定发电量5.1 亿度,焚烧厂产生的蒸汽和电力可供园区其他项目使用。园区的污水经过处理达标后被用于园区车间冲洗、道路绿化及焚烧厂的生产用水,有效节省了市政供水资源;高安屯餐厨垃圾处理厂改造后采用破碎分选制浆提油工艺,三相分离后的水相采用CSTR 厌氧处理资源化产生沼气,有机物料采用高温发酵生化处理技术,生产生化腐植酸,用于有机农业和清洁养殖业,间接达到了减碳目的。建筑垃圾处理分选出来的轻物质和餐厨厂分选出的杂物送往焚烧厂焚烧发电。朝阳循环经济产业园各个项目自建设之时就是国内先进工艺的代表,各项技术指标、处理规模均处于领先地位。
(2)科技创新的智慧园区
朝阳循环经济产业园作为我国第一批示范园区,不仅仅是朝阳区城市生活垃圾的终端处置设施,也是科技创新的智慧园区。同时在发展过程中也在不断认真分析总结完善产业园区的产业链,从最初的填埋场发展到今天集焚烧、填埋、厨余垃圾、餐厨垃圾、建筑垃圾、医疗废物等多种固废处理于一体的综合园区,使整个园区的产业链条实现无缝式对接,为其他城市提供建园范例。园区依托技术和人才资源的优势积极打造国家级的“环博园”,将环境治理、固废治理相关的技术整合、消化和创新,为环境治理的课题提供研发平台,为环保产业提供研发以及大数据分析的专业服务,并为政府决策提供依据,促进它们成为业界科技创新智慧园区,从而提升整个园区运作实力的责任与使命。
(3)低碳环保的示范园区
物质循环利用是实现低碳环保的有效途径,通过物质循环和能量多级利用有效落实碳中和碳达峰政策。为降低园区碳排放和减少园区对环境的污染应加大新能源开发力度,加强水资源循环利用,打造物质循环利用体系[5]。朝阳循环经济产业园基本实现了物质的循环利用及能源的梯级利用,节能减排,生活垃圾焚烧炉渣和建筑垃圾综合处理资源化利用制造再生建材,生活垃圾焚烧厂在生产运行进程中产生高温烟气通入余热锅炉产生蒸汽,一部分用于汽轮机发电,多余部分蒸汽可以供给园区内其他有用热需求项目使用,减少外接热源使用,从而间接减少碳排放;餐厨垃圾通过破碎分选制浆处理后利用提油装置提取分离粗油脂,既避免了油脂对后续处理工艺的影响,也使油脂得到资源化的利用;各类项目的污废水收集后统一处理,处理达标后供给园区各项目生产使用,实现水资源的循环利用。通过物质循环、能量回收,坚持低碳环保理念,将园区打造成为低碳环保的示范园区。
(4)科教惠民的和谐园区
循环经济产业园应担负起生态环境保护宣教功能,以提高公众对循环经济产业园的认识拓展生态环保功能为己任。举办特色循环经济科普活动,对外开放定期组织公众入园参观,开展丰富多样的科普宣传活动,宣传生活垃圾分类及循环利用知识,有效承接学校环境教育,满足社会公众的生态环保需求。朝阳循环经济产业园园区作为环境友好型窗口就要承担着环保教育科学普及的责任,园区注重社会效益、经济效益与环境效益,利用资源优势开展固废处理知识科普活动,宣传垃圾分类知识。同时建设科普展厅,方便广大市民学习了解城市固体废弃物处理环保知识、参与垃圾分类。从人人避而远之的垃圾厂变成了周边居民茶余饭后散步锻炼的休闲场地,园区科普惠民在北京市乃至全国都起到了引领和示范作用。
循环经济产业园的本质是搭建物质循环、水资源循环、能量梯级利用体系,建设过程中应坚持共建、共享、循环、节约的理念,整合资源,统筹考虑,注重物质循环、水资源循环和能量循环,加大新能源开发与使用力度,引入光伏发电、生物质发电、沼气综合利用等新能源开发模式,提高水资源利用率,建立节水工程、中水工程及雨水利用等水资源综合利用体系。
循环经济产业园建设运营应遵循“废物回收-再资源化-最终处置”的路线,首先考虑的应该是最终处置方式,因为最终处置设施是园区的最终环境保障设施,在保证环保的前提下选择再资源化工艺,再资源化类项目可以为园区提供经济效益,按此路线能够使园区形成循环体系,在此基础上不断扩充园区处理固废种类。
同时,循环经济产业园区也应该积极承担起科技创新园区的使命为环境治理和政府决策提供依据,承担环保教育科学普及的使命,向社会各界人士普及循环经济产业园生产方式,普及垃圾分类知识。通过打造环境优美、生态良好的园区将循环利用、低碳运行落到实处,促进园区绿色低碳循环发展。