日本城市生活垃圾处理现状及发展趋势

2001年至2006年间，在生活垃圾总产生量变化不大的情况下，由于垃圾循环利用的比例增加，日本生活垃圾焚烧处理的总规模呈略微下降趋势。2006年，垃圾焚烧的处理规模为187823吨/天，比2001年减少了约7.35%（表2）。垃圾焚烧厂数量明显减少、单位垃圾焚烧厂处理规模呈现逐渐增加的趋势。垃圾焚烧厂数量从2001年的1680座减少为2006年的1280座，其减少比例达23.81%，而单位垃圾焚烧厂的垃圾焚烧处理规模却从121吨/天增加到147吨/天。随着垃圾焚烧厂处理规模的增加，余热利用方式也发生了变化，更趋向于热利用效率更高的发电。从2001年到2006年，利用普通余热的焚烧厂数量从1090座减少到869座，垃圾焚烧发电厂的数量从236座增加为291座。
表2.日本城市生活垃圾焚烧处理变化情况

资料来源：日本环境省的公开资料（MOE Press Release）
在日本，根据生产运行模式，把生活垃圾焚烧系统分成三种类型，即间歇给料焚烧系统（图2）、半连续给料焚烧系统和连续型焚烧系统（包括连续给料焚烧和机械炉排焚烧系统），其每天的运行时间分别为8、16和24小时。在2004年全日本焚烧厂的统计中，连续型焚烧系统所占比例最大，达75.25%，半连续给料焚烧系统所占比例为20.82%，间歇给料焚烧系统比例最低，为3.93%。

图2.日本生活垃圾焚烧系统的运行方式分类及其数量分布
根据焚烧炉的型式，把生活垃圾焚烧系统分成四种类型，即机械炉排炉、流化床焚烧炉、固定床焚烧炉和旋转窑焚烧炉（图3）。在日本的垃圾焚烧厂中，机械炉排炉所占比例最高，在2004年1374个生活垃圾焚烧厂中占73.65%，其次是流化床焚烧炉，占15.72%。

图3.日本生活垃圾焚烧系统的炉型分类及其数量分布
一般，间歇给料焚烧炉主要用于小规模的垃圾焚烧厂，处理规模为50吨/天左右。连续型焚烧系统的处理规模至少为150-200吨/天。为了保证生活垃圾的连续和稳定燃烧，日本建设了很多处理规模为300吨/天或规模更大的生活垃圾焚烧厂，并配有锅炉或发电设备，以实现能源的回收利用。日本垃圾焚烧厂数量的逐年减少与2002年垃圾管理法中调整污染物控制标准有关，一些经过改造仍达不到标准的焚烧厂被迫关闭。从建设和运营的经济性考虑，建设规模大的垃圾焚烧厂是必然的发展趋势。
影响垃圾焚烧最重要的两个资源和环境问题是，污染物排放的控制（尤其是二恶英的排放控制）和焚烧产生热能的回收利用。日本成功引进吸收并应用的气化-熔融焚烧炉可以有效地解决上述问题。生活垃圾在气化炉（流化床焚烧炉或立窑式焚烧炉）中气化，产生的气体（包括碳化物）在熔融炉中燃烧并转化成烟气和炉渣。气化熔融焚烧炉中垃圾燃烧产生的高温可以明显降低二恶英的产生量，并使灰渣熔化结块，从而提高了可用性。由于加入的燃烧空气量较少，有利于热能回收利用。
截止到2004年，日本新建和改造成的气化熔融焚烧炉已经在54个垃圾处理厂使用（图4），并呈现出逐年增加的趋势。

图4.日本生活垃圾焚烧系统的燃烧方式分类及其数量分布