生活在都市的人們，每天重復著上班、下班、吃飯、休息的循環(huán)，除了偶爾的霧霾或擁堵會影響一點心情之外，很少有人會想到一座城市表面上“秩序井然”背后的種種艱辛。對于一座常住人口數(shù)以千萬的城市而言，且不論衣食住行的種種開銷，單是每天產(chǎn)生的生活垃圾就近乎天文數(shù)字。

  生活垃圾處置的傳統(tǒng)方式有衛(wèi)生填埋、生物處理和焚燒處理三大類，但每一類都有著不少的問題，長期以來就讓各地政府頭疼不已。直到以金隅、中材、海螺等為代表的利用水泥窯處置生活垃圾技術的出現(xiàn)，這些老大難的問題才真正讓人們看到了光明的前景。

  以北京市為例，在20世紀80年代之前，絕少有人想到它30年之后會擁有超過2000萬的常住人口，每天制造近2萬噸的生活垃圾。那時候，北京每天的生活垃圾基本都是運到郊區(qū)的農(nóng)田里做肥料。這種自古以來的“純天然”生化處理方式無疑是非常理想的，可是80年代之后，生活垃圾中越來越多地出現(xiàn)了金屬、塑料、玻璃等不易降解的物質(zhì)，這樣的垃圾已不再適用于農(nóng)田堆肥。面對新的變化，政府相關部門既無法迅速建設起適應垃圾組分變化的現(xiàn)代化處理設施，也沒有相關的處理規(guī)定，在資金、經(jīng)驗和技術都嚴重缺乏的情況下，操作簡單、成本低廉的填埋處置就成了必然的選擇。

  然而，填埋并非一勞永逸。它不僅要消耗大量的寶貴土地，還會帶來嚴重的環(huán)境污染?，F(xiàn)在城市生活垃圾中的化學品含量越來越高，其中的塑料制品上百年都難以降解，而重金屬和垃圾產(chǎn)生的滲瀝液則對周邊的地下水造成了嚴重的污染。這些填埋場不僅臭氣熏天，而且潛伏著爆發(fā)瘟疫的危險，在人人高度重視自身健康和安全的今天，填埋方式顯然已經(jīng)走到了盡頭。

  生活垃圾處置的另外兩種傳統(tǒng)方式中，生物處理方式嚴重依賴垃圾分類，在當前國情下，幾乎沒有成功的可能。在垃圾量猛增，填埋難以為繼的情況下，焚燒處置就成了唯一可行的選擇。

  焚燒法的優(yōu)點是處理量大，減容性好(一般可縮小體積90%)，無害化徹底，殘渣性能穩(wěn)定，能最大限度地減少二次污染，并能回收熱能用以取暖或發(fā)電。然而，這項國際上公認的成熟技術，在中國卻又遭遇了獨具特色的“水土不服”。

  首先，和其他國家相比，中國的生活垃圾是未加任何分類的“混合收集”；其次，由于中國的餐桌文化，廚余垃圾的比例高達50%～60%。此外，在賓館、飯店、食堂等地方，每天還要產(chǎn)生巨量的餐廚垃圾，這樣的生活垃圾，水分含量高，熱值卻很低，如果簡單地套用國外的技術和裝備，不僅難以燃燒充分，焚燒煙氣的排放也很難控制。

  眾所周知，垃圾中富含氯的塑料制品和金屬在焚燒時會產(chǎn)生高致癌物質(zhì)二惡英(PCDD/Fs)。二惡英是無色無味的脂溶性物質(zhì)，非常容易在生物體內(nèi)積累，進而嚴重危害人身健康。此外，垃圾焚燒發(fā)電廠的建設、運營成本都很高，這也給一些省市的地方財政帶來很大的壓力，在一些中小城市，已經(jīng)出現(xiàn)了垃圾焚燒不規(guī)范操作的情況。這些問題進一步加深了民眾對推進垃圾焚燒工作的對立情緒，全國許多地方都出現(xiàn)了因群眾反焚燒而引發(fā)的群體性事件。由于受到周邊群眾的堅決抵制，各地的垃圾焚燒廠建設都極為困難。

  在生活垃圾處置方面，中國的各級政府可能是最為無奈的：一方面要妥善處置每天產(chǎn)生的巨量垃圾，另一方面又要應對日益強烈的民眾訴求——之所以選擇上馬民眾反對呼聲很大的焚燒，其實也是嘗試過許多方法之后的無奈之舉。

  這樣一個看似“無解”的困局，卻因為水泥窯處置生活垃圾技術的誕生而峰回路轉(zhuǎn)。本來沒有任何關聯(lián)的水泥生產(chǎn)與垃圾處置，因技術的發(fā)展和時代的變遷，最終緊密關聯(lián)到了一起，并且煥發(fā)出勃勃的生機。

  研究表明，垃圾焚燒后的煙氣如果能在850℃以上的高溫環(huán)境中停留超過2秒鐘，高毒性的二惡英就會完全分解。焚燒發(fā)電廠在正常運轉(zhuǎn)的情況下，這樣的工況條件是可以達到的；但是，如果垃圾的含水量過高，或者生產(chǎn)控制稍有偏差，則會因為燃燒溫度不足而產(chǎn)生大量二惡英成分。這也正是垃圾焚燒發(fā)電廠周邊民眾所擔憂的結(jié)果。

  然而，對于水泥窯而言，則完全不存在燃燒不充分的問題——它是為制造水泥而設計的，其工作溫度在1450℃以上，最高可達1600℃，高溫煙氣在窯內(nèi)的滯留時間更是長達8秒鐘左右。在這樣極端高溫的環(huán)境中，包括二惡英在內(nèi)的所有有機物都會得到充分的分解，人們所擔憂的毒性完全不復存在。

  更為可貴的是，水泥窯“大肚能容”，那些焚燒發(fā)電方式難以處置的殘渣，可以直接進入熟料的晶體結(jié)構(gòu)，成為有益的成分。簡單地講，入窯的生活垃圾，要么變?yōu)樯a(chǎn)的燃料，要么則變?yōu)樗嗟脑?，完全沒有其他的廢物產(chǎn)生。

  焚燒發(fā)電只是減少了生活垃圾的數(shù)量，仍有相當于總量10%左右的有毒飛灰和殘渣需要通過填埋或入水泥窯消解來進一步處置；而水泥窯焚燒生活垃圾的最終產(chǎn)物只有一種，那就是質(zhì)量合格的水泥。

  與投資巨大的垃圾焚燒發(fā)電廠相比，每個城市的周邊都有著若干座既有的水泥廠，只需經(jīng)過簡單的改造即可用于生活垃圾的處置。這種天然的布局，既可以減少大量基礎設施的再次投資，又可實現(xiàn)生活垃圾的完美消解，實在是利國利民的大好事。

  針對中國城市普遍面臨的“垃圾圍城”、“重水輕泥”、“地溝油”、非正規(guī)填埋場治理等等環(huán)境問題，北京建材總院固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室歷經(jīng)多年，依托國家“973”、“863”及科技支撐等國家項目支持，自主研發(fā)出污泥常溫干化、污泥除臭、二惡英源頭控制、固體廢棄物熱解等技術。利用自主研發(fā)的工藝，城市廢棄物處理實現(xiàn)了污泥低成本干化、全過程無臭生產(chǎn)、固體廢棄物零填埋和近零排放等，徹底消除城市廢棄物所帶來的大氣、水體、土壤、臭氣等二次污染問題，并帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

  早在2007年，北京建材總院就開始了利用水泥窯處置焚燒發(fā)電飛灰處置飛灰的研究。作為北京市科委的重大科技項目，總院利用金隅集團豐富的內(nèi)部資源，首先在琉璃河水泥廠進行中試，技術成功之后建成了全球第一條每年處理3萬噸飛灰的示范性生產(chǎn)線。此后，總院又相繼開展了利用水泥窯處置陳腐垃圾、生活垃圾、脫水污泥、污染土的研究并取得成功。

  通過對填埋場的陳腐垃圾取樣分析，發(fā)現(xiàn)其主要成分是灰土，其中的有機質(zhì)經(jīng)過長年陳腐后已經(jīng)分解，剩余的只是塑料、金屬、動物骨頭和建筑垃圾等。其后，北京建材總院與金隅紅樹林一起，通過工業(yè)試驗，發(fā)現(xiàn)陳腐垃圾入窯焚燒對水泥窯窯況影響不大；又通過“973”項目，進行了水泥窯替代原燃料中的重金屬遷移和固化機理研究，確認焚燒垃圾對最終的水泥成品不會造成質(zhì)量影響。

  通過“低熱值固廢熱解機理及水泥窯能源利用技術”的研究，總院綜合分析國內(nèi)處置生活垃圾的技術路線，總結(jié)出了生活垃圾、污泥、餐廚垃圾這三種最能代表高含水、低熱值垃圾的普適規(guī)律，形成了獨具金隅特色的技術路線。

  北京建材總院城市廢棄物綜合一體化能源再利用技術，將城市生活垃圾、脫水污泥、餐廚垃圾、礦化垃圾、園林垃圾等城市廢棄物有機整合，生產(chǎn)出廢棄物衍生燃料，并采用氣化后進入水泥窯處理的方式，將城市中所有廢棄物統(tǒng)籌考慮，改變了傳統(tǒng)的將生活垃圾、餐廚垃圾、污泥、園林垃圾分而治之的弊端，實現(xiàn)了城市廢棄物的零填埋和廢棄物處置的近零排放，實現(xiàn)了廢棄物資源利用的最大化，節(jié)省了大量的土地資源和固體廢棄物分項處理廠建設投資。

  以生活垃圾處理來說，總院的技術是首先對垃圾進行預處理，將其中的有機、無機成分分離，即熱值分離。熱值高的有機成分做成燃料棒，通過氣化爐熱解和氣化后入窯，替代部分燃料；無機的部分則作為配料燒掉，并最終成為水泥的有效成分。針對其他同行的氣化技術投資過高問題，總院進行了專門的技術改進研究，采用固定床的氣化爐，不僅處理量大、適應性強、入窯氣體均勻，投資也大大減少。它不僅能處置生活垃圾，還能處置各種有毒有害廢棄物。相關技術已經(jīng)在金隅集團內(nèi)部的太行前景水泥廠等投入使用，產(chǎn)生了良好的社會效益。

  隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的深入，我國的城市污水處理量也在逐年增長，而污泥的無害化處置問題也更加迫在眉睫。未經(jīng)恰當處理處置的污泥進入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類的活動構(gòu)成了嚴重的威脅。

  城市污水廠污泥產(chǎn)生于城市生活污水的生化處理階段，主要來自于生活污水處理廠的初次和二次沉淀池，是城市生活污水處理時產(chǎn)生的體積最大、最容易產(chǎn)生二次污染的副產(chǎn)品。處理1000噸城市生活污水，約產(chǎn)生1噸含水率為80%的污泥。污水處理廠的全部建設費用中，用于污泥處理的部分最高可達到70%。

  針對污泥產(chǎn)生的惡臭氣體，建材總院的“固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室”也結(jié)合“973”項目及金隅集團自有的重點項目進行了專門的研究。結(jié)果表明，污泥中含有大量的惡臭氣體，多達40余種?？傇杭夹g團隊研發(fā)了一種專門處置惡臭的物質(zhì)，該物質(zhì)可以與污泥中的致臭基團反應，將惡臭氣體的臭味消除，“好比大蒜變成了芥末”。他們將此除臭技術應用于北京水泥廠的污泥干化工藝中，即使在烘干處理下，散發(fā)的惡臭也大幅減少，極大改善了處置現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，研究成果令人振奮。

  與國內(nèi)很多的科研院所不同，總院在產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化方面具備更高的效率和速度。北京建材總院又稱金隅中央研究院，很多項目本身就來源于集團企業(yè)的一線需求，總院的科研成果也是直接應用于這些企業(yè)。在成果轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的很多新問題，也能非常便利地在集團內(nèi)部得到協(xié)調(diào)解決。一個完整項目所需的科研、生產(chǎn)、推廣等環(huán)節(jié)，在金隅集團內(nèi)部可以很容易地形成完整的閉合鏈。多年來，這種滾動發(fā)展的機制極大地提升了總院的科研效率和成果水平，一系列重大成果很快就轉(zhuǎn)化成了實際的生產(chǎn)力和競爭力。

  憑借這種得天獨厚的優(yōu)勢，北京建材總院不僅在生活垃圾和污泥處置領域形成了特色的技術路線，在更具挑戰(zhàn)的有毒有害各種危險工業(yè)廢棄物的處置方面更是形成了“別無分店”的獨家優(yōu)勢，本刊將在后續(xù)報道中專門介紹給讀者。