時間:2021-01-12 16:45
來源:安盟咨詢
安盟咨詢是一家全球領先的環保咨詢機構。自安盟成立以來,已經完成了超過15個固廢行業的咨詢項目。2021年安盟咨詢將開拓更多的固廢領域業務,尤其是固廢相關的收并購和投融資板塊。
在此,我們很榮幸與大家分享部分安盟全球固廢市場調研的主要調研成果。本次調研以世界銀行數據為基礎,通過安盟資深固廢專家深度采訪,著重針對垃圾收集和清運、垃圾分揀、垃圾填埋、垃圾能源化、回收利用和危險廢棄物處置六大領域,進行了詳盡的市場調研,也為安盟為固廢領域客戶提供更專業服務打提供了更充分的知識儲備。
本期將著重介紹市場規模和增長趨勢以及各大領域的核心技術和創新點兩大主題。后續會推出固廢行業收并購趨勢、全球主要國家生活垃圾處置方法一覽等主題續篇,歡迎持續關注。
全球固廢處置市場六大業務垃圾處理量概覽
固廢處置從產業鏈角度可以大致分為六大業務領域:包括垃圾收集和清運、垃圾分揀、垃圾填埋、垃圾能源化(垃圾焚燒、生物堆肥、生物發電等)、回收利用(塑料、紙張、玻璃、皮革、電子產品等回收再生)和危險廢棄物處置。
報告中的固廢包含生活垃圾、一般工業垃圾、和危廢垃圾。建筑垃圾、農業垃圾等由于數據有限,未包括在本次統計中。
首先,從各業務的垃圾處置量來看,收集和清運作為垃圾處置的第一步,每年垃圾處理量最大,約為98億噸。其次為填埋,每年處理量約為42億噸。垃圾分揀、垃圾能源化、垃圾回收利用作為資源化的主要處置去向,全球垃圾處置量分別在25億噸左右。
從增長率看,六大業務領域的增長率分析如下。其中,危廢處置、能源化、回收利用是增長率最高的三個領域。
危廢處置的垃圾處理量增長率最高,為6%。一方面是由于越來越嚴格的危廢管制,使得危廢的處置總量變大,另一方面是危廢資源化行業較高的營利性(與生活垃圾的資源化相比較),不斷吸引新玩家進入危廢領域,推動產業發展。
能源化垃圾處理量的增長率為5%,主要推動因素包括:人口密度高且填埋空間有限的城市轉向垃圾焚燒、對清潔能源的青睞(生物發電、堆肥制沼氣等)、“零填埋”和“無廢城市”政策目標、以及政府補貼政策等。
回收利用作為“零填埋”和“無廢城市”的另一個重要垃圾處置去向,垃圾處理量的增長率為4.5%。歐洲、中東等地區國家相繼提出垃圾資源回收目標,加上各國對循環經濟的鼓勵,使得該行業增長率較為樂觀。
收集和清運的垃圾處理量,主要是隨著發展中國家人口增長和工業化程度的提升帶來的待清運垃圾量提升而增長,但幅度有限,僅為2.4%。
填埋垃圾處理量的增長率低于1%。雖然大多數發展中國家以及落后國家仍依賴填埋作為主要的垃圾處置方式,但歐洲和日本等發達經濟體提倡的“零填埋”號召將會成為填埋市場規模增量的一個強大阻力。
關鍵技術及創新點
垃圾處置離不開技術的支持。除了傳統機械技術(例如機械手、破碎機、分選機等)之外,先進人工智能、機器學習、云計算等高科技手段的應用,可以極大的幫助運營商降低其運營成本,同時提高垃圾處置的效率。
垃圾處置六大領域的關鍵技術和創新性技術一覽如下:
1、垃圾收集和清運
該領域的創新性主要體現在智能技術的應用,提高垃圾收集和清運效率。例如自動測重的垃圾桶,可以提示垃圾清運公司該垃圾桶是否滿足收集和清運條件,并可以通過云計算和人工智能合理規劃垃圾收集和清運路線。
有些危廢處置公司會在垃圾車上安裝GPS定位系統,幫助客戶實時跟蹤危廢去向和最終處置場所。
另外,隨著疫情的發展,垃圾清運人員的感染風險越來越受重視,因此也出現了自動化的垃圾機械手、地下自動垃圾清運管道等等,盡量避免清運人員與垃圾的直接接觸。新加坡Yuhua區域的六個街區安裝了地下垃圾清運系統,通過真空壓力將垃圾通過地下管道送到城市的垃圾收集中心,服務超過3200戶居民,無需再有諸多人力和垃圾運輸車輛的調配來清運垃圾,減少了社區的垃圾異味,也減少了垃圾車二氧化碳的排放。
(圖片來源:Medium.com – Vacuum waste: A tech whose time has finally come)
2、垃圾分揀
垃圾分揀主要依靠各類分選機器或者人工將不同材質的垃圾分揀。一般包括垃圾堆放、進料傳輸、粗破碎、滾筒篩選、 沖擊式分離、精細破碎、磁性分離、回收再生八個主要步驟(見下圖)。
垃圾分揀的科技創新點在于提高分揀的精度和準確性,例如采用人工智能的自動分選機,可以辨別垃圾的材質、顏色、大小等,將其分門別類;或者是利用紅外傳感器、高分辨率的攝像頭、光學分選機等尖端設備輔助垃圾分揀。
目前,這些技術大多在西歐(例如德國)人力成本高、資金充裕、并且本身回收利用率較高的國家應用。首先,這些國家有成熟的垃圾分類系統,當地居民垃圾分類習慣良好,并且可再生垃圾有專門的收集清運公司送到集中式的垃圾分選廠。由于垃圾已經由居民初步分類好,減輕了集中分揀的垃圾體量,自動分揀設備的應用也更得心應手。
全球其他大部分地區的垃圾分類還是主要依賴成本更為低廉的人工篩選,尤其是應對龐大的垃圾體量,人工分揀的效率會比高精尖的機器效率更高,還可以為當地提供大量的就業機會。
3、回收利用
集中式垃圾分揀廠將分揀出的垃圾按材質送到相應的回收廠。以塑料為例,會將塑料按照其材質等級(PET/PP/PVDF等)或者顏色初步區分,然后用水清洗去除塑料表層的雜質。清洗完畢后,將塑料破碎成小顆粒狀的塑料粒,進一步根據厚度、材質、熔點精細分類,最后將分類好的塑料粒在二級再生市場賣出或者直接賣給塑料制造/再生商。
回收利用的盈利性與垃圾分類的精準度高度相關。垃圾分類越精準,分選出的回收材質純度越高,賣出的價格也越高,最終再生成品的質量也更好。因此,一般可再生資源(塑料、紙張、玻璃、木頭等)的回收利用的領域技術的關鍵點還是落在垃圾分揀的精準性上。
另外,還有一些創新型的回收技術的研發,用于回收之前較難回收利用的廢棄物。例如澳大利亞的Green Distillation Technologies可以通過液化反應器將廢舊輪胎輕度裂化,產出物為生物油、碳和鋼鐵。回收工藝中產生的固廢液都可以實現無污染的排放。這樣一來,整個工藝即輪胎的“零排放”。國內的恒豫環保也掌握了類似的技術。
還有美國的Chemical Engineering Partners通過加氫精制工藝將廢油提煉成潤滑油、瀝青溶劑、重型燃料(例如原始汽油)、和輕燃料(例如汽油)和水,也是很有市場前景的新型回收再生技術。
4、能源化
焚燒
焚燒的關鍵和創新技術有:
1) 污染氣體控制
焚燒廠的一大弊端就是會產生二噁英、二氧化硫、硫化氫等有害氣體。一般采用布袋除塵、濕式噴淋、旋風除塵器等技術凈化有害氣體。
2) 飛灰處置:
焚燒廠每年會產生大量的飛灰。以我國為例,2020年預計垃圾焚燒發電產生的飛灰將達到1000萬噸(數據來源:中國商品協會)。飛灰因含有大量的重金屬以及二噁英,被列入我國危廢名錄。但由于危廢填埋廠的容量有限,無法滿足全國焚燒飛灰的安置。目前飛灰的處置方式是經過一定的預處理后,在生活垃圾填埋場進行填埋處置,但此類處置方式并非環保可持續,也無法有效避免飛灰對周圍環境造成的污染和破壞。
等離子體氣化技術處置焚燒飛灰:利用等離子點火器產生的等離子電弧制造高能熱環境將固廢中的有機物轉化為氣體,飛灰轉化為玻璃態結晶體,穩定后大大降低了其中飛灰的生態破壞性,并且可以加工成建筑輔材。整個工藝流程排放的污染氣體少,較為環保。
生物堆肥與生物發電
生物堆肥的相關的技術包括:1. 高溫水解是相對創新的技術,即利用高溫水解作為厭氧處理的預處理,將大分子的有機物轉化為小分子,從而提高厭氧反應速率;2. 各類沼氣提純技術,提高沼氣的品質;3. 沼渣的處置和臭味管理等等。
5、填埋
填埋技術的重點在防滲層的土工膜技術、使用DTRO膜系統進行垃圾滲濾液的的濃縮零排放處理、和各類監測檢測手段,監控場地的固廢、液體、氣體的泄露情況。總體技術相對成熟。
6、危廢處置
危廢由于對生態環境和人體健康的危害程度大,在收集、運輸、資源化、焚燒、填埋時需要更謹慎的處置,與生活垃圾的處置方法、技術也不盡相同。
從設備和技術層面,例如運輸需要用專門的危廢清運車輛運輸,防止危廢的泄露。有毒有機溶劑、油性液體、高酸堿度液需要用專門的桶封存安裝后再運輸。危廢的垃圾焚燒設備一般采用回轉窯或者硫化床,焚燒系數更高,而生活垃圾大多采用機械爐排爐。危廢填埋場要求底部有雙層防滲漏層(生活垃圾填埋場只需要一層防滲層)以及頂部要有防護罩覆蓋,防止垃圾滲濾液、有害氣體等有害物質的泄露。
危廢處置的創新點主要針對傳統手段難以處理或者處理成本較高的危廢,例如鋁礦行業的紅泥、焚燒飛灰、工業石棉、廢舊電池等等。目前諸多創新的技術雖然提出了處置這些危廢的思路,但離真正的商業化大規模的應用還有一定距離,而攻克這一問題的關鍵在于在處置危廢的同時,產生足夠的經濟效益,從而推動技術商業化、市場化的發展。
編輯:陳偉浩
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