垃圾再生|瑞典用真空垃圾收集与沼气,助力可持续城市发展

目前为止,全世界成功实施并运营的“可持续城市”案例只有四个,其中两个在瑞典——哈马碧湖城和马尔默的明日之城。

从上世纪中叶开始,瑞典城市的发展逐渐受到不断高涨的环保意识影响,进而不断追求与试验“可持续城市”的可行性。在垃圾分类和回收利用方面,真空垃圾收集技术和沼气纯化技术,为这个目标提供了坚实的技术支持。

哈马碧生态模型

1972年,瑞典首都斯德哥尔摩举办了第一次人类环境国际会议——联合国环境与发展会议,大会聚焦于国际视野下的环境问题。而1970年代初出现的石油危机,让瑞典从国家层面开始重视节能项目,并支持石油替代能源的研发。

从第一代可持续城市哈马碧湖城开始,斯德哥尔摩市政府就提出了严苛的环保要求,并设定了相应的环境目标:将哈马碧湖城的能耗降低到当时普通新开发项目的50%。

在上世纪90年代,这是相当大胆的目标。哈马碧湖城建成后,基本实现了当初定的环境目标。而且,与周边地块相比,其土地价值提升了25%,却仅付出了5%的成本增量,让开发商获益良多。

其中,1996年由斯德哥尔摩水公司、Fortum (能源公司) 和城市废物回收公司合作开发的哈马碧生态模型至关重要。该模型的主要原理是最大程度地实现材料和能源流的局部闭环。它展示了如何将废物回收、水、地区供暖供冷和交通,与城市规划、景观及建筑设计进行整合, 最大限度地减少材料和能源的消耗。

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哈马碧生态模型。

在此基础上,在2002年约翰内斯堡举行的可持续发展世界首脑会议上,瑞典提出了“可持续城市”的概念。2010年又将“可持续城市”的概念整合到“共生城市”中,使“共生城市”成为一个统领性概念,之后瑞典国际开发署发布了名为《共生城市方法》的手册。

共生城市方法不断得到改进和修正,并广泛应用在城市建设领域。包括斯德哥尔摩最新的可持续发展项目——皇家海港城。2010年通过的斯德哥尔摩皇家海港环境计划 (SRSEP)确定的环境目标为:(1) 到2020年, 人均年碳排放量在1.5吨以下;(2) 到2030年,实现无化石燃料和气候正影响;(3) 30% 当地生产的电力使用可再生能源和材料, 平均能耗为每年 55千瓦时每平方米。

从哈马碧生态模型不难看出,其通过废弃物、能源、水和污水三个生态循环的联动循环,组成了可持续城市的环境支撑体系,并运用了“3R”原则--减量、回用和循环,实现了更加高效的资源利用。

剖析这个生态模型的循环过程会发现,城市居民,即传统的能源消费者,同时也是能源的生产者和输送者,而多样化的可再生能源路径支撑着可持续新城的运营。

居民的生活垃圾被全部分类回收,其中,可燃废弃物和生物燃料被转化为区域集中供热和电力;太阳能电池板将太阳能转化为电能,或用来加热水;雨水被有组织地通过沉淀池过滤后,排到哈马碧湖,而不是进入污水处理厂;污水处理厂通过厌氧消化罐,从污泥中提取沼气,剩下的残余物被用作肥料;将处理过的污水所产生的热量转化成区域集中供热或供冷;最终只有1%的危险废弃物进行了填埋。

当然,石油替代能源的研发不是一蹴而就的,瑞典政府发挥了重要的引导作用,启动经济杠杆,出台相应的能源政策进行宏观调控,比如:征收二氧化碳排放税,可再生能源免税等系列措施。

哈马碧湖城总投资的17%来源于斯德哥尔摩市政府的补贴,政府的积极参与充分调动了开发商的积极性,探索和实践出一条建立在能源突破和创新基础上的可持续城市生态开发模式。

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真空垃圾收集技术

作为可持续城市环境管理的核心技术之一,真空垃圾收集技术颠覆了传统的垃圾搜集方式。漫步哈马碧湖城,社区任何角落都看不到垃圾箱或垃圾中转站,也闻不到开放式垃圾堆放散发出的异味。这个近3万人口的新城所产生的垃圾就隐藏在地下管网里。通过地下管网来运输垃圾,将垃圾从街道下方输送到位于区域边缘的收集中心,方便卡车装卸垃圾集装箱,再运输到垃圾焚烧厂、填埋场或回收中心进一步处理。

垃圾再生|瑞典用真空垃圾收集与沼气,助力可持续城市发展

真空垃圾收集技术是一套封闭式垃圾自动收集系统,不仅改善了人居环境,而且释放了宝贵的空间,提升了物业价值,还为新城规划及房地产开发提供了新的亮点,为生态社区的建设提供了有力的技术方案。

以斯德哥尔摩市一座典型社区作为研究模型(包含3500户、13500平米商业办公、一所学校),获得的研究数据表明,与传统垃圾收集过程相比,真空垃圾收集的开车累计行驶距离减少93%,尾气累计排放降低96%,经过的十字路口累计数量减少92%,开车累计时间减少95%。结论显而易见,街道交通得到缓解,卫生设施占地可以用作其他用途(如停车空间),环境没有了异味。

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沼气纯化技术

沼气纯化技术在将生活垃圾转化成可再生能源的链条上,起到了关键作用。今天,斯德哥尔摩市约50%的城市公交车、出租车都在使用纯化后的沼气作为动力来源。

在瑞典第三大城市乌普萨拉,矗立着一座大型沼气厂,集中处理乌普萨拉市20万居民的生活垃圾(每人每年约产生200公斤垃圾,包括50公斤厨余垃圾)。在这里,各种生活垃圾、农业生物质、污水处理厂底泥等,经过分类、粉碎、厌氧发酵、沼气纯化后,摇身变为城市重要的可再生能源。过程中的副产物沼液、沼渣,因其富含氮、磷等营养元素和微量元素,得到瑞典农业协会广泛使用,以有效减少氮流失,增加作物产量,甚至增加作物抗病抗逆能力。

厌氧发酵产生的沼气主要成分是甲烷(60%)、二氧化碳(40%),由于纯度不够,很难直接进入工业或城市应用领域。而瑞典农业大学的技术可以使沼气纯化达到98%,可以直接用来供热、热电联产、车用燃料、并入天然气网等。而将提纯后的生物甲烷并入天然气网,更方便了沼气的远距离输送,进一步推动沼气融入现有的能源供应体系。

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在瑞典,沼气被认为是最具前景、最环保的车用燃料。随着沼气加气站的大规模建设,从瑞典南部城市马尔默到首都斯德哥尔摩,甚至北部的许多大中型的城镇都设有加气站,使得沼气燃料车的使用更为便利。

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斯德哥尔摩市的沼气加气站,左图为公交车沼气加气站,右图为私家车沼气加气站。

精细的工业分工、高层次的工业合作,也是瑞典工业沼气得以顺利发展的成功经验之一。随着近年来国际原油价格的不断攀升和原油供应不稳定因素的加剧,沼气作为生产和消费的可再生清洁能源,展现出独特的区域性优势。

乌普萨拉市政府已经决定扩建沼气厂,在不远的将来,这座即将成为世界上最大的沼气生产工厂,预计每年产气1400万立方米,每年可减少二氧化碳排放约1.5万吨,其所带来的市场效应、环境收益和和社会收益将更加显著。

参考资料:

马茨·约翰·伦德斯特伦,夏洛塔·F,雅各布·W,王东宇等译,2016年11月,《可持续的智慧——瑞典城市规划与发展之路》

Jernberg, Jonas; Hedenskog, Sara; Huang, CC, 2015, 《哈马碧湖城——瑞典斯德哥尔摩市哈马碧湖城开发研究案例》,国开金融绿色智慧城镇开发导则

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