基于垃圾成分分析的寧?？h生活垃圾處置方法研究

李程正陽，陳子玉，曾 華

（南京曉莊學院 生物化工與環(huán)境工程學院， 江蘇 南京211171）

基于垃圾成分分析的寧海縣生活垃圾處置方法研究

李程正陽，陳子玉，曾 華

（南京曉莊學院 生物化工與環(huán)境工程學院， 江蘇 南京211171）

城市生活垃圾處置是城市環(huán)境保護工作的重要組成部分，亦是循環(huán)經濟研究的重點內容之一.本文通過對寧?？h8個生活垃圾轉運站的采樣，分析了寧?？h生活垃圾成分，依據(jù)生活垃圾成分復雜且以廚余為主的特點，結合寧?？h經濟發(fā)達、土地資源缺乏等社會、經濟和環(huán)境現(xiàn)狀，研究了生活垃圾處置的填埋法、堆肥法以及焚燒法的條件以及優(yōu)缺點，提出了寧?？h生活垃圾處置應以焚燒為主，填埋為輔的方法，應在擴建現(xiàn)有垃圾填埋場的同時興建垃圾焚燒發(fā)電廠.

生活垃圾；填埋；焚燒；堆肥

隨著我國城市人口的增多以及人民生活方式的變化，城市生活垃圾以年均8.98%的速度迅猛增加[1]，目前我國城市生活垃圾的處置方式以衛(wèi)生填埋為主.據(jù)中國統(tǒng)計年鑒有關資料，2011年共有無害化垃圾處理設施677座，其中衛(wèi)生填埋547座占80.8%、焚燒發(fā)電109座占16.1%.無害化處理13089.64萬噸，其中衛(wèi) 生 填 埋10063.74萬 噸 占76.88%，焚燒2599.28萬噸占16.89%.填埋處理無論從處理設施所占比重還是無害化處理的量都呈下降趨勢，無害化處理設施從2005年所占比例79.28%逐漸下降到2011年的76.88%，衛(wèi)生填埋量從85.17%下降為76.88%；焚燒發(fā)電所占的比重呈上升趨勢.由于我國城市生活垃圾以填埋為主，已有2/3的大中城市被垃圾包圍，有1/4的城市將解決垃圾危機的途徑延伸到鄉(xiāng)村，導致城鄉(xiāng)結合帶區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化，已經形成一個“垃圾產生量增加-環(huán)境污染加重-治理費用上升-財金資金不足”的惡性循環(huán)[2].城市生活垃圾的處理處置問題,是關系到保護和改善生態(tài)環(huán)境，使經濟發(fā)展與環(huán)境保護相協(xié)調的重要內容之一[3].有關城市生活垃圾處置方法的 研究，國內研究文 獻較多[4-6]，但是有關沿海經濟發(fā)達縣域垃圾處置研究文獻報道則相對較少.

本文通過實地調查，采樣分析了浙江省寧海縣城市生活垃圾的成分，依據(jù)垃圾組成特點，結合寧?？h域社會、經濟和環(huán)境現(xiàn)狀，研究了填埋法、堆肥法以及焚燒法處置的優(yōu)缺點，提出了浙江省寧?？h域生活垃圾較為合理的處置方法.為實現(xiàn)垃圾資源化,積極探討垃圾的科學處理方法打下了基礎，也為政府部門的決策提供了依據(jù).

1 材料和方法

1.1 寧海縣概況

寧?？h位于浙江省寧波市南部，依山傍海，溪流縱橫，屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫16.9℃，年平均降水量2145.9毫米.2010年全年實現(xiàn)生產總值278.74億元，旅游總收入53.68億元，接待國內游客590萬人次，接待入境游客3.81萬人次.

2010 年城市生活垃圾日產生量487.6噸，人均產生量0.8kg.在垃圾處理體系上，寧?？h目前的處理技術單一，減量化、資源化手段較少，全縣生活垃圾集中運至填埋場統(tǒng)一填埋.在分類收集和物資回收領域，分類收集的推廣工作目前仍在準備之中，垃圾資源回收僅存在一些自發(fā)形成的回收.

1.2 研究方法

研究采用實地調查法，參照《生活垃圾采樣和物理分析方法》(CJ/T313－2009),選取典型的生活垃圾轉運站進行采樣.寧?？h域城區(qū)共有12座小型垃圾中轉站，每個建制鎮(zhèn)有一個垃圾轉運站，全縣共有22座小型垃圾中轉站.為了全面了解生活垃圾的成分，共選取8個轉運站作為采樣點，其中城區(qū)4個農村4個，它們分別是城南轉運站，寧昌轉運站，西店轉運站，深甽轉運站，強蛟轉運站，橋頭胡轉運站和桃源轉運站.

考慮到寧海縣域降雨日數(shù)接近半年，為了正確確定生活垃圾的含水率以及容重，分別在雨天和晴天各進行了一次采樣，時間分別是2011年11月、12月份.每個采樣點的垃圾隨機抽樣混合，用四分法取樣2公斤左右，根據(jù)不同成分進行垃圾分類并稱重，并打包運回實驗室.在實驗室中用烘干機進行烘干，并稱重.

2 結果與討論

2.1 實驗結果與成分分析

根據(jù)現(xiàn)場和實驗室分析，將8個采樣點的各成分結果平均統(tǒng)計并計算，結果顯示寧?？h域生活垃圾物質組成主要以廚余為主，紙和塑料也占到一定的比例，布類、金屬、樹葉含量最少.在雨天采樣的生活垃圾中廚余濕重占垃圾的76.4%，干重占到55.6%；在晴天采樣的生活垃圾中廚余濕重占垃圾的70.5%，干重占到62.9%.紙的干重含量在8.93-11.63%之間，塑料的干重含量在13.72-32%之間，金屬和樹葉在1-2%之間.廚余的含水率最高，達到32.8-76.4%左右，煤灰和樹葉的含水率其次，達到35%左右，塑料的含水率最少.

對垃圾進行熱值測試，第一次采樣的垃圾其平均熱值為12942.63KJ/kg.第二次采樣的垃圾熱值平均為12643.25KJ/kg.

2.2 生活垃圾成分與填埋處置

目前,填埋法是城市生活垃圾最主要的無害化處理方式，其主要原因是填埋法操作簡單，工程投資和運行成本均較低，若不考慮征地成本，工程投資每噸在6～15萬元之間，處理成本每噸在35～65元之間.垃圾填埋是國內外普遍采用的一種方式，其特點在于日處理量大、單位投資少、運行費用低、操作簡單、抗沖擊負荷大、可以處理不同種類的垃圾[7].目前，針對于有些城市生活垃圾成分中可燃物及有機成分含量低的情況，填埋法是比較經濟的一種處理方法，但是占地面積大是其致命的弱點，每噸占地面積為500～900m2，而且填埋場一般封場以后土地利用類型較窄，難以被再次利用，隨著時間的推移大量的土地被垃圾占用而無法繼續(xù)利用，因而填埋場征地比較困難.而寧?？h域的土地特點是“七山二水一分地”，土地資源比較寶貴，填埋場征地難度較大.目前寧海全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾均運送到白嶠埠頭生活垃圾處理場進行處理，處理場一期工程2003年投入使用，一期庫區(qū)設計庫容量為120萬m3，2012年已填滿，如此大的填埋場使用年限也僅為10年.另外，填埋場有輕微大氣污染，需用導氣、覆蓋、隔離帶等措施加以控制，對填埋場周邊有一定的影響，這也增加了征地的難度.如果繼續(xù)沿用生活垃圾填埋法，那填埋場的土地征用難度會越來越大，將難以為繼.

依據(jù)填埋場場底防滲、分層壓實、每天覆蓋、填埋導排氣管、滲瀝水處理、蟲害防治等等環(huán)保措施和環(huán)保標準,我國的生活垃圾填埋場可分為簡易填埋場即非衛(wèi)生填埋場、受控填埋場即準衛(wèi)生填埋場和衛(wèi)生填埋場3個等級.部分城市特別是經濟不發(fā)達地區(qū)還是目前仍然采用簡易填埋.寧?？h域垃圾填埋場是受控填埋場，主要風險是填埋場沼氣聚集引起爆炸，場底滲漏或滲瀝液處理不達標.填埋場應有完善的滲瀝水處理設施，但不易達標，往往會對地表水造成污染.填埋場需有防滲措施，但仍可能滲漏，而且人工襯底投資較大.寧?？h年降水量大，降水日數(shù)多，屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，年平均降水量2145.9毫米，2010年降水日數(shù)達到182天.因而填埋場處置稍有不慎就會對地表水和地下水造成污染.

從可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經濟角度看，生活垃圾采用填埋處理不僅造成大量土地被占用、環(huán)境被污染，而且垃圾中可用的資源未被利用，因而對于寧?？h域而言，填埋法不應是首要采用的處置方式.

衛(wèi)生填埋場不僅可以進行原生垃圾的直接填埋，還可消納堆肥、焚燒等資源化處置技術產生的二次殘渣，是實現(xiàn)垃圾無害化處置的最終手段.

2.3 生活垃圾成分與堆肥處置

堆肥法的實質是垃圾自然降解過程的人工強化，它的形式有多種，產品可作肥料.發(fā)達國家普遍采用的好氧堆肥技術，在我國部分示范工程中已得到應用.目前，在我國，由于城市生活垃圾沒有徹底完成分類回收且垃圾綜合前處理分揀不徹底，所以我國的堆肥質量和銷量一直沒有趕上發(fā)達國家，市場受歡迎度一度低迷[8].堆肥法的工程投資成本與機械化程度和國產化率有較大關聯(lián)，且差異較大，大約在8～40萬元之間，處理成本在50～100元之間，工程投資成本和處理成本均大于填埋法.工程占地面積在每噸120～170m2，每噸垃圾處理占地面積要遠小于垃圾填埋法，而且不必像填埋場那樣不斷占用土地.堆肥法處理垃圾有2種方式，靜態(tài)間歇式堆肥廠和動態(tài)連續(xù)式，處理場地周圍有輕微氣味，需設除臭裝置和隔離帶，堆肥廠征地有一定的難度.堆肥法技術成熟，垃圾處理能達到減量化和資源化的效果.能作為堆肥的垃圾中，可生物降解有機物含量須大于40%，從寧海縣域垃圾成分分析看，可降解的有機含量在60%左右，使用堆肥法從這個角度看是可行的.另外，垃圾中40%左右的不可降解垃圾仍需有處置的場地.

堆肥法的主要環(huán)保措施是惡臭防治、飛塵控制、污水處理以及殘渣處置等，從寧?？h域垃圾成分分析看，垃圾中含有一定的金屬，因此需控制堆肥中的重金屬含量.堆肥法的主要風險是生產成本過高以及堆肥質量不佳影響產品銷售，而且利用垃圾生產肥料是一個連續(xù)的過程，肥料的使用具有極強的季節(jié)性，落實堆肥市場有一定困難，需采用多種措施.目前，寧?？h域園林綠化的發(fā)展及生態(tài)農業(yè)區(qū)的開發(fā)，使得堆肥產品有一定的出路.但是，目前寧?？h域垃圾并未分類，混合垃圾堆肥影響肥料品質的問題還沒有很好得到解決，另外，有限的出路以及施肥的季節(jié)性很難完全消納堆肥產品.只有在垃圾實行分類的基礎上才能較好的使用此垃圾處理方式，因此堆肥法也不是寧?？h域處理垃圾的主要方法.寧海縣域偏遠鄉(xiāng)鎮(zhèn)的垃圾仍需運送至集中處理場所，運輸成本較高，因此在果林、蔬菜種植區(qū)，可以在垃圾分類的基礎上優(yōu)先選用堆肥技術. 2.4生活垃圾成分與焚燒處置

焚燒是目前世界各國廣泛采用的城市垃圾處理技術，大型的配備有熱能回收與利用裝置的垃圾焚燒處理系統(tǒng)，由于順應了回收能源的要求，正逐漸上升為焚燒處理的主流.國外工業(yè)發(fā)達國家，普遍致力于推進垃圾焚燒技術的應用.國外焚燒技術的廣泛應用，除得益于經濟發(fā)達、投資力強、垃圾熱值高外，主要在于焚燒工藝和設備的成熟、先進.國外工業(yè)發(fā)達國家主要致力于改進原有的焚燒裝置同時開發(fā)新型焚燒爐，使之朝著高效、節(jié)能、低造價、低污染的方向發(fā)展，自動化程度越來越高.垃圾焚燒在技術上比較可靠，在國外是成熟技術，垃圾處理占地面積小，每噸占地50～130m2，運行穩(wěn)定可靠，減量化效果好，焚燒殘渣約占進爐垃圾量的15～25%.工程投資和處理成本較高，焚燒設備如果國產化率到50%，在不考慮征地費用的情況下，每噸的投資在35～65萬元之間，處理成本在每噸150～300元之間.焚燒的主要風險是垃圾燃燒不穩(wěn)定，煙氣治理不達標，殘渣填埋時與垃圾填埋方法類似，但水量小，大氣污染應加強對酸性氣體和二惡英的控制和治理，主要環(huán)保措施為煙氣治理、噪聲控制、殘渣處置、惡臭防治等.垃圾焚燒按照我國《生活垃圾焚燒污染控制標準GB18485-2000》等有關標準嚴格執(zhí)行，主要的風險是可以避免的，環(huán)保措施也是有效的，對環(huán)境的影響也是可控的.

焚燒法占地面積最小，焚燒的減量化效果最好，也能充分利用垃圾中的熱能成分，能最大限度地延長衛(wèi)生填埋場的使用年限，能較好地緩解寧?？h域環(huán)衛(wèi)用地緊張的狀況.近年來，我國城市垃圾構成中可燃成分逐年增加，有機物含量開始高于無機物含量，垃圾組成正由“多灰、多水、低熱值”向“較少灰分、較少水分、較高熱值”的方向發(fā)展，使得垃圾具備了焚燒條件，一般當垃圾熱值大于4000 kJ/kg，且土地資源有限時，應優(yōu)先考慮采用焚燒法處理[9].因此，寧?？h域垃圾處置應首選焚燒法.

3 結論

垃圾處置的填埋法、堆肥法和焚燒法各具優(yōu)缺點.焚燒法投資大、處理成本高，但具有占地小、場地選擇易、減量化顯著、運行穩(wěn)定可靠、無害化比較徹底以及可回收利用焚燒余熱等優(yōu)點，能以最快速度實現(xiàn)垃圾無害化、穩(wěn)定化、資源化和減量化的最終目標.衛(wèi)生填埋法投資小、運營成本低，但選址要求苛刻、占地面積大，有一定的安全隱患；堆肥法適用于成分單一的城市垃圾，需要在垃圾分類收集的基礎上實行，而寧?？h域城市垃圾中難降解成份比重偏高，也沒有實行分類收集，影響了堆肥效果及肥料品質.由于城市生活垃圾處理的復雜性及資源的不可再生性，各國、各城市都相繼推出自己獨特的城市處理技術，但主要還是以減量化、無害化和資源化為基礎.面對寧海縣域白嶠埠頭生活垃圾處理場已填滿和堆肥難度較大的問題，焚燒法無疑是最符合寧?？h域縣情的垃圾處置方式.另外，不論是堆肥法還是焚燒法都無法完全消納垃圾，都有殘渣需要處理，因此寧海縣域的垃圾處置應以焚燒為主，填埋為輔，在擴建白嶠外埠頭生活垃圾處理場的同時還應興建垃圾焚燒發(fā)電廠.

〔1〕王向會，李廣魏，孟虹，等.國內外餐廚垃圾處理狀況概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，13(2):41-43．

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〔3〕張憲生,沈吉敏,厲偉,等.城市生活垃圾處理處置現(xiàn)狀分析[J].安全與環(huán)境學報,2003,3(4).60-64.

〔4〕葉凱貞.城市生活垃圾處理的思考[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2007,15(5):19-20.

〔5〕王志強，李黎，羅海霞，等.層次分析法在四川省城市生活垃圾處理技術方案選擇中的應用[J].寧夏農林科技,2012，53（3）：104-107.

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〔7〕張弢.我國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].寧夏農林科技,2013，54(4）：98-102.

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X799

A

1673-260X（2014）06-0037-03

浙江省寧?？h環(huán)衛(wèi)專項規(guī)劃研究項目