典型生活垃圾焚燒前的處理分類研究

馬雙雙 付珍 張良璞 吳纓

摘 要：通過對典型生活垃圾的燃燒實(shí)驗，研究由紙類、塑料類、布類、木竹類、橡膠類等5類垃圾燃燒所產(chǎn)生PM2.5中的成分。根據(jù)測定結(jié)果，5類20種典型生活垃圾聚成3個類群，第一類群：橡膠輪胎、橡膠鞋底和一次性餐盒；第二類群：傳單、纖維毛巾、化纖襯衣和建筑木板；其余為第三類群。第一類群為優(yōu)先進(jìn)行無害化處理的垃圾品種，為處理的第一級別，依次進(jìn)行，初步形成了一條可燃性生活垃圾處理鏈條。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；焚燒；PM2.5

中圖分類號 X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-110-03

Processing and Classification of Typical Residential Waste before Incineration

Ma Shuangshuang1 et al.

（1Department of Biological and Environment Engineering，Hefei University，Hefei 230601，China）

Abstract：Through the typical domestic waste combustion experiment，research by paper，plastic，cloth，wood and bamboo，rubber and five kinds of waste combustion generated PM2.5 composition.According to the measurement results，twenty kinds of typical garbage clustered into three groups，the first groups：rubber tires，rubber soles and disposable lunch boxes；the second groups：leaflets，fiber towels，shirts and building boards；the remaining items were categorized as third groups.The first groups of priority treatment and disposal of garbage varieties，as the first level of processing，in turn，formed a combustible garbage disposal chain.

Key words：Domestic waste；Combustion；PM2.5

目前，我國城市生活垃圾處理技術(shù)主要有填埋處理、焚燒處理以及堆肥處理等[1]，焚燒處理技術(shù)具有減容、回收能量等特點(diǎn)，受到了各大城市的普遍關(guān)注。雖然近年來我國城市生活垃圾處理技術(shù)取得了一定的成績[2-3]，但是處理能力的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于垃圾產(chǎn)生量增長的速度，而且并不是所有的生活垃圾都能送到垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒，致使大量的城市生活垃圾無法得到及時而有效地處理，不得不堆積在郊外，侵占大量土地。更有甚者在農(nóng)村或者郊區(qū)，露天燃燒的現(xiàn)象屢見不鮮[4]。對于垃圾燃燒的研究，國內(nèi)外學(xué)者主要是進(jìn)行垃圾的燃燒特性[5-6]以及垃圾燃燒熱值[7-8]等相關(guān)研究。對于PM2.5，主要是對于大氣當(dāng)中PM2.5的成分進(jìn)行分析[9-11]及源解析的研究[12-14]。目前，針對垃圾燃燒，對其產(chǎn)生的細(xì)顆粒物（PM2.5）進(jìn)行有機(jī)成分的分析研究，尚無相關(guān)的報道。為此，本文通過典型生活垃圾的燃燒實(shí)驗，研究不同種類垃圾燃燒處理所產(chǎn)生PM2.5的有機(jī)成分，對今后生活垃圾的燃燒處理具有指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗儀器及試劑 （1）實(shí)驗儀器：PM2.5顆粒物采樣器：青島中特環(huán)保儀器有限公司生產(chǎn)。Sartorius電子天平：廣州市深華實(shí)驗儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：OPTIMA2100DV，美國PE公司生產(chǎn)。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：6890型，美國安捷倫公司生產(chǎn)。樣品自動濃縮儀：103192型，美國Callper公司生產(chǎn)。（2）實(shí)驗試劑：金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液：30種元素的混標(biāo)；硝酸、鹽酸、二氯甲烷，均為優(yōu)級純；硝酸-鹽酸混合液；實(shí)驗用水：超純水。

1.2 實(shí)驗材料 實(shí)驗選擇合肥市龍泉山垃圾填埋場作為采樣現(xiàn)場，選取紙類（廢報紙、辦公用紙、傳單、硬紙盒、餐巾紙）、塑料類（塑料袋、塑料包裝物、一次性餐盒、一次性塑料杯、礦泉水瓶）、布類（牛仔褲、化纖襯衣、棉布、纖維毛巾）、木竹類（竹子、裝修邊角料、木材加工剩余物、建筑木板）、橡膠類（廢舊輪胎、橡膠鞋底）5類典型垃圾單組分作為研究對象。

1.3 實(shí)驗方法 分別稱取一定量的樣品進(jìn)行燃燒，同時采樣，每樣平行采集5次。采樣結(jié)束后取出濾膜，取1/2濾膜放入燒杯中，加入10mL硝酸-鹽酸混合液，加熱回流2h，冷卻后加入10mL超純水靜置，浸提，過濾，定容至

50mL，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定垃圾燃燒產(chǎn)生的PM2.5中金屬成分；取1/2濾膜放入吹掃瓶，加入二氯甲烷浸提12h，超聲振蕩提取30min，樣品自動濃縮儀進(jìn)行濃縮，取上清液，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定垃圾燃燒產(chǎn)生的PM2.5中有機(jī)成分。

2 結(jié)果與討論

2.1 5種垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5中19種金屬元素含量 5種垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5中19種金屬元素濃度見表1。由表1可知，相對于高熱值的組分，低熱值組分如橡膠、塑料焚燒后，PM2.5中重金屬含量增加了數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。

表1 5種垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5中19種金屬元素含量（x±S，μg/m3）

2.2 5種垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的成分 5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5中金屬檢出數(shù)，有機(jī)物檢出數(shù)，檢出金屬、有機(jī)成分?jǐn)?shù)分別占中國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”和美國優(yōu)先污染物“黑名單”的數(shù)量的統(tǒng)計如表2所示。

表2 5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的成分

[由表2可以看出，5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的質(zhì)量濃度中橡膠、塑料作為生活垃圾燃燒產(chǎn)生的PM2.5質(zhì)量濃度較高。在紙類、塑料、布類、木竹、橡膠5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的金屬成分種類數(shù)中，種類數(shù)較多的幾種垃圾的相對順序為化纖襯衣=橡膠輪胎=橡膠鞋底>一次性餐盒=混紡牛仔>纖維毛巾>礦泉水瓶>傳單>硬紙盒=竹子=建筑木板>辦公用紙=一次性塑料杯；5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的有機(jī)成分種類數(shù)中，種類數(shù)較多的幾種垃圾的相對順序為建筑木板>一次性餐盒>傳單=混紡牛仔>廢報紙=裝修邊角料；5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的金屬成分占中國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”數(shù)目較多的幾種的相對順序為化纖襯衣=混紡牛仔=裝修邊角料=橡膠輪胎=橡膠鞋底>硬紙盒=礦泉水瓶=一次性餐盒=纖維毛巾>傳單=棉布=竹子；5類垃圾燃燒產(chǎn)生的PM2.5中金屬成分占美國優(yōu)先污染物“黑名單”數(shù)目較多的幾種的相對順序為化纖襯衣>礦泉水瓶=一次性餐盒=混紡牛仔=纖維毛巾>棉布=裝修邊角料=橡膠輪胎=橡膠鞋底；5類垃圾燃燒產(chǎn)生PM2.5的有機(jī)成分占中國環(huán)境污染物“黑名單”種類數(shù)中較多的幾種的相對順序為建筑木板>一次性餐盒>傳單=塑料袋=餐巾紙。5類垃圾燃燒產(chǎn)生的PM2.5中有機(jī)成分占美國優(yōu)先污染物“黑名單”數(shù)目較多的幾種的相對順序為建筑木板=一次性餐盒>塑料袋>傳單=餐巾紙=化纖襯衣。

2.3 聚類分析 依據(jù)表2數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件對其進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1。

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（責(zé)編：張宏民）