上海市产生源生活垃圾理化特性比较及处理方式探讨

王 磊，吴 爽，马志峻

（上海环境卫生工程设计院，上海 200232）

上海市产生源生活垃圾理化特性比较及处理方式探讨

王 磊，吴 爽，马志峻

（上海环境卫生工程设计院，上海 200232）

对上海市某地区生活垃圾进行理化特性调查，比较不同产生源生活垃圾特性的差异，探讨合适的处理方式，并对城市生活垃圾处理方案制定提出建议。

原生垃圾；垃圾理化特性；垃圾处理方式

城市生活垃圾的产生量及物理成分与城市规模、地理特点、居民生活习惯和生活水平等因素有关［1］，而同一地区产生源类别的差异也会导致生活垃圾在理化特性上的差别。以往许多案例表明垃圾特性差异会直接降低垃圾的处理效率。产生源生活垃圾特性研究作为生活垃圾处理的基础工作，同时也是生活垃圾综合治理和综合利用系统的重要组成部分，通过系统科学地调查分析手段掌握垃圾成分、含水率、发热量等重要参数的现状，为制定垃圾收运、中转、处理的方针政策提供重要依据。

表1 上海市产生源生活垃圾调查点位描述

1 方案制定

产生源分为居住区、事业区、商业区和清扫区，由于目前上海市某地区已无燃煤和半燃煤的居住区，因此设置了普通居民区和高档居民区，与CJ/T 313—2009生活垃圾采样和分析方法中的分类有所区别，具体点位描述见表1。

生活垃圾主要理化特性包括垃圾密度、物理成分、含水率、发热量、灰分和有机元素等。密度测试采用容器法：先将采集的样品破袋后混匀，在不施加外力的作用下填满固定容积的容器，称量记录，计算垃圾的密度；物理成分分析是将垃圾按照纸、塑、竹、布、厨、果等12类进行分拣，然后称量记录，计算得到一个垃圾样本中每类湿基成分的组成情况；成分测试结束后缩分取样，进行单成分含水率分析，根据湿基成分质量分数计算得到混合状态下垃圾的含水率；单成分样品烘干后制样，制成的样品进入发热量、有机元素、灰分测试阶段，最后获得干基状态下的检测结果。结合单成分样品含水率、氢含量等数据可以计算出湿基状态下生活垃圾的发热量、元素和灰分。

2 物理组成

笔者从干物质角度分析生活垃圾的组成，这样可以更直观地比较产生源生活垃圾中可回收物、易燃以及易腐物质含量，分析哪些产生源垃圾值得回收、哪些产生源垃圾值得焚烧处理、哪些产生源垃圾值得堆肥处理。避免不同取样点同类垃圾含水率差异造成其含量偏高或偏低的影响。

表2是2010年各产生源生活垃圾成分、含水率、密度和发热量。从表2可看出：除清道垃圾外，塑料和厨余是居住区、事业区和商业区生活垃圾的主要组成成分。这3类区域生活垃圾中塑料含量为8．96%～17．36%，厨余含量为16．24%～24．70%。其中教育机构和超市分别是塑料和厨余含量最高的产生源。高档居住区生活垃圾中纸塑、厨余和果类含量高于普通居住区生活垃圾，这与入住居民生活方式有关。教育机构生活垃圾中塑料和厨余含量在事业和商业产生源中处于较高水平，分别为17．36%和20．09%。这与教育机构调查点性质有关，是规模在2 000人左右的寄宿制学校，食物包装袋和餐厨垃圾成为主要成分。

除清道垃圾外其他产生源调查点中纸类和塑料是易燃垃圾的主要组成部分，占77．32%～94．23%。其中办公区和机关团体的纸类和塑料含量最高，接近普通居民垃圾中纸类含量的4倍。清道垃圾的纸类和塑料含量最低，分别为0．89%和4．93%，竹木类垃圾是其易燃物的主要组成成分，易腐物含量为3．74%，是所有产生源中最低的。超市与集市垃圾中易腐物含量处于较高水平，分别为26．00%和22．48%。

生活垃圾燃腐比（易燃物和易腐物含量的比例）可以直观反映易燃和易腐物质组成情况。4类区域中居住区垃圾燃腐比在0．95左右；教育机构、事业区和办公区的燃腐比在1以上，分别为1．26、1．65和1．92；超市和集市垃圾燃腐比分别为 0．65 和 0．50。

3 含水率、密度、发热量

产生源生活垃圾含水率与发热量关系、含水率与密度关系分别见图1、2。可以看出一般情况下含水率高的调查点其垃圾密度相对较高，发热量相对较低。所有产生源调查点中集市垃圾的含水率和密度最高，分别为63．02%和240 kg/m3，发热量则最低，只有3 200 kJ/kg；办公区生活垃圾的含水率在所有调查点中最低，为48．96%，而其发热量在所有调查点中最高，为7 630 kJ/kg，可以直接焚烧处理。

高档居民区生活垃圾的含水率比普通居民区低3．62个百分点，垃圾的密度低了17%，发热量高了32%。与苏州市生活垃圾相比，上海调查点垃圾含水率与发热量的相关性更为明显［2］。

事业区、商业区生活垃圾含水率为48．96%～63．02%，密度为 136～240 kg/m3，发热量为 3 200～7 630 kJ/kg。说明在相近类别调查点中垃圾物化性质存在较为明显的差异。

图1 上海市产生源生活垃圾含水率与发热量关系

图2 上海市产生源生活垃圾含水率与密度关系

表2 2010年上海市产生源生活垃圾的物理成分（干基）、含水率、密度、发热量

4 元素、三成分

生活垃圾的有机元素一般包括碳、氢、氧、氮、硫、氯6种元素。垃圾中纸类和塑料含量多少决定着碳、氢元素含量的高低。从表3可以看到办公区生活垃圾中碳氢含量是所有调查点中最高的，分别为25．47%和3．75%。这主要与该调查点中纸类和塑料含量高有关，超过垃圾总量的30%。高档居民区生活垃圾中纸类和塑料含量高于普通居民区，其碳氢含量分别比普通居民区高17%和19%。清道垃圾中碳氢含量是所有调查点中最低的，分别为7．66%和1．15%，与该类垃圾无机物含量高有关。

表3 上海市产生源生活垃圾的元素、灰分、水分和燃灰比（湿基）

根据产生源生活垃圾的元素组成情况，结合每种元素的原子量计算出各类元素的摩尔比，从而估算出每个点位生活垃圾干基状态下可燃分分子式。假设可燃分燃烧后最终产物分别是CO2、H2O、NO3、SO2、HCl，可近似估算出耗氧量，结果见表4。

表4 上海市产生源生活垃圾可燃分分子式和耗氧量

从图3可看到事业区生活垃圾中可燃分处于较高水平，超过41%；清扫区垃圾的灰分最高，接近60%，可燃分不到15%；商业区生活垃圾三成分差异比较明显，可燃分为24．83%～44．22%，灰分为6．82%～12．15%。其中办公区生活垃圾的可燃分为44．22%，是所有调查点中最高的，灰分是所有调查点中最低的。居住区生活垃圾存在差异，与普通居住区相比高档居住区生活垃圾中可燃分高18%，灰分低14%。

燃灰比（生活垃圾中可燃分和灰分的比例）越大说明生活垃圾的可燃性越好，产灰量越少，垃圾焚烧处理的减容减量作用越明显。办公区垃圾的燃灰比是所有调查点中最高的，为6．49，清道垃圾最低为0．24；事业区的燃灰比在4类产生源中处于较高水平，在4．91左右；居住区和商业区的燃灰比存在差异，分别为2．53～3．47和2．04～6．49。

图3 上海市产生源调查点生活垃圾三成分比较

5 相关性

从本次调查的数据中可以看到生活垃圾的纸类和塑料含量与发热量、碳、氢的含量成正相关关系；易腐物含量与含水率也成正相关关系，与发热量成负相关关系。选择纸类和塑料含量分别与垃圾的发热量、碳、氢的测试结果作线性回归，根据图4～6中的线性相关系数R大小可以判断出生活垃圾纸类和塑料的含量与发热量的相关性最为明显，其次是碳含量，最后是氢含量。相关系数依次为 0．937 8、0．924 2 和 0．922 3。

图4 上海市产生源生活垃圾发热量与纸塑含量关系

图5 上海市产生源生活垃圾碳含量与纸塑含量关系

6 处理方式探讨

目前生活垃圾的主要处理处置方式有填埋、堆肥和焚烧。填埋是最原始最传统的处理方法，但存在浪费土地资源，废液、废气难处理的特点；堆肥适合处理有机成分含量高的垃圾，但存在处理周期长、产品销路困难等缺点；焚烧具有占地少、减容减量效果好等特点，但对垃圾的热值要求较高。

结合各产生源生活垃圾的燃腐比、燃灰比可以看出居住区、教育机构、事业区的生活垃圾可以采取综合处理［3-4］或焚烧处理的方式；超市和集市垃圾适合堆肥处理；清道垃圾在剔除大粒径物质后适合填埋处理。

办公区和事业区生活垃圾的发热量超过6 700 kJ/kg，达到低温直接加热气化燃烧熔融技术［5］或回转窑气化熔融技术［6］的要求。由于该类垃圾中富含可回收物，选择回收利用或燃烧处理，值得进一步评估。

图6 上海市产生源生活垃圾氢含量与纸塑含量关系

7 结论与建议

1）产生源生活垃圾的特性差异与产生源功能有重要关系，因此在城市规划中对功能区定义与划分显得至关重要。仅从垃圾投放、收运、处理这一角度看，清晰的功能区划分可以很好地解决垃圾分类投放难、分类清运成本高、垃圾处理效率低等不足。对于已经成型的城市来说，合理处理生活垃圾的关键在于分类，而将分类放在投放环节还是处置环节应根据城市规模、人口素质、地理条件等因素来决定。

2）建议在事业区、商业区、高档居住区设置分类投放点，仅设置有机类和其他类，有机类日产日清，其他类可以根据其产生量制定清运频率。在末端建立生活垃圾处理处置园，采取综合处理的方式，弥补混合处理的不足。

3）在今后城市规划中居住区、商业和事业区应有明显区分，利于垃圾收运与处理处置。

［1］李建新，王永川，张美琴，等．国内城市生活垃圾特性及处理技术研究［J］．热力发电，2006（1）：11-14．

［2］何晟，朱水源，郁莉强．苏州市生活垃圾特性分析及处理对策［J］．环境卫生工程，2008，16（6）：62-64．

［3］施庆文，张志强．上海市生活垃圾综合处理体系的构建［J］．环境卫生工程，2007，15（1）：45-50．

［4］吴玉生．生活垃圾综合处理探讨及发展趋势［J］．山西建筑，2008，31（11）：341-342．

［5］李润东，池涌，李水清，等．城市垃圾气化熔融处理技术探讨［J］．电站系统工程，2002，18（2）：45-50．

［6］李水清，姚强，李润东，等．城市垃圾气化熔融工艺的理论计算和技术分析［J］．动力工程，2004，24（1）：125-131．

Physical and Chemical Characteristics and Treatment Mode of Raw Waste in Shanghai

Wang Lei,Wu Shuang,Ma Zhijun
（Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute,Shanghai 200232）

Physical and chemical characteristics of domestic waste in Shanghai were investigated．Characteristic differences of domestic waste from different kinds of source were compared．The appropriate treatment mode of domestic waste was discussed,and suggestions about treatment planning of municipal domestic waste were put forward．

raw waste；physical and chemical characteristic；waste treatment mode

X705

B

1005-8206（2011）04-0034-04

2011-01-10

王磊（1980—），主要从事环境监测和固体废物特性研究。E-mail：sidree_jcs@yahoo．com．cn。

（责任编辑：郑雯）