华南地区生活垃圾特性及处理技术路线分析

李湛江，彭凌西，覃卫星

（1.广州市城市管理技术研究中心，广东广州510170；2.广州大学，广东广州510006）

华南地区生活垃圾特性及处理技术路线分析

李湛江1，彭凌西2，覃卫星1

（1.广州市城市管理技术研究中心，广东广州510170；2.广州大学，广东广州510006）

以华南某城市近10 a的生活垃圾监测数据为依据，分析了其生活垃圾的组分和特性变化，对2015—2020年华南地区的生活垃圾成分进行预测，并提出垃圾处理的技术路线：有毒有害物单独分类处理、源头有机易腐物分散处理和集中处理相结合、发掘城市矿产使低价值可回收物得到资源化利用、建设必要的生活垃圾焚烧和卫生填埋设施。

华南地区；垃圾特性；技术路线

生活垃圾特性通常分为常规物理特性（物理组成、密度和含水率等）、焚烧特性（热值、灰分、可燃物、非金属类元素含量等）和堆肥特性（垃圾养分含量和重金属类含量等）。华南地区由于气候和居民生活习惯等原因，其生活垃圾具有比较突出的特点。笔者以长期监测华南某城市近10 a的生活垃圾特性变化分析为依据，对今后华南地区的生活垃圾成分进行预测，并提出垃圾处理全流程的技术路线。

1　数据来源和分析方法

1.1数据来源

本生活垃圾成分数据来源于华南地区2004—2013年连续10 a的抽样调查数据。其采样点均设在垃圾填埋场卸料平台，采样方法、采样频率和实验室指标分析均按CJ/T313—2009进行。

1.2检测项目和检测方法

生活垃圾分类收集及卫生填埋、焚烧发电和生物堆肥等处理方式所需的特性参数共有4大类21项，确定检测项目和检测方法见表1。

表1　生活垃圾检测项目和检测方法

2　结果和分析

2.1生活垃圾的物理组成

生活垃圾物理组成主要分成混合类（小于10 mm）、有机易腐物、可回收物、无机物、有毒有害物。从图1可知，近10 a上述几类垃圾所占比例变化不大，有机易腐物在振荡变化中略微变低，占52%～60%。可回收物包括塑料橡胶、纸类、玻璃、金属、木竹和纺织类，其总量在2007年之前不断上升，之后基本稳定，占42%～46%。无机物总量总趋势在降低，占1%～3.5%。混合物和有毒有害物占比较低，分别为1%～6.5%和0.01%～0.15%。

图1　2004—2013年生活垃圾物理组分

可回收物是生活垃圾第2大成分，将其组成细分，见图2。塑料橡胶在近10 a中逐步上升，达到22%左右，其中塑料占18%～19%。纸类的含量逐步上升，达到10%左右。纺织物为5%～10%。而木竹类占1%～6%。玻璃比例约在2%以内，金属比例约占0.4%。

图2　2004—2013年生活垃圾可回收物组分

2.2生活垃圾的焚烧特性

由图3看出，生活垃圾的含水率为48%～53%，10 a水分含量总体在升高。垃圾密度基本保持在300 kg/m3左右。湿基可燃物10 a来上升明显，从31%上升至35%，湿基灰分呈逐年减少趋势，从19%降到近年的11%，说明可燃物在稳步增长。湿基低位发热量平均高于5 000 kJ/kg，近年来有逐步上升的趋势，完全符合垃圾焚烧方式的热值要求。从统计结果看，生活垃圾干基的碳、氢、氧含量平均占65%，生活垃圾干基碳元素的含量较高，平均占34%；而造成潜在焚烧烟气污染的氮、硫、氯元素含量分别为1.521%、0.221%、0.51%。从图4所示可燃物的干基元素分析来看，碳元素有所提高，从10 a前的30%升高到37%，而氮元素占比上升幅度最大，由0.86%上升到2.2%，充分说明随着居民生活水平的提高，食物中摄入的蛋白质含量提高幅度较大。氢、氧和氯的含量都有不同程度的上升，而硫的含量有所下降。

图3　2004—2013年生活垃圾燃烧特性

图4　2004—2013年生活垃圾可燃物元素含量

2.3生活垃圾堆肥特性

从图5看出，易腐类垃圾含水率为64%，超出CJJ 52—2014标准要求的范围（40%～60%）。干基的总氮含量为2%，总磷含量为1.6%，钾含量为1.20%，有机质达到30.0%，达到CJJ 52—2014标准要求的范围（20%～60%）。碳氮比（C/N）为16.3∶1，略低于CJJ 52—2014标准要求的范围（20∶1～30∶1）。对易腐类垃圾中5项重金属元素进行了分析，结果见图6。从统计结果看，生活垃圾干基的汞、砷、铬、镉、铅含量分别是0.563、6.0、114、0.82、111 mg/kg。易腐类垃圾中汞、砷、铬和镉的含量低于GB 8172—1987控制标准；铅超过国家控制标准1.11倍，但整体趋势在降低，近4 a已经低于GB8172—1987控制标准。

图5　2004—2013年易腐有机物堆肥特性

图6　2004—2013年易腐有机物重金属含量

3　华南地区垃圾成分预测

采用应用较为广泛的灰色预测模型，其原理是用灰色模型GM（1，1）中的灰色时间序列来进行定量分析和预测。用等时距观测到的反映预测对象特征，即垃圾组分含量构造灰色预测模型，预测2016年和2020年的特征量。实际上是利用2003—2014年垃圾组分变化趋势，预测出华南地区2016年和2020年垃圾的组分，见表2。

由表2可以看出，今后5 a内华南地区生活垃圾最大的组分仍然是有机易腐物，含量会略低于50%。随着生活水平的提高，塑料、纸类和玻璃类成分将会上升，而无机物和混合物类垃圾比例将会有所减少。

表2　华南地区城市生活垃圾组分预测结果%

4　华南地区生活垃圾处理技术路线分析

4.1有毒有害物单独分类处理

有毒有害物主要包括各类电池、灯管、过期药品和化妆品等仅占0.01%，但需要单独分出处理，可以减少对后续垃圾各种处理的影响，如大幅减少填埋场的渗沥液重金属含量、减轻垃圾焚烧烟气处理压力和提高堆肥产品的质量等。

4.2源头有机易腐物分散处理和集中处理相结合

有机易腐物占垃圾组分的50%，主要来源于家庭厨余垃圾、餐饮店和食堂等餐饮垃圾，具有易腐败发臭和传染疾病的风险。按参与垃圾分类的比例和准确率均达到60%计，则可以使总垃圾量的18%分出来，以减少垃圾进入终端处理设施填埋和焚烧处理的压力。有条件的地方应因地制宜，就近使有机易腐物得到无害化和资源化利用，不应经过多次转运集中处置。特别是大型农贸水果批发市场、环卫用地充足的居民小区可以分散就近处理有机易腐物。没有条件的社区，有机易腐物分出来以后则进入相对集中的大型生物质厂进行处理。

4.3发掘城市矿产，使低价值可回收物得到资源化利用

垃圾中可回收物分成2大类，一是高价值可回收物，如金属、硬纸板和新闻报纸、部分塑料、易拉罐等，绝大部分在源头就按照市场经济的规律流向了废品收购站；另一部分是低价值可回收物，如废塑料、废玻璃、废旧衣服、废木材等，这几类物质由于单靠市场现有技术水平，很难有盈利空间，致使其混合后进入了垃圾填埋和焚烧处理设施，其量将达到垃圾总量的20%左右。这时应发挥政府的引导作用，将终端处理费前置补贴市场前端收集处理，总体上不增加政府负担。但必须加强低值可回收物资源利用的无害化监管，资源化利用的前提是不以增加环境污染为代价。

4.4建设有富余能力的生活垃圾焚烧和卫生填埋设施

如果垃圾分类后以上3大块垃圾成分能得到有效处理，进入垃圾终端处理的焚烧和填埋设施的量将减少至62%，前提是垃圾分类的效果和分流处理水平必须稳定可靠，可持续。在相当一段时间内，垃圾终端处理设施的处理能力仍需得到充分保障，特别是填埋库区容积要有充分储备，才有可能应对突发情况，避免垃圾没有出路的窘境。

Analysis on the Characteristics of Municipal Solid Waste in South China and Its Disposal Technical Route

Li Zhanjiang1，Peng Lingxi2，Qin Weixing1
（1.Guangzhou City Management Technical Research Center，GuangzhouGuangdong510170；2.Guangzhou University，GuangzhouGuangdong510006）

By analyzing variouscompositionsand characteristicsof municipal solid waste（MSW），the data which collected in the last decade from a city in South China，the future composition of MSW during 2015-2020 hasbeen predicted.A-part from this，a 4-step technical route has been concluded：step 1，poisonous and hazardous waste shall be sorted out and disposed separately；step 2，organic compoundsshall be treated by dispersal or centralized disposal；step 3，the energy of low-valued recyclable substance shall be reused；step 4，necessary facilitiessuch aswaste-to-energy and landfill shall be constructed.

South China；characteristicsofMSW；technical route

X799.3；X705

A

1005-8206（2016）05-0063-03

2015-06-01

李湛江（1972—），高级工程师，主要从事生活垃圾填埋、焚烧、堆肥处置技术研究；垃圾渗沥液处理技术研究；生活垃圾分类管理、资源化利用和减量化技术研究。