我国南方村镇生活垃圾组分热值特征及焚烧处置潜力分析*

晏卓逸，岳波，靳琪，黄启飞，吴小卉，於俊颖，王瑜堂，高红

（1.昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500；2.中国环境科学研究院，北京100012）

我国南方村镇生活垃圾组分热值特征及焚烧处置潜力分析*

晏卓逸1，岳波2，靳琪1，黄启飞2，吴小卉2，於俊颖2，王瑜堂2，高红1

（1.昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500；2.中国环境科学研究院，北京100012）

为了解我国南方村镇生活垃圾的基本性质及其采取焚烧处置的可行性，于2015年的4个季节，对我国南方36个典型村镇生活垃圾产生源进行分析，研究其垃圾组分的含量（湿基）、含水率及热值。研究结果为：我国南方村镇生活垃圾湿基组分由高到低为厨余类＞灰土类＞橡塑类＞纸类＞织物类＞砖瓦类＞玻璃类＞木竹类＞金属类＞有害类。南方村镇生活垃圾全组分含水率均值为（40.1±5.2）%。生活垃圾全组分低位热值为（4 152.3±1 911.1）kJ/kg，生活垃圾经分选后，虽然整体生活垃圾可燃组分低位热值得到提高，但仍存在部分可燃组分的低位热值达不到要求。为此，南方村镇生活垃圾在采取焚烧处置时需加强管理，加强垃圾稳定化以降低含水率。

南方村镇生活垃圾；组成成分；含水率；热值

生活垃圾产生总量的数据往往难以直接得到，在我国南方村镇生活垃圾产生量研究方面，岳波等［1］进行问卷调查得出我国南方农村生活垃圾平均产生量为0.66 kg/（人·d）。曾秀丽等［2］对成都市典型农村生活垃圾进行调查得到镇和乡垃圾产生量分别为0.340、0.194 kg/（人·d）。韩志勇等［3］研究得到云贵高原农村地区生活垃圾的平均产生量为0.16 kg/（人·d）。管蓓等［4］对南京市下的村生活垃圾进行研究得出生活垃圾的产生量为0.4 kg/（人·d）。陈昆柏等［5］研究得到2008年浙江省农村生活垃圾的产生量0.40～0.56 kg/（人·d）。袁金鹏等［6］研究得到广州传统村落生活垃圾平均产生量为0.547 kg/（人·d）；在农村生活垃圾含水率方面，范先鹏等［7］得到湖北省三峡库区农村生活垃圾的含水率为41%。苏畅［8］研究长沙市宁乡县的2个农村生活垃圾含水率分别为65.97%和67.77%；在农村生活垃圾理化特性方面，桂莉［9］研究广东省农村生活垃圾得出“乡镇生活垃圾的物理成分相同，其中无机物所占的比例较低，有机物所占的比例较高且含水率也最高（均值达61.57%），干基高位热值为14.12～20.68 MJ·kg-1”［6］。马军伟等［10］研究浙江山区农村生活垃圾得出“可降解类有机垃圾是农村新鲜生活垃圾的主要组分，约占总量的43.64%”；在生活垃圾管理方面，目前对于村镇生活垃圾的整治刚刚起步，如已经开展着的农村生活垃圾连片整治工程［11］。我国农村地区的生活垃圾处理处置办法、思路以及模式等的研究已有学者做了大量的工作［12-15］。

从已有的研究者们得到的相关研究结果中可以得出，我国南方地区的生活垃圾产生量为0.4～0.7 kg/（人·d），第6次人口普查显示，居住在乡村的人口为67 415万人，占50.32%，可见，我国农村生活垃圾的产生总量非常可观。垃圾焚烧处理技术可以实现垃圾资源化、减量化和无害化等，是目前较为理想的垃圾处置方式之一。然而现有的研究多关注在局部地区，缺乏对我国南方地区农村生活垃圾形成由局部到整体的认识。本研究通过对南方村镇生活垃圾进行取样调查的方式，了解生活垃圾组分含量、含水率、热值，以明确我国南方农村生活垃圾采取焚烧处置的可行性。

1 材料方法

1.1 采样方法

1.1.1 采样背景

2015年对我国南方6个省/市，每个省/市下包含3个乡/镇，以及每个乡/镇下包含1个村，共计36个垃圾产生源或垃圾收集转运站进行现场取样。采样点的分布见表1。

表1 南方村镇新鲜生活垃圾采样点分布

1.1.2 现场采样

垃圾采样方法按照CJ/T313—2009生活垃圾采样和分析方法执行。于2015年的4个季节分别对采样点进行采样分析。现场采样时的天气为晴天或阴天，针对垃圾露天堆场及较大的垃圾收集站，选取边坡法进行取样，垃圾桶、垃圾箱则采取全采集的方式，垃圾采集量在200 kg左右，采集的垃圾汇总后称量总质量，然后对垃圾按厨余类、橡塑类、木竹类、纸类、织物类、砖瓦类、玻璃类、金属类、有害类和灰土类进行分类，称量各组分的质量，并取各组分约2 kg塑封冷藏送回实验进行分析。

1.2 分析方法

1.2.1 含水率分析

垃圾现场采样后进行分捡，对垃圾总质量和各组分的质量进行记录，并对各组分进行取样送回实验室进行分析。垃圾组分含水率分析参考GB/T 1931—2009木材含水率测定方法、GB/T 9995—1997纺织材料含水率和回潮率的测定烘箱干燥法和QB/T2434—2012日用陶瓷原料含水率测定方法等标准。

1.2.2 热值分析

垃圾热值测定按照GB/T 213—2008煤的发热量测定方法。低位热值难以直接测定，通常采取计算法得到，湿基低位热值的计算按照CJ/T313—2009中“6.5热值”下的运算步骤进行，干基氢元素含量取7.5%。

1.2.3 数理统计

运用Excel 2013进行数据运算，Origin 2016进行绘图制作。

2 结果与讨论

2.1 生活垃圾组分含量

南方村、镇生活垃圾湿基组分含量见图1。图形释义：箱体高度表示25%～75%百分位数；工字标签分别代表5%和95%百分位数；上端和下端的2条短横线表示的是除去异常值之外最大值和最小值；十字交叉代表99%和1%的分位数；箱体中的横线表示中位数；箱体中的实心点表示平均数。

图1 南方村镇生活垃圾组分质量分数（湿基）

如图1所示，我国南方村镇生活垃圾中以厨余类和灰土类的含量较高，二者总和约占垃圾总质量的50%，同时厨余类与灰土类的含量波动较大。相对的，垃圾中橡塑类和纸类的含量为3%～25%，木竹类、织物类、玻璃类和砖瓦类的含量在10%以下，金属类和有害类的含量则在5%以下。垃圾中可燃组分的含量较不可燃组分高。镇与村间各垃圾组分的含量相当，这在一定程度上为村镇生活垃圾进行统一管理提供了条件。

2.2 生活垃圾含水率

南方村镇生活垃圾单组分及全组分湿基含水率见图2。

图2 南方村镇生活垃圾组分含水率（湿基）

如图2所示，南方村镇生活垃圾含水率中，厨余类和灰土类的含水率相对较高，垃圾组分含水率由大到小的顺序为厨余类（64.3±12.9）%＞灰土类（44.7±9.3）%＞织物类（30.3±6.4）%＞纸类（21.5±4.3）%＞木竹类（19.5±3.9）%＞橡塑类（16.4±3.5）%＞砖瓦类（12.7±2.7）%＞玻璃类（6.1±1.2）%＞金属类（4.3±0.9）%＞有害类（3.2±0.9）%，南方村镇生活垃圾含水率均值为（40.1±5.2）%，与范先鹏等［7］研究得到南方局部地区-湖北农村生活垃圾含水率相似。

2.3 生活垃圾低位热值

我国南方村镇生活垃圾全组分低位热值（湿基）见图3。如图3所示，a、b分别代表我国南方镇和南方村生活垃圾全组分低位热值。垃圾采取焚烧处置，要求垃圾的低位热值在3 500 kJ/kg以上［16-17］。图3中显示，我国南方村镇生活垃圾低位热值大多在3 500 kJ/kg上下波动，镇、村生活垃圾均值分别为（4 027.5±1 887.9）、（4 278.9± 1 939.6）kJ/kg。但如广东采样点处全年，上海、重庆采样点在春季和湖南采样点在夏季时的村镇生活垃圾低位热值均不理想。

图3 南方村镇生活垃圾低位热值

生活垃圾全组分中由于不可燃组分的存在，使得垃圾整体的含水率升高，为此，对垃圾中的可燃组分进行热值测定并通过计算得到低位热值，南方村镇生活垃圾可燃组分低位热值与季节变化间的关系，见图4。

图4 南方村镇生活垃圾可燃组分热值

如图4所示，垃圾经过分选后得到的可燃组分热值明显有所提高，89%以上的采样点村镇均能满足垃圾焚烧处置。仅有广东和重庆采样点在春季时生活垃圾可燃组分热值仍有大部分达不到3 500 kJ/kg。通过分选前后垃圾热值的对比，这也证实了减少垃圾含水率有利于垃圾焚烧处置，但如广东采样点，生活垃圾尽管经过分选，垃圾的热值仍然得不到提高，这主要是由于垃圾中厨余类及其高含水率所致。为此，针对春季时需对生活垃圾进行强化处理以降低垃圾含水，甚至可考虑将厨余类垃圾从可燃组分中分离开来单独处置，对于夏秋冬季节的生活垃圾，可辅以适当的垃圾稳定化工艺降低可燃垃圾的含水率以保障垃圾采取焚烧处置100%可行，同时，在进行垃圾强化稳定化降低垃圾含水率的过程中严防垃圾渗沥液二次污染。

3 结论

1）我国南方村镇生活垃圾湿基组分呈现厨余类＞灰土类＞橡塑类＞纸类＞织物类＞砖瓦类＞玻璃类＞木竹类＞金属类＞有害类。

2）村镇生活垃圾单组分含水率呈现厨余类＞灰土类＞织物类＞纸类＞木竹类＞橡塑类＞砖瓦类＞玻璃类＞金属类＞有害类。南方村镇生活垃圾全组分含水率均值为（40.1±5.2）%。

3）南方村镇生活垃圾全组分低位热值均值为（4 152.3±1 911.1）kJ/kg。垃圾分选后得到可燃组分的热值明显升高，均值为（5 501.5±2 470.7）kJ/kg。但在春季和夏季时垃圾可燃组分低位热值仍偏低，因此，针对我国南方村镇生活垃圾考虑焚烧处置办法时，需注重垃圾在焚烧处置前的垃圾稳定化辅助工艺，降低垃圾含水率。

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Combustible Characteristics of Southern China Rural Garbage Components and Its Incineration Disposal Potential

Yan Zhuoyi1，Yue Bo2，Jin Qi1，Huang Qifei2，Wu Xiaohui2，Yu Junying2，Wang Yutang2，Gao Hong1
（1.Faculty of Civil Engineering and Architectural，Kunming University of Science and Technology，KunmingYunnan 650500；2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing100012）

In order to understand the basic characteristicsof southern China rural garbage and the feasibility of incineration disposal，36 typical villages and towns in the south China which were the garbage sources had been chose to analyze their garbage composition in wet basis，moisture content and heating value in the four seasons of 2015.The results show that the mass percentage in wet basis from high to low was the kitchen residual＞the dust＞the rubber＞the paper＞the fabric＞the tile＞the glass＞the wood＞the metal＞the hazardous.The average moisture content of southern rural garbage in full composition was（40.1±5.2）%，and low heating value was（4 152.3±1 911.1）kJ/kg.After storing，although the low heating value of combustible rural garbage components had increased，there were still some combustible components of low calorific value can not reach the incineration requirement.That is to say，to take the southern China rural garbage by incineration method needs strengthen management，especial strengthensthe waste stabilization pretreatment to reduce moisture content.

southern China rural garbage；composition；moisture content；heating value

X501；X708

A

1005-8206（2017）04-0019-04

晏卓逸（1991—），硕士研究生，主要从事固体废物处理处置。E-mail：chineseyanzy91@sina.com。

高红，讲师，E-mail：gaohong208@163.com。

国家科技支撑计划课题（2014BAL02B01）；云南省人培项目（KKSY201306049）

2017-01-18