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兰州市生活垃圾物理成分及含水特性分析 苟剑锋 1 曾正中 1 姬爱民 2 王淏 1 王厚成 1 1. 兰州大学资源环境学院, 兰州 730000;2. 河北联合大学冶金与能源学院, 河北 唐山 063000 摘要 通过冬夏两季现场采样和分析, 得出兰州市生活垃圾物理成分、 含水率的测定值, 根据垃圾日产量调查数据得出 市郊 4 区 6 个填埋场的加权平均值。分析了垃圾物理成分、 含水率季节变化特点及原因, 与国内其他城市的差别及原 因。分析数据可作为兰州市生活垃圾基础资料的一部分, 结论和建议可供政府制定垃圾处理技术政策和方案选择时 参考。 关键词 兰州市; 生活垃圾; 采样分析; 物理成分 PHYSICAL COMPOSITION AND MOISTURE CHARACTERISTICS OF MUNICIPAL SOLID WASTE OF LANZHOU CITY Gou Jianfeng1Zeng Zhengzhong1Ji Aimin2Wang Hao1Wang Houcheng1 1. School of Resources and Environmental Science,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China; 2. College of Metallurgy and Energy,Hebei United University,Tangshan 063000,China AbstractThe physical composition and measured value of moisture rate of municipal solid waste MSWof Lanzhou City were got by site sampling and analysis in winter and summer, namely. Physical characteristics of MSW in Lanzhou and other cities in the inland of China were compared and the results showed that the difference between Lanzhou and other cities on the composition characteristics was owing to the different climate and lifestyle. This work could provide basic data for improving the level of MSW disposal in Lanzhou. KeywordsLanzhou city;municipal solid waste;sampling and analysis;physical composition 0引言 生活垃圾的处理处置一直是世界性的难题。据 调查, 中国城市固体废弃物的产生量为世界总量的 29 [1], 且垃圾产量在以每年 8 ~ 10 的速率增 长 [2]。由于国内对城市生活垃圾实施处理比较迟, 其治理率在 20 世纪 90 年代初才达到 5 , 目前仍然 没有达到 70 [3], 中国将成为世界上城市生活垃圾 处理处置负担最重的国家。 对生活垃圾物理成分及含水特性进行分析, 可以 更准确地了解垃圾各组分含量及含水特征, 估算物质 的可回收量, 既有利于制订垃圾分类收集方案, 也便 于垃圾处理方法的选择和设备的设计以及新处理技 术的提出 [4]。 自 1989 年我国发布实施第一个垃圾卫生填埋行 业标准以后, 卫生填埋一直是我国生活垃圾处理的首 选技术和主要方法。同时随着垃圾堆肥、 焚烧技术在 我国南方、 东南沿海城市和内地发达城市的采用, 对 生活垃圾进行物理特性分析工作也在这些城市相继 开展起来。为规范这项工作,1995 年建设部发布实 施了 CJ/T 30391995城市生活垃圾采样和物理分 析方法 , 2009 年修改为 CJ/T 3132009生活垃圾 采样和分析方法 [5]。尤其是 2000 年 4 月建设部在 北京、 上海、 广州、 南京、 深圳、 厦门、 杭州、 桂林 8 个城 市率先进 行垃 圾 分 类收集试点, 2004 年发布实施 CJJ/T 1022004城 市 生 活 垃 圾 分 类 及 其 评 价 标 准 , 生活垃圾物理成分分析工作得到了进一步的重 视, 它已成为垃圾分类收集、 回收利用、 堆肥和焚烧技 术的前期必需工作, 也是城市生活垃圾管理的一项基 础工作。 兰州市生活垃圾一直沿用传统的混合收集和填 沟处理方式, 垃圾收集、 处理水平远远落后于国内其 他大中城市, 鲜见对垃圾物理成分进行分析和调查, 101 环境工程 2012 年 12 月第 30 卷第 6 期 故兰州市生活垃圾缺少准确的物理成分组成资料。 对兰州市生活垃圾物理成分进行调查和分析, 既有研 究兰州市生活垃圾地域组成特征的理论意义, 又有为提 高垃圾管理和处理水平而提供数据支持的实际价值。 1样品的采集 1. 1采样点的选择 近年调查数据表明, 兰州市人均垃圾日产量约 1. 16 kg, 日产生活垃圾超过 2400 t。垃圾从源头经贮 存, 再由贮存容器清运至填埋场, 整个过程均为混合 操作。可供垃圾采样的地点主要有 居民楼的垃圾道 口、 住宅小区垃圾桶、 垃圾收集站、 街道垃圾收集箱 斗 , 定时定点收集处、 垃圾填埋场等。相比而言, 填埋场的垃圾混合程度最高, 垃圾的代表性和稳定性 最好, 故采样点选择在垃圾填埋场。 兰州市区由城关、 七里河、 安宁、 西固 4 区组成, 面积 1671. 6 km2, 目前正在运行的填埋场有 6 座。其 中, 城关区 3 个 芦家沟填埋场、 阳洼沟填埋场、 大破 沟填埋场 , 七里河区 1 个 七里河填埋场 , 西固区 1 个 寺儿沟填埋场 , 安宁区 1 个 青石沟填埋场 。 1. 2采样时间 城市垃圾成分与城市经济状况、 生活水平、 消费 习惯、 燃料结构、 城市规模、 季节、 地理环境等因素密 切相关, 同一城市垃圾成分随季节不同其年内变化较 大。兰州是久负盛名的瓜果城市, 全年降水主要集中 在 79 月, 夏秋瓜果消费期时逢雨季, 垃圾成分及含 水率与冬春季节相比变化很大。为此, 分别于 1 月和 7 月专门组织力量对兰州市 6 个垃圾填埋场进行全 面的采样、 分析, 以期反映冬、 夏两个干、 湿季节的垃 圾成分特征和全年的大致情况。 1. 3采样方法 采样方法按照国家现行标准 [5]进行。首先准备 采样设备 双排座货车、 塑料袋、 胶带、 纤维袋及磅秤 等 和工具 锹、 耙、 锯、 锤子、 剪刀等 , 然后选择无大 风、 雨、 雪的天气集中力量在 1 ~ 2 d 内完成市区周边 6 个填埋场的采样工作。每个垃圾场选择当日进场 具有代表性的 5 辆垃圾车卸下的 5 个垃圾堆, 分别采 用立体对角线法在 3 个等距点上采集垃圾 20 kg 以 上, 每个垃圾场共取 100 ~ 200 kg。 2分析方法及设备 2. 1现场分析 现场分析内容包括垃圾湿基成分和垃圾容重。 现场分析时, 先要铺衬出 2 m 3 m 的临时工作面。 先进行垃圾容重的测定, 所需设备为磅秤和一定容积 的硬质塑料桶; 然后进行垃圾湿基成分分析, 所需设 备为分选筛和台秤。湿基分析步骤为 现场组织人员 先对上述 100 ~ 200 kg 的垃圾进行充分混和搅拌, 再 用四分法缩分至 25 ~ 50 kg, 然后按照厨余、 塑料、 纸 类、 灰土砖瓦、 纺织物、 木竹、 玻璃、 金属、 其他等依次 进行粗、 细垃圾湿基分捡和称重。 2. 2实验室分析 实验室分析内容主要是现场垃圾湿基分捡、 称 重、 密封后的样品含水率。将湿样平铺于干燥盘内, 然后放进鼓风干燥箱, 在 105 5℃ 的条件下烘干 至恒重, 用质量差法求得含水率。所用设备有天平、 电热鼓风干燥箱和干燥盘。 3分析结果与讨论 3. 1容重测定结果 现场容重测定结果表明, 兰州市生活垃圾容重在 360 ~ 420 kg/m3。容重的变化与垃圾组分密切相关, 含水率、 灰土粒径和含量、 垃圾密实程度都对容重有 很大的影响。一般情况下, 含水率越大, 垃圾越密实, 灰土越细密时容重越大。而含水率、 灰土含量又与季节 有关, 故垃圾的容重在不同季节有着不同的值 表 1 。 表 1各填埋场现场容重测定平均值 kg/m3 填埋场阳洼沟芦家沟大破沟华林坪寺儿沟青石沟 冬容重324. 84332. 30328. 22330. 46326. 43334. 35 夏容重318. 44323. 66318. 55320. 36310. 48331. 23 秋容重323. 50327. 24316. 44 3. 2垃圾物理成分及含水率分析结果与讨论 通过对市郊 6 个填埋场的垃圾现场取样、 分析得 出冬、 夏两季兰州市生活垃圾湿基成分含量和含水 率, 见表 2, 根据各填埋场日均消纳垃圾数量加权计 算的平均值见表 3。 由表 2 和表 3 可以看出, 兰州市生活垃圾具有如 下组成特点 1 有机物和无机物含量较高, 季节变化明显。 垃圾中 有 机 物 和 无 机 物 含 量 之 和 占 到 总 质 量 的 69. 91 ~ 82. 15 。加权平均结果, 无机物大于有机 物, 前者为 38. 59 , 后者为 36. 84 ; 冬季与夏季相 比, 垃 圾 中 无 机 物 含 量 明 显 增 大, 冬 季 平 均 值 为 49. 76 , 夏季为 25. 52 ; 而有机物含量夏季却较冬 季 明 显 增 大,夏 季 平 均 值 为 47. 60 ,冬 季 为 25. 16 。有机物以餐厨垃圾为主, 夏季多含瓜果、 草 类; 无机物以灰土为主, 冬季多含煤灰。 201 环境工程 2012 年 12 月第 30 卷第 6 期 表 2兰州市生活垃圾物理成分分析 填埋场 采样时间 / 月 有机物无机物 可回收物 塑料、 橡胶纸类纺织物木竹玻璃金属 其他含水率 阳洼沟0123. 8251. 837. 7510. 731. 112. 262. 30. 160. 00433. 11 0734. 6138. 6412. 47. 263. 162. 041. 820. 150. 1448. 89 芦家沟0125. 0944. 979. 4915. 622. 60. 670. 090. 090. 3739. 15 0746. 2723. 6416. 796. 293. 281. 571. 720. 45053. 30 大破沟0131. 9940. 058. 6414. 130. 971. 202. 460. 160. 3737. 48 0748. 4629. 9010. 627. 071. 511. 390. 830. 10. 1252. 77 华林坪0118. 0158. 499. 0311. 031. 231. 480. 600. 13029. 02 0755. 9915. 0213. 0012. 441. 160. 761. 30. 180. 1355. 64 寺儿沟0133. 1748. 3612. 193. 631. 710. 280. 590. 060. 0343. 35 0746. 3030. 798. 548. 362. 413. 470. 100. 05052. 62 青石沟0129. 3248. 2010. 188. 000. 610. 570. 51. 241. 3734. 97 0749. 0233. 137. 755. 872. 191. 490. 450. 08044. 82 表 3生活垃圾物理成分加权平均值 填埋场加权系数厨余无机物 可回收物 塑料、 橡胶纸类纺织物木竹玻璃金属 其他 阳洼沟0. 11329. 2245. 2410. 089. 002. 142. 152. 060. 160. 07 芦家沟0. 36335. 6834. 3113. 1410. 962. 941. 120. 910. 270. 19 大破沟0. 02240. 2334. 989. 6310. 601. 241. 301. 650. 130. 25 华林坪0. 24037. 0036. 7611. 0211. 741. 201. 120. 950. 160. 07 寺儿沟0. 16839. 7439. 5810. 376. 002. 061. 880. 350. 060. 02 青石沟0. 09639. 1740. 678. 976. 941. 401. 030. 480. 660. 69 平均值冬季25. 1649. 769. 6811. 191. 730. 980. 640. 210. 28 夏季47. 6025. 5212. 998. 202. 471. 741. 220. 240. 05 冬夏36. 3837. 6411. 349. 702. 101. 360. 930. 230. 17 注 加权平均值是按照各填埋场垃圾产生量来计算加权系数。 兰州市垃圾成分季节变化的原因是冬季燃煤用 量大, 虽然市区已经通了天然气, 但部分市民、 暂住人 口及城郊居民仍在大量使用燃煤取暖做饭, 加之冬季 干燥, 扬尘、 降尘多, 造成街道保洁垃圾中灰土含量 高, 且瓜果消费量又小, 所以无机物含量明显增大; 而 夏季燃煤取暖停止, 雨多降尘少, 保洁垃圾中的灰土 含量少, 又逢瓜果蔬菜大量上市和消费, 所以有机物 含量明显增大。 2可回收物含量低, 经济价值低。生活垃圾在 进填埋场前, 一些回收价值高的物质如废旧书刊、 报 纸、 纸袋纸箱类, 易拉罐、 塑料、 玻璃包装瓶, 金属及家 用电器类已在家庭、 收集贮存和清运过程中被各种渠 道的回收人员进行过 2 ~ 3 次的分捡和回收, 故进入 填埋场的垃圾中可回收物含量远低于源头垃圾中的 含量。 塑 料、橡 胶 占 7. 75~ 16. 79 ,平 均 为 11. 34 , 其中以大、 小塑料袋居多; 纸类多为包装和 餐饮 卫 生 废 纸,含 量 3. 63~ 15. 62 ,平 均 为 9. 69 ; 纺织物、 木竹、 玻璃和金属等含量相对较低, 平均值均在 3 以下。进入填埋场的金属大都是之 前未被发现的小块金属和电池类。 3 含水率较高, 且季节变化明显。进场垃圾含 水率测定值为 29. 02 ~ 55. 64 , 冬、 夏两季加权平 均值为 44. 26 。夏季含水率明显高于冬季, 前者为 44. 82 ~ 55. 64 , 平均值 51. 34 ; 后者含水率为 29. 02 ~ 43. 35 , 平均值 36. 18 。兰州市垃圾含 水率夏季高于冬季的主要原因 一是夏季降雨多, 市 区部分垃圾贮存容器无防雨设施, 雨水可直接进入垃 圾中; 二是夏季瓜果上市, 垃圾中瓜皮大量增加, 故含 水率明显高于冬季。兰州市垃圾含水率、 组成随季节 变化的特点表现在含水率大小与有机物和无机物含 量高低有关, 即厨余含量越高, 灰土含量越低, 含水率 越大; 反之, 厨余含量越低, 灰土含量越高, 含水率 越小。 3. 3与国内城市相比垃圾物理成分的特点 兰州市生活垃圾与国内其他城市生活垃圾物理 成分 [7- 9] 表 4 相比, 具有如下特点 1无机物含量高。这与兰州市的经济状况和气 候条件密切相关, 经济不发达和多风沙天气造成燃煤 301 环境工程 2012 年 12 月第 30 卷第 6 期 用量大, 扬尘降尘多, 使得垃圾中灰渣、 尘土量大。由 表 2 与表 3 对比可见 目前兰州市垃圾中无机物 灰 土 含量接近于 9 年前青岛的水平, 远远高于除西安 1997 年 以外的其他城市 19962002 年 的含量。 可以推测, 兰州市垃圾无机物含量 37. 64 应该接 近或小于目前西安的水平。 表 4国内部分城市生活垃圾物理成分分析结果 城市年份有机物无机物 可回收废物 纸类纺织物木竹橡塑玻璃金属 含水率 北京199835. 414. 219. 25. 32. 915. 83. 791. 40 上海199867. 331. 378. 771. 901. 2713. 485. 150. 73 广州199660. 1717. 125. 403. 401. 068. 993. 370. 4950. 12 重庆199869. 35. 05. 41. 10. 45. 03. 91. 2 青岛199742. 2036. 104. 003. 2011. 202. 201. 10 西安199715. 7463. 523. 352. 483. 947. 931. 841. 2 武汉199757. 4419. 725. 061. 150. 909. 513. 023. 18 常州199744. 4034. 603. 563. 151. 807. 953. 501. 0448. 47 杭州199758. 1924. 003. 682. 231. 207. 032. 090. 9853. 6 宁波199955. 9015. 605. 104. 501. 0013. 803. 200. 50 深圳199950. 627. 9614. 246. 727. 1613. 30 温州199844. 7017. 907. 681. 691. 8723. 861. 301. 0052. 00 福州200041. 7333. 385. 052. 701. 459. 551. 561. 10 南京199652. 0020. 644. 901. 181. 0811. 204. 240. 80 合肥199644. 9728. 403. 572. 982. 5210. 224. 240. 80 盘锦199964. 50204. 11. 51. 35. 82. 30. 550 东莞200232. 236. 4416. 067. 8319. 283. 376. 1048. 98 2有机物含量低。与上海、 广州、 重庆、 武汉、 南 京、 杭州、 宁波、 福州等南方城市相比, 兰州市生活垃 圾中有机物含量要比这些城市 6 ~ 10 年前的水平还 低 15 ~ 33 。上述城市经济发达、 气候温暖湿润, 燃煤用量少, 垃圾中灰土含量少, 且绿化修剪垃圾和 厨余物也高于兰州市的水平, 这导致兰州市垃圾有机 物含量明显低于上述诸城市。 3可回收物含量相差不大。废品回收一直是我 国长期坚持的传统, 多年来自发形成的城市“拾荒大 军” 已构成废品回收系统的主体, 他们分捡垃圾中可 回收物的先后顺序与城市和各自所处回收渠道及环 节有关, 但最终进入填埋场垃圾中回收价值较高的物 质含量都已很低。兰州市人均收入偏低, 最新调查数 据显示从事废品回收行业的人数 含拾荒者 已超过 1. 2 万, 垃圾中回收价值较高的金属和玻璃含量比 6 ~ 10 年前的国内许多城市还低。兰州又是我国最 早的石油化工基地, 城市餐饮消费水平、 物价、 房地产 等与其弱的经济实力呈负相关态势 [10], 塑料袋、 纸制 品的消费量较大, 故垃圾中的塑料含量达到或接近 6 ~10 年前的武汉、 福州、 青岛、 南京、 合肥、 深圳等城 市的水平, 而纸类含量除福州、 深圳外均高于上述其 他城市。 随着经济的发展, 表 4 中各城市垃圾组分已经发 生变化, 不能体现同步性。但总体上讲, 可回收物含 量与有机物、 无机物相比, 兰州市与国内城市差别不 大, 主要以塑料、 橡胶和纸类为主, 约占 20 左右。 4含水率较低。降雨是影响垃圾含水率的主要 因素。兰州市干旱少雨, 全年降雨集中在 79 月, 而 南方城市温暖湿润, 全年多雨, 垃圾含水率明显高于 兰州。兰 州 市 夏 季 雨 季垃 圾 含 水 率 平 均 值 53. 16 才相当于广州、 常州、 杭州、 温州等城市的全 年值 48. 47 ~ 53. 6 , 冬季垃圾含水率 平均值 35. 35 则与气候干旱的呼和浩特市的垃圾含水率 30. 90 相当。 4结论与建议 1兰州市生活垃圾物理成分季节变化大, 冬季 无机物含量高, 平均为 49. 76 , 以灰土为主, 夏季有 机物含量增大, 平均为 47. 60 , 以瓜果皮、 菜根、 草 类为主。与国内多数城市相比, 无机物含量较高, 有 机物、 水分含量偏低。这种成分的垃圾现阶段不适合 堆肥处理, 更适合目前主流的填埋处理, 但随着经济 的发展, 全市燃气化的实现和垃圾成分的变化, 焚烧 也可能成为可选技术。 2垃圾中可回收物含量为 15 ~ 30 , 平均为 24. 31 , 主要以塑料、 纸类为主, 纺织物、 木竹次之, 玻璃、 金属甚少。按日产垃圾 2400 t 计算, 每天进入 401 环境工程 2012 年 12 月第 30 卷第 6 期 填埋场的可回收物量可达 583 t/d。为此政府应重视 对填埋场末端环节的垃圾分拣与回收, 环卫部门应加 强对拾荒者的组织管理, 疏通回收渠道, 使垃圾可回 收物在填埋前做到最大限度的回收。 3兰州市夏季垃圾含水率高达 51. 34 , 冬、 夏 平均也在 43. 76 。环卫部门应加快垃圾收集容器 和收集过程的防雨设施建设。新闻媒体应宣传垃圾 水分的危害性, 并教育市民自觉减少家庭垃圾及餐厨 垃圾水分, 养成垃圾源头“少水分” 收集、 贮存、 投放 的良好习惯, 逐步推进垃圾分类回收、 热能利用、 填埋 处置的综合处理工艺。 4 虽然可回收物质的含量不是很大, 但仍有很 大的回收潜力, 因此不应该只限制于收集和处理, 也 应该进行分类和物质回收, 不但可以减少要处理的垃 圾量, 还可以为市民提供就业机会和增加收入 [11]。 5致谢 在现场采样、 分检和室内分析工作中, 得到了兰 州市各区环卫局、 填埋场领导和工作人员以及兰州大 学资环学院实验中心穆德芬、 刘琴老师的大力支持和 帮助, 在此一并表示感谢 参考文献 [1]金军, 贾振邦. 中国城市垃圾处理处置发展方向[J]. 中央民族 大学学报. 自然科学版, 2005, 14 2 113- 119. 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Resources, Conservation and Recycling, 2002, 35 243- 257. 作者通信处苟剑锋730000兰州大学资源环境学院环境工程研 究所 电话 0931 8912574 E- mailgoujf lzu. edu. cn 2012 - 03 - 23 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 100 页 污染物排放浓度优于我国现行的排放标准。 3. 6灰渣处理 GB 184852001 中对垃圾焚烧灰渣的处置要求 是 垃圾焚烧炉渣与除尘设备收集的焚烧飞灰应分别 收集、 贮存和运输; 垃圾焚烧炉渣按一般固体废物处 理, 焚烧飞灰按危险废物处理。不同的炉型中, 灰渣 的产生量不一样。机械炉排炉主要产生炉渣, 产生量 为焚烧量的 15 ~ 25 , 飞灰产生量少于 4 ; 流化 床焚烧炉产生的炉渣为焚烧量的 3 左右, 飞灰产生 量达到 15 [2]。因此, 灰渣处理技术的选择与处理 规模的确定应根据炉渣与飞灰的产生量、 特性及当地 自然条件、 运输条件等技术经济比较后确定。 4结语 垃圾焚烧发电将环境保护和回收能源有机地结 合起来, 是一种比较可行的无害化、 资源化减容手段, 符合我国循环经济发展要求。为提高垃圾焚烧发电 厂整体的热能利用效率, 对工程设计中需注意的问题 进行了简 要 分析, 供 垃圾 焚 烧 发 电 工 程 设 计 工 作 借鉴。 参考文献 [1]沈祥智, 严建华, 白丛生, 等. 垃圾焚烧中污染物生成与受热面 腐蚀及其控制[J]. 热力发电, 2006 7 24- 28. [2]施建昌, 王震洲, 何斌, 等. 垃圾焚烧余热发电的环境保护措施 [J]. 电力环境保护, 2003, 19 4 57- 59. 作者通信处暴雅娴050011河北省石家庄市裕华东路 55 号 北方 工程设计研究院市政环境工程所 电话 0311 86690895 E- mailbaoyaxian yahoo. com. cn 2012 - 03 - 12 收稿 501 环境工程 2012 年 12 月第 30 卷第 6 期
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