我國南方村鎮生活垃圾組分熱值特征及焚燒處置潛力分析*

晏卓逸，岳波，靳琪，黃啟飛，吳小卉，於俊穎，王瑜堂，高紅

（1.昆明理工大學建筑工程學院，云南昆明650500；2.中國環境科學研究院，北京100012）

我國南方村鎮生活垃圾組分熱值特征及焚燒處置潛力分析*

晏卓逸1，岳波2，靳琪1，黃啟飛2，吳小卉2，於俊穎2，王瑜堂2，高紅1

（1.昆明理工大學建筑工程學院，云南昆明650500；2.中國環境科學研究院，北京100012）

為了解我國南方村鎮生活垃圾的基本性質及其采取焚燒處置的可行性，于2015年的4個季節，對我國南方36個典型村鎮生活垃圾產生源進行分析，研究其垃圾組分的含量（濕基）、含水率及熱值。研究結果為：我國南方村鎮生活垃圾濕基組分由高到低為廚余類＞灰土類＞橡塑類＞紙類＞織物類＞磚瓦類＞玻璃類＞木竹類＞金屬類＞有害類。南方村鎮生活垃圾全組分含水率均值為（40.1±5.2）%。生活垃圾全組分低位熱值為（4 152.3±1 911.1）kJ/kg，生活垃圾經分選后，雖然整體生活垃圾可燃組分低位熱值得到提高，但仍存在部分可燃組分的低位熱值達不到要求。為此，南方村鎮生活垃圾在采取焚燒處置時需加強管理，加強垃圾穩定化以降低含水率。

南方村鎮生活垃圾；組成成分；含水率；熱值

生活垃圾產生總量的數據往往難以直接得到，在我國南方村鎮生活垃圾產生量研究方面，岳波等［1］進行問卷調查得出我國南方農村生活垃圾平均產生量為0.66 kg/（人·d）。曾秀麗等［2］對成都市典型農村生活垃圾進行調查得到鎮和鄉垃圾產生量分別為0.340、0.194 kg/（人·d）。韓志勇等［3］研究得到云貴高原農村地區生活垃圾的平均產生量為0.16 kg/（人·d）。管蓓等［4］對南京市下的村生活垃圾進行研究得出生活垃圾的產生量為0.4 kg/（人·d）。陳昆柏等［5］研究得到2008年浙江省農村生活垃圾的產生量0.40～0.56 kg/（人·d）。袁金鵬等［6］研究得到廣州傳統村落生活垃圾平均產生量為0.547 kg/（人·d）；在農村生活垃圾含水率方面，范先鵬等［7］得到湖北省三峽庫區農村生活垃圾的含水率為41%。蘇暢［8］研究長沙市寧鄉縣的2個農村生活垃圾含水率分別為65.97%和67.77%；在農村生活垃圾理化特性方面，桂莉［9］研究廣東省農村生活垃圾得出“鄉鎮生活垃圾的物理成分相同，其中無機物所占的比例較低，有機物所占的比例較高且含水率也最高（均值達61.57%），干基高位熱值為14.12～20.68 MJ·kg-1”［6］。馬軍偉等［10］研究浙江山區農村生活垃圾得出“可降解類有機垃圾是農村新鮮生活垃圾的主要組分，約占總量的43.64%”；在生活垃圾管理方面，目前對于村鎮生活垃圾的整治剛剛起步，如已經開展著的農村生活垃圾連片整治工程［11］。我國農村地區的生活垃圾處理處置辦法、思路以及模式等的研究已有學者做了大量的工作［12-15］。

從已有的研究者們得到的相關研究結果中可以得出，我國南方地區的生活垃圾產生量為0.4～0.7 kg/（人·d），第6次人口普查顯示，居住在鄉村的人口為67 415萬人，占50.32%，可見，我國農村生活垃圾的產生總量非常可觀。垃圾焚燒處理技術可以實現垃圾資源化、減量化和無害化等，是目前較為理想的垃圾處置方式之一。然而現有的研究多關注在局部地區，缺乏對我國南方地區農村生活垃圾形成由局部到整體的認識。本研究通過對南方村鎮生活垃圾進行取樣調查的方式，了解生活垃圾組分含量、含水率、熱值，以明確我國南方農村生活垃圾采取焚燒處置的可行性。

1 材料方法

1.1 采樣方法

1.1.1 采樣背景

2015年對我國南方6個省/市，每個省/市下包含3個鄉/鎮，以及每個鄉/鎮下包含1個村，共計36個垃圾產生源或垃圾收集轉運站進行現場取樣。采樣點的分布見表1。

表1 南方村鎮新鮮生活垃圾采樣點分布

1.1.2 現場采樣

垃圾采樣方法按照CJ/T313—2009生活垃圾采樣和分析方法執行。于2015年的4個季節分別對采樣點進行采樣分析。現場采樣時的天氣為晴天或陰天，針對垃圾露天堆場及較大的垃圾收集站，選取邊坡法進行取樣，垃圾桶、垃圾箱則采取全采集的方式，垃圾采集量在200 kg左右，采集的垃圾匯總后稱量總質量，然后對垃圾按廚余類、橡塑類、木竹類、紙類、織物類、磚瓦類、玻璃類、金屬類、有害類和灰土類進行分類，稱量各組分的質量，并取各組分約2 kg塑封冷藏送回實驗進行分析。

1.2 分析方法

1.2.1 含水率分析

垃圾現場采樣后進行分撿，對垃圾總質量和各組分的質量進行記錄，并對各組分進行取樣送回實驗室進行分析。垃圾組分含水率分析參考GB/T 1931—2009木材含水率測定方法、GB/T 9995—1997紡織材料含水率和回潮率的測定烘箱干燥法和QB/T2434—2012日用陶瓷原料含水率測定方法等標準。

1.2.2 熱值分析

垃圾熱值測定按照GB/T 213—2008煤的發熱量測定方法。低位熱值難以直接測定，通常采取計算法得到，濕基低位熱值的計算按照CJ/T313—2009中“6.5熱值”下的運算步驟進行，干基氫元素含量取7.5%。

1.2.3 數理統計

運用Excel 2013進行數據運算，Origin 2016進行繪圖制作。

2 結果與討論

2.1 生活垃圾組分含量

南方村、鎮生活垃圾濕基組分含量見圖1。圖形釋義：箱體高度表示25%～75%百分位數；工字標簽分別代表5%和95%百分位數；上端和下端的2條短橫線表示的是除去異常值之外最大值和最小值；十字交叉代表99%和1%的分位數；箱體中的橫線表示中位數；箱體中的實心點表示平均數。

圖1 南方村鎮生活垃圾組分質量分數（濕基）

如圖1所示，我國南方村鎮生活垃圾中以廚余類和灰土類的含量較高，二者總和約占垃圾總質量的50%，同時廚余類與灰土類的含量波動較大。相對的，垃圾中橡塑類和紙類的含量為3%～25%，木竹類、織物類、玻璃類和磚瓦類的含量在10%以下，金屬類和有害類的含量則在5%以下。垃圾中可燃組分的含量較不可燃組分高。鎮與村間各垃圾組分的含量相當，這在一定程度上為村鎮生活垃圾進行統一管理提供了條件。

2.2 生活垃圾含水率

南方村鎮生活垃圾單組分及全組分濕基含水率見圖2。

圖2 南方村鎮生活垃圾組分含水率（濕基）

如圖2所示，南方村鎮生活垃圾含水率中，廚余類和灰土類的含水率相對較高，垃圾組分含水率由大到小的順序為廚余類（64.3±12.9）%＞灰土類（44.7±9.3）%＞織物類（30.3±6.4）%＞紙類（21.5±4.3）%＞木竹類（19.5±3.9）%＞橡塑類（16.4±3.5）%＞磚瓦類（12.7±2.7）%＞玻璃類（6.1±1.2）%＞金屬類（4.3±0.9）%＞有害類（3.2±0.9）%，南方村鎮生活垃圾含水率均值為（40.1±5.2）%，與范先鵬等［7］研究得到南方局部地區-湖北農村生活垃圾含水率相似。

2.3 生活垃圾低位熱值

我國南方村鎮生活垃圾全組分低位熱值（濕基）見圖3。如圖3所示，a、b分別代表我國南方鎮和南方村生活垃圾全組分低位熱值。垃圾采取焚燒處置，要求垃圾的低位熱值在3 500 kJ/kg以上［16-17］。圖3中顯示，我國南方村鎮生活垃圾低位熱值大多在3 500 kJ/kg上下波動，鎮、村生活垃圾均值分別為（4 027.5±1 887.9）、（4 278.9± 1 939.6）kJ/kg。但如廣東采樣點處全年，上海、重慶采樣點在春季和湖南采樣點在夏季時的村鎮生活垃圾低位熱值均不理想。

圖3 南方村鎮生活垃圾低位熱值

生活垃圾全組分中由于不可燃組分的存在，使得垃圾整體的含水率升高，為此，對垃圾中的可燃組分進行熱值測定并通過計算得到低位熱值，南方村鎮生活垃圾可燃組分低位熱值與季節變化間的關系，見圖4。

圖4 南方村鎮生活垃圾可燃組分熱值

如圖4所示，垃圾經過分選后得到的可燃組分熱值明顯有所提高，89%以上的采樣點村鎮均能滿足垃圾焚燒處置。僅有廣東和重慶采樣點在春季時生活垃圾可燃組分熱值仍有大部分達不到3 500 kJ/kg。通過分選前后垃圾熱值的對比，這也證實了減少垃圾含水率有利于垃圾焚燒處置，但如廣東采樣點，生活垃圾盡管經過分選，垃圾的熱值仍然得不到提高，這主要是由于垃圾中廚余類及其高含水率所致。為此，針對春季時需對生活垃圾進行強化處理以降低垃圾含水，甚至可考慮將廚余類垃圾從可燃組分中分離開來單獨處置，對于夏秋冬季節的生活垃圾，可輔以適當的垃圾穩定化工藝降低可燃垃圾的含水率以保障垃圾采取焚燒處置100%可行，同時，在進行垃圾強化穩定化降低垃圾含水率的過程中嚴防垃圾滲瀝液二次污染。

3 結論

1）我國南方村鎮生活垃圾濕基組分呈現廚余類＞灰土類＞橡塑類＞紙類＞織物類＞磚瓦類＞玻璃類＞木竹類＞金屬類＞有害類。

2）村鎮生活垃圾單組分含水率呈現廚余類＞灰土類＞織物類＞紙類＞木竹類＞橡塑類＞磚瓦類＞玻璃類＞金屬類＞有害類。南方村鎮生活垃圾全組分含水率均值為（40.1±5.2）%。

3）南方村鎮生活垃圾全組分低位熱值均值為（4 152.3±1 911.1）kJ/kg。垃圾分選后得到可燃組分的熱值明顯升高，均值為（5 501.5±2 470.7）kJ/kg。但在春季和夏季時垃圾可燃組分低位熱值仍偏低，因此，針對我國南方村鎮生活垃圾考慮焚燒處置辦法時，需注重垃圾在焚燒處置前的垃圾穩定化輔助工藝，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—），碩士研究生，主要從事固體廢物處理處置。E-mail：chineseyanzy91@sina.com。

高紅，講師，E-mail：gaohong208@163.com。

國家科技支撐計劃課題（2014BAL02B01）；云南省人培項目（KKSY201306049）

2017-01-18