上海市建筑垃圾中轉站垃圾理化特性研究

金寧奔，邰俊，許碧君

(上海環境衛生工程設計院有限公司，上海 200232)

上海市中心城區建筑垃圾管理模式有兩種：一種是全區集中建設一處建筑垃圾收集點(資源化分揀中心)，比如徐匯區、虹口區、普陀區、長寧區、黃浦區、楊浦區、靜安區；另一種是區內各個街道、鎮單獨建立建筑垃圾收集點、自行處理，寶山區和閔行區就是這種模式[1]。

在全區集中處置的模式中，又分為機械分選和人工分選兩類[2]。徐匯區采用機械分選，技術路線是分選-破碎-篩分，分成粗細骨料和輕物質，還有一部分殘渣。虹口區、普陀區、長寧區、黃浦區、楊浦區、靜安區采用人工分選，其中普陀區和虹口區分選效果較好；楊浦區和靜安區的“毛垃圾”量最大；黃浦區總體的建筑垃圾量非常少，可能沒有被全部收集(進入生活垃圾收運系統)；長寧區還建有大件垃圾分揀中心。

由于不同區的建筑垃圾分選工藝路線、設備存在差異，運至上海老港進行末端處理的殘渣組分差異性較大，需要采取的對應技術路線也需要進行科學分析和判斷，從而對分選環節的工藝進行相應要求[3]。

本文根據上海老港對上海市建筑垃圾統籌管理區域劃分，對上海市九個區(徐匯區、楊浦區、靜安區、黃浦區、虹口區、普陀區、長寧區、閔行區和寶山區)的建筑垃圾中轉站進行采樣，就建筑垃圾樣品中可燃組分和不可燃殘渣分別進行檢測和實驗分析，為未來制定切實可行的建筑垃圾源頭分揀標準提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 材料

根據《生活垃圾采樣和分析方法》(CJT 313—2009)對現場建筑垃圾堆體設置采樣點，通過現場取樣工具采集建筑垃圾，進行混勻后稱取1 t的建筑垃圾進行后續分選。利用現場分選條件對建筑垃圾進行分選，將紙、塑料、木頭、織布等可燃組分分類篩選，同時分選出金屬、陶瓷、磚塊、砌塊等不可燃組分。將可燃組分和剩余殘渣進行取樣帶回實驗室，分別做可燃組分的含水率、熱值等檢測分析。

1.2 分析測試方法

2 結果與討論

2.1 組分質量比例分析

從上海九個區的建筑垃圾組分上看(如表1所示)，各區之間的組分差異較大，可能與各區建筑垃圾的來源有關。從大類上看(主要分可燃物組分和不可燃物組分)，黃浦、虹口兩個區的建筑垃圾以不可燃組分為主；從外觀上和組分上判斷，分選后以磚瓦石塊為主，比例均在95%以上，可燃物和其他金屬等雜質含量較低，這兩個區的建筑垃圾可能主要來自拆違建筑垃圾。其他7個區的建筑垃圾混雜度較高，可能主要來自裝修垃圾。7個區的建筑垃圾中可燃物組分占總量的比例為29.55%～57.42%(寶山區為12.34%)，靜安區最高，寶山區最低。其中塑料組分比例最高，占可燃物組分的比例均值高達54.83%，隨后依次為竹、布和紙，占可燃物組分的比例均值分別為23.34%、19.84%和2.02%。

表1 各采樣點建筑垃圾組分質量比例

2.2 含水率分析

建筑垃圾總含水率與其中可燃物組分占比和可燃物組分含水率有關。上海市各區建筑垃圾中可燃物組分含水率為2.87%～31.08%(閔行區為40.53%)，楊浦區最低，閔行區最高(見表2)，閔行區可燃物組分含水率較高可能與建筑垃圾中摻雜了較多含水率較高的園林垃圾和生活垃圾等有關。各區可燃物組分含水率基本都低于40%，較生活垃圾含水率低。同時，總的含水率也普遍較低(0.08%～13.97%)。其中，可燃物組分中塑料成分占比最高且其含水率亦最高(均值為18.74%)，因此塑料是影響建筑垃圾含水率的關鍵組分。隨后依次為竹、布和紙，各區含水率均值分別為14.42%、13.78%和11.41%。

表2 各采樣點建筑垃圾組分含水率

2.3 熱值分析

上海市各區建筑垃圾的總熱值為3944～13912 kJ/kg(見表3)，除了黃浦和虹口兩區外，因不可燃物占絕大部分導致總熱值偏低(50～892 kJ/kg)。同時，建筑垃圾中可燃物組分的熱值均較高(15095～32418 kJ/kg)，虹口區最低，普陀區最高，基本均能滿足垃圾焚燒熱值5000～8000 kJ/kg的需求，尤其是普陀、靜安、黃浦等區建筑垃圾中可燃物組分含水率較低，其熱值普遍較高。其中，可燃物組分中熱值最高的成分為塑料(盡管其含水率亦最高)，各區均值為32523 kJ/kg；隨后依次為竹、布和紙，各區熱值均值分別為15035 kJ/kg、13153 kJ/kg和10718 kJ/kg。原生垃圾中可燃物的熱值均要高于存余垃圾中可燃物的熱值(盡管前者含水率要高于后者)，如楊浦、普陀等區(黃浦區基本相同)，這與原生垃圾經進場后初步人工分選出的可燃物均為熱值較高物質有關(如大件塑料、竹木等)。

2.4 灰分分析

上海市各區建筑垃圾中可燃組分焚燒灰分占可燃物質量比例為11.60%～17.57%(見表4)，占比較高，主要與分選過程中可燃物中裹挾了不可燃組分有關(自身焚燒灰分占比要低一個數量級)。可燃物中灰分的占比最低的為長寧區，最高的為楊浦區，這主要可能與分選的水平相關，導致可燃物中攜帶非可燃組分比例差異。從普陀區可燃物和殘渣中可燃物組分焚燒灰分占比可以得出，分選前的可燃物焚燒灰分占比較低，分選后殘渣中可燃物焚燒灰分占比較高，主要可能與殘渣中可燃物較細碎，裹挾非可燃組分比例較大有關。從楊浦區和黃浦區原生垃圾和存余垃圾中可燃物焚燒灰分占比可以發現，原生垃圾中可燃物焚燒灰分均比存余垃圾的要高，可能與存余垃圾堆放和翻堆等過程中可燃組分和非可燃組分之間剝離及沉降等有關。各區建筑垃圾中可燃組分焚燒灰分占總建筑垃圾質量比例為4.26%～8.60%，占比較低，除了黃浦區和虹口區的總占比分別為0.09%和0.06%，主要與這兩區的可燃物組分占比較低有關。

此外，可燃物燃燒后產生灰分占比最大的組分為塑料類，各區占比均值為17.53%；隨后依次為竹、布和紙，各區可燃物焚燒灰分占比均值分別為12.74%、4.51%和3.99%。這可能與塑料單位質量表面積較大且含水率較高，對非可燃組分的裹挾能力較強有關。

表4 各采樣點建筑垃圾灰分比例

2.5 碳濃度分析

從圖1可以看出，上海市各區建筑垃圾殘渣中TOC的含量均在5%以下(即50 g/kg以下)。其中寶山區建筑垃圾中的TOC含量最高，約40g/kg建筑垃圾，與采樣過程中發現其具有較為明顯的生活垃圾特征及較強的惡臭感相一致；虹口區建筑垃圾中的TOC含量最低，約3g/kg建筑垃圾，與該建筑垃圾中非可燃組分占比較高有關。而楊浦區的建筑垃圾殘渣中的TOC含量約為36g/kg建筑垃圾，相比上海市其他區建筑垃圾殘渣中有機質含量，處于較高的水平。

圖1 上海市各區建筑垃圾有機質含量情況

2.6 硫濃度分析

樣品采集自上海市各區建筑垃圾中轉站，混勻分揀后檢測得到表5數據。

從表5可以看出，上海各區建筑垃圾分選后殘渣中的硫酸根含量并不高，與分選殘渣中未見明顯的石膏板成分現象相一致。殘渣中硫酸根質量比為0.33%～1.63%，其中長寧區的占比最高(1.63%)，閔行區的占比最低(0.33%)，而楊浦區的占比為1.47%，在上海市各區中處于較高的水平。建筑垃圾中硫元素含量為0.11%～0.54%，與生活垃圾中含硫量基本相似。

表5 上海市各區建筑垃圾浸提液稀釋100倍濃度表 單位/(mg/L)

3 小 結

針對上海老港末端處理的建筑垃圾殘渣組分差異較大問題，本文對上海市九個區建筑垃圾中轉站的建筑垃圾可燃組分和不可燃殘渣的組分質量比例、含水率、熱值、灰分、碳濃度和硫濃度進行了研究分析。研究結論如下：

(1)上海市各區建筑垃圾之間的組分差異較大，殘渣中可燃組分占比基本在29.55%～57.42%(寶山為12.34%)，靜安區最高，寶山區最低；虹口區和黃浦區除外，均在5%以下；含水率為0.08%～13.97%，其中可燃物組分含水率為2.87%～31.08%(閔行區為40.53%)，楊浦區最低，閔行區最高；熱值基本為3944～13912kJ/kg(虹口區和黃浦區除外，為50～892kJ/kg)，其中可燃物組分的熱值為15095～32418kJ/kg，虹口區最低，普陀區最高，原生垃圾中可燃物的熱值均要高于存余垃圾中可燃物的熱值；焚燒灰分占總比大致為4.26%～8.60%，除了黃浦區和虹口區的總占比分別為0.0.9%和0.06%，焚燒灰分占可燃物質量比例大致為11.60%～17.57%，最低的為長寧區，最高的為楊浦區，分選前的可燃物焚燒灰分占比較低，分選后殘渣中可燃物焚燒灰分占比較高，原生垃圾中可燃物焚燒灰分均比存余垃圾的要高。

(2)對建筑垃圾組分質量比例、含水率、熱值和焚燒灰分等指標的影響大小分別為塑料、竹、布和紙。

(3)上海市各區建筑垃圾殘渣中TOC的含量均在5%以下；硫元素含量為0.11%～0.54%，與生活垃圾的含硫量基本相似，其中楊浦區的TOC含量和硫含量均處于較高的水平。