探析沿海某地生活垃圾分類對垃圾焚燒和填埋處理的影響

郭亞嬌

（廈門峻鴻環境固廢處置有限公司，福建 廈門 361102）

近年來，我國快速推行垃圾分類制度，整體的垃圾分類工作由點到面逐步啟動，成效初顯，其中，46個重點城市先行先試，進而使垃圾分類工作取得了積極進展[1]。本文以沿海地區某城市為例，該城市于2017年3月開始，在每個街道確定一個住宅小區作為市級示范小區，同時確定幾個住宅小區作為區級示范小區，同年6月后各項工作逐漸全面鋪開。2017年9月10日正式實施《某地生活垃圾分類管理辦法》，到2018年時，垃圾分類已廣泛在居民區、機關、企業、農村普及。隨著垃圾分類工作的逐漸覆蓋，卻對生活垃圾的焚燒、填埋等處理工作產生了巨大影響[1]。

1 垃圾焚燒廠和衛生填埋場概況

該沿海城市共有3座生活垃圾焚燒廠，分別為A、B、C焚燒廠，垃圾壓縮中轉站1座，運行中的衛生填埋場1座。本文只選擇A焚燒廠和運行中的填埋場為例。

A焚燒廠建設規模為日焚燒處理垃圾600 t，項目總占地面積24 000 m2，發電裝機容量12兆瓦，日發電量達到20萬度；主體設備是引進的日本荏原環境技術公司順推往復式焚燒爐排，配置西門子PCS7全集成自動化控制系統以實現垃圾焚燒的全程自動控制。煙氣處理工藝則通過設置選擇性非催化還原（Selective non-catalytic reduction，SNCR）法系統、半干法脫硫脫酸反應塔、活性炭噴射和熟石灰干粉脫酸系統、100%聚四氟乙烯纖維（Polytetrafluoroethylene fiber，PTFE）過濾袋吸附等先進流程，以此對垃圾焚燒過程產生的煙氣中的有害氣體、重金屬進行處理。

生活垃圾填埋場是采用雙層高密度聚乙烯膜（HDPE）復合防滲系統建設的，庫區總設計庫容為2 006萬方，設計日填埋生活垃圾1 650 t，計劃使用30年。庫區工程投資約為1.5億元（含防滲系統）。填埋庫區一期的庫容量為729萬方，從2009年運營至今；填埋庫區二期工程是在一期工程的基礎上，將填埋高程從90 m提高至125 m（110 m至125 m的邊坡土方、防滲、地下水導排暫不實施），形成的新增庫容為629.4萬立方米，日填埋垃圾可達1 254 t。項目總投資為35 684萬元，目前填埋庫容仍在擴充。

2 垃圾分類前后的比較

垃圾分類實施后，據該地垃圾分類工作領導小組辦公室調查，自2017至2020年垃圾分類覆蓋率分別為65%、75%、83%和90%，呈穩步提升狀態。此外，該市通過各種媒體宣傳及設立督導員進行督導的方式，引導居民正確認識分類的重要性和必要性，以及指導居民做好垃圾分類，在多方努力下，該城市從2017至2020年垃圾分類的準確率由60%增加到80%，這說明人們垃圾分類的意識正逐步增強。隨著人們垃圾分類習慣的慢慢養成，分類效果也得到顯著提升。因此，本文對比分析了該城市2016至2020年間生活垃圾分類對垃圾焚燒和填埋處理過程中各項物理化學指標的變化及影響，以期為今后垃圾處理相關政策措施的制定提供可靠的數據支撐。

2.1 垃圾各成分分布情況

生活垃圾分類前后各成分占比分布的詳細數據如表1所示。

通過表1可以看出，在分類后，隨著垃圾分類準確率的提升，進入焚燒廠的垃圾廚余類占比逐年下降，至2020年已降為15.7%，紙類占比下降至17.89%，木竹類、磚瓦陶瓷類、玻璃類、金屬類等、其他類的占比均呈下降趨勢，因此，從以上結果可以得出，垃圾分類顯著降低了廚余類和紙類垃圾的占比，下降率分別為54.2%和22.7%，可見垃圾分類效果顯著。

表1 生活垃圾分類前后各成分占比

2.2 垃圾含水率的變化情況

生活垃圾分類前后含水率的對比結果如表2所示。

表2 生活垃圾分類前后垃圾含水率、可燃物、灰分和熱值的變化

在2016年垃圾分類前，進入焚燒廠的生活垃圾含水率約為51.2%～54.8%，年平均值為52.9%。在垃圾分類后，2017年至2020年進入焚燒廠的生活垃圾含水率年平均值分別為51.8%，48.45，43.3%，42.6%。所以，隨著垃圾分類制度的實施，垃圾分類的準確率不斷提高，垃圾含水率也正逐年下降。

2.3 垃圾可燃物占比分析

垃圾分類前后可燃物的比例分布如表2所示。在2016年分類前，進入焚燒廠的生活垃圾可燃物為27.1%～33.4%，年平均值為30.5%。分類后，2017年至2020年進入焚燒廠的生活垃圾可燃物年平均值則分別為32.1%，32.8%，45.6%，47.3%。所以，垃圾分類增加了垃圾可燃物比例，為垃圾焚燒發電廠提供了充足的底物燃料。

2.4 垃圾灰分的占比變化

垃圾分類前后灰分比例的分布如表2所示。在2016年分類前，進入焚燒廠的生活垃圾灰分為17.4%～20.7%，年平均值為18.7%。而分類后，2017年至2020年進入焚燒廠的生活垃圾灰分年平均值分別為17.7%，15.8%，11.1%，10.1%。所以，表明垃圾分類有效降低了垃圾焚燒廠的灰分，減少了對環境的污染。

2.5 垃圾熱值變化

生活垃圾分類前后熱值變化情況如表2所示。在2016年分類前，進入焚燒廠的生活垃圾熱值為5 006～5 386 KJ/kg，年平均值為5 143 KJ/kg。而分類后，2017年至2020年進入焚燒廠的生活垃圾灰分年平均值分別為5 323 KJ/kg，5 680 KJ/ kg，7 010 KJ/kg，7 156 KJ/kg。所以，垃圾分類顯著提升了垃圾的熱值，且隨著垃圾分類準確率的提升，垃圾熱值也逐漸增加。

2.6 焚燒廠滲濾液水質的變化

垃圾分類前后焚燒廠滲濾液主要水質指標的變化如表3所示。

表3 生活垃圾分類前后焚燒廠滲濾液和填埋場滲濾液主要水質指標變化

對于焚燒廠滲濾液的pH，在2016年分類前，焚燒廠滲濾液pH為5.89～7.55，年平均值為6.59。分類后，2017年至2020年焚燒廠滲濾液的pH值年平均值分別為6.49、6.50、6.12、6.49，這表明了垃圾分類對焚燒廠滲濾液水質的pH值無顯著影響。

對于焚燒廠滲濾液的電導率，在2016年垃圾分類前為16.38～30.9 ms/cm，年平均值為27.1 ms/cm，而在2017年至2020年分類后，焚燒廠滲濾液電導率年平均值分別為24.05 ms/ cm，24.05 ms/cm，22.46 ms/cm，20.75 ms/cm，這說明了垃圾分類能夠降低焚燒廠滲濾液的電導率。

對于焚燒廠滲濾液的COD，在2016年分類前濃度變化范圍為6 800～50 200 mg/L，年平均值為39 705 mg/L，而分類后，2017年至2020年COD年平均值分別為45 966 mg/L，47 798 mg/ L，48 531 mg/L，49 390 mg/L，這也說明了隨著垃圾分類制度的普及和準確率的提高，可顯著提升滲濾液有機物含量。

對于焚燒廠滲濾液的氨氮，在2016年分類前，焚燒廠滲濾液氨氮濃度變化范圍為803～2 130 mg/L，年平均值為1 705 mg/L，而分類后，2017年至2020年焚燒廠滲濾液氨氮濃度年平均值分別為1 858 mg/L，1 878 mg/L，1 894 mg/L，1 907 mg/L，濃度最高可達4 290 mg/L，這說明垃圾分類導致了焚燒廠滲濾液氨氮濃度顯著提高，這可能會增加后續焚燒滲濾液的處理成本。

2.7 填埋場滲濾液水質變化

生活垃圾分類前后填埋場滲濾液的主要水質指標變化如表3所示。

對于填埋場滲濾液的pH值，在2016年分類前，填埋場滲濾液pH值變化范圍為6.92～8.91，年平均值為7.96，分類后，2017年至2020年填埋場滲濾液pH值的年平均值分別為8.12，8.34，8.06，8.13，整體來說，垃圾分類并沒有對填埋滲濾液pH造成顯著影響。

對于填埋場滲濾液的電導率，在2016年垃圾分類前為12.8～31.7 ms/cm，年平均值為25.03 ms/cm，分類后，2017年至2020年年平均值分別為25.12 ms/cm，26.45 ms/cm，27.44 ms/cm，30.55 ms/cm，這表明垃圾分類能增加滲濾液離子的多樣性，這與垃圾分類后焚燒廠滲濾液電導率變化規律一致。

對于填埋場滲濾液的COD，在2016年垃圾分類前COD濃度變化范圍為3 700～11 950 mg/L，年平均值為6 809 mg/L，而分類后，2017年至2020年COD年平均值分別為7 277 mg/L，7 594 mg/L，8 281 mg/L，8 373 mg/L，這說明垃圾分類顯著增加了填埋滲濾液有機物含量，這也是目前填埋場滲濾液處理的難點之一。

對于填埋場滲濾液的氨氮，在2016 年分類前為1 220～3 180 mg/L，年平均值為2 118 mg/L，而分類后，2017年至2020年氨氮年平均值分別為2 476 mg/L，2 574 mg/L，2 644 mg/L，2 924 mg/L，這說明隨著垃圾分類制度的全面覆蓋及準確率的提高，填埋場滲濾液中氨氮濃度值呈現逐年上升趨勢，這與焚燒廠滲濾液氨氮濃度變化規律一致。

2.8 滲濾液產生量變化

滲濾液的產生變化量如表4所示。

表4 生活垃圾分類前后焚燒廠滲濾液產生量和填埋場滲濾液產生量的變化

通過表4可以看出，2016年垃圾分類前，焚燒廠滲濾液年產生量為34 042 m3，而填埋場滲濾液年產生量為617 424 m3，分類后，焚燒廠2017年至2020年滲濾液年產生量分別為37 271 m3，43 088 m3，75 345 m3，81 027 m3，填埋場滲濾液2017年至2020年年產生量則分別為454 593 m3，402 704 m3，379 629 m3，362 144 m3。這表明隨著垃圾分類制度的全面覆蓋及準確率的不斷提高，焚燒廠滲濾液產生量呈逐年上升趨勢，而填埋場滲濾液產生量則與之結果相反。

3 垃圾分類對垃圾焚燒處理的影響

3.1 熱值提高的影響

在實行生活垃圾分類后，會對可回收垃圾、廚余垃圾和有害垃圾進行分離，降低了垃圾含水率，干垃圾的熱值也相應增加，而對垃圾焚燒爐來說，熱值是影響焚燒爐的關鍵指標，熱值提高首先要考慮是否滿足爐排機械負荷、爐排面積熱負荷，并且還要考慮鍋爐蒸發量增加，汽輪機最大負荷的相符性問題[2]。根據研究發現，隨著生活垃圾分類覆蓋率和準確率的提高，垃圾熱值從5 143 KJ/kg升高至7 156 KJ/kg，每千克垃圾增加了2013 KJ的熱值，而焚燒廠熱值設計值僅為5 800 KJ/ kg，即分類后的垃圾熱值超過設計值，這會導致焚燒爐的負荷增加，鍋爐蒸發量、管道壓力等也均受到影響，從而間接影響到焚燒處理量。同時，由于熱值的升高，在相同入爐垃圾量的情況下，煙氣量將增加，這也加大了煙氣處理系統的負擔。

3.2 焚燒廠滲濾液產生量的影響

在垃圾分類后，焚燒廠滲濾液來源主要包括垃圾自身含有的少量水分和垃圾貯存過程自身降解產生的少量水分[3]。經研究發現，隨著生活垃圾分類覆蓋率和準確率的提高，焚燒廠垃圾含水率52.9%下降至42.6%，含水率減少10%左右。但焚燒廠滲濾液產生量卻呈現顯著增加，可能與該城市目前廚余垃圾末端垃圾處理能力不足，和進入焚燒廠的垃圾混入小部分廚余垃圾有關。

4 垃圾分類對填埋場的影響

實行垃圾分類前，填埋場填埋垃圾類型主要為廚余垃圾、其他垃圾和一些低值可回收垃圾[4]。在實行垃圾分類后，廚余垃圾單獨投放、運輸和處理，可回收垃圾進行回收，進入填埋場的垃圾主要是其他垃圾、飛灰等。經過垃圾分類后，填埋場垃圾的成分和數量會發生變化，從而導致填埋滲濾液也會發生變化。

4.1 水量變化

生活垃圾填埋場中的滲濾液主要來源于填埋場垃圾中的自由水、垃圾分解產生的水分、降雨及地下水滲透進入垃圾堆體的總體水分[4]。該沿海城市的填埋場雨水導排順暢，且防滲較好，因此，滲濾液主要為填埋垃圾中的自由水、垃圾分解產生的水分及自然降水[4]。垃圾中的水分主要來源廚余垃圾，經過有效分類后，廚余垃圾占比由34.29%下降至15.7%，廚余垃圾占比減少18%左右，也就是濕垃圾的占比顯著降低，從而使得填埋場滲濾液產生量下降，這與2017年至2020年填埋場滲濾液產生量減少呈現規律一致。由此可知，垃圾分類能有效降低填埋場滲濾液的產生量。

4.2 水質變化

垃圾分類后，垃圾中水分含量降低，導致污染物濃度增加，除滲濾液的水質顯著變化外，填埋滲濾液的電導率、COD和氨氮濃度均呈現增加趨勢。

5 結論

通過對比分析該沿海城市垃圾分類前后垃圾焚燒和填埋場處理的變化，總結如下：

（1）實行垃圾分類后垃圾焚燒廠和填埋場的垃圾成分、含水率、可燃物、灰分及熱值均發生變化，同時對滲濾液的水質和水量也產生了顯著影響；

（2）在生活垃圾實施分類后，進入焚燒廠的垃圾熱值顯著提高，高于原有垃圾熱值設計值，對焚燒設施產生了不良影響。建議在建或新建焚燒廠，并要考慮焚燒工藝熱值設計范圍；

（3）生活垃圾實施分類后，填埋場滲濾液產生量減少，降低了滲濾液處理設施的負荷，有利于滲濾液處理設施的正常運行，但同時污染物濃度的增加為填埋滲濾液的處理增加了處理成本。