國內(nèi)外海島固體廢棄物處置方式研究

董瑞程 丁志斌 郭浩男 李鑫 陳曉

摘要：文章概述了國內(nèi)外海島固體廢棄物的產(chǎn)生特點和處置方式;針對海島面臨的問題，重點討論了海島固體廢棄物處置的建議以及對我國海島發(fā)展的啟示。研究結(jié)果表明：海島固體廢棄物人均產(chǎn)量一般高于大陸地區(qū)，但由于地理位置和氣候條件的特殊性，為解決海島土地資源不足、運輸成本高、總量逐漸增多、技術(shù)不足等問題，建議海島固廢源頭減量、優(yōu)化處理工藝。同時，總結(jié)出3種海島固廢處置方式，一是將固廢打包運輸至大陸處理，適合于距離大陸較近、人口數(shù)量少的小海島;二是清潔堆肥和無害化焚燒處理技術(shù)，適用于種植業(yè)和旅游業(yè)發(fā)展兼重的海島;三是在分類收集的基礎(chǔ)上，固廢中廢品回收再利用，有機組分通過生物降解制備燃料，最大化利用固廢的資源特性，彌補海島能源匱乏不足，是海島固廢最為理想的處置方式。

關(guān)鍵詞：海島;固體廢棄物;組成;減量化;處理技術(shù)

中圖分類號：X705;P76文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1005-9857（2019）05-0057-06

The Solid Waste Disposal Methods of Island at Home and Abroad

DONG Ruicheng，DING Zhibin，GUO Haonan，LI Xin，CHEN Xiao

（Defense Engineering College，Army Engineering University of PLA，Nanjing 210007，China）

Abstract： The characteristics and disposal methods of the solid waste of the islands at home and abroad were summarized in this paper，and several proposals for island solid waste management and China′s island development were mainly discussed in view of the problems.The results showed that the output per capita of island solid waste was generally higher than that in mainland area.In order to solve the problems of insufficient land resources，high transportation cost，gradual increase of total amount and insufficient technology，it was suggested to reduce the amount of island solid waste at source and optimize the treatment process due to the particularity of geographical location and climatic conditions.At the same time，three disposal methods of island solid waste were summarized.The one was to pack and transport the solid waste to the mainland for treatment，which was suitable for small islands that were close to the mainland or had a small population.The second was including clean composting and innocuous incineration technologies，and it was suitable for island developing both planting and tourism.The third contained recycling and making biofuel through biodegradation on the basis of sorting collection，which was the optimal disposal as the result of the full use of waste resource characteristics and making up for the shortage of island energy.

Key words：Island，Solid waste，Component，Reduction，Treatment technology

0引言

海島是四面環(huán)水并在高潮時高于水面的自然形成的陸地區(qū)域，全球共有20余萬個海島，總面積達到996.35萬km2，占陸地總面積的6.6%[1]。海島是沿海經(jīng)濟發(fā)展、國防建設(shè)、生態(tài)建設(shè)的重要基點，島上及其周圍水域環(huán)境具有獨特的生態(tài)資源和旅游資源。近些年，海島的大規(guī)模開發(fā)和建設(shè)導(dǎo)致海島固體廢棄物（固廢）產(chǎn)量增加，隨意丟棄和填埋等不合理行為造成海島土壤和水體受到污染[2]。海島由于地理位置偏遠(yuǎn)，四面環(huán)海，交通運輸不方便，固廢轉(zhuǎn)運和處理較為困難。目前國內(nèi)對于海島固廢的研究比較少，海島固廢治理方法要根據(jù)海島經(jīng)濟狀況和環(huán)境特點選擇。基于此，本研究對國內(nèi)外海島固廢產(chǎn)生特點、處理方式、面臨問題做簡要的介紹，并提出海島固廢處置的相關(guān)建議。

1海島固廢產(chǎn)生特點

固體廢棄物產(chǎn)量和物理組成是選擇其處理方式的重要參考依據(jù)，一般與當(dāng)?shù)刈匀粭l件、氣候條件、城市規(guī)模、居民生活習(xí)俗、食品結(jié)構(gòu)、燃料結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展水平有關(guān)，不同地區(qū)固廢組分和含量差別較大[3]。海島固廢產(chǎn)量及物理組成呈現(xiàn)出一定規(guī)律特征。

1.1產(chǎn)量

近些年，海島固廢產(chǎn)量隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增長以及生活水平的改善而大幅增加[4]。毛里求斯1990年人均固廢產(chǎn)量為0.6 kg/d，到2010年增長到1.0 kg/d[5]。表1為國內(nèi)外部分海島固廢產(chǎn)量[6-16]。相對于大陸地區(qū)，海島固廢人均產(chǎn)量普遍偏高。如：加那利群島人均產(chǎn)量為1.86 kg/d，西班牙全國固廢人均產(chǎn)量只有1.37 kg/d[13];波多黎各海島人均產(chǎn)量為2.45 kg/d，而全美人均產(chǎn)量為2.04 kg/d[15]。海島固廢人均產(chǎn)量較高的主要原因是：①海島養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品垃圾較多，如?？颂K馬群島固廢中含有大量甘蔗和香蕉作物秸稈[10];②生活物資基本靠外運，商品包裝產(chǎn)生額外垃圾，如克里特島塑料包裝盒就占到塑料總量的37%[8]。③海島旅游業(yè)的發(fā)展增加了固廢產(chǎn)量，如臺灣綠島每年游客達到35萬人次，平均每個游客可產(chǎn)生垃圾3.91 kg[7]。

受旅游業(yè)發(fā)展以及氣候變化的影響，海島固廢總產(chǎn)量季節(jié)性變化較大。梅諾卡島8月固廢產(chǎn)量為冬季月份平均值的2倍[9]，我國外伶仃島和東澳島各月份固廢產(chǎn)量如圖1所示，也表現(xiàn)出夏秋季節(jié)高，冬春季節(jié)少的規(guī)律。

1.2物理組分

海島產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響到當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活方式，進一步影響固廢的產(chǎn)生來源。海島由于具備獨特的地理位置和氣候條件，一般以發(fā)展種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)為主，固廢組成呈現(xiàn)一定的規(guī)律。選取國內(nèi)外6個典型海島垃圾為研究對象，其固廢物理組分如表2所示。

海島固廢中有機類含量最高，包括剩菜剩飯、瓜果、種植和養(yǎng)殖業(yè)的副產(chǎn)物以及庭院落葉等。毛里求斯固廢中有機類含量遠(yuǎn)高于其他海島，這與毛里求斯以種植產(chǎn)業(yè)為主要的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。毛里求斯種植有大量的甘蔗作物，甘蔗制糖產(chǎn)生許多植物殘渣和秸稈等有機類垃圾。我國南日島以養(yǎng)殖業(yè)為主，海島固廢中有機類垃圾含量也較高，其中禽畜糞便、藻渣就分別占到總量的17.2%和12.7%[16]。以旅游業(yè)發(fā)展為主的克里特島和蘭卡威島固廢中紙和塑料含量高于其他海島，這是由于游客在旅游過程中消費大量的商品，產(chǎn)生較多的紙盒、紙箱、泡沫箱、塑料瓶等?？死锾貚u固廢的研究表明人類社會活動和垃圾組分和產(chǎn)量具有強的相關(guān)性，在旅游人數(shù)較多的景點區(qū)域，鋁制瓶罐、玻璃瓶等組分含量較高，紙類和塑料包裝垃圾產(chǎn)量比重也較其他地方高[8]。我國旅游型小海島外伶仃島和東澳島固廢中紙類和塑料包裝垃圾也較多。

2海島固廢管理現(xiàn)狀

目前海島固廢處置大致有3種：①島內(nèi)粗放式處理，島上固廢直接填埋或就地焚燒，如巴林島[18]、南日島[16];②將固廢分類收集，綜合處理，如日本宮古島[19];③將固廢壓縮，用船運至大陸地區(qū)處理，如愛沙尼亞群島[20]、外伶仃島和東澳島。固廢的整個管理過程包括收集、轉(zhuǎn)運和末端處理。

2.1收集、轉(zhuǎn)運

固廢收集是固廢管理體系中首要且重要的一環(huán)，收集不充分將影響后續(xù)的轉(zhuǎn)運和處理過程的正常進行。一些海島由于固廢收集設(shè)施缺少，產(chǎn)生者將固廢隨意堆放或就地焚燒，嚴(yán)重危害海島生態(tài)環(huán)境和居民健康[18]。收集及轉(zhuǎn)運費用一般在固廢管理總費用中占比較高，海島由于地理位置偏遠(yuǎn)，收集轉(zhuǎn)運費用更高，如馬來西亞群島固廢收集費用占到市政總經(jīng)費的75%[17]。許多海島由于無法提供足夠的收集運輸費用，固廢只能就地堆放[21]。許多研究表明，有組織的分類收集可降低垃圾收集和轉(zhuǎn)運費用[22]。此外，一些海島由于填埋場選址困難或者填埋場已經(jīng)飽和，固廢船運至大陸處理。萬山群島是國內(nèi)第一個將固廢離島處理的地區(qū)，摒棄了原先的島內(nèi)填埋和焚燒，避免了固廢處理過程中潛在的環(huán)境污染。離島外運處理的最大阻礙是高昂的運輸費用，我國萬山群島外運1 t固廢成本為1 500～2 000元。

在旅游旺季及臺風(fēng)季節(jié)，海島固廢產(chǎn)量較高，收集、轉(zhuǎn)運也要考慮環(huán)衛(wèi)人員和運輸車輛的增運。梅諾卡島夏季固廢產(chǎn)量最高，雇傭的環(huán)衛(wèi)人員較其他季節(jié)多17%，垃圾運輸車的使用頻次是冬季的2倍[9]。我國外伶仃島和東澳島8月固廢產(chǎn)量全年最高，由于環(huán)衛(wèi)工人和設(shè)施有限，島上固廢不能及時收運，堆放現(xiàn)象嚴(yán)重。海島固廢的有效收集不僅需要完備的基礎(chǔ)設(shè)施，也需要當(dāng)?shù)鼐用褚约坝慰偷呐浜?。毛里求斯盡管挨戶進行垃圾收集，農(nóng)村地區(qū)每周至少收集1次，城市地區(qū)每周收集3次，仍有12%的垃圾傾倒于荒地和水體中[14]。因此，海島在完善固廢收集設(shè)施的同時，也要加強對海島居民和游客的環(huán)保宣傳。

2.2末端處理

2.2.1填埋、焚燒

固廢傳統(tǒng)處理方法主要包括填埋、焚燒、堆肥和回收利用。填埋法由于方法簡單、成本低廉在過去海島固廢治理中占主要作用。隨著填埋場使用飽和以及海島人口數(shù)量的增加，填埋法在逐漸減少。毛里求斯由于垃圾產(chǎn)量的快速增加，衛(wèi)生填埋場使用期限也由19年縮短到8年，不得不尋求其他方法[14];我國萬山群島也是由于填埋場的飽和，2010年開始島內(nèi)固廢全部運至珠海市區(qū)處理。焚燒處理減量化程度高，產(chǎn)生的熱能也可以回收利用。2015年毛里求斯利用甘蔗渣焚燒的發(fā)電量就達到5 098億度，占總電能產(chǎn)量的17.2%[23]。另一方面，焚燒不充分，尾氣中會產(chǎn)生二噁英、多氯聯(lián)苯等致癌有害物，灰分也存在重金屬超標(biāo)風(fēng)險。毛里求斯20.8%的持久性有機污染物是由醫(yī)院危險廢物焚燒產(chǎn)生[24]。海島固廢若用于焚燒處理，要加強對污染物的控制，優(yōu)化和改進焚燒處理工藝。

2.2.2堆肥、回收利用

海島固廢中易腐類含量高，可選擇堆肥處理;廢品含量高，適合回收利用。毛里求斯由于制糖產(chǎn)生大量的甘蔗渣，平均每天約有45.4 t固廢用于堆肥處理;格林納達島以出口肉豆蔻、香蕉、可可等熱帶作物聞名，種植產(chǎn)生大量的植物垃圾，島上堆肥比較普遍[25-26]。堆肥產(chǎn)生的肥料能夠提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，改善海島自然景觀。日本宮古島將牛糞與甘蔗渣用于堆肥，產(chǎn)生的肥料還于農(nóng)地，保持土壤肥力[19]。但同時，堆肥過程會產(chǎn)生甲硫醇等揮發(fā)性惡臭物質(zhì)，若得不到控制將影響島民居住環(huán)境。許多發(fā)展旅游業(yè)的海島固廢中紙及塑料廢品含量較高，回收利用應(yīng)用也較為廣泛。全球52個海島國家和地區(qū)中，83%的選擇回收金屬，65%的回收塑料，56%回收玻璃，50%回收紙，10%回收紡織品[17]。Sealey等[27]提出了海島“零固廢”環(huán)境模式，即海島垃圾不以填埋和焚燒進行處置，全部用于堆肥和回收利用?！傲愎虖U”處理模式能夠增加海島觀光旅游價值，吸引更多游客數(shù)量，是一種適合海島發(fā)展固廢處理模式。

2.2.3制備生物能源

利用固廢制備生物能源（沼氣、生物柴油、生物乙醇）成為國內(nèi)外固廢處理的熱點。許多海島建有垃圾填埋場，產(chǎn)生的填埋氣甲烷可以作為能源利用。加那利群島固廢填埋氣主要成分為甲烷（50%～70%），熱值達到8 900 kcal/Nm3，燃燒主要產(chǎn)物為二氧化碳和水蒸氣，可作為清潔燃燒使用[13]。馬耳他島填埋場產(chǎn)生的溫室氣體中88.5%為甲烷，基于此，政府在周圍開采甲烷氣體用于代替化石燃料[11]。生物降解有機物產(chǎn)生乙醇、生物柴油、氫氣等能源已經(jīng)成為海島固廢處理的前沿課題。Khadoo-Jeetah利用毛里求斯固廢中甘蔗皮、象草、椰子殼等成功研制出生物乙醇[28]，斐濟計劃利用甘蔗渣制造生物乙醇和生物柴油[29]。固廢制備清潔能源能夠在解決海島固廢污染的同時，緩解海島能源緊缺問題。但目前該項技術(shù)還不夠成熟，許多海島地區(qū)例如斐濟、古巴、牙買加從有機固廢中制取生物乙醇仍只停留在研究層面，還無法大量規(guī)?；a(chǎn)。

3問題及建議

3.1海島固廢管理面臨的問題

海島由于地理位置和氣候條件的特殊性，固廢處置主要面臨以下問題。

①海島土地資源有限，固廢處置無法提供充足的土地資源。

②四面環(huán)海，交通不便，固廢收集和外運費用較高。

③旅游業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致海島固廢產(chǎn)量大幅增加，固廢收運和處理壓力大。

④海島固廢末端處理技術(shù)不夠成熟，焚燒產(chǎn)生的持久性有機污染物難以控制，堆肥需要對惡臭進行治理，制備生物能源仍在探索之中。

3.2海島固廢管理建議

3.2.1源頭減量化

海島固廢的源頭減量可以減輕后續(xù)收集、轉(zhuǎn)運和末端處理的壓力，可采取的以下措施：①凈菜進島，選擇輕便、可重復(fù)利用的包裝材料;②鼓勵島民改變商品購買習(xí)慣，少買少存，減少由于食品過期變質(zhì)產(chǎn)生的垃圾產(chǎn)量;③回收利用固廢中廢品，減少末端處理量，可適當(dāng)通過財政獎勵提升海島固廢回收利用率，對垃圾回收率達到制訂標(biāo)準(zhǔn)的用戶或社區(qū)抵消一部分水費或電費;④完善固廢收運的基礎(chǔ)設(shè)施，以小區(qū)為單位進行固廢治理的相關(guān)宣傳教育，改變垃圾隨意亂扔的習(xí)俗。

3.2.2處理工藝的優(yōu)化

海島固廢處理工藝決定海島固廢處置效果以及對海島居民生活質(zhì)量的影響。海島固廢處理工藝優(yōu)化要著重考慮以下幾個方面：①盡量避免占用較大的土地空間，選擇固廢減量化程度高的處理方式，如焚燒處理或打包外運處理;②改進固廢處理工藝，減少污染物排放，如焚燒要控制尾氣處理，減少氮氧化物和二噁英等污染物對環(huán)境和人體的危害，堆肥過程產(chǎn)生的滲濾液可能造成海島水體氮、磷和重金屬污染，要對其處理后排放;③深入推進海島固廢資源化利用技術(shù)開發(fā)，彌補海島資源緊張現(xiàn)狀，如微生物降解有機固廢制備清潔的生物燃料，可燃固廢制備衍生燃料等。

4對我國海島固廢處置的啟示

基于目前國內(nèi)外海島固廢特點以及管理過程中存在的問題，總結(jié)出海島固廢3種處置方法（圖2）。第一種是將固廢打包運輸至大陸處理，適合于距離大陸較近、人口數(shù)量少的小海島，能夠避免固廢在海島的堆放和污染，最大化降低固廢對海島環(huán)境的影響;此模式下固廢管理的主要費用為運費，經(jīng)濟條件為其限制因素。第二種為清潔堆肥和無害化焚燒處理技術(shù)，適用于種植業(yè)和旅游業(yè)發(fā)展兼重的海島，需要重點關(guān)注的是堆肥場惡臭治理以及焚燒廠尾氣和灰分的無害化處理。第三種為在分類收集的基礎(chǔ)上，固廢中廢品回收再利用，有機組分通過生物降解制備燃料，最大化利用固廢的資源特性，彌補海島能源匱乏不足，是海島固廢最為理想的處置方式。

我國大部分海島面積較小，距離大陸較近，面積小于5 km2的海島數(shù)量約占我國海島總數(shù)的98%，距離大陸小于10 km的海島約占我國海島總數(shù)的68%以上[20]，第一種打包外運方案對于我國距大陸較近的小海島可實施性較強;面積較大、人口數(shù)量多的海島宜采用第二種固廢處置方法;隨著生物燃料技術(shù)的成熟和發(fā)展，可逐步過渡到第三種處置方式。

5結(jié)論

（1）海島由于地理位置和生活方式的特殊性，固廢人均產(chǎn)量較高，夏、秋季節(jié)總產(chǎn)量一般高于冬、春季節(jié);物理組分中含量最多的為有機類、紙和塑料，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)占比較重的海島固廢中有機類含量偏高，旅游業(yè)占比較重的海島固廢中紙、塑料含量偏高。

（2）由于地理位置偏遠(yuǎn)，交通不便，海島固廢收集、運輸困難，成本較高;不同海島基于固廢特點和地理環(huán)境，末端處理方式不同，主要包括填埋、焚燒、堆肥、回收利用，制備生物燃料還在研究中?；诤u目前面臨的問題，源頭減量化和處理工藝的優(yōu)化是解決固廢的主要途徑。

（3）我國面積較小、距離大陸較近的海島可將固廢外運至大陸處理;面積較大、人口數(shù)量較多的海島可將有機固廢在控制惡臭前提下堆肥處理，剩余固廢無害化焚燒處理;隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海島固廢可全部回收再利用和制備生物燃料。

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