探析沿海某地生活垃圾分類對(duì)垃圾焚燒和填埋處理的影響

郭亞嬌

（廈門峻鴻環(huán)境固廢處置有限公司，福建 廈門 361102）

近年來(lái)，我國(guó)快速推行垃圾分類制度，整體的垃圾分類工作由點(diǎn)到面逐步啟動(dòng)，成效初顯，其中，46個(gè)重點(diǎn)城市先行先試，進(jìn)而使垃圾分類工作取得了積極進(jìn)展[1]。本文以沿海地區(qū)某城市為例，該城市于2017年3月開始，在每個(gè)街道確定一個(gè)住宅小區(qū)作為市級(jí)示范小區(qū)，同時(shí)確定幾個(gè)住宅小區(qū)作為區(qū)級(jí)示范小區(qū)，同年6月后各項(xiàng)工作逐漸全面鋪開。2017年9月10日正式實(shí)施《某地生活垃圾分類管理辦法》，到2018年時(shí)，垃圾分類已廣泛在居民區(qū)、機(jī)關(guān)、企業(yè)、農(nóng)村普及。隨著垃圾分類工作的逐漸覆蓋，卻對(duì)生活垃圾的焚燒、填埋等處理工作產(chǎn)生了巨大影響[1]。

1 垃圾焚燒廠和衛(wèi)生填埋場(chǎng)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(zhuǎn)站1座，運(yùn)行中的衛(wèi)生填埋場(chǎng)1座。本文只選擇A焚燒廠和運(yùn)行中的填埋場(chǎng)為例。

A焚燒廠建設(shè)規(guī)模為日焚燒處理垃圾600 t，項(xiàng)目總占地面積24 000 m2，發(fā)電裝機(jī)容量12兆瓦，日發(fā)電量達(dá)到20萬(wàn)度；主體設(shè)備是引進(jìn)的日本荏原環(huán)境技術(shù)公司順推往復(fù)式焚燒爐排，配置西門子PCS7全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒的全程自動(dòng)控制。煙氣處理工藝則通過設(shè)置選擇性非催化還原（Selective non-catalytic reduction，SNCR）法系統(tǒng)、半干法脫硫脫酸反應(yīng)塔、活性炭噴射和熟石灰干粉脫酸系統(tǒng)、100%聚四氟乙烯纖維（Polytetrafluoroethylene fiber，PTFE）過濾袋吸附等先進(jìn)流程，以此對(duì)垃圾焚燒過程產(chǎn)生的煙氣中的有害氣體、重金屬進(jìn)行處理。

生活垃圾填埋場(chǎng)是采用雙層高密度聚乙烯膜（HDPE）復(fù)合防滲系統(tǒng)建設(shè)的，庫(kù)區(qū)總設(shè)計(jì)庫(kù)容為2 006萬(wàn)方，設(shè)計(jì)日填埋生活垃圾1 650 t，計(jì)劃使用30年。庫(kù)區(qū)工程投資約為1.5億元（含防滲系統(tǒng)）。填埋庫(kù)區(qū)一期的庫(kù)容量為729萬(wàn)方，從2009年運(yùn)營(yíng)至今；填埋庫(kù)區(qū)二期工程是在一期工程的基礎(chǔ)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(dǎo)排暫不實(shí)施），形成的新增庫(kù)容為629.4萬(wàn)立方米，日填埋垃圾可達(dá)1 254 t。項(xiàng)目總投資為35 684萬(wàn)元，目前填埋庫(kù)容仍在擴(kuò)充。

2 垃圾分類前后的比較

垃圾分類實(shí)施后，據(jù)該地垃圾分類工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室調(diào)查，自2017至2020年垃圾分類覆蓋率分別為65%、75%、83%和90%，呈穩(wěn)步提升狀態(tài)。此外，該市通過各種媒體宣傳及設(shè)立督導(dǎo)員進(jìn)行督導(dǎo)的方式，引導(dǎo)居民正確認(rèn)識(shí)分類的重要性和必要性，以及指導(dǎo)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(zhǔn)確率由60%增加到80%，這說明人們垃圾分類的意識(shí)正逐步增強(qiáng)。隨著人們垃圾分類習(xí)慣的慢慢養(yǎng)成，分類效果也得到顯著提升。因此，本文對(duì)比分析了該城市2016至2020年間生活垃圾分類對(duì)垃圾焚燒和填埋處理過程中各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)的變化及影響，以期為今后垃圾處理相關(guān)政策措施的制定提供可靠的數(shù)據(jù)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(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

通過表1可以看出，在分類后，隨著垃圾分類準(zhǔn)確率的提升，進(jìn)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(shì)，因此，從以上結(jié)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(duì)比結(jié)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(jìn)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(jìn)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(shí)施，垃圾分類的準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(fā)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(jìn)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(jìn)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(duì)環(huán)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)確率的提升，垃圾熱值也逐漸增加。

2.6 焚燒廠滲濾液水質(zhì)的變化

垃圾分類前后焚燒廠滲濾液主要水質(zhì)指標(biāo)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(chǎng)滲濾液主要水質(zhì)指標(biāo)變化

對(duì)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(duì)焚燒廠滲濾液水質(zhì)的pH值無(wú)顯著影響。

對(duì)于焚燒廠滲濾液的電導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)率。

對(duì)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(zhǔn)確率的提高，可顯著提升滲濾液有機(jī)物含量。

對(duì)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(dá)4 290 mg/L，這說明垃圾分類導(dǎo)致了焚燒廠滲濾液氨氮濃度顯著提高，這可能會(huì)增加后續(xù)焚燒滲濾液的處理成本。

2.7 填埋場(chǎng)滲濾液水質(zhì)變化

生活垃圾分類前后填埋場(chǎng)滲濾液的主要水質(zhì)指標(biāo)變化如表3所示。

對(duì)于填埋場(chǎng)滲濾液的pH值，在2016年分類前，填埋場(chǎng)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(chǎng)滲濾液pH值的年平均值分別為8.12，8.34，8.06，8.13，整體來(lái)說，垃圾分類并沒有對(duì)填埋滲濾液pH造成顯著影響。

對(duì)于填埋場(chǎng)滲濾液的電導(dǎo)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(dǎo)率變化規(guī)律一致。

對(duì)于填埋場(chǎng)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(jī)物含量，這也是目前填埋場(chǎng)滲濾液處理的難點(diǎn)之一。

對(duì)于填埋場(chǎng)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(zhǔn)確率的提高，填埋場(chǎng)滲濾液中氨氮濃度值呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，這與焚燒廠滲濾液氨氮濃度變化規(guī)律一致。

2.8 滲濾液產(chǎn)生量變化

滲濾液的產(chǎn)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(chǎn)生量和填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)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(chǎn)生量為34 042 m3，而填埋場(chǎng)滲濾液年產(chǎn)生量為617 424 m3，分類后，焚燒廠2017年至2020年滲濾液年產(chǎn)生量分別為37 271 m3，43 088 m3，75 345 m3，81 027 m3，填埋場(chǎng)滲濾液2017年至2020年年產(chǎn)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(zhǔn)確率的不斷提高，焚燒廠滲濾液產(chǎn)生量呈逐年上升趨勢(shì)，而填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量則與之結(jié)果相反。

3 垃圾分類對(duì)垃圾焚燒處理的影響

3.1 熱值提高的影響

在實(shí)行生活垃圾分類后，會(huì)對(duì)可回收垃圾、廚余垃圾和有害垃圾進(jìn)行分離，降低了垃圾含水率，干垃圾的熱值也相應(yīng)增加，而對(duì)垃圾焚燒爐來(lái)說，熱值是影響焚燒爐的關(guān)鍵指標(biāo)，熱值提高首先要考慮是否滿足爐排機(jī)械負(fù)荷、爐排面積熱負(fù)荷，并且還要考慮鍋爐蒸發(fā)量增加，汽輪機(jī)最大負(fù)荷的相符性問題[2]。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，隨著生活垃圾分類覆蓋率和準(zhǔn)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(shè)計(jì)值僅為5 800 KJ/ kg，即分類后的垃圾熱值超過設(shè)計(jì)值，這會(huì)導(dǎo)致焚燒爐的負(fù)荷增加，鍋爐蒸發(fā)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(shí)，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(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

3.2 焚燒廠滲濾液產(chǎn)生量的影響

在垃圾分類后，焚燒廠滲濾液來(lái)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(chǎn)生的少量水分[3]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，隨著生活垃圾分類覆蓋率和準(zhǔn)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(chǎn)生量卻呈現(xiàn)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(jìn)入焚燒廠的垃圾混入小部分廚余垃圾有關(guān)。

4 垃圾分類對(duì)填埋場(chǎng)的影響

實(shí)行垃圾分類前，填埋場(chǎng)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(shí)行垃圾分類后，廚余垃圾單獨(dú)投放、運(yùn)輸和處理，可回收垃圾進(jìn)行回收，進(jìn)入填埋場(chǎng)的垃圾主要是其他垃圾、飛灰等。經(jīng)過垃圾分類后，填埋場(chǎng)垃圾的成分和數(shù)量會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致填埋滲濾液也會(huì)發(fā)生變化。

4.1 水量變化

生活垃圾填埋場(chǎng)中的滲濾液主要來(lái)源于填埋場(chǎng)垃圾中的自由水、垃圾分解產(chǎn)生的水分、降雨及地下水滲透進(jìn)入垃圾堆體的總體水分[4]。該沿海城市的填埋場(chǎng)雨水導(dǎo)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(chǎn)生的水分及自然降水[4]。垃圾中的水分主要來(lái)源廚余垃圾，經(jīng)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(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量下降，這與2017年至2020年填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量減少呈現(xiàn)規(guī)律一致。由此可知，垃圾分類能有效降低填埋場(chǎng)滲濾液的產(chǎn)生量。

4.2 水質(zhì)變化

垃圾分類后，垃圾中水分含量降低，導(dǎo)致污染物濃度增加，除滲濾液的水質(zhì)顯著變化外，填埋滲濾液的電導(dǎo)率、COD和氨氮濃度均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

5 結(jié)論

通過對(duì)比分析該沿海城市垃圾分類前后垃圾焚燒和填埋場(chǎng)處理的變化，總結(jié)如下：

（1）實(shí)行垃圾分類后垃圾焚燒廠和填埋場(chǎng)的垃圾成分、含水率、可燃物、灰分及熱值均發(fā)生變化，同時(shí)對(duì)滲濾液的水質(zhì)和水量也產(chǎn)生了顯著影響；

（2）在生活垃圾實(shí)施分類后，進(jìn)入焚燒廠的垃圾熱值顯著提高，高于原有垃圾熱值設(shè)計(jì)值，對(duì)焚燒設(shè)施產(chǎn)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(shè)計(jì)范圍；

（3）生活垃圾實(shí)施分類后，填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量減少，降低了滲濾液處理設(shè)施的負(fù)荷，有利于滲濾液處理設(shè)施的正常運(yùn)行，但同時(shí)污染物濃度的增加為填埋滲濾液的處理增加了處理成本。