基于我国典型村镇生活垃圾特性的利用处置途径分析

基于全国12个省份、72个典型村镇生活垃圾的采样调查,系统分析了垃圾组分组成、含水率、湿基低位热值、肥效指标(有机质、TN、TP、TK)及重金属含量对焚烧、堆肥及填埋技术可行性的影响。结果表明：村镇生活垃圾全组分、可燃组分、可燃组分(厨余类除外)的湿基低位热值分别为4263,5652,13772 kJ/kg,村镇生活垃圾进行焚烧处理,分选环节可显著提高湿基低位热值。村镇生活垃圾有机质、含水率、N、P、K含量等方面,均基本满足堆肥化处理有关要求,可进行堆肥处理,但部分地区Cd含量超标,应强化源头分类,控制堆肥产品的品质,降低环境风险。村镇生活垃圾填埋处理前对可回收垃圾和有害垃圾进行分类回收,可减少约1/3的填埋垃圾量,并最终减少垃圾填埋渗滤液的污染风险。     

我国村镇生活垃圾可燃组分基本特征及其时空差异

为了解我国村镇生活垃圾组成特征及采取焚烧处置的可行性,本研究在2015年的春夏秋冬4个季节,对我国12个省份共72个村镇生活垃圾产生源进行采样调查,分析了垃圾全组分和可燃组分的质量分数、含水率以及垃圾热值等参数,进行了地域、季节以及村与镇之间差异分析.结果表明,我国村镇生活垃圾可燃组分质量分数(湿基)由高到低的顺序为:厨余类(13%~53%)橡塑类(10%~18%)纸类(10%~15%)木竹类(0~10%)织物类(0~8%).相同行政区域内村与镇之间生活垃圾组分差异较小,南方村镇生活垃圾全组分的平均含水率大于北方,全国村镇生活垃圾平均含水率为40.1%左右.我国北方生活垃圾热值在4个季节均有81%的村镇超过3 500 k J·kg~(-1),而南方村镇生活垃圾在春、夏、秋、冬这4个季节满足这一条件的村镇分别占44%、50%、61%、72%.垃圾经分选后热值得到提高,但南方村镇春季生活垃圾可燃组分热值仍然偏低,南方其它季节56%以上的村镇和北方全年所有村镇的生活垃圾均能满足焚烧处置的热值要求,故对我国北方农村生活垃圾进行焚烧处置是可行的,而南方村镇生活垃圾需加强前处理工艺.     

应用含水率评价厨余垃圾和其他垃圾的分类效果以及垃圾的能源利用效率:以张家港市为例

随着垃圾分类的快速推广,厨余垃圾单独处理将会影响城市垃圾的能源回收效率,因此应考虑城市固有处理设施规模合理规划。通过实地调研和文献研究,测定了张家港市20个居民小区生活垃圾的含水率及热值,并预测了该市其他垃圾含水率及热值随着厨余垃圾分离效率的变化。研究发现,根据张家港市现有的生活垃圾处理设施情况,能源回收效率随着厨余垃圾分出率的提高先增加后降低。在最优分出率（70.8%）条件下,全市生活垃圾的管理可实现原生垃圾零填埋,且可实现能源最大化利用。对于垃圾分类新形势下城市管理部门设计垃圾分类投放、收集和处理方案具有一定指导意义。     

外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响

为降低厨余垃圾含水率,选择木本泥炭和玉米秸秆作为辅料,研究其作为外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响.结果表明,各处理生物干化过程中最高温度可达70℃以上,添加秸秆和木本泥炭处理可不同程度地缩短进入高温期的时间.经21d生物干化后,纯厨余处理和分别添加木本泥炭与秸秆的处理含水率分别降低了15.25%,20.3%和28.0%,有机质分别降解了26.8%,15.1%和19.3%,有机质和含水率之间存在显著的正相关关系,尤其添加秸秆处理利用较少的有机质降解实现了最大水分去除.纯厨余生物干化渗滤液产生率分别为0.16kg/kg,添加木本泥炭处理仅为0.04kg/kg,添加秸秆处理未产生渗滤液.纯厨余处理、添加秸秆和木本泥炭处理生物干化过程累积水分去除率分别为0.40,0.54和0.42kg/kg,水分去除率和温度存在显著正相关关系.作为主原料的厨余垃圾初始低位热值为266kJ/kg,经生物干化后含水率有所降低,低位热值仅提高到1331kJ/kg.添加木本泥炭处理干化产品热值可达6331kJ/kg,添加秸秆处理热值可增加至8400kJ/kg.     

近5年我国部分城市群生活垃圾特性

城市生活垃圾处理处置日益成为世界范围内一个普遍关注的问题,生活垃圾特性是终端处理方式选择的重要依据.从全国超30个城市共采集400余个生活垃圾样品,分析了垃圾的物理组成、污染物含量和热值等基础物化特性.并以深圳为例分析了采样时间和垃圾分类措施等对生活垃圾物化特性的影响.通过偏最小二乘法建立了垃圾组成与热值间的关联模型,并对模型进行了校验.结果表明,湿基中厨余类仍是垃圾中占比最高的组分,大多数样品的占比在40%～60%之间;可燃组成中橡塑类和纸类占比较高,分别在20%～30%和10%～20%之间;无机物占比通常不超过5%;垃圾含水率在50%～60%之间. 2019年实施垃圾分类后生活垃圾中厨余类占比明显降低,橡塑类占比增加,其他组分变化不大,垃圾热值得到一定的提升.生活垃圾中S、 Cl和N这3种污染元素的含量均在1%以下,其平均值规律为：N>Cl>S;垃圾样品中的Hg、 As、 Cr、 Cd和Pb含量随组分及采样时间没有明显的变化规律,垃圾中Pb、 Cr含量受到环境背景值的影响.模型分析发现橡塑类和垃圾水分是生活垃圾热值的主要影响变量,85.96%的样品实测值与预测值之间的偏...     

我国生活垃圾组分的时空分布特征回顾

生活垃圾组分是选择处理方式的基础,与地域、季节、居民生活习惯等密切相关。系统回顾了近年来我国生活垃圾组分时空分布特征。近20年来,我国城市生活垃圾中厨余垃圾占比最高(接近或超过50%),可回收物占比呈升高趋势(由22%左右升高至约30%),垃圾低位热值呈上升趋势(已超过6000 kJ/kg)。第1季度生活垃圾中厨余垃圾占比高(城市地区约为61%),第3、4季度灰土占比升高(农村地区可达到29%)、含水率低、热值高(城市地区可达到6600 kJ/kg)。全国范围内,各地生活垃圾组分占比差异显著,厨余垃圾占比由东(65%)向西(50%)递减,可回收物占比由南(25%)向北(17%)递减,灰土占比由北(27%)向南(11%)递减。生活垃圾热值与经济发展水平呈正相关。该结论可为生活垃圾因地制宜处理选择提供数据支持。     

北京市城区生活垃圾组成及特性分析

生活垃圾的物理组成和特性对于垃圾处理设施的有效规划非常重要。以北京市海淀区和东城区典型居住区的生活垃圾作为研究对象,对4个季度生活垃圾的物理组成、含水率和热值进行了分析。结果表明:海淀区和东城区生活垃圾的主要成分均为厨余垃圾、纸类和塑料垃圾,其总和占垃圾总质量的85%以上,其中厨余垃圾的比例最大;通过与早期文献中垃圾物理组成的比较,北京市垃圾物理组成呈现的新变化是厨余垃圾的含量明显下降,纸类和塑料含量均明显上升,灰土含量保持下降。海淀区和东城区4个季度垃圾的平均含水率分别为58.29%和60.62%,平均低位热值分别为5 796.45,5 060.85 k J/kg,故适宜进行焚烧处理。垃圾中塑料和纸类与垃圾热值呈显著相关,含水率与垃圾热值呈负相关。该研究结果可为北京市生活垃圾的管理和设施规划提供参考依据。     

源头破碎沥水处理厨余垃圾及产甲烷潜力研究

针对国内家庭厨余垃圾总量大、处理难的特点,本文使用一种家庭端厨余垃圾破碎沥水设备,对破碎沥水后的厨余垃圾体积、重量、理化和产气潜力等进行评价。结果表明,厨余垃圾经过破碎沥水处理后减容率和减重率分别为40%～60%和15～30%;处理后厨余垃圾适合厌氧发酵处理,且设备产生的冲洗废水可直接汇入生活污水管网;厨余垃圾发酵产生甲烷含量高达到55%,试验开始时即表现出较高的产气速率;不同有机成分影响厨余垃圾的发酵。     

一种厨余垃圾的机械生化处理技术的工程应用

机械生化处理技术(EMBT,eco-mechanical biological treatment)是在欧洲广泛应用的MBT工艺基础上发展起来的生活/厨余垃圾资源化处理新技术。以某厨余垃圾处理示范项目为依托,对EMBT工艺的工艺特点、设计经验和处理效果进行总结。该项目占地面积约5 000 m2,平均垃圾处理成本约140元/t。厨余垃圾经过处理产生的主要资源化产品为沼气和垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)。原生垃圾产气量在60 m3/t以上,甲烷浓度为65%左右。RDF产品有3种:生物水解系统固相物料含水率约40%,低位热在7 536 k J/kg以上;生物干化后的高热值物料,含水率约20%,低位热值在12 560 k J/kg以上;机械预处理分选出的高热值塑料、织物。RDF产品可通过洁净焚烧、工业窑炉协同处理等技术实现高效、生态的热能利用。     

高压挤压技术预处理分离城市混合生活垃圾的研究

采用自主设计的高压挤压小试装置,将城市混合生活垃圾分为干、湿两种组分。分析其性质表明:在20 MPa和40 MPa挤压压力下,干组分含水率低于30%,热值从2 778 k J/kg分别提升至14 503,11 659 k J/kg。湿组分性质与混合垃圾中的厨余组分相近,易腐成分含量高,可采用厌氧消化处理回收生物质能。采用高压挤压技术作为预处理手段,垃圾能源最大可回收量达5 340 k J/kg,相对直接焚烧提高近90%。高压挤压技术作为预处理手段,可有效提升城市混合生活垃圾的处理效率和能源回收效率。     

垃圾分类对碳减排的影响分析：以青岛市为例

城市生活垃圾(MSW)处理单元是重要的温室气体排放源,垃圾分类可以实现垃圾减量化和提高资源化利用率,但对于温室气体减排的影响还鲜见报道.以青岛市内4区为研究对象,基于生命周期评价方法,研究了垃圾分类前后不同生活垃圾处置模式下的温室气体排放情况.结果表明,垃圾分类可以显著降低处置全过程中的温室气体排放,模式1(混合收集+填埋)、模式2(混合收集+焚烧)、模式3(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化和其他焚烧)和模式4(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化、可回收垃圾资源化和其他焚烧)垃圾处理全过程净碳排放量(以CO₂/MSW计)分别为686.39、-130.12、-61.88和-230.17 kg·t^-1.提高厨余垃圾回收效率并不能显著降低碳排放.随着垃圾回收效率的提高,碳减排量呈线性增加,可回收垃圾回收效率每提高10%,其净碳排放量降低26.6%(16.5 kg·t^-1).适度分离餐厨垃圾、提高可回收垃圾回收效率和降低厨余垃圾厌氧消化沼气泄漏率是目前减少生活垃圾温室气体排放和社会成本的可行策略.     

高含水率垃圾与污泥混合堆肥实验研究

采用好氧堆肥工艺处理高含水率城市生活垃圾和脱水污泥。高含水率垃圾(含水率≥65%)经过一段时间静置预处理,含水率降至55%左右,破碎筛分,取筛下物和脱水污泥进行好氧堆肥。结果显示预处理垃圾和污泥在质量比1～3之间时,堆肥过程可以达到卫生化和稳定化的处理要求,质量比为1时升温速度快,堆肥周期短,有较好的堆肥效果;回用部分处理后堆肥可以大大缩短堆肥启动时间。     

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.     

通风温度对生活垃圾生物干化脱水的影响

以高含水率生活垃圾为研究对象,研究了不同的通风温度(室温、40℃低温、55℃中温、65℃高温)对生物干化的影响。结果表明,通风温度变化对堆体温度影响较小;高温通风(65℃)能有效地降低垃圾含水率,但不利于有机物的降解,产物的挥发性固体(VS)和可生物降解物质(BDM)值最高,稳定度最低;经过15 d的干化作用,4组反应器垃圾含水率显著降低,水分去除率分别为77.99%,79.37%,79.85%,79.47%;另外还伴随着厨余和纸张的降解;通风温度与热值提升呈正相关关系,各组出料的湿基低位热值分别为7 202 kJ/kg,9 276.4 kJ/kg,9 358.5 kJ/kg,10 064 kJ/kg,分别提高了72.2%,122.7%,123.7%,140.6%。     

降解和压缩作用下城市生活垃圾的持水量变化

在自制的城市生活垃圾降解-压缩-渗流仪中开展了5组持水量试验,分别研究不同温度和逐级递增应力条件下新鲜高厨余垃圾的持水量随时间的变化,新鲜高厨余、新鲜无厨余和基本降解垃圾的持水量随应力的变化.试验结果表明：在恒定应力条件下,新鲜高厨余垃圾的持水量随时间呈指数下降,即MRC=a-b（1-exp（-ct^d））;在应力10kPa和室温（0～27℃）条件下,持水量下降较慢（c=0.003,d=1.18）;在应力10kPa和恒温（40±3℃）条件下,持水量下降较快（c=0.173,d=0.601）;应力从50kPa逐级递增至100kPa、200kPa和400kPa后,持水量分别瞬时下降3.0%、2.3%和1.9%;新鲜高厨余、新鲜无厨余和基本降解垃圾的持水量均随应力的对数呈线性下降,即MRC=m-n×lg（σ）;当应力从10kPa增大至400kPa时,新鲜高厨余、基本降解和新鲜无厨余垃圾的持水量分别从63.0%、46.5%和37.9%下降至46.0%、35.3%和30.4%.通过对比分析国内外持水量试验结果,揭示了在相同应力条件下新鲜垃圾持水量随厨余含量的增加而增大、不同组分老垃圾持水量基本相同的规律.分析了生化降解和应力压缩对新鲜高厨余垃圾持水量的影响机理,并提出了增大新鲜高厨余垃圾脱水速率和脱水量的工程建议.     

基于生命周期评价的城市固体废弃物处理模式研究进展

通过回顾2003-2010年国内外不同城市固体废弃物管理体系生命周期评价结果,列举比较了不同固体废弃物处理模式下的全球变暖潜力、酸化潜力和净能源效用等影响评价因子的大小,得出城市固体废弃物处理模式环境影响等级:填埋的环境影响潜值最大,焚烧的环境影响潜值小于填埋,而结合堆肥后环境影响潜值降低;此外,将固体废弃物资源化引入到处理模式后,特别是垃圾源头分类回收后,环境影响潜值大大降低。结合我国城市固体废弃物处理现状,提出单一的处理模式应转变为综合处理模式,多种生活垃圾处理方式适当的有机结合,因地制宜地开展固体废弃物资源化管理,以及餐厨垃圾源头分类收集处理等建议,为政府能有效利用城市固体废弃物处理设施的能力提供参考。     

我国城市生活垃圾收集和分类方式探讨

在分析城市生活垃圾混合收集和分类收集优缺点的基础上,总结了我国试点城市垃圾分类收集存在的问题。根据垃圾分类是一个熵减过程,从社会进步和社会分工的角度说明垃圾源头分类收集比混合收集后再分类需要输入更多的能量,付出更多的劳动时间,因而城市生活垃圾应采用混合收集后由专门工作人员分类,而不是公众的源头分类。     

城市生活垃圾水蒸气催化热解的实验研究

采用自行设计的外热式催化热解实验装置,以城市生活垃圾为原料,对温度(600℃～900℃)、物料的组分、加热方式、水蒸气以及白云石催化剂等影响垃圾热解的因素进行了分析。结果表明,气化温度、水蒸气、催化剂对垃圾热解性能影相显著。随热解温度的升高,产气量不断上升,H2和CO的含量增加,当温度为900℃时,产气量达到0.96m3/kg,H2和CO含量分别达35.1%和31.8%;催化剂使用、水蒸汽通入显著改善产品气质量,特别是H2含量,可达45%左右;挥发分含量较高的物料热解性相对较好;快加热方式有利于提高产品气质量。