Recycling combustibles from aged municipal solid wastes (MSW) to improve fresh MSW incineration in Shanghai: Investigation of necessity and feasibility

Aged municipal solid wastes (MSW) excavated from landfills and dumpsites were characterized to analyze their fraction composition, moisture content, and lower heat value (LHV). The necessity and feasibility of recycling combustibles from aged MSW to improve the incineration of fresh MSW were investigated. The results showed that combustibles in aged MSW were easily separated from other components and than LHV of the separated combustibles are higher than 11000 kJ/kg. The fresh MSW are of high moisture contents with average LHV below 6500 kJ/kg, making their stable combustion difficult to maintain in MSW incinerators. For both fresh MSW and aged MSW, plastics are the main contributor to their LHV. To improve incineration of fresh MSW that are characterized with low LHV, combustibles separated from aged MSW were made into refuse derived fuel (RDF) pellets and were then added to fresh MSW by 2% wt.–5% wt. LHV variation and air supply resistance change of the MSW layer on the incinerator grate caused by the addition of RDF was checked, and no significant changes were found. No obvious difference was observed for the ‘burn-out time’ between RDF pellets and fresh MSW either. RDF made from aged MSW combustibles is found to be a promising auxiliary fuel to improve the incineration of fresh MSW, and aged MSW from old landfill cells and dumpsites can be finally disposed of jointly with fresh MSW by recycling combustible from the former to be coincinerated with the latter in the incineration plants.     

全过程管理视角的上海市垃圾分类回顾与展望

为掌握分类投放全面推广对城市生活垃圾全过程管理的影响,系统回顾了上海生活垃圾分类的推行历程,从生命周期角度预测了不同分类水平下上海生活垃圾处理与处置的环境效应。上海垃圾分类经历了试点、推广、调整、强制推广4个阶段,指导思路从资源化主导转变为"减量化、资源化、无害化"并行,减量效果从调整阶段开始逐渐显现,其他垃圾热值提高。在模拟的8种场景中,当湿垃圾、可回收物、其他垃圾混合投放并处置时,总环境影响潜值最高,达到1.22×10-13 PET₂₀₀₀/t;湿垃圾、可回收物、其他垃圾分出量占比分别为30%、20%和50%时(上海市生活垃圾厌氧消化、焚烧和回收的最大处理能力分别占总处理能力的25%、60%和15%),可实现原生垃圾零填埋,并获得最佳环境效益,环境影响潜值降为8.13×10-14 PET₂₀₀₀/t。从生活垃圾全过程管理角度看,分类投放是前提条件,配套适当的处理处置设施才能更好地显现环境效益优势。     

城市生活垃圾低污染气化熔融系统研究

为彻底消除城市生活垃圾焚烧过程中的二次污染,对流化床气化与旋风燃烧熔融系统进行了研究.我国典型城市生活垃圾流化床气化试验表明,最佳气化温度为600℃左右;对垃圾焚烧飞灰进行熔融特性试验表明,垃圾焚烧飞灰在1 300℃左右、垃圾掺煤焚烧飞灰在1 400℃左右时,能顺利熔融,二分解率99.99%以上,重金属有效固化.结合我国实际,提出了2种气化熔融系统方案:①基于垃圾综合处理的筛上物气化熔融技术方案;②原生垃圾+辅助燃料气化熔融技术方案;并进行相应的热力性能分析,研究表明2种方案都能较好满足气化熔融要求.     

不同填埋龄垃圾甲烷和恶臭物质产生潜势

针对甲烷和恶臭物质产生潜势与垃圾填埋龄的关系,利用全自动甲烷潜能测试系统进行厌氧发酵实验,监测累积产甲烷量和速率,使用气相色谱/质谱联用仪分析恶臭物质种类和浓度.结果表明：填埋龄较短的垃圾产气量高于填埋龄较长的垃圾,填埋龄3a的垃圾产气量最大,单位质量垃圾甲烷累计产生量为29.81mL/g,填埋龄7a的垃圾产气量最小,为6.16mL/g,填埋龄3a的垃圾产甲烷速率最大,最高值达112.3mL/d;共检出40种恶臭物质,芳香族和脂肪烃种类最多、浓度最高,芳香族、卤代烃和含硫化合物浓度比例随垃圾填埋龄增加而增加;脂肪烃浓度比例随垃圾填埋龄增加而减小.     

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...     

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg;水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质;反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃;对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.      

Laboratory-scale study of the suppression of PCDD/F emission during coal and MSW co-incineration

The experimental test of co-incinerating Chinese raw municipal solid waste （MSW） and coal in a laboratory-scale tubular reactor was first reported in present study, and the emission of normal gas components and the effects of the S/Cl molar ratio or coal mixing percentages on polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans （PCDDs/Fs） emission were investigated and discussed. The results indicated that OCDD was the only PCDD homologues since others like TCDD-HpCDD was hardly detected, while as the categories of PCDF homologues were comparatively much more general. The amount of PCDD was much larger than that of PCDF in all operating conditions. Since ZPCDF/∑PCDD〈〈1, the dominant role of the precursor formation was proven in our experimental conductions. With increasing the coal addition to MSW （from 0 to 16%）, PCDD and PCDF were reduced considerably. Coal and MSW may suppress the PCDD/F emissions efficiently （over 95%） during the MSW incineration process. The PCDD/F suppression results of the present study could be helpful guidance to the industrial application of Chinese MSW and auxiliary coal co-incineration processes. The PCDD/F stack emission data of two industrial incinerators using co-incineration technology in China seem to have a great positive reduction of PCDDs/Fs.     

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。     

城市生活垃圾与煤混烧灰渣的熔融特性及成分分析

根据我国城市生活垃圾熔融焚烧需要添加一定量辅助燃料进行稳燃的实际情况以及垃圾成分复杂、波动性大的特点，对配比一定煤的混合垃圾焚烧灰渣的熔融特性及熔融渣的回收利用进行实验研究．实验结果表明：垃圾的熔融特性主要与垃圾渣中的以SiO2-A12O3-CaO-Fe2O3为代表成分有关，垃圾渣中SiO2/A12O3、SiO2 Al2O3、CaO Fe2O3对灰渣熔融点T3的影响与该成分在垃圾渣中存在的化学形式及其性质有关；垃圾熔融渣的物理性能优良，渣中的重金属浸出和噁英的含量均达环保标准．可以直接对垃圾熔融渣进行回收利用。     

生活垃圾初期降解过程中污染物释放及恶臭污染研究

生活垃圾初期降解主要发生在生活垃圾产生到被妥善处置之前,初期降解过程中伴随产生的气态和液态污染物可直接进入环境,影响居民生活环境. 为了明确生活垃圾初期降解过程中的污染情况,结合我国生活垃圾基本组成开展实验室模拟试验,分析生活垃圾初期降解过程中不同途径产生的污染物的释放特征及其恶臭污染的影响. 结果表明:生活垃圾中约20%的氮元素和硫元素在初期降解过程以气体或渗滤液的形式释放到环境中. 其中,CO₂是生活垃圾初期降解过程中最主要的气态污染物,约占总累积产气量的43%;挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)产生量较少,但种类复杂,其中乙醇的体积分数最大,约占VOCs总体积分数的85%. 渗滤液产生率较低(约30.94 mL/kg,以湿垃圾计),但其中化学需氧量、氨氮和硫酸盐的浓度远超GB 8978—1996《污水排放综合标准》限值. 生活垃圾初期降解过程中理论臭气浓度达205.14,甲硫醚和乙醇是重要的典型恶臭物质. 研究显示,生活垃圾初期降解过程产生的气态污染物主要包括CO₂和VOCs,渗滤液中污染物浓度远超相关污染排放限值,由VOCs导致的恶臭污染达到3级臭气强度. 因此,为了降低生活垃圾初期降解过程中的环境污染,建议缩短生活垃圾清运的时间,并重点关注乙醇和甲硫醚等恶臭物质.      

城市垃圾中转站选址优化模型的建立及其应用

为寻求一种城市垃圾中转站优化选址方法,根据城市垃圾收运系统的特点,引入逆向物流系统选址规划的理念,选用集合覆盖模型对中转站的位置进行初步优化,确定了垃圾中转站的待选点;在此基础上,运用整数规划构建整个城市垃圾收运系统费用现值最小模型,对城市垃圾中转站的初步规划进行二次优化,从待选点中选出垃圾中转站的最优组合,并计算出其分别接纳的垃圾量.通过实例分析,验证了城市垃圾中转站二次优化选址的可行性、实用性,可为垃圾收运系统的规划与设计提供参考依据.     

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.     

西部中小城市生活垃圾分类现状调查分析研究——以泸州市为例

随着人口持续增长和居民生活水平提高,垃圾产生量日益增加。城市生活垃圾良好分类有利于提高垃圾处置效果,减轻环境压力,改善环境生态。本文通过对泸州市生活垃圾分类现况调查,从年龄阶段、学历和月收入三个方面分析影响生活垃圾分类的原因,找出了提高居民垃圾分类意识是当前应解决的主要问题,提出了针对各类居民的主要宣传媒介,为西部中小城市垃圾分类收集提供建议。     

城市生活垃圾卧式气流分选特性研究

利用处理能力100 kg/h的卧式气流分选机开展生活垃圾中塑料分选实验。实验结果表明:进风角度为10°、15°时,分别对应存在>8.5 m/s、7.7～9.3 m/s的风速范围,使塑料的纯度和分选效率达到80%以上;利用Fluent软件模拟,结果表明:进风角度>15°时,分选机内气流复杂,塑料纯度和分选效率的波动性大,仅存在较窄的风速范围可使总纯度和分选效率同时达到80%以上。     

北京市生活垃圾处理的温室气体排放变化分析

文章从城市垃圾处理与节能减排之间关系的角度,分析研究了北京市2001～2007年生活垃圾卫生填埋、堆肥和焚烧发展过程中直接和间接的温室气体排放量变化,结果表明,随着生活垃圾产生量的增加和物理组成的变化,北京市生活垃圾处理引起的温室气体排放急剧增多,总排放量从2001年约363万tCO2当量增加到2007年1157万t左右。目前卫生填埋、堆肥和焚烧三种方法每处理1t垃圾的单位排放量分别为2.1t、0.4t和2.0tCO2当量。虽然堆肥具有相对低的单位排放量,但由于市场等方面的原因,堆肥在北京生活垃圾处理中的比重并不大,2007年处理的垃圾量不到无害化总处理量的7%。2007年填埋产生CH4总量约48万t,若50%回收利用,其发热量相当于约40万t管道煤气,具有很大的节能减排潜力。焚烧垃圾进行供热或发电的技术在国内外正蓬勃发展,也是节能减排的有效途径。而加强垃圾回收与分类是从源头减少垃圾,实现节能减排的最好方法。     

基于城市固体废弃物的生物炭制备及其在垃圾填埋场和土壤改良中的应用研究进展

近年来,以城市固废为原料制备生物炭为其资源化利用开辟了新思路,但在制备方式、影响因素及主要应用领域仍缺乏有效阐述。介绍了生物炭的制备方式,系统分析了城市固废原料、生产工艺对生物炭产率和性质等影响;在此基础上,概述了生物炭在垃圾填埋场治理修复(渗滤液处理、垃圾填埋场覆盖、可渗透反应墙材料)和土壤改良(理化性质、营养环境)的应用现状。结果表明:1) 热解和水热碳化是城市固废制备生物炭的常用方式,其形成的生物炭具有较大的比表面积、孔隙率及更丰富的组分,对污染物质(如I-、Cu2+等)具有较强的吸附能力;2) 城市固废自身特性及生产工艺都会对所得生物炭的性质产生影响;3) 以特定城市固废生产的生物炭可用于垃圾填埋场修复和土壤改良,对填埋场造成的土壤、大气、地下水污染均具有良好的处理效果,也能充分提高土壤养分的有效性。该成果可为基于城市固废的生物炭生产及环境治理修复相关研究提供参考。     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

1979~2016年中国城市生活垃圾产生和处理时空特征

改革开放以来,随着我国社会经济发展、居民生活水平提高,城市生活垃圾与日俱增,其妥善处理是我国各级政府面临的重要环境管理问题之一.本文通过系统收集和整理1979~2016年我国城市生活垃圾产生和处理的政府统计及相关中英文文献数据,分析了我国城市生活垃圾产生和处理的时空演变特征,建立了全国与各地区城市生活垃圾物理组分数据清单.研究结果表明：1979~2016年我国城市生活垃圾产生量显著增长至2016年的2.04亿t,以厨余类为主要成分.全国城市生活垃圾无害化处理率达到96.6%,无害化处理方式逐渐转向为焚烧为主、填埋补充的技术格局.我国各地区城市生活垃圾产生量、产生量增速、物理组分、无害化处理率和处理能力等存在时空差异,各地区应因地制宜,结合国家专项规划,提高生活垃圾减量化和资源化水平,弥补无害化处理缺口.     

常州市老城区重点生活污染源对北市河的污染负荷研究

以常州市老城区北市河为研究区域,对其汇水区域内的所有重点污染源的污水产生量、污染物性质及排污去向进行了详细调查和监测,利用确定的污染系数计算出各污染源的排污负荷.结果表明,除pH外,常州市的垃圾屋、垃圾转运站、公厕、餐饮等污染源排放的污水中SS、COD、BOD5、氨氮、TN、TP等浓度较高,远远超过了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)及《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999);其中:垃圾转运站的COD最高达51700mg/L,而公厕污水中氨氮和TN分别高达1616mg/L和2044mg/L.各污染源通过雨水管网进入河道的比例较高.排入北市河的年污染负荷源类型中,以餐饮业最多,其次是环卫设施;污染物以COD最高,为125.2t/a;其次是BOD5,为40.53t/a;因此,各污染源的COD和BOD5应为主要控制目标,且应首先对沿河餐饮和环卫设施进行截污治理.     

沈阳市生活垃圾排放现状及产生量预测

随着城市化进程加快、人口数量快速增加及人民生活水平普遍提高,城市生活垃圾管理已成为世界各国,特别是发展中国家城市面临的主要挑战.作为中国东北最大的中心城市,沈阳正面临城市生活垃圾产生量急剧增加的现状.文章通过对沈阳市城市生活垃圾排放现状的分析,发现2002年后沈阳市生活垃圾产生量和清运量逐年增加,生活垃圾成分变化显著....