向振東

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進程不斷加快，人們的物質(zhì)生活水平不斷提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增加，城市生活垃圾污染問題日益嚴重。從整體上看，我國的城市生活垃圾無害化處理率相對較低，處理水平相對較差。加快城市生活垃圾無害化處理和資源化利用，是我國當前和未來一段時間內(nèi)需解決的重要問題。

干垃圾作為城市生活垃圾中的重要組成部分，具有數(shù)量大和成分復雜等特點，在源頭分類、焚燒處理和資源化利用過程中，如何通過利用干垃圾的性質(zhì)和資源化機理提高其利用效率，已成為目前亟待解決的問題。本文首先對國內(nèi)外干垃圾處理現(xiàn)狀進行闡述，然后對干垃圾的成分、性質(zhì)和資源化轉換利用進行分析，最后根據(jù)實際案例指出影響垃圾焚燒的主要因素,并提出在對干垃圾進行資源化利用過程中提高干垃圾資源化利用效率的方式。

1 國內(nèi)外干垃圾處理現(xiàn)狀

20世紀80年代末，隨著日本經(jīng)濟的動蕩，其城市生活垃圾的種類和數(shù)量與日劇增，在此背景下，日本開展了垃圾分類工作。按照日本現(xiàn)行的垃圾分類原則，日本城市的生活垃圾大致可分為可燃垃圾、不可燃垃圾、可回收垃圾、大型垃圾和電子垃圾等5類。 可燃垃圾包括廢紙屑、塑料制品等;不可燃垃圾包括廚具、小家電和一次性打火機等； 可回收垃圾包括廢紙、玻璃和廢金屬等；大型垃圾包括自行車、大型家用電器等。此外，韓國、法國和德國等國家都是生活垃圾分類處理措施推行比較好的國家。

長期以來，我國在生活垃圾處理方面采取的是混合收集和運輸?shù)姆绞?，相關機構在組織人們進行生活垃圾分類和處理的政策上缺乏連續(xù)性，導致人們對垃圾進行分類處理的意識不強，從而導致可再生能源回收率較低等一系列問題。2019年，上海市為加強對全市范圍內(nèi)生活垃圾的有效管理，改善市民的居住環(huán)境，促進城市精細化管理，根據(jù)相關法律法規(guī)的要求和上海市的實際情況，制定并執(zhí)行了《上海市生活垃圾管理條例》，成為了我國首個實施生活垃圾分類制度的城市。隨后，全國其他多個城市陸續(xù)實行垃圾分類制度，我國開始步入垃圾分類的時代。

2 干垃圾的成分和性質(zhì)

通常情況下，城市生活垃圾的處理方式主要分為生物處理(包括好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等)、熱化學處理(主要是焚燒)和土地處理與處置等3種。考慮到實施垃圾分類之后，分類出的干垃圾具有更好的產(chǎn)熱性能，且熱處理具有降容快、無害化程度高、占地面積相對較小、對周圍環(huán)境的影響小和熱能可回收等優(yōu)點，故對干垃圾進行焚燒是無害化、減量化和資源化的處理方式。

研究發(fā)現(xiàn)，影響干垃圾燃燒性能和燃燒效率的主要物化因素有密度、物理組分、含水率和低位熱值等。此外，外部環(huán)境、地理氣候和居民生活習慣等諸多因素也會影響生活垃圾的組成。當這些外部影響因素發(fā)生變化時，干垃圾的理化特性就會隨之發(fā)生改變。

上海在2019年執(zhí)行生活垃圾強制分類制度之后，進入末端處理的城市生活垃圾的種類、數(shù)量及其理化特性發(fā)生了明顯變化，其中干垃圾、濕垃圾的數(shù)量和性質(zhì)相比以往變化明顯。據(jù)統(tǒng)計，進入末端處理的可回收垃圾和濕垃圾分出量相比以往均有大幅增長，而干垃圾的分出量相比以往明顯下降。同時，由于推行垃圾分類，干垃圾和濕垃圾分別進入不同的末端處理程序，導致干垃圾的熱值大幅提升(主要是其中的可燃組分含量提高，含水量大幅減少)。從 2018年到2019年，實施垃圾分類之后,干垃圾的熱值由分類之前的2 300 kcal/kg提升到3 100 kcal/kg以上，含水率也相應下降。此外，由于大力推行廢物資源化利用，大部分飲料瓶等含氯塑料被回收使用，相應降低了干垃圾中含氯塑料的比例。

實施垃圾分類之后，由于垃圾的理化性質(zhì)發(fā)生了變化，對后續(xù)焚燒處理設施的影響更加明顯，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 對后端焚燒設施處理能力的影響。對城市生活垃圾進行分類之后，進入焚燒處理階段的干垃圾的熱值將大幅提升，對于焚燒設備而言，熱值提升之后，不僅要考慮能否滿足焚燒設備的機械負荷和熱負荷的要求，而且要考慮鍋爐蒸發(fā)量增加與汽輪機最大負荷的相符性問題。若繼續(xù)維持熱負荷不變，隨著垃圾分類之后干垃圾熱值的提升，焚燒設備的焚燒能力將下降。

2) 對滲濾液產(chǎn)生量的影響。實施垃圾分類之后，廚余垃圾等含水量較高的濕垃圾是單獨收集處理的，因此收集的干垃圾中自由水的含量相比以往大大減少，相應進入貯存設施之后產(chǎn)生的滲濾液也減少。因此，實施垃圾分類之后，可適當減小滲濾液處理系統(tǒng)的規(guī)模，甚至不設置滲濾液處理系統(tǒng)，將滲濾液外運處理。這些措施都可能成為設計優(yōu)化的主要方向，不僅能節(jié)約土地成本，而且能最大程度地降低垃圾處理系統(tǒng)的運行成本。

3) 對焚燒煙氣排放的影響。實施垃圾分類之后，由于干垃圾的熱值增加，在同等處理規(guī)模下，焚燒處理產(chǎn)生的煙氣量會相應增加，在不考慮增加原有排放設施的情況下，或?qū)⒊霈F(xiàn)過濾風速增大的現(xiàn)象，從而縮短除塵布袋的使用壽命。同時，干垃圾中含氯垃圾的含量相應減少，從而使煙氣中氯化氫的含量減少，進而使得二噁英的生成量減少，煙氣的凈化成本下降。

3 干垃圾的資源化與實際案例

3.1 焚燒處理原理

焚燒是對城市生活垃圾進行高溫熱化學處理的技術。該項技術的主要作用是將干垃圾作為燃料燃燒。在燃燒過程中，干垃圾的可燃部分與氧氣發(fā)生劇烈反應，釋放出大量熱量，轉化為高溫煙氣和少量穩(wěn)定的廢渣。當干垃圾的熱值足夠高時，不需要或只需要提供少量助燃劑即可燃燒。垃圾焚燒產(chǎn)生的少量穩(wěn)定的灰渣可在市政垃圾填埋場處理，而高溫煙氣可作為熱能回收利用。

在對干垃圾進行熱處理之后，其中的有毒有害物質(zhì)等被徹底消滅，燃燒生成的煙氣以N、CO和水蒸氣等為主，實現(xiàn)了無害化；同時，經(jīng)熱處理之后，干垃圾的質(zhì)量和體積大幅下降，能避免大幅占用垃圾填埋場，減量化效果較好。此外，垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫煙氣可用于供熱發(fā)電，充分實現(xiàn)垃圾處理的資源化，且設備可全天24 h不間斷運行，不易受外部環(huán)境的影響。這些優(yōu)勢使得垃圾焚燒處理成為城市生活垃圾處理優(yōu)先選用的方案。

根據(jù)目前的實際運營情況，國內(nèi)各類垃圾焚燒處理廠的垃圾焚燒設備運營方式主要可分為層狀焚燒、流化態(tài)燃燒和回轉熱解等3種，對應的焚燒設備爐型包括機械性爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐和空氣化學性質(zhì)的熱解爐。然而，國內(nèi)一些典型的大規(guī)模生活性垃圾焚燒工廠采用的焚燒設備仍以爐排焚燒爐和流化床焚燒爐為主。

3.2 實際案例

下面以上海老港廢棄物處置有限公司在實施垃圾分類之后的運營情況為例進行分析。作為目前亞洲最大的生活垃圾收集和處理基地之一，上海老港生態(tài)環(huán)境保護基地肩負著對上海70%以上的生活垃圾進行末端收集和處理的責任，這里也是上海市中心各城區(qū)大部分生活垃圾的集中處理場所。

隨著上海市垃圾分類政策的實施，送往老港生態(tài)環(huán)境保護基地的生活垃圾從傳統(tǒng)的以填埋為主，逐漸發(fā)展為以焚燒為主。相應地，隨著填埋量的大幅減少，臭氣問題得到明顯改善。在該基地，干垃圾經(jīng)過分篩，玻璃瓶、塑料和金屬等不燃組分被分篩出來，從而得到純度和焚燒熱值更高的干垃圾。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前該基地已通過焚燒的方式處理上海市一半以上的干垃圾，其年發(fā)電量相比以往大幅提升。

通過對目前進入老港生態(tài)環(huán)境保護基地處理的干垃圾的理化性質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析可知，實施垃圾分類較好的小區(qū)，其干垃圾的熱值在2 100～3 300 kcal/kg，相對于未實施垃圾分類的混合垃圾的熱值在1 200～1 600 kcal/kg，分類之后的干垃圾的熱值大幅提升，提高約500～2 100 kcal/kg。由于原來焚燒爐的設計熱值已不能滿足垃圾分類完成之后干垃圾的焚燒熱值，因此仍需對老港生態(tài)環(huán)境保護基地的垃圾焚燒方法進行更大范圍的調(diào)整。

4 結 語

隨著社會的不斷發(fā)展，城市生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增加，妥善處理生活垃圾已成為世界各國面臨的重大環(huán)境問題。本文針對干垃圾焚燒處理過程中存在的主要問題，通過分析我國城市生活垃圾的性質(zhì)和發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)影響垃圾焚燒的因素主要有焚燒溫度、垃圾的含水率、垃圾的組成成分和空氣需求量等。垃圾分類政策對垃圾熱化學處理具有良性的影響，通過在源頭對垃圾進行分類收集和預處理，有助于優(yōu)化干垃圾熱化學處理的高低位熱值，減少焚燒中副產(chǎn)物帶來的二次污染。面對上述影響垃圾焚燒的主要因素的變化，調(diào)整垃圾焚燒廠的垃圾處理工藝和設備將成為下一階段提高干垃圾資源化利用效率的首要任務。