無廢城市背景下固廢處理與資源化利用研究

菅志亞，徐俊杰

（浙江環科環境研究院有限公司，杭州 311121）

無廢城市是以創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念為引領，通過推動綠色發展方式和生活方式的形成，持續推進城市固體廢物（MSW）的源頭減量和資源化利用，從而將MSW對環境的影響降至最低的一種城市發展模式，也是一種先進的城市管理理念[1]。MSW是一種異質的廢物流，日常生活不可避免，它會嚴重損害生態環境和人體健康[2]。我國是世界上最大的發展中國家，城市固體廢物值得特別關注。2016—2021年，我國MSW產生量及處置量如表1所示。近年來，我國MSW產生量持續增加，處理能力不斷增強[3]。一些城市陸續實施垃圾分類，積極回收有價值的廢物，減少垃圾填埋和焚燒。然而，受生活方式、經濟狀況和家庭結構等因素影響，不同城市的MSW產生量和特性存在較大差異[4]。因此，要了解MSW的物理特性和物理組成，妥善處理廢物并實現資源化利用。根據廢物產生量、堆積密度和含水量，專業治理機構可以科學設定參數，合理選用MSW資源化利用技術。

表1 2016—2021年我國MSW產生量與處置量

1 我國MSW產生現狀

MSW產生量受經濟發展水平、平均家庭規模、月收入和就業狀況的影響。我國東部地區經濟發展速度較快，其MSW產生量高于中部地區和西部地區。總體來看，我國MSW產生量大[3]，通常在夏季和假期出現顯著增加。

2 物理特性

2.1 堆積密度

堆積密度可以反映MSW的壓縮程度。若MSW堆積密度較低，則表明可壓縮性較高，無機礦物質含量低。與其他垃圾相比，無機礦物質對環境基本無害。收集和運輸垃圾時，若垃圾堆積密度小，可壓縮性高，則需要的運輸車輛少，經濟效益高。相比南方地區，我國北方地區MSW堆積密度低，原因可能是北方降水量較少，而南方降水量較多。降水量會影響MSW含水量，進而影響堆積密度。MSW成分也會影響堆積密度，含水量低和輕質含量高可能導致MSW堆積密度小。

2.2 含水量

我國MSW的平均含水量為50.3%，MSW含水量受餐廚垃圾比例的影響最大，餐廚垃圾含水量高，其他成分含水量低。氣候也會影響MSW含水量，尤其是降水量。我國東部地區和中部地區的餐廚垃圾產生量明顯高于西部地區，導致其MSW含水量較高。

2.3 濕基低位熱值

濕基低位熱值常被用于反映MSW蘊藏的能量，可以根據物理和化學分析結果進行預測[5]。我國MSW的濕基低位熱值為19 460 kJ/kg，西北地區和西南地區的濕基低位熱值較高，原因可能是MSW含水量低，塑料占比高。

3 物理組成

MSW的構成與地理區位、人口規模、社會條件、居民飲食習慣、主要經濟活動和季節等因素有關[6-8]。MSW存在異質性，導致分類和利用比較困難。因此，資源化利用之前必須對MSW進行分類。我國MSW一般分為四大類，即餐廚垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

3.1 餐廚垃圾

餐廚垃圾產生于食物的加工、分配和消費等環節，飲食習慣可能導致食物浪費。餐廚垃圾的平均濕度大，碳含量高，氮含量低。餐廚垃圾含有大量水分，揮發性固體與總固體的比率為80%～97%，碳氮比為14.7～36.4。餐廚垃圾富含蛋白質、礦物質和糖，可用作為堆肥和厭氧消化的原材料。充足的曝氣、適當的碳氮比和特定的粒徑是堆肥需要考慮的關鍵參數，溫度也會影響最終堆肥效果。預處理方法會影響厭氧消化系統的穩定性和可持續性，進而影響沼氣產量。

3.2 可回收垃圾

可回收垃圾主要包括廢紙、廢服飾、廢金屬、廢玻璃、廢塑料和廢橡膠等。廢紙是MSW的主要類別之一，占比較大。隨著網上購物的盛行，未來廢紙產生量還會增加。紙張的C、H和O含量與其主要成分纖維素含量相似。部分廢紙與水分含量較高的物料接觸，水分含量偏高。大多數紙制品由低檔混合漿制成，其中含有較多的不可用成分。隨著回收率的提高，紙纖維多次重復使用后變得太短，不能用于造紙。

3.3 有害垃圾

有害垃圾包括廢電池、廢油漆、廢殺蟲劑、廢消毒劑、廢礦物油、廢熒光燈管、廢藥品和含汞廢物等，體積較小，但會污染土壤、空氣和水。危險廢物具有爆炸性、易燃性、氧化性、傳染性、放射性或腐蝕性，需要進行嚴格管理。危險廢物占比較小，但是潛在環境影響大，應單獨分類、收集和運輸[9-11]。

4 相關性分析

采用SPSS軟件分析MSW物理特性和物理組成的關系，如表2所示。堆積密度與灰塵和磚塊的比例呈高度正相關，與食物、金屬、玻璃、塑料和橡膠的比例呈負相關；濕基低位熱值與塑料和橡膠的比例呈高度正相關，與紡織品的比例呈負相關；含水量與食物的比例呈高度正相關，與金屬、灰塵和磚塊的比例呈高度負相關。

表2 MSW物理特性和物理組成的相關性分析

5 結論

MSW的收集和資源化利用是綠色可持續發展的客觀要求，其方案必須環境友好，在財務上可持續，在技術上可行，在法律上可接受。從目前的實踐來看，垃圾源頭分類回收是有效的，垃圾焚燒發電很有前景。餐廚垃圾是MSW的主要組分之一，含水量和有機成分含量高，要完善收集和處理設施。偏遠地區可建設分散堆肥站，減少餐廚垃圾運輸量，降低運營成本，堆肥可用于土壤修復。分散堆肥站建設與運營需要大量投資，要盡可能從源頭對廢物進行分類，以減少廢物處理量。要完善垃圾處理收費制度，合理提高垃圾處理費，籌集資金新建垃圾處理設施。當前，我國城市存在明顯的地區差異，各地必須因地制宜，探索合理的MSW收集和資源化利用途徑，對MSW進行分類和回收，最終實現MSW的資源化、減量化和無害化。