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乌鲁木齐市是新疆政治、经济、文化的中心,行政区面积1.2万km2,其中城市建成区235.9km2,2007年末,乌鲁木齐市户籍人口(含米泉市)为231.3万人。
乌鲁木齐市日产生生活垃圾2200~2400t,年产生生活垃圾约87.6万t,2006年9月前全部垃圾采用填埋方式处理。2006年10月建成了乌鲁木齐城市生活垃圾综合处理厂(新疆城建环保有限公司),日处理生活垃圾600t,通过分拣、风选、磁选等方式分选出可回收物,筛下物进行堆肥发酵,筛上物焚烧供暖,不仅解决了大量可回收物被填埋的现状,而且使生活垃圾可回收物能够资源化。
不同地区生活垃圾组成成分、理化性质不同,处理生活垃圾的方法应根据本地区的生活垃圾的特性而定[1]。笔者及课题组成员对乌鲁木齐市生活垃圾理化性质进行了为期1a的调查,旨在为其生活垃圾资源化提供依据。
1材料与方法
1.1样品的采集
样品取自乌鲁木齐城市生活垃圾综合处理厂的垃圾清运车,随机抽取新市区和水磨沟区的垃圾,从2007年11月至2008年11月,于每月的月初和月底进行采样,每月采样8次。
在间隔的每辆车内在其卸下的垃圾堆中采用立体对角线法在3个等距点采等量垃圾,装入桶中,先测定其密度,重复3次取平均值。然后将桶中垃圾倒出,人工分拣出纸类、塑料、金属、玻璃、织物等可回收物;再分拣出废木头、皮革、石块等;剩余为可堆肥垃圾,称量各成分质量并记录。最后用四分法缩分样品,装袋贴标签后带回实验室分析。样品先测定水分,然后粉碎为粒径0.5mm的细末,装袋备用分析。
1.2测定指标
根据CJ/T3039-1995城市生活垃圾采样和物理分析方法[2]测定垃圾的密度和含水率。全氮用凯氏定氮法测定,全磷用偏钼酸铵分光光度法测定,有机质用重铬酸钾容量法测定,全钾用火焰光度法测定,pH、电导率(EC)分别用酸度计和电导仪测定,铬用二苯碳酰二肼比色法测定,镉、汞和铅用原子吸收分光光度法测定,砷用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定。
2结果分析
2.1垃圾物理成分
1a测得的乌鲁木齐市生活垃圾不同季节组成成分湿基含量如表1所示。从表1可以看出,可堆肥物含量最高为75.95%,可回收物含量为3.16%,无机物为6.39%,可燃物为14.50%,垃圾中的纸类、皮革均有一定的污染,回收价值较低,归类于可燃物中。各组分随季节的变化差异明显。塑料含量在第三季度明显减少;第四季度民族节日较多,故塑料包装物含量有所上升。皮革从第二季度到第三季度变化较大。植物类从第二季度的1.15%上升到第三季度的16.18%,多是绿化草。但金属、玻璃和纸类等的含量随季节变化差异较小。织物在第三、四季度含量达到最高,分别为3.56%和3.16%。
2.2垃圾物理性质
表2是乌鲁木齐市生活垃圾的物理性质。从表2看出乌鲁木齐市生活垃圾的密度变化不大,为301.01~344.99kg/m3,高于全国平均水平300kg/m3[3],其中第一季度最低,第四季度最高,随季节变化呈上升趋势。第一季度密度趋近于全国平均值,这与含水率较低有直接关系。含水率的变化随新疆冰雪消融等气候变化也有较明显的变化趋势,第一季度新疆处于冰冻期,垃圾含水率最低,为40.45%;第四季度最高,为52.36%;其次是第二季度(冰雪消融期)为48.00%。生活垃圾中可燃物主要包括不易回收的废纸、塑料、橡胶、旧织物用品、废木料等,其中纸类、皮革、竹木、织物等成分对垃圾的热值影响很大。第三季度和第四季度的热值达到最高,这与垃圾组分中织物、皮革、竹木等含量较高相对应;第四季度是新疆供暖期,垃圾热值也达到了最高17723.55kJ/kg,适合焚烧。
2.3垃圾化学性质
表3列出乌鲁木齐市生活垃圾中化学成分含量,不同季节各成分含量有所不同,第二季度有机质含量最高达43.81%,这与表1的第二季度可堆肥物含量最高相对应;其次是第四季度43.39%。全年平均为39.41%。全年氮平均含量为0.88%,第四季度最低为0.5241%,第三季度最高达1.4807%。而全磷(P2O5)和全钾(K2O)随着季节的变化没有明显差异。pH最高出现在第三季度,为8.08,最低在第二季度,为6.59。垃圾的电导率较高,最高出现在第四季度为4.68mS/cm,这与乌鲁木齐市冬季撒用融雪剂和餐厨垃圾成分较高有直接关系。从各成分指标看,全年的平均值除全钾(K2O)含量外均符合GB8172-1987城镇垃圾农用控制标准,并且有机质、全氮、全磷等含量均远远超出城镇垃圾农用控制标准的最低值。
2.4垃圾中重金属含量
从表4可以看出各季度重金属含量均符合垃圾农用控制标准,汞(Hg)和镉(Cd)含量接近国家极限值,含量较高。垃圾中重金属因其在环境中不能降解,不会消失,只发生形态和价态的变化,因此较受关注。
现阶段生活垃圾处理的各种工艺都将重金属含量作为一个极重要的指标[4],尤其在生活垃圾堆肥处理中,重视程度更为突出。重金属含量是衡量堆肥产品质量的标准之一[5]。乌鲁木齐市生活垃圾仍采用混合收集,大量致污染物质如干电池、废灯管等未经分离,直接进入收集站或垃圾中转站,这给垃圾处理过程中对重金属的控制增加了难度。很多学者[6-7]对生活垃圾不同组分中重金属的主要来源作了大量研究,在生活垃圾各组分中,尘土的重金属含量最高,塑料中的Cd、Pb,报纸中的Cd、Cu,电池中的Hg、Zn元素含量远远高于其他垃圾组分中相应元素的含量。因此,建议在乌鲁木齐市城市生活区设置废旧电池等有害物质分类箱,从源头上隔断重金属与有机物接触的渠道,并且防止尘土对生活垃圾的污染,以便提高垃圾利用质量,进而提高生活垃圾的利用水平。
3垃圾处理现状及情况分析
目前乌鲁木齐市垃圾采用混合收集模式,收集后的垃圾直接运至填埋场填埋,大量的可回收物没有回收利用。
从乌鲁木齐市生活垃圾组成特点看,可堆肥含量年平均为75.95%,有机质含量为31.19%~43.81%,氮、磷、钾等营养元素含量均满足垃圾农用控制标准,重金属含量也未见超标,C/N为15.38~48.02,且比值高于35的很少,与堆肥要求20~35[8]相差不大,可以考虑对生活垃圾中可堆肥物进行堆肥发酵处理。垃圾堆肥产品可以成为农田、果园、苗圃的土壤改良剂,给作物提供生长所需的营养元素。从发展趋势上看,垃圾堆肥处理被视为解决城市生活垃圾、下水污泥处理的一条值得重视的途径[9]。堆肥针对垃圾中可被微生物分解的有机物,而焚烧针对可堆肥物和可回收物以外的垃圾,堆肥处理只有与分选方法相结合,与焚烧处理技术相配合,才是一种有发展的垃圾处理技术。
乌鲁木齐市生活垃圾组成成分中可燃物占14.50%,总热值为10975.53~17918.10kJ/kg,可燃物所占比例较低,但是热值较高,可考虑添加助燃剂等辅料进行焚烧,乌鲁木齐市冬天较长,供暖期从当年10月到次年的4月,对生活垃圾可考虑进行焚烧供暖。
4结论
1)乌鲁木齐市生活垃圾中可回收物全年平均3.16%,可堆肥物75.95%,无机物6.39%,可燃物14.50%;其中金属含量0.62%~1.01%,玻璃2.14%~2.82%,植物类0.25%~16.18%,动物类5.67%~8.89%,厨余51.35%~69.76%,砖瓦1.92%~6.46%,竹木1.56%~3.32%,织物1.10%~3.56%,纸类2.08%~2.78%,皮革0.78%~2.54%,塑料4.33%~6.90%。
2)含水率全年平均为47.02%,密度为301.01~344.99kg/m3,全年平均为324.90kg/m3,高于全国平均水平300kg/m3。
3)垃圾中可堆肥物的总养分(N+P2O5+K2O)含量全年平均2.82%,有机质含量远远高于城镇垃圾农用标准限值,全年平均39.41%(干基),其中全磷(P2O5)含量高于垃圾农用标准限值3倍之多。
4)重金属中Cd和Hg的含量较高,接近标准限值,但均符合农用堆肥标准,As、Cr和Pb均未超过农用控制标准,故不影响堆肥质量。
5)乌鲁木齐市生活垃圾适合堆肥加焚烧相结合的处理工艺。垃圾分类收集代替混合收集是垃圾资源化的前提和关键,提倡居民在家中分类收集;其次在机关、学校、公园、车站等地设置垃圾分类收集容器,以保证垃圾分类收集和废品回收的可持续发展。
参考文献
[1]Guermoud N.Municipal Solid Waste in Mostaganem City(Western Algeria)[J].Waste Manage,2008,29(2):896-902.
[2]建设部城市建设司市容环卫处.城镇市容环境卫生标准汇编[M].北京:中国标准出版社,2001.
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[4]Schreck P. Environmental Impact of Uncontrolled Waste Disposal in Mining and Industrial Areasin Central Germany[J].Environ Ceol,1998,35(1):66-72
[5]蒋展鹏.环境工程学[M].北京:高等教育出版社,1992.
[6]任福民.北京市生活垃圾重金属元素调查及污染特性分析[J].北方交通大学学报,2001,25(4):66-69.
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[8]喻晓.利用城市固体废弃物生产活性肥料的研究[J].环境卫生工程,2001(2):52-53.
[9]张丙珍.浅谈城市生活垃圾堆肥处理的利用价值[J].科技信息,2008(22):374.