垃圾分类对生活垃圾性质及垃圾焚烧处置的影响

孔维芳

摘要：本文论述了垃圾分类后生活垃圾组分、垃圾密度、垃圾热值、垃圾含水率以及渗滤液产量和渗滤液污染浓度的变化，垃圾分类后这些变化对垃圾焚烧处置的影响，得出相关结论并提出相关建议，为垃圾分类后生活垃圾焚烧处置的运行管理和设计提供参考。

关键词：垃圾分类、垃圾组分、垃圾密度、垃圾热值、含水率、渗滤液

《市容环境卫生术语标准》（CJJ/T65-2004)将垃圾分类定义为“将垃圾中的各类物质 按一定要求分类投弃和收集的行为”。《城市生活垃圾分类及评价标准》（CJJ/T102-2004)则明确了城市生活垃圾分类的标准、要求、操作及评价指标。综合理解，垃圾分类是指按一定规定或标准将垃圾分类储存、分类投放和分类搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称，分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，力争物尽其用。近年来，我国加快推行垃圾分类制度，全国垃圾分类工作由点到面，逐步启动，成效初显，特别是从2019年起， 全国地级及以上城市全面启动生活垃圾分类工作。目前生活垃圾主要处理方式是焚烧处理，而垃圾分类对垃圾焚烧处理的影响较大，因此许多研究人员和学者对垃圾分类前后生活垃圾组分、垃圾密度、垃圾热值、垃圾含水率以及渗滤液产量和渗滤液污染浓度进行了实验和调研，对其垃圾分类后焚烧处置的影响进行了分析。

1、垃圾分类后生活垃圾性质的变化

1.1、垃圾分类后生活垃圾的组分变化

与发达国家相比，我国生活的垃圾组分中食物类明显高于发达国家，见下表1和表2。 但是随着我国垃圾分类的推行，生活垃圾中的食物类垃圾减少，纸制品类、橡胶类占比增加。徐振威等(2021)报道，上海某焚烧厂进场的生活垃圾分类前，进厂垃圾成分中食物类占比55.24% ，橡塑类占比 23.82%，纸类占比14.71%，纺织类、玻璃类、金属类、木竹类、砖 瓦陶瓷类等合计占比6.23%；分类后，进厂的生活垃圾食物类占比19.63%，橡塑类占比46.81%， 纸类占比 23.24%，纺织类、玻璃类、金属类、木竹类、砖瓦陶瓷类等合计占比10.32%[2]。 董晓丹(2021)调查了上海 2012-2019年居住区垃圾物理组分变化情况，发现生活垃圾中厨 余类呈现明显下降趋势，最大值出现在2014年，厨余垃圾占比达到56.08%，与之相比，2019年实施垃圾分类后，生活垃圾中厨余类占比减少约70.6%，下降幅度巨大；纸类和橡塑类占 比呈现波动上升趋势，均在2019年达到最大值；纺织类和木竹类占比则呈现震荡波动，在2018年数值达到最大，但在2019年骤然降低[3]。姜薇(2021)报道，自《北京市生活垃圾管 理条例》实施后，居住小区其他垃圾的生活垃圾物理成分中家庭厨余垃圾的成分有了明显下降，由2019年的46.8%下降至2020年（6-8月）的35.6%[4]。

表1发达国家生活垃圾物理组分组成百分比[1]

 

城市物理组分组成百分比(%ww)

	食物类	纸类	竹木	织物	塑料/橡胶	渣石	玻璃	金属
欧洲	35	20	22	4	11	0	5	3
丹麦	41.3	28.3	5.4	1.5	16.1	3	1.6	2.8
希腊	44.2	26.7	6.5	2	13.9	3.3	1.4	2
爱尔兰	36.2	19.2	0.9	11.0	13.8	11.1	3.7	3.3
意大利	22.2	25.9	16.1	1.4	3.6	12.4	10.8	7.6
英国	27.2	22.7	21.3	3.2	8.8	2.1	8.4	6.3
美国	20.5	16.2	16.8	10.8	17.4	4.3	5.1	8.8
新加坡	20.3	24.4	8.8	4.0	25.2	12.0	2.3	3.0

注:ww,混合生活垃圾湿基基准.“竹木”、“渣石,发达国家统计口    径通常为“园林垃圾”、“不可燃物”

表 2 20个中国城市的生活垃圾物理组分组成百分比[1]

城市				物理组分组成百分比(%ww)
	食物类	纸类	竹木	织物	塑料/橡胶	渣石	玻璃	金属
北京	66.2	10.9	3.3	1.2	13.1	3.9	1.0	0.4
哈尔滨	44.8	13.4	0.0	4.7	3.3	24.5	6.6	2.7
沈阳	60.4	7.9	2.5	3.6	12.9	5.3	5.4	2.1
大连	63.7	8.8	0.0	2.0	18.6	1.2	5.0	0.8
天津	56.9	15.3	1.6	3.9	16.9	2.9	1.6	0.7
济南	58.7	11.2	1.0	3.0	9.9	14.6	1.3	0.3
合肥	61.5	1.9	0.9	2.1	11.4	21.7	0.6	--
上海	65.18	10.58	2.7	2.03	15.99	0.68	2.31	0.54
杭州	64.5	6.7	0.1	1.2	10.1	15.1	2.0	0.3
苏州	62.6	10.9	0.9	4.2	18.6	0.7	2.0	0.2
武汉	55.3	1.5	8.3	0.0	4.5	27.3	2.0	1.1
广州	53.4	8.3	1.7	10.0	18.6	6.2	1.4	0.4
深圳	51.1	17.2	3.9	2.7	21.8	0.8	2.1	0.4
乌鲁木齐	76.0	2.4	2.5	4.2	5.4	6.4	2.4	0.8
兰州	36.38	9.7	1.36	2.1	11.34	37.81	0.93	0.23
西安	38.6	9.3	7.4	1.4	10.1	23.3	6.5	3.4
成都	65.7	13.0	0.9	2.5	12.0	2.1	0.8	2.9
重庆	59.2	10.1	4.2	6.1	16.0	--	3.4	1.1
贵阳	41.46	13.07	2.36	4.42	14.97	21.13	1.87	0.72
拉萨	57.0	6.0	14.0	7.0	12.0	3.0	0.0	1.0

注：ww,湿基混合生活垃圾基准.  --,无数据1.2、垃圾分类后生活垃圾的密度变化 垃圾分类后，生活垃圾的密度降低。徐振威等(2021)报道，上海某焚烧厂进场的生活

垃圾分类前，进入焚烧厂的生活垃圾密度为150～274kg/m3,均值为187kg/m3；分类后，进 入焚烧厂的生活垃圾密度为89.6～160kg/m3，均值为112.75kg/m3。生活垃圾密度受含水率 影响较大，有关研究表明生活垃圾密度与垃圾含水率呈正相关关系，而垃圾含水率与垃圾中食物类、纸类、橡塑类及纺织类占比相关；生活垃圾中厨余类、纸类及橡塑类占比是影响生

 

活垃圾密度的主要因素。厨余类占比与垃圾密度呈正相关关系；纸类占比与密度呈负相关系；橡塑类占比与密度整体上呈负相关关系[2]。

1.3、垃圾分类后生活垃圾的热值变化

垃圾分类后生活垃圾的热值明显升高。徐振威等(2021)报道，分类前，上海某焚烧厂进 厂垃圾热值为6208～7165kJ/kg，均值为6634kJ/kg；分类后，进厂垃圾热值为7490～7997 kJ/kg，均值为 7749kJ/kg[2]。董晓丹(2021)报道，在实施垃圾分类后，居民区干垃圾低位发热量年均值为12696kJ/kg，标准偏差为3087.16kJ/kg，最小值为6110kJ/kg，最大值 为 20570kJ/kg[3]。姜薇(2021)报道，自《北京市生活垃圾管理条例》实施后，居住小区其 他垃圾桶中的生活垃圾湿基低位热值由2019年的6290kJ/kg升至2020年（6-8月）的9086 kJ/kg[4]。吴宏杰(2014)报道杭州在推行生活垃圾分类之前，生活垃圾的平均低位热值约为5020kJ/kg，在推行垃圾分类3年之后，剩余垃圾的热值达到10000kJ/kg,提高近1倍，垃 圾焚烧效率和发电量显著提升[5]。

1.4、垃圾分类后生活垃圾含水率的变化

垃圾分类后，生活垃圾含水率明显降低。姜薇(2021)报道，自《北京市生活垃圾管理条 例》实施后，居住小区其他垃圾中的生活垃圾含水率由2019年的56.1%降至2020年（6-8 月）的40.3%；2020年5月北京某焚烧厂的进厂垃圾含水率比2019年同期下降10%～30%[4]。 董晓丹(2021)报道上海2019年居住区分类干垃圾含水率年均37.47%[3]；徐振威等(2021)报 道，上海某焚烧厂进场垃圾分类后，生活垃圾含水率降低了20.99%[2]。吴宏杰(2014)报道杭 州在推行生活垃圾分类之前，生活垃圾的含水率约为55%，在推行垃圾分类3年之后，剩余 垃圾的含水量比分类前下降了20%以上[5]。通过以上报道可以看出，垃圾分类可以显著降低垃圾的含水率。

垃圾含水率直接影响垃圾热值，垃圾含水率越高，燃烧时水汽化带走的热量越多。按照 理论计算，1kg水汽化需要吸收2500kJ左右的热量；垃圾含水率每降低10%焚烧热值就会 提高 250kJ/kg，而实际研究表明热值随含水率变化的幅度较理论水平更高[6]。因此垃圾分 类后垃圾含水率的降低是提高垃圾热值的一个重要因素。

1.5、垃圾分类对渗滤液产量和水质的影响

垃圾含水率是垃圾渗滤液产率的重要影响因素之一，在其他条件不变的情况下，渗滤液 产量随着垃圾含水率的变化而变化，垃圾分类的推行，干湿垃圾的分离，进入垃圾焚烧厂垃圾含水率降低，可以实现垃圾渗滤液减量化[2][6]。垃圾分类由于组分发生变化，特别是食物 类垃圾的减少，渗滤液的污染物的浓度呈现下降趋势。陈磊等人(2018)对“垃圾分类”“垃圾不分类”情况下，对各个垃圾收运、转运、处理、处置环节过程中垃圾渗滤液的产量情况进行了采样分析，发现垃圾分类可有效实现垃圾渗滤液减量化[8]。徐振威等(2021)报道，上 海某焚烧厂渗滤液产率随着垃圾含水率的变化而变化，垃圾分类使垃圾含水率降低20.99%，渗滤液产率降低7.24%(见下图1)；关于渗滤液水质，分类前，渗滤液pH均低于7.10，均

 

值为5.90；化学需氧量为56000～83000mg/L，均值为67814mg/L；总氮为2400～3800mg/L， 均值为3048mg/L；氨氮为1700～3200mg/L，均值为2502mgL；有机氮为130～900mg/L， 均值为547mg/L；分类后，渗滤液pH为5.76～6.66，均值为6.46;化学需氧量为54000～ 71000mg/L，均值为64507mg/L；总氮为1400～3100mg/L，均值为2041mg/L;氨氮为500～

1600mg/L，均值为1095mg/L;有机氮为200～1600mg/L，均值为946mg/L[2]。

图12018、2019年生活垃圾分类前后生活垃圾含水率、渗滤液产率变化趋势[2]2、垃圾分类对垃圾焚烧处置的影响

2.1、生活垃圾热值的升高可实现垃圾焚烧处置的经济性

《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求生活垃圾的焚烧温度要大于850℃，停留时间要大 于2s,按照规定，进入焚烧炉的燃料低位热值最少应为6002kJ/kg，考虑到整个焚烧工艺系 统的经济性，进炉垃圾的经济热值要达到7000kJ/kg[59]。目前我国生活垃圾的平均发热量为 4160kJ/kg，大部分城市的生活垃圾距离进炉最低热值6002kJ/kg和经济热值7000kJ/kg存 在着不小的差距，为了保证垃圾的彻底燃烧和控制二恶因的产生，维持必要的炉温，就不得不加入辅助燃料，例如煤炭或者燃油等，辅助燃料的投加严重影响了垃圾焚烧发电的经济性。目前报道垃圾分类的实施明显提高了生活垃圾的热值(＞7000kJ/kg)，生活垃圾热值的升高 可实现垃圾焚烧处置的经济性。

2.2、生活垃圾热值的升高与垃圾焚烧炉热力负荷不匹配

有报道焚烧炉设计热力负荷为进炉垃圾热值为9000～10000kJ/kg，而随着垃圾分类的推 进，已有生活垃圾的热值达到20570kJ/kg，远远大于设计的10000kJ/kg，与垃圾焚烧炉热 力负荷严重不匹配。根据调研，为保证焚烧炉运行的稳定性和安全性，目前采取的处理措施有两种：当进厂垃圾量比较高时，为不影响生活垃圾的日处理量，采取回喷渗滤液或渗滤液处置末端浓液的方式降低热力负荷；当进厂垃圾量降低时，则通过降低处理量的方式降低热力负荷。

2.3、垃圾密度的降低对垃圾焚烧的影响

垃圾分类后，进厂垃圾的密度降低，产生相同热量入炉垃圾质量减少,入炉垃圾量会增加，但是从垃圾分类后出现生活垃圾热值升高与焚烧炉设计热力负荷不匹配现象，因此入炉垃圾增量也需控制在焚烧炉设计的热力负荷范围内。徐振威等(2021)报道，就上海某焚烧厂

 

进厂的垃圾密度建议降幅38%[2]。 2.4、对渗滤液处理设施的影响

渗滤液处理设施作为垃圾焚烧发电厂的配套设施，其运行稳定性对垃圾焚烧发电具有重 要影响。随着垃圾分类的推进，已经有很多垃圾焚烧发电厂的生活垃圾含水率下降，渗滤液产生量有所下降、渗滤液的污染物浓度下降。根据调研，由于渗滤液产生量下降，渗滤液处理设施处于低负荷运行状态，渗滤液设施运行的稳定性明显提高，同时为了节约运行成本有的厂渗滤液设施通过停运一个渗滤液处理单元或停运一条渗滤液处理线的方式运行；渗滤液的水质的变化容易引起碳氮比不平衡，影响水质的达标排放，目前普遍采取的措施采用降低厌氧处理负荷，增加超越，或停运厌氧单元等方式调控碳氮比。由于渗滤液产生量的下降，末端浓缩液的产生量也明显降低，浓缩液处理难的矛盾也不再突出。

参考文献:

[1] 杨娜，邵立明，何品晶.我国城市生活垃圾组分含水率及其特征分析[J].中国环境科学，2018.38（3）：1033-1038

[2]徐振威，吴晓晖.生活垃圾分类对垃圾主要参数的影响分析[J].环境卫生工程，2021.29(1):26-31.[3]董晓丹.分类生活垃圾理化特性分析[J].上海环境科学，2021.40(1):34-40.