典型生活垃圾焚烧前的处理分类研究

马双双 付珍 张良璞 吴缨

摘 要：通过对典型生活垃圾的燃烧实验，研究由纸类、塑料类、布类、木竹类、橡胶类等5类垃圾燃烧所产生PM2.5中的成分。根据测定结果，5类20种典型生活垃圾聚成3个类群，第一类群：橡胶轮胎、橡胶鞋底和一次性餐盒；第二类群：传单、纤维毛巾、化纤衬衣和建筑木板；其余为第三类群。第一类群为优先进行无害化处理的垃圾品种，为处理的第一级别，依次进行，初步形成了一条可燃性生活垃圾处理链条。

关键词：生活垃圾；焚烧；PM2.5

中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）14-110-03

Processing and Classification of Typical Residential Waste before Incineration

Ma Shuangshuang1 et al.

（1Department of Biological and Environment Engineering，Hefei University，Hefei 230601，China）

Abstract：Through the typical domestic waste combustion experiment，research by paper，plastic，cloth，wood and bamboo，rubber and five kinds of waste combustion generated PM2.5 composition.According to the measurement results，twenty kinds of typical garbage clustered into three groups，the first groups：rubber tires，rubber soles and disposable lunch boxes；the second groups：leaflets，fiber towels，shirts and building boards；the remaining items were categorized as third groups.The first groups of priority treatment and disposal of garbage varieties，as the first level of processing，in turn，formed a combustible garbage disposal chain.

Key words：Domestic waste；Combustion；PM2.5

目前，我國城市生活垃圾处理技术主要有填埋处理、焚烧处理以及堆肥处理等[1]，焚烧处理技术具有减容、回收能量等特点，受到了各大城市的普遍关注。虽然近年来我国城市生活垃圾处理技术取得了一定的成绩[2-3]，但是处理能力的增长速度远远滞后于垃圾产生量增长的速度，而且并不是所有的生活垃圾都能送到垃圾焚烧厂进行焚烧，致使大量的城市生活垃圾无法得到及时而有效地处理，不得不堆积在郊外，侵占大量土地。更有甚者在农村或者郊区，露天燃烧的现象屡见不鲜[4]。对于垃圾燃烧的研究，国内外学者主要是进行垃圾的燃烧特性[5-6]以及垃圾燃烧热值[7-8]等相关研究。对于PM2.5，主要是对于大气当中PM2.5的成分进行分析[9-11]及源解析的研究[12-14]。目前，针对垃圾燃烧，对其产生的细颗粒物（PM2.5）进行有机成分的分析研究，尚无相关的报道。为此，本文通过典型生活垃圾的燃烧实验，研究不同种类垃圾燃烧处理所产生PM2.5的有机成分，对今后生活垃圾的燃烧处理具有指导作用。

1 材料与方法

1.1 实验仪器及试剂 （1）实验仪器：PM2.5颗粒物采样器：青岛中特环保仪器有限公司生产。Sartorius电子天平：广州市深华实验仪器设备有限公司生产。电感耦合等离子体发射光谱仪：OPTIMA2100DV，美国PE公司生产。气相色谱-质谱联用仪：6890型，美国安捷伦公司生产。样品自动浓缩仪：103192型，美国Callper公司生产。（2）实验试剂：金属元素的标准溶液：30种元素的混标；硝酸、盐酸、二氯甲烷，均为优级纯；硝酸-盐酸混合液；实验用水：超纯水。

1.2 实验材料 实验选择合肥市龙泉山垃圾填埋场作为采样现场，选取纸类（废报纸、办公用纸、传单、硬纸盒、餐巾纸）、塑料类（塑料袋、塑料包装物、一次性餐盒、一次性塑料杯、矿泉水瓶）、布类（牛仔裤、化纤衬衣、棉布、纤维毛巾）、木竹类（竹子、装修边角料、木材加工剩余物、建筑木板）、橡胶类（废旧轮胎、橡胶鞋底）5类典型垃圾单组分作为研究对象。

1.3 实验方法 分别称取一定量的样品进行燃烧，同时采样，每样平行采集5次。采样结束后取出滤膜，取1/2滤膜放入烧杯中，加入10mL硝酸-盐酸混合液，加热回流2h，冷却后加入10mL超纯水静置，浸提，过滤，定容至

50mL，用电感耦合等离子体发射光谱仪测定垃圾燃烧产生的PM2.5中金属成分；取1/2滤膜放入吹扫瓶，加入二氯甲烷浸提12h，超声振荡提取30min，样品自动浓缩仪进行浓缩，取上清液，用气相色谱-质谱联用仪测定垃圾燃烧产生的PM2.5中有机成分。

2 结果与讨论

2.1 5种垃圾燃烧产生PM2.5中19种金属元素含量 5种垃圾燃烧产生PM2.5中19种金属元素浓度见表1。由表1可知，相对于高热值的组分，低热值组分如橡胶、塑料焚烧后，PM2.5中重金属含量增加了数十倍甚至数百倍。

表1 5种垃圾燃烧产生PM2.5中19种金属元素含量（x±S，μg/m3）

2.2 5种垃圾燃烧产生PM2.5的成分 5类垃圾燃烧产生PM2.5中金属检出数，有机物检出数，检出金属、有机成分数分别占中国环境优先污染物“黑名单”和美国优先污染物“黑名单”的数量的统计如表2所示。

表2 5类垃圾燃烧产生PM2.5的成分

[由表2可以看出，5类垃圾燃烧产生PM2.5的质量浓度中橡胶、塑料作为生活垃圾燃烧产生的PM2.5质量浓度较高。在纸类、塑料、布类、木竹、橡胶5类垃圾燃烧产生PM2.5的金属成分种类数中，种类数较多的几种垃圾的相对顺序为化纤衬衣=橡胶轮胎=橡胶鞋底>一次性餐盒=混纺牛仔>纤维毛巾>矿泉水瓶>传单>硬纸盒=竹子=建筑木板>办公用纸=一次性塑料杯；5类垃圾燃烧产生PM2.5的有机成分种类数中，种类数较多的几种垃圾的相对顺序为建筑木板>一次性餐盒>传单=混纺牛仔>废报纸=装修边角料；5类垃圾燃烧产生PM2.5的金属成分占中国环境优先污染物“黑名单”数目较多的几种的相对顺序为化纤衬衣=混纺牛仔=装修边角料=橡胶轮胎=橡胶鞋底>硬纸盒=矿泉水瓶=一次性餐盒=纤维毛巾>传单=棉布=竹子；5类垃圾燃烧产生的PM2.5中金属成分占美国优先污染物“黑名单”数目较多的几种的相对顺序为化纤衬衣>矿泉水瓶=一次性餐盒=混纺牛仔=纤维毛巾>棉布=装修边角料=橡胶轮胎=橡胶鞋底；5类垃圾燃烧产生PM2.5的有机成分占中国环境污染物“黑名单”种类数中较多的几种的相对顺序为建筑木板>一次性餐盒>传单=塑料袋=餐巾纸。5类垃圾燃烧产生的PM2.5中有机成分占美国优先污染物“黑名单”数目较多的几种的相对顺序为建筑木板=一次性餐盒>塑料袋>传单=餐巾纸=化纤衬衣。

2.3 聚类分析 依据表2数据，利用SPSS软件对其进行聚类分析，结果如图1。

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（责编：张宏民）