无废城市背景下固废处理与资源化利用研究

菅志亚，徐俊杰

（浙江环科环境研究院有限公司，杭州 311121）

无废城市是以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动绿色发展方式和生活方式的形成，持续推进城市固体废物（MSW）的源头减量和资源化利用，从而将MSW对环境的影响降至最低的一种城市发展模式，也是一种先进的城市管理理念[1]。MSW是一种异质的废物流，日常生活不可避免，它会严重损害生态环境和人体健康[2]。我国是世界上最大的发展中国家，城市固体废物值得特别关注。2016—2021年，我国MSW产生量及处置量如表1所示。近年来，我国MSW产生量持续增加，处理能力不断增强[3]。一些城市陆续实施垃圾分类，积极回收有价值的废物，减少垃圾填埋和焚烧。然而，受生活方式、经济状况和家庭结构等因素影响，不同城市的MSW产生量和特性存在较大差异[4]。因此，要了解MSW的物理特性和物理组成，妥善处理废物并实现资源化利用。根据废物产生量、堆积密度和含水量，专业治理机构可以科学设定参数，合理选用MSW资源化利用技术。

表1 2016—2021年我国MSW产生量与处置量

1 我国MSW产生现状

MSW产生量受经济发展水平、平均家庭规模、月收入和就业状况的影响。我国东部地区经济发展速度较快，其MSW产生量高于中部地区和西部地区。总体来看，我国MSW产生量大[3]，通常在夏季和假期出现显著增加。

2 物理特性

2.1 堆积密度

堆积密度可以反映MSW的压缩程度。若MSW堆积密度较低，则表明可压缩性较高，无机矿物质含量低。与其他垃圾相比，无机矿物质对环境基本无害。收集和运输垃圾时，若垃圾堆积密度小，可压缩性高，则需要的运输车辆少，经济效益高。相比南方地区，我国北方地区MSW堆积密度低，原因可能是北方降水量较少，而南方降水量较多。降水量会影响MSW含水量，进而影响堆积密度。MSW成分也会影响堆积密度，含水量低和轻质含量高可能导致MSW堆积密度小。

2.2 含水量

我国MSW的平均含水量为50.3%，MSW含水量受餐厨垃圾比例的影响最大，餐厨垃圾含水量高，其他成分含水量低。气候也会影响MSW含水量，尤其是降水量。我国东部地区和中部地区的餐厨垃圾产生量明显高于西部地区，导致其MSW含水量较高。

2.3 湿基低位热值

湿基低位热值常被用于反映MSW蕴藏的能量，可以根据物理和化学分析结果进行预测[5]。我国MSW的湿基低位热值为19 460 kJ/kg，西北地区和西南地区的湿基低位热值较高，原因可能是MSW含水量低，塑料占比高。

3 物理组成

MSW的构成与地理区位、人口规模、社会条件、居民饮食习惯、主要经济活动和季节等因素有关[6-8]。MSW存在异质性，导致分类和利用比较困难。因此，资源化利用之前必须对MSW进行分类。我国MSW一般分为四大类，即餐厨垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

3.1 餐厨垃圾

餐厨垃圾产生于食物的加工、分配和消费等环节，饮食习惯可能导致食物浪费。餐厨垃圾的平均湿度大，碳含量高，氮含量低。餐厨垃圾含有大量水分，挥发性固体与总固体的比率为80%～97%，碳氮比为14.7～36.4。餐厨垃圾富含蛋白质、矿物质和糖，可用作为堆肥和厌氧消化的原材料。充足的曝气、适当的碳氮比和特定的粒径是堆肥需要考虑的关键参数，温度也会影响最终堆肥效果。预处理方法会影响厌氧消化系统的稳定性和可持续性，进而影响沼气产量。

3.2 可回收垃圾

可回收垃圾主要包括废纸、废服饰、废金属、废玻璃、废塑料和废橡胶等。废纸是MSW的主要类别之一，占比较大。随着网上购物的盛行，未来废纸产生量还会增加。纸张的C、H和O含量与其主要成分纤维素含量相似。部分废纸与水分含量较高的物料接触，水分含量偏高。大多数纸制品由低档混合浆制成，其中含有较多的不可用成分。随着回收率的提高，纸纤维多次重复使用后变得太短，不能用于造纸。

3.3 有害垃圾

有害垃圾包括废电池、废油漆、废杀虫剂、废消毒剂、废矿物油、废荧光灯管、废药品和含汞废物等，体积较小，但会污染土壤、空气和水。危险废物具有爆炸性、易燃性、氧化性、传染性、放射性或腐蚀性，需要进行严格管理。危险废物占比较小，但是潜在环境影响大，应单独分类、收集和运输[9-11]。

4 相关性分析

采用SPSS软件分析MSW物理特性和物理组成的关系，如表2所示。堆积密度与灰尘和砖块的比例呈高度正相关，与食物、金属、玻璃、塑料和橡胶的比例呈负相关；湿基低位热值与塑料和橡胶的比例呈高度正相关，与纺织品的比例呈负相关；含水量与食物的比例呈高度正相关，与金属、灰尘和砖块的比例呈高度负相关。

表2 MSW物理特性和物理组成的相关性分析

5 结论

MSW的收集和资源化利用是绿色可持续发展的客观要求，其方案必须环境友好，在财务上可持续，在技术上可行，在法律上可接受。从目前的实践来看，垃圾源头分类回收是有效的，垃圾焚烧发电很有前景。餐厨垃圾是MSW的主要组分之一，含水量和有机成分含量高，要完善收集和处理设施。偏远地区可建设分散堆肥站，减少餐厨垃圾运输量，降低运营成本，堆肥可用于土壤修复。分散堆肥站建设与运营需要大量投资，要尽可能从源头对废物进行分类，以减少废物处理量。要完善垃圾处理收费制度，合理提高垃圾处理费，筹集资金新建垃圾处理设施。当前，我国城市存在明显的地区差异，各地必须因地制宜，探索合理的MSW收集和资源化利用途径，对MSW进行分类和回收，最终实现MSW的资源化、减量化和无害化。