四川省城市生活垃圾特性及其重金属污染分析

作     者：刘育辰 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王莉淋;邓仕槐

授予年度：2015年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：四川 城市生活垃圾 重金属污染 资源化 

摘      要：城市固体垃圾管理模式已从以填埋为基础向以资源回收为基础而转变,因此,其物化特性和污染现状急需探明。生活垃圾的特性分析能为城市生活垃圾的分类收集、处理处置提供思路及参考依据。然而,由于城市经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯等因素的影响,只有深入了解地区垃圾特性方能探寻该地区最佳的垃圾处置处理途径。因此,本研究结合四川省不同经济区区域划分和地形、季节因素,选取成都、宜宾、南充、达州、西昌、马尔康6个代表城市设点采样,分析了不同城市生活垃圾的物化特性,评估了生活垃圾中重金属的污染现状,并就主要组分中的重金属含量探讨了垃圾重金属的主要来源。研究得到的结论如下：(1)四川地区各城市物理组成中的主要组分及其季节变化规律相对一致;含水率和热值随城市波动明显但季节变化规律相同。生活垃圾中厨余、包装纸、卫生纸、橡塑和灰土在夏冬两季均是主要组分,共占垃圾总量的78.25%～96.92%。厨余组分所占比例最大;其次为灰土。各城市混合垃圾含水率夏季(51.64%～64.84%)略高于冬季(46.14%～60.05%)。厨余组分含水率均较高(60.05%～77.78%)。四川地区混合垃圾湿基低位热值为4795 kJ/kg～6352 kJ/kg,冬季高于夏季,除南充和达州夏季垃圾热值略低于焚烧要求(低位热值5000 kJ/kg)外,其余城市混合垃圾均适于焚烧且不需添加辅助燃料。(2)城市之间各营养元素含量差异并不显著,且基本呈现出夏高于冬的总体趋势。垃圾各组分中的有机碳平均含量高低依次为卫生纸厨余混合灰土,全氮为厨余混合卫生纸灰土,全磷和全钾含量为厨余混合灰土卫生纸。垃圾中的厨余组分碳氮比适宜,有机碳、全氮、全磷和全钾含量均达到垃圾农用控制标准。(3)四川地区垃圾中的Cu (14.23～107.56mg/kg)、Cd (0.07-0.63mg/kg)、Zn (53.77-338.30mg/kg)、Hg (0.01-0.41mg/kg)和Cr (35.39～179.63 mg/kg)浓度较高,均不同程度地超出了土壤环境质量标准,是垃圾处理处置中需要控制的重金属污染物。垃圾中重金属总量表现出显著的空间差异,这与城市的产业结构、城市建设活动等方面有一定关系,而各城市主要重金属污染物基本呈现夏高于冬的趋势,同种重金属的形态分布规律也较为一致。厨余和灰土是成都夏季垃圾中Cd的主要来源,灰土是四川地区垃圾中Cu、ZnCr的主要来源之一,燃煤产生的灰土是西昌冬季垃圾中Hg的主要来源。混合垃圾中的Cd和Zn主要以酸溶态不稳定形式存在,Cu主要以可氧化态形式存在,Cr主要以残渣态形式存在。在营养元素达标和重金属总量污染可忽略的前提下,厨余组分适于作堆肥处理;当厨余中的重金属总量污染不可忽略,其有效态含量达到农用控制标准时,仍可将厨余组分作堆肥处理,但应定期跟踪监测堆肥过程中重金属有效态含量的变化,尤其是释放到环境中可能性较大的Cd。(4)结合四川省城市生活垃圾的物化特性和重金属污染水平,对各城市生活垃圾处理处置建议如下：生活垃圾分类收集处理的初期,在源头将厨余、灰土、危废以及其他组分分别收运,分类后的厨余作堆肥处理,灰土经稳定化/固化处理后进行填埋,危险废物类由有相应资质的单位收运处理;而除厨余、灰土、危废和已被回收利用的物质以外,其余组分仅占垃圾总量的30%左右,可根据当地生活垃圾处理处置设施条件适当细分后处理。例如针对成都,剩余组分可再细分为可燃组分(卫生纸、无回收利用价值的木竹、织物、包装纸和塑料)和不可燃组分(砖瓦陶瓷)两类,可燃组分进行焚烧,不可燃组分同灰土一起进行填埋;除成都外的其他城市,剩余组分同灰土一起收集作填埋处理。