1試驗材料與研究方法

1.1試驗材料

本試驗不考慮危險廢物和大件垃圾的影響。將取自垃圾轉運站的城市生活垃圾剔除粒徑≥5cm的垃圾，按混合垃圾、濕垃圾（廚渣、果皮、毛骨、木質雜草）、干垃圾（紙張、塑料、橡膠皮革、紡纖、煤灰、玻璃、金屬、陶瓷磚石）、不可回收垃圾（廚渣、果皮、木質雜草、毛骨、煤灰、陶瓷磚石）進行取樣，然后裝填進試驗裝置，人工壓實，并做重復試驗。

1.2試驗裝置

模擬試驗在50L具蓋塑料桶內進行，桶蓋中央設置抽氣孔，以便氣體采樣；桶底覆蓋2~3cm厚碎石層，滲瀝液由底部出水口流出。

1.3試驗條件

夏季氣溫高最適合微生物生長繁殖，因此是城市生活垃圾分解發酵最快的季節，也是垃圾中各種污染物析出最快的季節。試驗在溫室內進行，控制溫度為30~35℃，每隔2~3d采集氣樣、水樣各1次，樣品采集完成后，模擬降雨灑水1次。

1.4檢測指標及方法

CODCr、氨氮的測定方法參照GB/T18772—2008生活垃圾填埋場環境監測技術要求；氣體中揮發性有機物（VOCs）、NH3、H2S、CH4測定采用美國英思科公司的便攜式多氣體檢測儀；密度通過稱量固定體積容器內垃圾質量而得；含水率采用105℃烘干法；熱值采用氧彈式量熱儀測定；進出水量用量杯測定。

2結果與討論

2.1各分類垃圾污染負荷

試驗歷時90d，各分類垃圾水污染物析出量。各分類垃圾成分比例。從自然產水量來看，除干垃圾外，濕垃圾產水率近25%，不可回收垃圾23.1%，混合垃圾20.7%，三者相差不大，這與該3類垃圾均包含了含水率較大的廚渣、果皮等垃圾成分有關。由于干垃圾是從混合垃圾中經分類后分離出來的，稍帶部分水，致使其產水量不為零。城市生活垃圾的滲瀝液COD、氨氮及其相應的累積析出量以濕垃圾最高，干垃圾最低（因其值相對太低后續不作比較）。由COD濃度及其相應的累積析出量可知，濕垃圾分別大于不可回收垃圾18.28%、14.30%，不可回收垃圾又分別大于混合垃圾26.75%、14.40%；氨氮濃度及其累積析出量大小順序與COD相同，數值也相差不大。不可回收垃圾氨氮累積析出量僅大于混合垃圾6.25%，這是因為混合垃圾比不可回收垃圾中多了塑料、紡纖等易于貯存氧氣的物質，致使試驗中混合垃圾與不可回收垃圾相比，處于準好氧狀態，而準好氧填埋同厭氧填埋相比具有很好的氨氮處理功能。

結果表明濕垃圾的水污染負荷最大，其次是不可回收垃圾。由于武漢市鼓勵垃圾收運人員廢物回收利用，干垃圾中的易腐物除紙張外（少許衛生紙）其他很少，致使其污染負荷較低。如果進行源頭分類收集，干垃圾的污染負荷可能更低。從各分類垃圾揮發性污染物析出情況來看，數值變化較大，不像滲瀝液COD和氨氮那么有規律，這可能與各分類垃圾組分有關。可知，相差最大的是CH4析出量，混合垃圾CH4的產生量是濕垃圾的2倍，不可回收垃圾是濕垃圾的近2倍，造成這種狀況的原因是濕垃圾密實度較大、含水率較高，以致其整個堆放過程中處于產酸階段（氣味為酸臭味），而總揮發性脂肪酸（VFAs）濃度太高會抑制產甲烷菌的活性，造成“酸中毒”，同時垃圾成分中蔬菜產甲烷能力較弱，紙張產甲烷能力較強。VOCs、NH3和H2S是城市生活垃圾堆放過程中產生的重要臭氣物質。H2S是垃圾堆放過程中氧氣供應不足時厭氧菌對有機物分解不徹底的產物，本次試驗證明了這一點，由于濕垃圾密度大、通氣不充分，濕垃圾H2S析出量高于不可回收垃圾28.27%，高于混合垃圾39.96%。NH3主要來自堆放過程中有機物（如蛋白質等）的降解，理論上濕垃圾蛋白質含量高于不可回收垃圾和混合垃圾，則其NH3的析出量也應最大，但本次試驗顯示與理論不符，混合垃圾NH3的析出量分別比濕垃圾、不可回收垃圾高出26.76%和40.10%，具體原因還有待研究。相差最小的是VOCs析出量，濕垃圾與混合垃圾相差不大，不可回收垃圾VOCs析出量比前述兩類垃圾低10%左右。

2.2各分類垃圾物理性狀

不可回收垃圾低位濕基熱值不到2000kJ/kg，不適合焚燒法處理（根據理論計算垃圾燃值高于3360kJ/kg才能自燃）。堆肥法處理后還得進一步篩除其中的陶瓷、磚石和碎玻璃，加大后續工作量。據資料介紹填埋垃圾含水率50%時，垃圾產水量接近降雨入滲產水量；含水率60%時，其產水量是降雨入滲量的1.5倍，這里的產水就是垃圾滲瀝液。滲瀝液污染物濃度高，處理工藝復雜，處理成本是生活污水處理費用的幾十至上百倍。因此城市生活垃圾填埋處理時，應盡可能降低其含水率。濕垃圾含水率近70%，熱值僅2292kJ/kg，填埋處理時將產生大量的滲瀝液，而焚燒處理時將添加較多的輔助燃料，因此僅適合堆肥法處理；干垃圾熱值達11703kJ/kg，1t干垃圾的能量相當于0.4t標煤，不僅適合焚燒法處理，還可作為輔助燃料用于其他方面。對于干濕分類垃圾處理時，濕垃圾生物處理中好氧處理要加強通風，厭氧處理要加強攪拌。城市生活垃圾進行干濕分類法較適合我國國情。濕垃圾占垃圾量的64%，進行生物處理可獲得堆肥或沼氣，干垃圾送到分選車間進一步分選，可回收垃圾送廢品回收站，無機物送填埋場，其余焚燒處理，真正做到垃圾處理的減量化、資源化和無害化。

2.3各分類垃圾污染物析出變化

各分類垃圾在90d的堆放過程中，各種污染物析出變化除氣體NH3外，其余均有較好的規律性，其堆放時間與析出量相關性顯著，且各分類垃圾的污染物析出變化趨勢相差不大。主要原因是這3類垃圾中析出污染物的垃圾成分相同，僅所占比例不同。

2.3.1滲瀝液由于模擬的是夏季垃圾在自然堆放狀況下污染物析出情況

各類垃圾COD析出量堆放當天就達2.5g/kg，10d左右增至最高值然后趨于下降。說明城市生活垃圾是微生物很好的培養基，夏季垃圾中的微生物相當活躍，為減少二次污染，應及時清運城市生活垃圾。氨氮是城市生活垃圾中蛋白質發酵分解的產物，由于蛋白質發酵分解速度低于其他有機物，以致于氨氮析出量在整個堆放過程中初期最低。氨氮析出量25d達到最高值，由于垃圾中空氣的消耗，垃圾分解發酵從好氧向兼氧和厭氧狀態轉化，氧化性脫氨逐漸減少而非氧化性脫氨反應增強，氨氮析出量趨于下降。當試驗進行到70~80d時，由于垃圾中易降解物質消耗殆盡，微生物活動降低，隨降雨進入垃圾堆體的氧不能被微生物迅速利用，堆體處于兼性厭氧狀態，氨氮析出量又趨上升。可以看出不可回收垃圾的COD、氨氮析出量比混合垃圾量大，且其減量速度也快于混合垃圾，這主要是混合垃圾中的塑料阻礙了微生物分解發酵中物質的交流，以致限制了微生物的新陳代謝。因此城市生活垃圾生物處理前應盡量剔除垃圾中的塑料成分。

2.3.2可以看出

VOCs、H2S析出量呈前高后低，最大值出現在最初的2~3d內，隨后開始下降。與相關資料中垃圾發酵前期釋放的多數惡臭物質濃度最高，隨后逐漸降低，VOCs最大釋放發生在48h內相符。VOCs析出量30d時為零，40多d后又趨于上升，60~70d上升至次高值后下降，80d左右趨于零。H2S析出量40~80d屬平穩運行，然后下降。NH3主要來自垃圾堆放過程中有機物（如蛋白質等）的降解，其嗅覺閾值27mg/L；而H2S則是氧氣供應不足時厭氧菌對有機物分解不徹底的產物，其嗅覺閾值0.7mg/L［10］。據資料介紹城市生活垃圾堆放72h內釋放出來的VOCs主要是酮類物質，占70％~80％，其次是硫醚類物質占10％~20％。酮類物質中丁酮占90％以上，其嗅覺閾值0.017mg/L；二甲基二硫醚占硫醚類析出量的80％~90％，其嗅覺閾值0.0001mg/L，且硫醚類物質呈單調上升趨勢。因此，城市生活垃圾應及時清運、處理，否則對城市大氣環境污染相當嚴重。VOCs、H2S析出量變化與垃圾堆體環境有很大關系，當堆體處于好氧向厭氧環境轉化時，二者析出量趨于下降趨勢，而當環境處于完全厭氧環境時，二者析出量相對整個變化來說趨于平穩運行。各類垃圾VOCs析出量變化差別不大；濕垃圾H2S析出量大大高于其他兩類垃圾，這與其易腐物含量高、含水量大和密度大有關。

2.3.3甲烷

城市生活垃圾中含有大量容易被微生物降解的有機物，當環境適宜時微生物代謝旺盛，堆體的氧氣將迅速消耗，而進入厭氧狀態。城市生活垃圾堆放不到10d，堆體就從好氧環境進入厭氧環境，CH4產生量達0.07L/kg；10~30dCH4產生量緩慢上升，垃圾中的有機物如脂肪、蛋白質、木質素，在微生物作用下水解成各種有機酸，也就是通常所說的進入了沼氣發酵的厭氧產酸階段；30d后垃圾堆體中的CH4析出濃度開始快速增加，70d上升至最大值后趨于下降。混合垃圾CH4析出濃度最高，其次是不可回收垃圾。濕垃圾在整個堆放過程中充滿了酸臭味，而揮發性脂肪酸是水解酸化階段的產物，同時也是產甲烷階段的底物，其濃度的大小反映了其水解酸化程度的高低，但高濃度的VFAs會抑制產甲烷菌的活性，造成“酸中毒”。可以看出，整個過程中濕垃圾CH4產生量變化不大，處于厭氧產酸階段。

3結論

(1)各分類垃圾中以濕垃圾污染負荷最大，其次是混合垃圾。應加強濕垃圾的收運管理。

(3)濕垃圾好氧處理時要加強通風，厭氧處理時要加大攪拌力度。

(4)除干垃圾外，其余各類垃圾都應及時清運，以減少城市生活垃圾氣、水污染程度。

(5)不管是垃圾臨時堆放，還是簡易堆放場堆放都應防止CH4遇明火自爆燃燒。

作者：劉東 王玥 童永志 羅毅 陳偉 談正雄 單位：武漢市環境衛生科學研究院