郭浩男;丁志斌
【摘 要】调查了部分海岛生活垃圾处置现状,发现存在处置成本较高、环境污染较严重的问题.结合海岛环境条件,提出将海岛生活垃圾经柴油机烟气余热干燥预处理后与贝壳混合就地焚烧的处置思路. 【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2018(044)025
【总页数】3页(P182-184)
【关键词】海岛生活垃圾;垃圾处置;余热利用
【作 者】郭浩男;丁志斌
【作者单位】中国人民解放军陆军工程大学,江苏 南京 210007;中国人民解放军陆军工程大学,江苏 南京 210007
【正文语种】中 文
【中图分类】X705
0 引言
21世纪是海洋的世纪，海岛是海洋的重要组成部分。海岛可以充当开发利用海洋资源的基地和探索远海的桥头堡，因此海岛建设是海洋建设的关键。我国拥有诸多海岛，面积大于500 m2的海岛有7 300多个，海岛陆域总面积近83万km2[1]，这些具有经济、战略价值的海岛资源是我国的巨大财富。
海岛远离大陆、相对封闭。其隔离的地理特点造就了海岛独立的生态系统，与大陆相比，其环境容量小，生态脆弱，遭到破坏将很难恢复。长期以来海岛生活垃圾处置以简易填埋和简易焚烧为主，因为垃圾总量小、成分简单(以水产品养殖、加工产生的渔业垃圾为主)其生态影响并不显著。随着岛屿的开发利用，功能区发展逐步完善，旅游业兴起，岛上人口激增。海岛生活垃圾产量随之增加，成分变得复杂，塑料、纸类、玻璃、金属等组分占比上升。粗放的、原始的垃圾处置方式已经不能满足海岛发展需求。岛屿建设、居民生产
生活和游客游玩过程中产生的生活垃圾，日益成为危害海岛生态系统，阻碍海岛发展的关键因素。因此，生活垃圾处置成为海岛环境保护最急需解决的问题。
1 海岛生活垃圾处理现状及评价
现行海岛生活垃圾处置方式分为外运处置和本地处置两种。距离大陆较近、人口较多且经济条件好的海岛，生活垃圾由专用垃圾运输船或车辆外运处置，如山东庙岛岛、珠海万山岛等。大部分岛屿采用本地处置的方式，如福建南日岛、屿头岛等[2]，它们有的居住人口较少，无条件建设车渡码头或购买专用垃圾运输船，有的远离大陆，垃圾运输距离很远，运输成本非常高，政府无法持续性承担运输费用。
海岛生活垃圾的本地处置方式较为原始且处置率低，多数生活垃圾简单填埋[3]或不规范焚烧，部分随意丢弃，不仅浪费资源还会污染海岛空气、土壤、地下水和周边海域，环境风险巨大。
课题组对广东外伶仃岛垃圾处置方式进行了调研，具有较好的代表性，下面进行介绍和分析。
1.1 外伶仃岛垃圾处理现状
外伶仃岛隶属于珠海市担杆镇，位于珠海香洲东南部，西距珠海市区27.5海里，北距香港长洲6海里，面积4.23 km2，常住人口1 018人。外伶仃岛分旱季(3月～5月)雨季(5月～12月)两季，岛上气候宜人，旅游业发达，是珠海众多海岛中有名的旅游度假区。旅游分为淡季和旺季，旺季一般为5月～10月，上岛旅游人数随季节波动较大。
外伶仃岛是一座黄岗岩的基岩海岛，外伶仃岛采用简易焚烧和打包外运相结合的方式处理垃圾。岛上西北角货运码头附近设有垃圾转运站、垃圾压缩站焚烧炉，岛上东南角海湾有一个露天建筑垃圾堆放场，见图1。
生活垃圾通过垃圾转运车收集、运输至垃圾处理站处理，旺季每日转运5次～6次，淡季每日转运2次～3次，具体转运次数根据垃圾日产生量决定。随后，生活垃圾经4名～5名工人分拣为四类，分别为：
1)可回收类垃圾，包括塑料泡沫，硬纸板，塑料瓶，金属。可回收垃圾运回珠海，卖给回收站。
2)压缩处理类垃圾，无法低温热解的垃圾，如玻璃、织物等。压缩打包后运至珠海市垃圾场处理。
3)可焚烧处理垃圾，由于垃圾含水率较高，常需要加入含水率较低物料混合。垃圾焚烧站由四座焚烧炉组成，每座焚烧炉处理量为2 t/d，焚烧炉的设置能满足最高日垃圾产量。
4)建筑垃圾及一些大件家具等，此类垃圾较为稳定，运至海岛东南角的海湾建筑垃圾堆放场。
1.2 外伶仃岛垃圾处理现状评价
现行海岛生活垃圾外运处理成本高，海路运输费用高昂。外伶仃岛距珠海市27.5海里，将海岛的垃圾运回珠海市处理，运费成本高达2 000 元/t。垃圾简单焚烧，污染严重。生活垃圾经简单分类投入焚烧炉中，垃圾含水率高，燃烧过程不稳定，当燃烧温度低于800 ℃，烟气在氧气、烯烃、氯条件下易于产生二英等剧毒物质[4]。焚烧站刺鼻的烟气随海风传播，扩散半径可达500 m，常年在垃圾站的工作人员和附近居民的健康都会受到影响，污染海岛环境。
2 海岛生活垃圾特点分析
海岛环境污染治理问题与大陆的农村相似，但因海岛的特殊自然条件，海岛生活垃圾处置需要探讨新的方式。
1)海岛常驻人口相对少，旅游人口多，且波动大，这造成了海岛生活垃圾具有相对分散、垃圾产量随人流量变化大的特点。以外伶仃岛为例，旅游旺季流动人口多达2 000 人/d，淡季流动人口不足300 人/d，到了冬季，甚至不足100 人/d，与之对应，外伶仃岛旺季垃圾产量7 t/d，淡季不足2 t/d。海岛生活垃圾产量波动大，处置方法要具有灵活性，能适应海岛生活垃圾产量的波动。
2)海岛位置偏远，海岛之间相对分散。由于突出的海路运输成本，这类地区不能建设规模较大的集中垃圾处理厂，为降低垃圾处理成本，最佳的垃圾处置方式为小规模的就地处置。
3)面积有限，场地坚硬，不适合占地面积较大或涉及较大工程量的垃圾处置方式，如填埋法、堆肥法等。
4)环境容量小，生态系统脆弱。海岛不同于大陆，对于环境污染的承载力较弱，这要求海岛生活垃圾处理后要实现稳定化和无害化，减少垃圾处置过程和最终产物对环境带来的负面影响。
5)海岛生活垃圾含水率高、含氯组分多。由表1可知木竹、纸类垃圾含水率最高，塑料类垃圾比重较大，水产垃圾中主要成分为贝壳。为消除垃圾不完全燃烧造成的污染问题，GB 18485—2014生活垃圾焚烧污染控制标准规定生活垃圾焚烧烟气要在温度高于850 ℃的炉膛内停留2 s以上。而高含水率的生活垃圾热值较低，不仅干燥很难达到焚烧要求，垃圾中的氯元素也会造成设备腐蚀和环境污染。
表1 外伶仃岛生活垃圾组分分析 %组分塑料木竹织物纸类水产玻璃金属含量25.3719.836.2824.829.969.254.49含水率27.0553.4037.1143.7225.89——
海岛生活垃圾处置的特殊有利条件是：
1)海岛用电主要依靠柴油发电机组，烟气余热资源丰富。表2为2018年珠江口部分海岛电网组成情况，可以看出东澳、桂山、外伶仃等岛屿，普遍使用柴油机供电。此外，东福山
岛作为我国最东的有人岛屿，居民用电常年依赖当地驻军的柴油发电机组[5]。柴油发电机用于机械做功发电的能量与烟气余热热值相当，即一台1 000 kW的柴油机工作1 d，理论上产生烟气的热值约为8.7×107 kJ。烟气温度在200 ℃～300 ℃之间，可以用于生活垃圾脱水干燥。
表2 部分海岛电网组成 kW海岛柴油机光伏风机储能总计桂山岛3 000—2 2502 0007 250东澳岛8 0005003 00050014 000外伶仃岛6 500———6 500
2)海岛渔业发达，贝壳类资源丰富，贝壳垃圾占比大。根据课题组调查，珠海外伶仃岛贝壳占海岛生活垃圾总量的9.96%，贝壳垃圾含水率高，热值低，对于沿海地区而言，如何使其资源化一直是人们研究的课题。贝壳中95%的成分是碳酸钙，其他为微量元素K,Na,Mg和有机贝壳素等[6]，和垃圾焚烧时添加的吸附剂——石灰石成分相近。贝壳与传统钙基吸附剂相比，质地更加坚硬，且天然多孔[7]，是吸附氯化物、硫化物等酸性气体及部分重金属的理想材料[8，9]。程世庆等研究发现贝壳与石灰石相比具有更好的脱硫效果，笔者通过实验得到贝壳比碳酸钙具有更好的除氯效果。因此贝壳可以作为吸附剂与生活垃圾混合焚烧，从而减少烟气污染。
3 海岛生活垃圾处理方式探究
生活垃圾处理方法可以分为：填埋法、堆肥法、焚烧法、热解法、固化法。表3对各种处理方式进行比较，并对其海岛适用性进行分析。
表3 垃圾处理方式对比处理方式概述缺点海岛适用性填埋法利用工程技术进行灭菌、除臭处理,具有垃圾处理量大、成本低等优点占地面积大、选址困难、运行维护难度大,垃圾渗滤液会污染土壤和地下水海岛面积小,场地坚硬,填埋场施工困难;海岛生态脆弱,垃圾填埋环境风险较大堆肥法分为厌氧堆肥和好氧堆肥。利用自然界微生物降解垃圾、消除污染、杀灭病菌、产生肥料效率低,堆肥周期长,技术工艺复杂,占地面积大,对于垃圾有机质含量要求高生活垃圾中厨余类占比较小;堆肥技术复杂,需要额外配备技术人员,增加成本焚烧法可将废物无害化,使垃圾减容85%以上,减重75%以上[10],残渣性质稳定,可用于海岛建设如道路铺设等。一般当垃圾热值高于4 000 kJ/kg,且土地资源有限时,应优先采用焚烧法[11]前期投资较大,对于垃圾热值有一定要求,焚烧过程有产生二英等剧毒物质的风险海岛余热资源丰富,可用于干燥垃圾,使其达到焚烧标准;海岛生活垃圾中的贝壳可减少焚烧产生的污染热解法废物转化成可利用能源,经济性好;且处理装置完全密封,二次污染小前期投资费用高,技术不够
成熟,技术要求高,装置维护困难热解法主要针对有机质成分,而海岛生活垃圾有机含量较低固化法垃圾固化后环境危害小,可以较安全地运输和处置。主要针对有害废物和放射性废物处理工艺较为复杂,技术要求高,需要消耗大量垃圾固化剂固化剂成本高;海岛生活垃圾中放射性物质少,不宜采用固化法
