王曉偉，薛 強，水春雨，沈 駿，李 鵬，左秀成

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081；2.航天中心醫(yī)院 后勤保障處，北京 100049；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司 北京中鐵科節(jié)能環(huán)保新技術(shù)有限公司，北京 100081）

1 概述

我國鐵路覆蓋區(qū)域人口密度較大，隨著經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，帶動了鐵路迅猛發(fā)展，鐵路垃圾也隨之產(chǎn)生，進而帶來了安全運行、環(huán)境衛(wèi)生、收集、運送和處理處置等系列問題。據(jù)統(tǒng)計，某大型客運站2017年年產(chǎn)垃圾量超過9 000 t，日產(chǎn)50 t以上，高峰期甚至過百噸。站車生活垃圾成分較市政垃圾相對單一，且可回收比例較大[1]，站車生活垃圾的科學處置愈發(fā)受到關注和重視。我國鐵路自1999年實施列車垃圾定點投放，對沿線站車垃圾進行收集、中轉(zhuǎn)清運處置[2-4]，目前鐵路站段生活垃圾的最終處理主要有以下3種方式。

（1）外委市政處理系統(tǒng)處理方式。對于距離城市較近、城市垃圾處理設施較完善的鐵路站段，站車生活垃圾以車上收集、站臺定點投放、車下并入市政系統(tǒng)集中處理的模式為主[4]，站車生活垃圾基本得到了妥善處置。但因偏遠中小站區(qū)尚不具備垃圾清運及配套處理系統(tǒng)，這一方式主要適用于大城市附近的較大鐵路站段，尚不能完全覆蓋和解決全部鐵路站車生活垃圾的處理問題。

（2）自行處理的簡易焚燒減量化方式。對于偏遠站區(qū)和偏遠鐵路施工期工人聚集地的生活垃圾需要就地消納處理，采用簡易焚化爐將垃圾焚燒減量后，進行簡易填埋。這一方式主要被一些經(jīng)濟條件較好、所在地用地緊張、區(qū)段環(huán)境要求的站段所采用[4]。受簡易焚化爐處理垃圾易帶來二次空氣污染等諸多因素制約，該方式較少被鐵路站段采用。

（3）簡易填埋處理方式。選擇天然或人工低洼地形，如溝谷、取土坑等，將收集的垃圾由站段集中進行簡易填埋。該方式因施工簡單、節(jié)省成本，目前被個別中小站段所采用。然而此簡易填埋的處理方式，未綜合考慮防滲、氣液導排、滲濾液處理等措施，會引起土壤地下水等二次污染[4]。

近些年，針對生活垃圾處理處置問題國家陸續(xù)出臺了一系列政策條例，其中國家發(fā)展和改革委員會、住房和城鄉(xiāng)建設部于2016年12月31日印發(fā)的《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設施建設規(guī)劃》的通知(發(fā)改環(huán)資[2016] 2851號)指出，到2020 年底，具備條件的直轄市、計劃單列市和省會城市(建成區(qū))實現(xiàn)原生垃圾“零填埋”，建制鎮(zhèn)實現(xiàn)生活垃圾無害化處理能力全覆蓋[5]。因此，實現(xiàn)生活垃圾的減量化技術(shù)將成為主要研發(fā)目標。

2 生活垃圾處理工藝比較

現(xiàn)有生活垃圾的主要處理工藝有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒、熱解，以及其他納入當?shù)厥姓幚硐到y(tǒng)進行處理的方式。4種常見工藝如表1所示。

2.1 衛(wèi)生填埋

生活垃圾的衛(wèi)生填埋技術(shù)是利用自然代謝機能，按照工程理論和土工標準對垃圾進行土地填埋處理及有效控制，最終目的是實現(xiàn)生活垃圾的無害穩(wěn)定處置。垃圾衛(wèi)生填埋是將垃圾和覆蓋土交替進行填埋，層與層都要壓實；垃圾埋堆中要預置導氣管，目的是將堆坑中產(chǎn)生的氣體導出；埋場底部要做防水層，以防止垃圾滲濾液滲入地下水造成二次污染。此外，埋場底部要設置滲濾液導出管，目的是將滲濾液導出，進而展開后續(xù)處理達標后排放。鐵路站車垃圾中塑料含量高，降解速度慢，熱值高，填埋工藝一方面不利于減量化，另一方面不能實現(xiàn)資源化而造成浪費，不適合鐵路站車生活垃圾的處理。

2.2 堆肥

國家相關部門越來越重視和鼓勵研究、開發(fā)可腐廢棄物的資源化回收技術(shù)，大力推廣堆肥技術(shù)，實現(xiàn)碳氮磷營養(yǎng)物回收利用。堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥2種，前者應用比較廣泛，在好氧條件下，短時間內(nèi)完成垃圾的發(fā)酵分解，并利用分解過程產(chǎn)生的熱量使溫度升至60℃至80℃，達到無害化的目的。缺點是能耗較大，所產(chǎn)生的臭氣需收集處理。

堆肥是一種常見的餐廚垃圾處理方式，也可用于污水污泥的處理。鐵路站車垃圾中有機組分含量高，但其中塑料占比較大，堆肥法不能適用于塑料降解，堆肥耗時長，減量化效果不佳，并且我國堆肥質(zhì)量認證體系尚不健全，堆肥產(chǎn)品的社會認可程度低。

2.3 焚燒

垃圾焚燒是對生活垃圾進行高溫焚燒處理的工藝，其原理是在高溫條件下(800℃～ 1 000℃)，垃圾可燃成分與空氣(氧氣)發(fā)生劇烈的化學反應，然后放出熱量，最終產(chǎn)生副產(chǎn)物是高溫燃燒氣體、殘渣等[6]。城市生活垃圾成分復雜，分選效果差，在燃燒過程中易產(chǎn)生二英、飛灰等有害物質(zhì)。而與城市生活垃圾的組分不同，鐵路站車生活垃圾易分類，熱值高，燃燒過程中產(chǎn)生的二英含量極少，適合采用焚燒法。

表1 4種典型生活垃圾處理工藝比較

2.4 熱解

熱解是在無氧或缺氧條件下，利用低中高溫使生活垃圾有機高分子成分實現(xiàn)化學鍵斷裂，形成氣液固形態(tài)物質(zhì)。熱解的產(chǎn)物為熱解炭、熱解氣(如氫氣、甲烷和一氧化碳等)和熱解油(焦油、水、酸等)[7-9]。熱解技術(shù)的優(yōu)點是避免產(chǎn)生二英，在有機固體廢棄物的無害化、減量化和和資源化方面具有優(yōu)勢。

3 鐵路站車生活垃圾處理技術(shù)選擇

3.1 鐵路站車生活垃圾組成

鐵路站車生活垃圾主要包括列車、車站廣場候車室及站段生活區(qū)垃圾，其中約75%為列車垃圾、25%為生活區(qū)垃圾。某鐵路車站生活垃圾組分如表2所示，城市典型生活垃圾組分如表3所示。

從表2可以看出，食物殘渣等可腐殖化成分占40%左右，紙張和塑料類約20% ～ 30%，其他成分含量較少，竹木類以一次性筷子為主，金屬以易拉罐和啤酒瓶蓋等為主。綜合來看，鐵路站車生活垃圾可以分為3大類：一為餐廚垃圾、食品殘渣等易腐成分，二為可回收利用成分，三為不可直接回收利用成分[10]。值得注意是鐵路站車生活垃圾中的飲料瓶、金屬、玻璃等可回收物質(zhì)可被列車或車站保潔人員處理。鐵路站車生活垃圾成分及區(qū)域性差異較大，基本是以有機類可燃成分為主(大于85%)，與市政生活垃圾相比熱值高和回收價值大[2-3,11]，從另一個角度說明，鐵路站車原生生活垃圾質(zhì)量較好，有利于回收和資源化利用。

對比表2和表3可知，鐵路站車生活垃圾的組分較城市生活垃圾簡單，而且有機類比重較大，無機類比重較?。灰杂袡C垃圾和可回收垃圾為主，難降解或消納處理的物質(zhì)很少[10]。因此，通過源頭分類收集、分類清運、分類處置等，鐵路站車生活垃圾處理難題將會得到根本性解決。

3.2 鐵路站車生活垃圾處理技術(shù)選擇

由于鐵路站車生活垃圾中塑料含量遠高于城市生活垃圾，顯然填埋和堆肥法不能滿足垃圾的處理要求，因而更適合采用焚燒或熱解的資源化方式來消納鐵路站車生活垃圾[7-9,12]。

（1）以垃圾焚燒設備為基礎，拓展垃圾焚燒熱能利用技術(shù)。采用熱泵或吸收式制冷技術(shù)，滿足站段生活區(qū)供暖供冷需求，降低鐵路站段能源消耗。同時，也可吸納站段周邊垃圾，拓展垃圾處理及供暖供冷服務區(qū)域。

（2）在吸納站段以外周邊垃圾、拓展站段服務區(qū)域時，垃圾熱解技術(shù)設備可滿足減量化、無害化和資源化的處理要求。站外生活垃圾分類難度高于站內(nèi)垃圾，其中難免混入一些金屬等物質(zhì)。這些混合物焚燒過程中，在金屬氧化物的催化作用下會產(chǎn)生大量的二英等污染物。而熱解技術(shù)能夠在絕氧條件下裂解成小分子還原性氣體，整個熱解爐內(nèi)氧含量極低，可抑制二英等污染物產(chǎn)生，因而能避免“鄰避效應”。典型的垃圾熱解處理工藝流程如圖1所示。

表2 某鐵路車站生活垃圾物理組分[10] %

表3 城市典型生活垃圾物理組分[11]%

圖1 典型垃圾熱解處理工藝流程

4 適于鐵路站車生活垃圾處理技術(shù)分析

焚燒是生活垃圾熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)中應用最為廣泛的成熟技術(shù)，其中爐排爐焚燒技術(shù)是世界上主流技術(shù)之一。氣化和熱解屬于高級熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)，這些技術(shù)更復雜，目前投入商業(yè)運行的案例較少。由于鐵路站車生活垃圾成分易分選、成分單一、熱值高，無論焚燒還是熱解均能取得較好效果，但仍需要從以下角度分析處理模式。

（1）從經(jīng)濟性角度，焚燒或熱解處理設施應考慮規(guī)模化。生活垃圾焚燒系統(tǒng)技術(shù)比較復雜，投資規(guī)模大，技術(shù)門檻要求高，不僅要求以高額投資基礎為支撐，而且需規(guī)模效應和政府補貼才能保證生活垃圾焚燒廠的順利運營。

（2）從污染物排放角度，焚燒相同數(shù)量的垃圾，小型焚燒廠與大型焚燒廠相比，將產(chǎn)生更多的污染物質(zhì)。資料顯示，小型垃圾焚燒爐的二英產(chǎn)生量是大型焚燒爐數(shù)十倍。

（3）從資源化程度角度，熱解技術(shù)的優(yōu)勢高于焚燒。例如，油泥、輪胎、保溫泡沫等特殊物料，焚燒煙塵產(chǎn)量高，污染控制難度大，熱解技術(shù)不僅能從中提取出高附加值產(chǎn)品，而且污染物產(chǎn)量少，在未來處理技術(shù)應用中潛力巨大[7,13]。

5 結(jié)束語

隨著生活垃圾相關管理政策要求的日益嚴格和鐵路生活垃圾管理處置問題的日益突出，實現(xiàn)鐵路生活垃圾的減量化和資源化技術(shù)將成為未來研發(fā)的重點方向。而鐵路站車生活垃圾具有成分相對簡單、易分類、熱值高等特點。實際研發(fā)過程中需從經(jīng)濟性、污染物排放、資源化程度等方面，選擇適于鐵路站車生活垃圾的處理技術(shù)，焚燒或熱解技術(shù)在無害化、減量化和資源化方面具有較大優(yōu)勢，熱解技術(shù)具有低二英和低粉塵等優(yōu)點，是今后鐵路站車生活垃圾減量化和資源化研發(fā)的重點技術(shù)。