垃圾分类处理背后的科学

《北京市生活垃圾管理条例》已于5月1日正式实施,标志着北京市生活垃圾分类步入了法治化、常态化、系统化的轨道。那么,垃圾如何分类?为什么要这样分类?分类后的垃圾又怎么处理?这些简单的问题背后都有科学道理。

1.垃圾应该怎样分类

现在,北京的垃圾分类是四分法:可回收物、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾。上海的分类也是四分法:可回收物、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾。在名称上有所不同,但实际上大致相当,北京的厨余垃圾和其他垃圾相当于上海的湿垃圾和干垃圾。

垃圾分类看似简单,背后有很多门道。严格的分类标准应该是不遗漏任何信息,也不重复任何信息。这种分类当然理想,但实际上难以实现,因为对任何事物和物质分类都不可能做到不重复。例如,报刊纸张既可以是可回收物,也可以是其他垃圾,把它们分为其中任何一类也都有利有弊。归为可回收物,有利于物质的再循环利用,但是处置过程比较麻烦,而且占用的空间较大;如果归于其他垃圾则大多用于燃烧,虽然燃烧的能源可用于发电,但也有污染环境之弊。

目前北京、上海实行的垃圾分类四分法,既有科学依据,又比较简易,有利于让公众接受和养成垃圾分类的习惯,在执行一段时间后,还可以调整。

从国际上来看,日本是从1980年开始实行垃圾分类回收的,如今被公认为世界上垃圾分类回收做得最好的国家之一。日本各地方政府都有权力对垃圾进行分类,一般而言,日本的垃圾可分为8大类:第1种是可燃垃圾,如厨余垃圾、衣服、橡胶制品、革制品、杂草等；第2类是不可燃垃圾,如餐具、厨具、玻璃制品、灯泡、小型家电等；第3类是粗大垃圾,就是比较大的垃圾,如自行车、桌椅、沙发、微波炉、烤箱、高尔夫球杆等；第4类是不可回收的垃圾,如水泥、砖瓦、农具、灭火器、废轮胎等;第5类是塑料瓶类,如饮料、酱油等的塑料瓶；第6类是可回收塑料类,如商品的塑料包装袋、牙膏管、洗发水瓶子等；第7类是有害垃圾,如干电池,水银式体温计等；第8类是资源垃圾,如报纸杂志、硬纸箱等。可以看出,日本的垃圾分类标准做得更细致。

2.垃圾焚烧需要将厨余垃圾分离

垃圾分类的目的是为了既快又好地处理(分解)垃圾。

目前垃圾处理的一个重要方式是焚烧,焚烧产生的热量还可以用来发电。日本是世界上垃圾焚烧处理比例最大的国家,在垃圾总处置中的比例约占80%,全国有垃圾焚烧设施1103个,总焚烧产能18.05万吨/日。2017年,在日本1103个垃圾焚烧项目中,754个项目开发了余热利用,占比68%;其中376个项目用于发电,占比34%。

《中国城镇生活垃圾焚烧发电产业发展报告(2017)》显示,中国垃圾发电装机容量已达到690万千瓦,年发电量超过350亿千瓦时,年垃圾处理量超过1.05亿吨,占全国城镇垃圾清运量的35%以上。

垃圾焚烧最重要的一个程序是将厨余垃圾(湿垃圾)分离出来,虽然厨余垃圾(湿垃圾)也可以焚烧,但是不好烧。从燃料优劣来区分,湿垃圾是劣质低热量燃料。

在没有垃圾分类之前,混合大量厨余垃圾(湿垃圾)的混合垃圾焚烧发电效率较低,每吨垃圾发电400-450度。但是,不含水分的垃圾焚烧效率最高,每吨发电可达600-800度。因此,从能量转换率来看,把厨余垃圾(湿垃圾)分离出去是一种比较科学的方式。

3.“榨干”厨余垃圾的油水

统计表明,全国生活垃圾中,厨余垃圾占50%以上。厨余垃圾包括剩菜剩饭,菜皮果皮,动物皮毛内脏等,在环境温度和微生物作用下容易腐败、腐烂,除了产生让人难以忍受的气味(主要是硫化氢、氨气、甲硫醇、甲胺、甲基硫等),还特别容易滋生蚊蝇。在大量微生物、蚊子、苍蝇、昆虫和小动物的共同作用下,人们的正常生活受到影响,同时还会传播疾病,如消化道和呼吸系统疾病,危害健康。厨余垃圾也是非洲猪瘟的重要传播途径。

即便厨余垃圾可以一烧了事,但是焚烧容易产生二噁英,同样污染环境。焚烧垃圾的温度需要保持在850℃之上,才能避免二噁英的产生。但厨余垃圾水分较多,焚烧时温度不容易达到高温,因而会产生较多的二噁英。此外,混合厨余垃圾的垃圾焚烧后也会产生较多的残渣,为15%-20%,但不包含厨余垃圾的垃圾焚烧后只产生约1.5%-2%的残渣。因此混合垃圾焚烧后如不处理,也会污染环境。

如果把厨余垃圾分开,则可以把它送到再生资源中心进行专门处理,在卸入受料机后,厨余垃圾中可利用的有机物经过处理,不到14小时就会转化成土壤调理剂产品;污水中的油脂会被提取后最终加工成生物柴油;不可利用的部分最终才被运送到焚烧厂发电。

4.可回收物分类以后才是“宝”

垃圾是放错了地方的资源,这主要是指可回收物。

可回收物在北京和上海的垃圾分类中都是一个大类。可回收物的本质是资源回收再利用(或循环再造),相对于垃圾遗弃,物质回收可以节省资源、降低温室气体排放、保护环境。在分类上,可回收物包含一般可回收物、低价值可回收物,如废纸张、废塑料、废玻璃制品、废金属、废织物等。

利用回收纸再造纸可以大大减少初次制浆过程中的林木、水、电消耗和污染物排放,至少可以节省约60%的能源和水。回收一吨废纸能生产800千克的纤维原料,拯救17棵大树,同时节省3立方米的垃圾填埋场空间,减少35%的水污染。

即便是低价值回收物,同样蕴含了巨大的经济价值。回收1吨废玻璃,可生产2000个500毫升玻璃瓶;回收1吨废钢铁,可生成0.9吨好钢,节约1.6吨铁矿石;回收1吨易拉罐,可生成1吨高质量铝块,可少采20吨铝矿石。

5.有害垃圾数量虽少危害巨大

有害垃圾虽然没有可回收物产生的财富大,但是对其回收对环境、生态的保护功居第一。

根据《生活垃圾分类制度实施方案》,有害垃圾主要包括:废荧光灯管,废电池,废温度计,废血压计,废药品及其包装物,废油漆、溶剂及其包装物,废杀虫剂、消毒剂及其包装物,废胶片及废相纸等。

虽然有害垃圾的量少,但危害巨大,废旧电池、灯管中含有的汞、铅、镉等重金属及酸、碱等电解溶液对环境和人的健康危害极大,尤其是老式荧光灯管中的汞含量平均为0.5毫克,能污染180吨地下水及周围土壤;水俣病就是慢性汞中毒导致的最典型的环境污染疾病,主要损害神经系统,同时会危及孕妇和胎儿。

对于有害垃圾,世界各国也在研发先进的技术来进行处理,首先是消除其有害性,其次是变害为利,重新使用。例如,等离子系统可用于处理各种废弃物,尤其是难处理的多种持久性有机污染物。中国目前也拥有了对废灯管、废电池等的处理技术。

延伸阅读

填埋垃圾造地——化腐朽为神奇

填埋垃圾造地也是一种有效处理垃圾的方式,一些国家做得比较好,如新加坡等。新加坡土地奇缺,便把垃圾处理消毒后进行填海造地,著名的实马高岛就是一个垃圾填埋新造的岛,位于新加坡本岛南部约8千米的地方。

日本也在把不可燃烧的垃圾经过压缩无害化处理后,填海造地。东京的台场娱乐区一半的土地都是通过垃圾填海造出的。

美国纽约也在2001年关闭其世界上最大的垃圾填埋场史坦顿岛,将其改造成公园,预计在2035年完成。