郭浩男 丁志斌

(中國人民解放軍陸軍工程大學，江蘇 南京 210007)

0 引言

21世紀是海洋的世紀，海島是海洋的重要組成部分。海島可以充當開發(fā)利用海洋資源的基地和探索遠海的橋頭堡，因此海島建設(shè)是海洋建設(shè)的關(guān)鍵。我國擁有諸多海島，面積大于500 m2的海島有7 300多個，海島陸域總面積近83萬km2[1]，這些具有經(jīng)濟、戰(zhàn)略價值的海島資源是我國的巨大財富。

海島遠離大陸、相對封閉。其隔離的地理特點造就了海島獨立的生態(tài)系統(tǒng)，與大陸相比，其環(huán)境容量小，生態(tài)脆弱，遭到破壞將很難恢復。長期以來海島生活垃圾處置以簡易填埋和簡易焚燒為主，因為垃圾總量小、成分簡單(以水產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工產(chǎn)生的漁業(yè)垃圾為主)其生態(tài)影響并不顯著。隨著島嶼的開發(fā)利用，功能區(qū)發(fā)展逐步完善，旅游業(yè)興起，島上人口激增。海島生活垃圾產(chǎn)量隨之增加，成分變得復雜，塑料、紙類、玻璃、金屬等組分占比上升。粗放的、原始的垃圾處置方式已經(jīng)不能滿足海島發(fā)展需求。島嶼建設(shè)、居民生產(chǎn)生活和游客游玩過程中產(chǎn)生的生活垃圾，日益成為危害海島生態(tài)系統(tǒng)，阻礙海島發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，生活垃圾處置成為海島環(huán)境保護最急需解決的問題。

1 海島生活垃圾處理現(xiàn)狀及評價

現(xiàn)行海島生活垃圾處置方式分為外運處置和本地處置兩種。距離大陸較近、人口較多且經(jīng)濟條件好的海島，生活垃圾由專用垃圾運輸船或車輛外運處置，如山東廟島群島、珠海萬山群島等。大部分島嶼采用本地處置的方式，如福建南日島、嶼頭島等[2]，它們有的居住人口較少，無條件建設(shè)車渡碼頭或購買專用垃圾運輸船，有的遠離大陸，垃圾運輸距離很遠，運輸成本非常高，政府無法持續(xù)性承擔運輸費用。

海島生活垃圾的本地處置方式較為原始且處置率低，多數(shù)生活垃圾簡單填埋[3]或不規(guī)范焚燒，部分隨意丟棄，不僅浪費資源還會污染海島空氣、土壤、地下水和周邊海域，環(huán)境風險巨大。

課題組對廣東外伶仃島垃圾處置方式進行了調(diào)研，具有較好的代表性，下面進行介紹和分析。

1.1 外伶仃島垃圾處理現(xiàn)狀

外伶仃島隸屬于珠海市擔桿鎮(zhèn)，位于珠海香洲東南部，西距珠海市區(qū)27.5海里，北距香港長洲6海里，面積4.23 km2，常住人口1 018人。外伶仃島分旱季(3月～5月)雨季(5月～12月)兩季，島上氣候宜人，旅游業(yè)發(fā)達，是珠海眾多海島中有名的旅游度假區(qū)。旅游分為淡季和旺季，旺季一般為5月～10月，上島旅游人數(shù)隨季節(jié)波動較大。

外伶仃島是一座黃崗巖的基巖海島，外伶仃島采用簡易焚燒和打包外運相結(jié)合的方式處理垃圾。島上西北角貨運碼頭附近設(shè)有垃圾轉(zhuǎn)運站、垃圾壓縮站焚燒爐，島上東南角海灣有一個露天建筑垃圾堆放場，見圖1。

生活垃圾通過垃圾轉(zhuǎn)運車收集、運輸至垃圾處理站處理，旺季每日轉(zhuǎn)運5次～6次，淡季每日轉(zhuǎn)運2次～3次，具體轉(zhuǎn)運次數(shù)根據(jù)垃圾日產(chǎn)生量決定。隨后，生活垃圾經(jīng)4名～5名工人分揀為四類，分別為：

1)可回收類垃圾，包括塑料泡沫，硬紙板，塑料瓶，金屬。可回收垃圾運回珠海，賣給回收站。

2)壓縮處理類垃圾，無法低溫熱解的垃圾，如玻璃、織物等。壓縮打包后運至珠海市垃圾場處理。

3)可焚燒處理垃圾，由于垃圾含水率較高，常需要加入含水率較低物料混合。垃圾焚燒站由四座焚燒爐組成，每座焚燒爐處理量為2 t/d，焚燒爐的設(shè)置能滿足最高日垃圾產(chǎn)量。

4)建筑垃圾及一些大件家具等，此類垃圾較為穩(wěn)定，運至海島東南角的海灣建筑垃圾堆放場。

1.2 外伶仃島垃圾處理現(xiàn)狀評價

2 海島生活垃圾特點分析

海島環(huán)境污染治理問題與大陸的農(nóng)村相似，但因海島的特殊自然條件，海島生活垃圾處置需要探討新的方式。

1)海島常駐人口相對少，旅游人口多，且波動大，這造成了海島生活垃圾具有相對分散、垃圾產(chǎn)量隨人流量變化大的特點。以外伶仃島為例，旅游旺季流動人口多達2 000 人/d，淡季流動人口不足300 人/d，到了冬季，甚至不足100 人/d，與之對應(yīng)，外伶仃島旺季垃圾產(chǎn)量7 t/d，淡季不足2 t/d。海島生活垃圾產(chǎn)量波動大，處置方法要具有靈活性，能適應(yīng)海島生活垃圾產(chǎn)量的波動。

2)海島位置偏遠，海島之間相對分散。由于突出的海路運輸成本，這類地區(qū)不能建設(shè)規(guī)模較大的集中垃圾處理廠，為降低垃圾處理成本，最佳的垃圾處置方式為小規(guī)模的就地處置。

3)面積有限，場地堅硬，不適合占地面積較大或涉及較大工程量的垃圾處置方式，如填埋法、堆肥法等。

4)環(huán)境容量小，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。海島不同于大陸，對于環(huán)境污染的承載力較弱，這要求海島生活垃圾處理后要實現(xiàn)穩(wěn)定化和無害化，減少垃圾處置過程和最終產(chǎn)物對環(huán)境帶來的負面影響。

5)海島生活垃圾含水率高、含氯組分多。由表1可知木竹、紙類垃圾含水率最高，塑料類垃圾比重較大，水產(chǎn)垃圾中主要成分為貝殼。為消除垃圾不完全燃燒造成的污染問題，GB 18485—2014生活垃圾焚燒污染控制標準規(guī)定生活垃圾焚燒煙氣要在溫度高于850 ℃的爐膛內(nèi)停留2 s以上。而高含水率的生活垃圾熱值較低，不僅干燥很難達到焚燒要求，垃圾中的氯元素也會造成設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。

表1 外伶仃島生活垃圾組分分析 %

海島生活垃圾處置的特殊有利條件是：

1)海島用電主要依靠柴油發(fā)電機組，煙氣余熱資源豐富。表2為2018年珠江口部分海島電網(wǎng)組成情況，可以看出東澳、桂山、外伶仃等島嶼，普遍使用柴油機供電。此外，東福山島作為我國最東的有人島嶼，居民用電常年依賴當?shù)伛v軍的柴油發(fā)電機組[5]。柴油發(fā)電機用于機械做功發(fā)電的能量與煙氣余熱熱值相當，即一臺1 000 kW的柴油機工作1 d，理論上產(chǎn)生煙氣的熱值約為8.7×107kJ。煙氣溫度在200 ℃～300 ℃之間，可以用于生活垃圾脫水干燥。

表2 部分海島電網(wǎng)組成 kW

2)海島漁業(yè)發(fā)達，貝殼類資源豐富，貝殼垃圾占比大。根據(jù)課題組調(diào)查，珠海外伶仃島貝殼占海島生活垃圾總量的9.96%，貝殼垃圾含水率高，熱值低，對于沿海地區(qū)而言，如何使其資源化一直是人們研究的課題。貝殼中95%的成分是碳酸鈣，其他為微量元素K,Na,Mg和有機貝殼素等[6]，和垃圾焚燒時添加的吸附劑——石灰石成分相近。貝殼與傳統(tǒng)鈣基吸附劑相比，質(zhì)地更加堅硬，且天然多孔[7]，是吸附氯化物、硫化物等酸性氣體及部分重金屬的理想材料[8，9]。程世慶等研究發(fā)現(xiàn)貝殼與石灰石相比具有更好的脫硫效果，筆者通過實驗得到貝殼比碳酸鈣具有更好的除氯效果。因此貝殼可以作為吸附劑與生活垃圾混合焚燒，從而減少煙氣污染。

3 海島生活垃圾處理方式探究

生活垃圾處理方法可以分為：填埋法、堆肥法、焚燒法、熱解法、固化法。表3對各種處理方式進行比較，并對其海島適用性進行分析。

表3 垃圾處理方式對比

4 海島生活垃圾處置路線探討

綜合考慮海島生活垃圾處理方法，海島自然環(huán)境條件及海島生活垃圾產(chǎn)生量、成分等因素，提出如圖2所示的海島生活垃圾處置流程。

海島生活垃圾經(jīng)過分揀挑出金屬、玻璃等不可燃物，利用柴油機煙氣干燥，適當破碎制成垃圾衍生燃料(RDF)，送入焚燒爐焚燒，最后灰分與金屬、玻璃等物質(zhì)可進行回收利用或無害化填埋。

貝殼無需單獨分揀，在焚燒過程中可代替?zhèn)鹘y(tǒng)鈣基吸附劑，減少焚燒產(chǎn)生有毒有害氣體。生活垃圾利用煙氣余熱干燥后不僅可以增加熱值，還有利于垃圾穩(wěn)定焚燒；此外，干燥還可以減少垃圾體積，去除臭味，消除病原菌，便于垃圾短期存放，減少垃圾產(chǎn)量波動的影響。

5 結(jié)語

海島生態(tài)環(huán)境日益受到重視，現(xiàn)行垃圾處置方式成本較高、環(huán)境污染較大。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)海島生活垃圾的兩個特征：1)海島柴油機煙氣余熱豐富，可作為垃圾干燥的熱源；2)海島生活垃圾中的貝殼可以起到凈化垃圾焚燒尾氣的作用。

本文通過對比幾種垃圾處置方式，結(jié)合海島生活垃圾特點，提出利用柴油機煙氣干燥生活垃圾，混入貝殼就地焚燒的處置方式。