适于铁路站车生活垃圾处理技术分析

王晓伟，薛 强，水春雨，沈 骏，李 鹏，左秀成

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所，北京 100081；2.航天中心医院 后勤保障处，北京 100049；3.中国铁道科学研究院集团有限公司 北京中铁科节能环保新技术有限公司，北京 100081）

1 概述

我国铁路覆盖区域人口密度较大，随着经济和城镇化的快速发展，带动了铁路迅猛发展，铁路垃圾也随之产生，进而带来了安全运行、环境卫生、收集、运送和处理处置等系列问题。据统计，某大型客运站2017年年产垃圾量超过9 000 t，日产50 t以上，高峰期甚至过百吨。站车生活垃圾成分较市政垃圾相对单一，且可回收比例较大[1]，站车生活垃圾的科学处置愈发受到关注和重视。我国铁路自1999年实施列车垃圾定点投放，对沿线站车垃圾进行收集、中转清运处置[2-4]，目前铁路站段生活垃圾的最终处理主要有以下3种方式。

（1）外委市政处理系统处理方式。对于距离城市较近、城市垃圾处理设施较完善的铁路站段，站车生活垃圾以车上收集、站台定点投放、车下并入市政系统集中处理的模式为主[4]，站车生活垃圾基本得到了妥善处置。但因偏远中小站区尚不具备垃圾清运及配套处理系统，这一方式主要适用于大城市附近的较大铁路站段，尚不能完全覆盖和解决全部铁路站车生活垃圾的处理问题。

（2）自行处理的简易焚烧减量化方式。对于偏远站区和偏远铁路施工期工人聚集地的生活垃圾需要就地消纳处理，采用简易焚化炉将垃圾焚烧减量后，进行简易填埋。这一方式主要被一些经济条件较好、所在地用地紧张、区段环境要求的站段所采用[4]。受简易焚化炉处理垃圾易带来二次空气污染等诸多因素制约，该方式较少被铁路站段采用。

（3）简易填埋处理方式。选择天然或人工低洼地形，如沟谷、取土坑等，将收集的垃圾由站段集中进行简易填埋。该方式因施工简单、节省成本，目前被个别中小站段所采用。然而此简易填埋的处理方式，未综合考虑防渗、气液导排、渗滤液处理等措施，会引起土壤地下水等二次污染[4]。

近些年，针对生活垃圾处理处置问题国家陆续出台了一系列政策条例，其中国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部于2016年12月31日印发的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》的通知(发改环资[2016] 2851号)指出，到2020 年底，具备条件的直辖市、计划单列市和省会城市(建成区)实现原生垃圾“零填埋”，建制镇实现生活垃圾无害化处理能力全覆盖[5]。因此，实现生活垃圾的减量化技术将成为主要研发目标。

2 生活垃圾处理工艺比较

现有生活垃圾的主要处理工艺有卫生填埋、堆肥、焚烧、热解，以及其他纳入当地市政垃圾处理系统进行处理的方式。4种常见工艺如表1所示。

2.1 卫生填埋

生活垃圾的卫生填埋技术是利用自然代谢机能，按照工程理论和土工标准对垃圾进行土地填埋处理及有效控制，最终目的是实现生活垃圾的无害稳定处置。垃圾卫生填埋是将垃圾和覆盖土交替进行填埋，层与层都要压实；垃圾埋堆中要预置导气管，目的是将堆坑中产生的气体导出；埋场底部要做防水层，以防止垃圾渗滤液渗入地下水造成二次污染。此外，埋场底部要设置渗滤液导出管，目的是将渗滤液导出，进而展开后续处理达标后排放。铁路站车垃圾中塑料含量高，降解速度慢，热值高，填埋工艺一方面不利于减量化，另一方面不能实现资源化而造成浪费，不适合铁路站车生活垃圾的处理。

2.2 堆肥

国家相关部门越来越重视和鼓励研究、开发可腐废弃物的资源化回收技术，大力推广堆肥技术，实现碳氮磷营养物回收利用。堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥2种，前者应用比较广泛，在好氧条件下，短时间内完成垃圾的发酵分解，并利用分解过程产生的热量使温度升至60℃至80℃，达到无害化的目的。缺点是能耗较大，所产生的臭气需收集处理。

堆肥是一种常见的餐厨垃圾处理方式，也可用于污水污泥的处理。铁路站车垃圾中有机组分含量高，但其中塑料占比较大，堆肥法不能适用于塑料降解，堆肥耗时长，减量化效果不佳，并且我国堆肥质量认证体系尚不健全，堆肥产品的社会认可程度低。

2.3 焚烧

垃圾焚烧是对生活垃圾进行高温焚烧处理的工艺，其原理是在高温条件下(800℃～ 1 000℃)，垃圾可燃成分与空气(氧气)发生剧烈的化学反应，然后放出热量，最终产生副产物是高温燃烧气体、残渣等[6]。城市生活垃圾成分复杂，分选效果差，在燃烧过程中易产生二英、飞灰等有害物质。而与城市生活垃圾的组分不同，铁路站车生活垃圾易分类，热值高，燃烧过程中产生的二英含量极少，适合采用焚烧法。

表1 4种典型生活垃圾处理工艺比较

2.4 热解

热解是在无氧或缺氧条件下，利用低中高温使生活垃圾有机高分子成分实现化学键断裂，形成气液固形态物质。热解的产物为热解炭、热解气(如氢气、甲烷和一氧化碳等)和热解油(焦油、水、酸等)[7-9]。热解技术的优点是避免产生二英，在有机固体废弃物的无害化、减量化和和资源化方面具有优势。

3 铁路站车生活垃圾处理技术选择

3.1 铁路站车生活垃圾组成

铁路站车生活垃圾主要包括列车、车站广场候车室及站段生活区垃圾，其中约75%为列车垃圾、25%为生活区垃圾。某铁路车站生活垃圾组分如表2所示，城市典型生活垃圾组分如表3所示。

从表2可以看出，食物残渣等可腐殖化成分占40%左右，纸张和塑料类约20% ～ 30%，其他成分含量较少，竹木类以一次性筷子为主，金属以易拉罐和啤酒瓶盖等为主。综合来看，铁路站车生活垃圾可以分为3大类：一为餐厨垃圾、食品残渣等易腐成分，二为可回收利用成分，三为不可直接回收利用成分[10]。值得注意是铁路站车生活垃圾中的饮料瓶、金属、玻璃等可回收物质可被列车或车站保洁人员处理。铁路站车生活垃圾成分及区域性差异较大，基本是以有机类可燃成分为主(大于85%)，与市政生活垃圾相比热值高和回收价值大[2-3,11]，从另一个角度说明，铁路站车原生生活垃圾质量较好，有利于回收和资源化利用。

对比表2和表3可知，铁路站车生活垃圾的组分较城市生活垃圾简单，而且有机类比重较大，无机类比重较小；以有机垃圾和可回收垃圾为主，难降解或消纳处理的物质很少[10]。因此，通过源头分类收集、分类清运、分类处置等，铁路站车生活垃圾处理难题将会得到根本性解决。

3.2 铁路站车生活垃圾处理技术选择

由于铁路站车生活垃圾中塑料含量远高于城市生活垃圾，显然填埋和堆肥法不能满足垃圾的处理要求，因而更适合采用焚烧或热解的资源化方式来消纳铁路站车生活垃圾[7-9,12]。

（1）以垃圾焚烧设备为基础，拓展垃圾焚烧热能利用技术。采用热泵或吸收式制冷技术，满足站段生活区供暖供冷需求，降低铁路站段能源消耗。同时，也可吸纳站段周边垃圾，拓展垃圾处理及供暖供冷服务区域。

（2）在吸纳站段以外周边垃圾、拓展站段服务区域时，垃圾热解技术设备可满足减量化、无害化和资源化的处理要求。站外生活垃圾分类难度高于站内垃圾，其中难免混入一些金属等物质。这些混合物焚烧过程中，在金属氧化物的催化作用下会产生大量的二英等污染物。而热解技术能够在绝氧条件下裂解成小分子还原性气体，整个热解炉内氧含量极低，可抑制二英等污染物产生，因而能避免“邻避效应”。典型的垃圾热解处理工艺流程如图1所示。

表2 某铁路车站生活垃圾物理组分[10] %

表3 城市典型生活垃圾物理组分[11]%

图1 典型垃圾热解处理工艺流程

4 适于铁路站车生活垃圾处理技术分析

焚烧是生活垃圾热化学转化技术中应用最为广泛的成熟技术，其中炉排炉焚烧技术是世界上主流技术之一。气化和热解属于高级热化学转化技术，这些技术更复杂，目前投入商业运行的案例较少。由于铁路站车生活垃圾成分易分选、成分单一、热值高，无论焚烧还是热解均能取得较好效果，但仍需要从以下角度分析处理模式。

（1）从经济性角度，焚烧或热解处理设施应考虑规模化。生活垃圾焚烧系统技术比较复杂，投资规模大，技术门槛要求高，不仅要求以高额投资基础为支撑，而且需规模效应和政府补贴才能保证生活垃圾焚烧厂的顺利运营。

（2）从污染物排放角度，焚烧相同数量的垃圾，小型焚烧厂与大型焚烧厂相比，将产生更多的污染物质。资料显示，小型垃圾焚烧炉的二英产生量是大型焚烧炉数十倍。

（3）从资源化程度角度，热解技术的优势高于焚烧。例如，油泥、轮胎、保温泡沫等特殊物料，焚烧烟尘产量高，污染控制难度大，热解技术不仅能从中提取出高附加值产品，而且污染物产量少，在未来处理技术应用中潜力巨大[7,13]。

5 结束语

随着生活垃圾相关管理政策要求的日益严格和铁路生活垃圾管理处置问题的日益突出，实现铁路生活垃圾的减量化和资源化技术将成为未来研发的重点方向。而铁路站车生活垃圾具有成分相对简单、易分类、热值高等特点。实际研发过程中需从经济性、污染物排放、资源化程度等方面，选择适于铁路站车生活垃圾的处理技术，焚烧或热解技术在无害化、减量化和资源化方面具有较大优势，热解技术具有低二英和低粉尘等优点，是今后铁路站车生活垃圾减量化和资源化研发的重点技术。