摘要水泥窯無(wú)害化處置生活垃圾已成為環(huán)境治理的最優(yōu)方案，得到了廣泛的應(yīng)用。目前不同區(qū)域不同季節(jié)生活垃圾組分波動(dòng)較大，準(zhǔn)確掌握生活垃圾的化學(xué)成分和特性，合理調(diào)整配料方案，可變廢為寶，提高協(xié)同處置效率。本文從生活垃圾相關(guān)檢測(cè)方法、試劑材料、儀器設(shè)備等方面對(duì)生活垃圾檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討。

消除生活垃圾等廢棄物的污染，實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化、減量化和資源化處置，已成為我國(guó)必須解決的重大環(huán)境課題?，F(xiàn)有多種生活垃圾處置方式，其中水泥窯協(xié)同處置生活垃圾具有明顯的優(yōu)勢(shì)，首先高溫條件可有效防止二噁英等的排放，避免二次污染，其次生活垃圾也可替代原燃材料，實(shí)現(xiàn)固廢全量化處理和綜合利用。然而作為水泥生產(chǎn)企業(yè)，需考慮到生活垃圾入窯摻加量會(huì)影響水泥熟料性能和水泥窯熱工系統(tǒng)，因此準(zhǔn)確掌握生活垃圾的化學(xué)成分和特性，嚴(yán)格把控?fù)饺肓烤途哂蟹浅Ｖ匾囊饬x。

目前針對(duì)生活垃圾化學(xué)特性檢測(cè)方法，僅有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 96—2013比較全面的規(guī)定了生活垃圾化學(xué)特性檢測(cè)的術(shù)語(yǔ)和定義，樣品的采集與制備，氯、總磷、總鉻、有機(jī)質(zhì)、pH值和重金屬元素等16個(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)方法和質(zhì)量控制。由于生活垃圾成分復(fù)雜，增加了檢測(cè)生活垃圾化學(xué)成分準(zhǔn)確性的難度，本文將對(duì)公司水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，不同狀態(tài)下的檢測(cè)方法及所用設(shè)備等進(jìn)行闡述介紹，為相關(guān)企業(yè)開(kāi)展垃圾檢測(cè)試驗(yàn)提供參考。

1 生活垃圾的分類

生活垃圾分為原生態(tài)垃圾、垃圾可燃物和不可燃物等，在水泥窯協(xié)同處置過(guò)程中可燃物經(jīng)過(guò)分選后入分解爐進(jìn)行高溫焚燒，而不可燃物則是進(jìn)行配料后當(dāng)做水泥原材料一起入窯煅燒生產(chǎn)熟料。各種狀態(tài)的垃圾檢測(cè)的成分也不一樣，可燃物一般檢測(cè)熱值、全硫、氯含量等；而不可燃物則需要檢測(cè)重金屬、硫、氯、R2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等成分。

2 主要儀器設(shè)備及藥品試劑

儀器設(shè)備：分析天平、馬弗爐、全自動(dòng)量熱儀、分光光度計(jì)、酸度計(jì)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀、X-熒光光譜儀、原子熒光光譜儀、微波消解儀等。藥品試劑：硝酸、硫酸、鹽酸、過(guò)氧化氫、EDTA、無(wú)水碳酸鈉、高氯酸、正己烷、輕質(zhì)氧化鎂、氟化銨、硫酸鐵銨、硼氰酸鉀、硫脲等。

3 原生態(tài)生活垃圾的檢測(cè)

3.1 含水率的檢測(cè)——稱量法

參照原煤收到基水分的檢測(cè)方法，準(zhǔn)確稱量5 kg的生活垃圾樣品放在干燥的容器內(nèi)，置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中，在105 ℃±5 ℃的條件下烘干9~10 h，期間經(jīng)常翻動(dòng)樣品確保樣品干燥完全，烘干至恒重后，取出置于干燥器中冷卻至室溫，稱量、直至兩次稱量之差小于樣品總量的百分之一，計(jì)算出樣品的含水率。妥善保存烘干后的樣品，用于生活垃圾其他項(xiàng)目的測(cè)定。

3.2 有機(jī)質(zhì)檢測(cè)——灼燒法

參照標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 96—2013中生活垃圾有機(jī)質(zhì)檢測(cè)方法，稱取烘干后試樣約2.0 g，精確至0.000 1 g，置于已恒重的瓷坩堝中（坩堝空燒2 h）。將坩堝放入馬弗爐中，從低溫升起，在600 ℃下恒溫6~8 h后取出坩堝移入干燥器中，冷卻后稱重，再將坩堝重新放入馬弗爐中在同樣溫度下灼燒10 min，取出冷卻稱重，直至恒重，用失去的質(zhì)量計(jì)算出樣品有機(jī)質(zhì)含量。此方法稱樣量按照2.0 g計(jì)算，檢出限為0.5%。

3.3 總氟含量的檢測(cè)——離子選擇電極法

參照標(biāo)準(zhǔn)HJ 873—2017中土壤 水溶性氟化物和總氟化物的測(cè)定離子選擇電極法，用堿熔法提取，在提取液中加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，用氟離子選擇電極法測(cè)定。準(zhǔn)確稱取過(guò)100目篩樣品試樣約0.2 g（精確至0.000 1 g）于鎳坩堝中，加入2.0 g氫氧化鈉，加蓋，放入馬弗爐中。溫度控制程序：初始溫度300 ℃保持100 min，升溫至560 ℃±10 ℃保持30 min。冷卻后取出，用熱水（約80~90 ℃）溶解，全部轉(zhuǎn)移至聚乙烯燒杯中，溶液冷卻后全部轉(zhuǎn)入100 mL比色管中，緩慢加入5.0 mL鹽酸（1+1），混勻，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，靜置待測(cè)。結(jié)果參考《氟化物測(cè)定方法》（GB 5750—85）采用離子選擇電極法進(jìn)行測(cè)定及計(jì)算。

3.4 pH值的測(cè)定

稱取生活垃圾試樣約5g于50mL燒杯中，加入0.1 mol/L KCl溶液40 mL，攪拌均勻后放置30 min。按照酸度計(jì)使用說(shuō)明書，選擇與被測(cè)試樣pH接近的兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。測(cè)定時(shí)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯促使溶液均勻并達(dá)到電化學(xué)平衡，靜止片刻，待讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)記下pH值，結(jié)果保留兩位小數(shù)。

4 生活垃圾中可燃物的檢測(cè)

4.1 氯含量的檢測(cè)——艾士卡法

參照CJ/T 96—2013中生活垃圾氯檢測(cè)方法，準(zhǔn)確稱取0.5 g（精確至0.000 1 g）生活垃圾和艾士卡混合劑混合，放入馬弗爐中在680 ℃±20 ℃熔融3 h，將單質(zhì)氯、有機(jī)氯等變?yōu)槁然?。用沸水浸取過(guò)濾，在酸性介質(zhì)中，加入氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液及過(guò)量的硝酸銀溶液，再加入正己醇，以硫酸鐵銨作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫氰酸鉀溶液滴定，以硫氰酸鉀溶液的實(shí)際消耗量計(jì)算垃圾中氯的含量。此方法稱樣量按照0.5 g計(jì)算，氯含量的檢出限為0.05%。

4.2 熱值的檢測(cè)——氧彈法

參照GB/T 213—2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》和量熱儀《操作手冊(cè)》測(cè)定生活垃圾可燃物樣品的熱值，根據(jù)量熱儀的測(cè)定量程確定樣品稱樣量，檢測(cè)熱值的垃圾必須是測(cè)完含水量率后保存的垃圾樣品，稱樣量精確至0.000 1 g，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定2~3次。

4.3 灰分的測(cè)定

準(zhǔn)確稱量約5 g（精確至0.000 1 g）生活垃圾樣品，放入已在815 ℃±5 ℃的條件下烘干至恒重的坩堝中。將坩堝放入馬弗爐中，在30 min內(nèi)將爐溫緩慢升到300 ℃，保持30 min；再將爐溫升到815 ℃±10 ℃，在此溫度下灼燒3 h；停止灼燒，待溫度降至300 ℃左右時(shí)，將坩堝取出放在石棉網(wǎng)上，蓋上蓋，在空氣中冷卻5 min，然后將坩堝放入干燥器中，冷卻至室溫即可稱重。重復(fù)灼燒20 min，冷卻至室溫后稱重（兩次稱重相差小于0.000 3 g），根據(jù)差值計(jì)算灰分含量。

4.4 全硫的檢測(cè)——艾士卡法

參照《煤中全硫的測(cè)定方法》（GB/T 214—2007）中艾士卡法來(lái)檢測(cè)全硫。基本原理為試樣與艾士卡試劑混合灼燒，在弱酸性條件下使試樣中硫全部轉(zhuǎn)化成可溶性硫酸鹽，再加入氯化鋇溶液使硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，根據(jù)硫酸鋇質(zhì)量計(jì)算試樣中全硫的含量。

5 生活垃圾中不可燃物的檢測(cè)

生活垃圾不可燃物的成分復(fù)雜，暫無(wú)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可參考，結(jié)合目前水泥及原材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)多種方法試驗(yàn)比對(duì)，確定了合適的檢測(cè)方法。

5.1 硫含量的檢測(cè)

生活垃圾不可燃物中硫的檢測(cè)包括全硫和三氧化硫的測(cè)定，全硫用艾士卡法（同可燃物全硫測(cè)定方法）測(cè)定，三氧化硫參考《水泥用硅質(zhì)原料化學(xué)分析方法》（JC/T 874—2009）中堿熔融樣品的方法進(jìn)行測(cè)定，而不采用直接鹽酸溶解-硫酸鋇重量法進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

對(duì)同一檢測(cè)參數(shù)，采用相同或不同檢測(cè)方法進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)，是驗(yàn)證方法和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的保障。從表1數(shù)據(jù)可以看出，直接鹽酸溶解-硫酸鋇質(zhì)量法測(cè)定三氧化硫結(jié)果明顯偏低，主要是因?yàn)槔鴺悠烦煞州^復(fù)雜，直接采用酸溶無(wú)法將樣品完全溶解，以致有部分樣品漂浮在酸液表面，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。而壓片法X-射線熒光光譜儀掃描結(jié)果與堿熔法測(cè)定數(shù)據(jù)較相近，可信度較高。

5.2 全分析的測(cè)定

生活垃圾不可燃物的化學(xué)全分析包括LOI、CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3，但由于沒(méi)有可參考的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，我們參照國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥用硅質(zhì)原料化學(xué)分析方法》（JC/T 874—2009）的堿熔法對(duì)試樣處理后滴定檢測(cè)，同時(shí)也用壓片法X-射線熒光光譜儀掃描直接測(cè)定。兩種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2中結(jié)果可以看出，氫氧化鈉熔樣-滴定分析法與熒光光譜儀掃描結(jié)果對(duì)比整體上誤差都較小，只有極個(gè)別有超差情況，由此可見(jiàn)采用氫氧化鈉熔樣-滴定和熒光光譜儀掃描法都可分析不可燃物常規(guī)化學(xué)成分，且完全能滿足水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝要求。

6 生活垃圾中重金屬的檢測(cè)

6.1 總鉻、鎘、鉛的測(cè)定——電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）

依據(jù)《生活垃圾化學(xué)特性通用檢測(cè)方法》（CJ/T 96—2013）里面對(duì)生活垃圾消解液中總鉻、鎘、鉛的測(cè)定，此方法生活垃圾消解液中總鉻檢出限為0.01 mg/L、鎘為0.003 mg/L、鉛為0.05 mg/L。

稱取約0.3 g的試樣（精確至0.000 1 g）于微波消解管中，在通風(fēng)櫥內(nèi)向盛有試樣的消解管中加入少量去離子水潤(rùn)濕試樣，沿管壁加入1.5 mL過(guò)氧化氫，搖勻，進(jìn)行預(yù)消解，待反應(yīng)平穩(wěn)后，加入10 mL王水，使硝酸和試樣充分混合均勻，蓋上內(nèi)蓋，擰緊外蓋，均勻放入微波消解器中，關(guān)好爐門，按照儀器操作說(shuō)明書操作，選擇適當(dāng)?shù)墓β蔬M(jìn)行消解。消解結(jié)束，待冷卻后，取出消解管，擰下消解管蓋子，趕酸至1~2 mL，冷卻到室溫，過(guò)濾于50 mL容量瓶中，用蒸餾水洗滌數(shù)次，并將洗滌液移入容量瓶，定容，待測(cè)。

元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制方法見(jiàn)表3。

6.2 汞、砷的檢測(cè)—原子熒光光譜法（AFS）

生活垃圾消解液中汞、砷的檢測(cè)我們采用微波消解-原子熒光光譜法進(jìn)行定量檢測(cè)，生活垃圾消解液中汞的檢出限為0.005 μg/L，砷的檢出限為0.04 μg/L。

此方法主要依據(jù)為試樣經(jīng)過(guò)微波消解后，其中有機(jī)和無(wú)機(jī)態(tài)的汞、砷轉(zhuǎn)變?yōu)楣x子、砷離子，汞被硼氫化鉀（鈉）還原成原子態(tài)汞，砷被還原成三價(jià)，三價(jià)砷形成砷化氫，由載氣（氬氣）帶入原子化器中，在特制空心陰極燈照射下，基態(tài)原子被激發(fā)成高能態(tài)，受激發(fā)原子從高能態(tài)返回到基態(tài)時(shí)，發(fā)出特征波長(zhǎng)的熒光，其熒光強(qiáng)度與汞、砷含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列曲線比較，確定試樣中待測(cè)元素的含量。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）生活垃圾成分分析在垃圾處置行業(yè)中占有重要的地位，準(zhǔn)確分析出生活垃圾的各組分含量，才能了解其特性，才能更好地對(duì)其進(jìn)行資源化、無(wú)害化處理，提高生活垃圾協(xié)同處置的利用率。生活垃圾成分復(fù)雜、波動(dòng)大，因此選擇合適的檢測(cè)方法至關(guān)重要。

（2）水泥窯協(xié)同處置生活垃圾不可燃物常規(guī)化學(xué)分析可以采用氫氧化鈉熔樣—滴定的方法，有條件的話也可以采用X-射線熒光儀進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果準(zhǔn)確、速度快，節(jié)約成本。

（3）針對(duì)不同類型的樣品采用不同的檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性非常重要，生活垃圾可燃物全硫要采用艾士卡法進(jìn)行測(cè)定，而不可燃物三氧化硫采用氫氧化鉀堿熔法測(cè)定結(jié)果比較準(zhǔn)確。