摘要水泥窯無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)檢測方法、試劑材料、儀器設(shè)備等方面對生活垃圾檢測技術(shù)進(jìn)行探討。

消除生活垃圾等廢棄物的污染，實(shí)現(xiàn)其無害化、減量化和資源化處置，已成為我國必須解決的重大環(huán)境課題。現(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，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。

目前針對生活垃圾化學(xué)特性檢測方法，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)特性檢測的術(shù)語和定義，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個項(xiàng)目的檢測方法和質(zhì)量控制。由于生活垃圾成分復(fù)雜，增加了檢測生活垃圾化學(xué)成分準(zhǔn)確性的難度，本文將對公司水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，不同狀態(tài)下的檢測方法及所用設(shè)備等進(jìn)行闡述介紹，為相關(guān)企業(yè)開展垃圾檢測試驗(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)同處置過程中可燃物經(jīng)過分選后入分解爐進(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)的垃圾檢測的成分也不一樣，可燃物一般檢測熱值、全硫、氯含量等；而不可燃物則需要檢測重金屬、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、過氧化氫、EDTA、無水碳酸鈉、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

3.1 含水率的檢測——稱量法

參照原煤收到基水分的檢測方法，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)目的測定。

3.2 有機(jī)質(zhì)檢測——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——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定。準(zhǔn)確稱取過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。結(jié)果參考《氟化物測定方法》（GB 5750—85）采用離子選擇電極法進(jìn)行測定及計(jì)算。

3.4 pH值的測定

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)使用說明書，選擇與被測試樣pH接近的兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。測定時輕輕轉(zhuǎn)動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

4.1 氯含量的檢測——艾士卡法

參照CJ/T 96—2013中生活垃圾氯檢測方法，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铩Ｓ梅兴∵^濾，在酸性介質(zhì)中，加入氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液及過量的硝酸銀溶液，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——氧彈法

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

4.3 灰分的測定

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，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——艾士卡法

參照《煤中全硫的測定方法》（GB/T 214—2007）中艾士卡法來檢測全硫?；驹頌樵嚇优c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

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

5.1 硫含量的檢測

生活垃圾不可燃物中硫的檢測包括全硫和三氧化硫的測定，全硫用艾士卡法（同可燃物全硫測定方法）測定，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)行測定，而不采用直接鹽酸溶解-硫酸鋇重量法進(jìn)行測定，對比檢測結(jié)果見表1。

對同一檢測參數(shù)，采用相同或不同檢測方法進(jìn)行重復(fù)檢測，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)果與堿熔法測定數(shù)據(jù)較相近，可信度較高。

5.2 全分析的測定

生活垃圾不可燃物的化學(xué)全分析包括LOI、CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3，但由于沒有可參考的檢測標(biāo)準(zhǔn)，我們參照國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥用硅質(zhì)原料化學(xué)分析方法》（JC/T 874—2009）的堿熔法對試樣處理后滴定檢測，同時也用壓片法X-射線熒光光譜儀掃描直接測定。兩種實(shí)驗(yàn)方法對比數(shù)據(jù)見表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)果對比整體上誤差都較小，只有極個別有超差情況，由此可見采用氫氧化鈉熔樣-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

6.1 總鉻、鎘、鉛的測定——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)特性通用檢測方法》（CJ/T 96—2013）里面對生活垃圾消解液中總鉻、鎘、鉛的測定，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濕試樣，沿管壁加入1.5 mL過氧化氫，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。

元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制方法見表3。

6.2 汞、砷的檢測—原子熒光光譜法（AFS）

生活垃圾消解液中汞、砷的檢測我們采用微波消解-原子熒光光譜法進(jìn)行定量檢測，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)過微波消解后，其中有機(jī)和無機(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，發(fā)出特征波長的熒光，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，確定試樣中待測元素的含量。

7 結(jié)束語

（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，才能更好地對其進(jìn)行資源化、無害化處理，提高生活垃圾協(xié)同處置的利用率。生活垃圾成分復(fù)雜、波動大，因此選擇合適的檢測方法至關(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，其結(jié)果準(zhǔn)確、速度快，節(jié)約成本。

（3）針對不同類型的樣品采用不同的檢測方法對檢測結(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)行測定，而不可燃物三氧化硫采用氫氧化鉀堿熔法測定結(jié)果比較準(zhǔn)確。