礦化垃圾處理工藝及設備開發(fā)探討

陳 磊，谷學峰

(天津渤海環(huán)保工程有限公司 天津300300)

科學與社會

礦化垃圾處理工藝及設備開發(fā)探討

陳 磊，谷學峰

(天津渤海環(huán)保工程有限公司 天津300300)

闡述了礦化垃圾的概念、開采意義和礦化垃圾的處理工藝，重點對礦化垃圾分選處理進行了工藝介紹，對所需設備選型進行了描述。提出生活垃圾填埋場是一座巨大的生物反應器，是一筆巨大的財富資源。因此，對填埋場中礦化垃圾的安全合理開采既可以實現(xiàn)對資源的回收和利用，又可以利用空間用來填埋新的生活垃圾，值得推廣應用。

礦化垃圾 處理工藝 篩分處理

我國城市生活垃圾嚴重制約著城市的發(fā)展，解決城市垃圾已成為社會的一個焦點問題。垃圾填埋是目前城市生活垃圾處理的主要方式，隨著人口的不斷增加，生活垃圾的產(chǎn)量也越來越多，所需填埋場的面積也越來越大。但對于寸土寸金的城市，要不斷提供新的填埋場以滿足需要是非常困難的，甚至是不可能的。解決這個問題的一個可行的方法就是把礦化垃圾進行開采，這不僅可充分利用礦化垃圾的可回收物品，還可以對騰出的空間重新填入新垃圾，從而極大延長了填埋場的使用年限。

1 礦化垃圾的應用現(xiàn)狀

礦化垃圾是指在填埋場中填埋多年，基本達到穩(wěn)定化，可進行開采利用的垃圾。與一般土壤相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機質(zhì)含量高、陽離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強的特點。

垃圾經(jīng)過足夠的填埋年限其有機物已基本分解，剩余主要成分為塑料、橡膠、織物等可燃物，可為焚燒廠提供大量輔助燃料。2011年3月，國務院常務會議提出“加快存量垃圾治理”，為填埋場礦化垃圾的開采與利用提供了政策上的指引和扶持。

研究表明，大連填埋場 10年填埋齡的垃圾挖出后，均散發(fā)出新翻泥土的清新氣息，沒有其他異味。在外觀組成上，除大塊塑料、碎玻璃、石子、塊狀竹木、動物骨頭等大顆粒無機物和難降解有機物隨處可見外，其余細粒部分狀似土壤類物質(zhì)，黑色、分散、質(zhì)粒較均勻。由此可見，6年以上填埋齡垃圾在外觀性狀上已完全不具有原始垃圾的特征，基本腐化為較穩(wěn)定的似土壤類物質(zhì)，已可以考慮開采使用。

在我國，已經(jīng)填埋的生活垃圾基本上采用混合收集的方式，而未分類收集可回收利用的資源。通過對開采出來的垃圾進行篩分，可回收利用的資源有：①可燃物，如塑料、橡膠、纖維、木、竹等；②金屬，包括鐵金屬；③筑路材料，如磚頭、石塊、瓦片、磁片等；④玻璃；⑤垃圾篩分細料土，可用作園林綠化營養(yǎng)土。

通過對礦化垃圾的開采可以使填埋場重復使用，可以延長填埋場使用年限，騰出可觀的填埋容量，還可以減少封場費用，將填埋場址改作他用，提高土地價值，改善填埋場周圍生態(tài)環(huán)境等。

2 礦化垃圾處理工藝研究

2.1 垃圾填埋場基本特征研究

收集垃圾填埋場相關資料，并重點通過現(xiàn)場勘探與取樣分析，對垃圾填埋場的地質(zhì)特征、地下水情況和垃圾特性等進行全面診斷，明確垃圾的礦化度、含水率、粒度分布及理化組成，為后續(xù)工作提供依據(jù)。

2.2 垃圾填埋場加速礦化技術研發(fā)

采用“垃圾層強注空氣-導出氣體生物凈化”基本工藝，研究注氣管和導氣管的布置方案，建立注風參數(shù)與礦化度的關系曲線，確定導出氣體生物凈化的最佳工藝參數(shù)，最終形成一套高效且經(jīng)濟實用的加速垃圾礦化技術。

2.3 礦化垃圾安全開挖篩分技術研發(fā)

礦化垃圾開采是指老齡填埋場開挖、挖出物篩分以及再利用等過程。其開采的主要目的是填埋場地修復；回收可燃物、金屬類與營養(yǎng)土等資源；減少封場維護費用；釋放填埋庫容，延長填埋場服務年限等。主要步驟是加速垃圾礦化——垃圾開采——篩分與處理——二次回填。

根據(jù)現(xiàn)場情況，研究垃圾開挖作業(yè)與垃圾倒運方案；確定篩分系統(tǒng)對開挖垃圾的篩分效果；對開挖過程中的環(huán)境影響因子進行識別，建立污染氣體實時在線監(jiān)測與報警系統(tǒng)；建立操作人員安全與健康保護機制。

2.4 挖出物生態(tài)化處理成套技術開發(fā)

分析礦化垃圾篩分所得腐殖土的營養(yǎng)成分與有害物含量，研發(fā)腐殖土改良及速生林和綠化草皮高效培植技術；結(jié)合原生垃圾的低位熱值，建立礦化垃圾篩分所得可燃物輔助焚燒發(fā)電技術；研發(fā)礦化垃圾篩分所得石材與焚燒爐渣混合生產(chǎn)免燒路面磚技術。如圖1所示，優(yōu)化集成上述關鍵技術，開展存量垃圾生態(tài)化處理項目可行性研究，全面評估其技術與經(jīng)濟可行性，并實施工程示范；制定存量垃圾生態(tài)化處理相關作業(yè)、技術與產(chǎn)品的規(guī)程、標準及規(guī)范，為后續(xù)推廣提供技術指導。

圖1 存量垃圾生態(tài)化處理技術集成與示范Fig.1 Integration and demonstration of ecological treatment technology for accumulated refuse

3 礦化垃圾篩分處理設備開發(fā)

3.1 破碎預處理系統(tǒng)

破碎是所有固體廢物處理方法必不可少的工序，垃圾處理中常采用顎式破碎機進行預處理，破碎后原來組成復雜不均勻的廢物變得混合均一，為分選提供要求的入選粒度，從而更有利于提取其中的有用物質(zhì)與材料；而且破碎可以防止不可預料的大塊、鋒利的固體廢物破壞運行中的處理機械。破碎機械選型必須充分考慮固體廢物所特有的復雜破碎過程，并充分考慮破碎能力、固體廢物的性質(zhì)和破碎產(chǎn)品的粒徑大小等，綜合以上因素做出選擇。破碎預處理便于實現(xiàn)固體廢物的資源化加工，使原來的聯(lián)生礦物或聯(lián)結(jié)在一起的異種材料等單體分離，為分選提供了入選粒度，從而提取其中的有用材料，實現(xiàn)了廢物的再循環(huán)利用。

3.2 物料輸送系統(tǒng)

由于垃圾一般成分復雜，有的甚至含有危險廢物，具有傳染性、腐蝕性、放射性等特性，對人類或其他生物構成危害或是存在潛在危害，因此輸送環(huán)節(jié)必須采用密封輸送。由于成分復雜，常使用封閉式皮帶機或埋刮板輸送機進行輸送。采用全封閉化處理，還可以防止作業(yè)過程中臭氣的擴散和蚊蠅細菌的滋生。皮帶機通常工作可靠、平穩(wěn)、輸送量大、距離遠，而且可以在整個輸送長度上進行裝料和卸料；埋刮板輸送機結(jié)構簡單、體積小、密封性能好、安裝維修比較方便；能多點加料、多點卸料，工藝選型及布置較為靈活；在輸送飛揚性、有毒、高溫、易燃易爆的物料時，可改善工作條件，減少環(huán)境污染。皮帶輸送機主要是根據(jù)運輸能力與輸送帶寬度運行阻力等確定。埋刮板輸送機型號有：通用型、熱料型、純堿專用型(普通型、高效型)、糧食專用型、水泥專用型、電廠專用型等，根據(jù)輸送量、輸送要求和輸送環(huán)境進行綜合選擇，做出設備選型。

3.3 粒度分選系統(tǒng)

為了使粗細物料通過篩面而分離，必須使物料和篩面之間具有適當?shù)倪\動，使物料按顆粒大小分層，大顆粒石材用于制磚，所得的小顆粒部分用于研發(fā)腐殖土改良及速生林和綠化草皮高效培植技術。因為垃圾成分的復雜性，優(yōu)先選用滾筒篩。滾筒裝置傾斜安裝于機架上。電動機經(jīng)減速機與滾筒裝置通過聯(lián)軸器連接在一起，驅(qū)動滾筒裝置繞其軸線轉(zhuǎn)動。當物料進入滾筒裝置后，由于滾筒裝置的傾斜與轉(zhuǎn)動，使篩面上的物料翻轉(zhuǎn)與滾動，合格物料(篩下產(chǎn)品)經(jīng)滾筒后端底部的出料口排出，不合格的物料(篩上產(chǎn)品)經(jīng)滾筒尾部的排料口排出。由于物料在滾筒內(nèi)的翻轉(zhuǎn)、滾動，使卡在篩孔中的物料可被彈出，防止篩孔堵塞。滾筒篩運行平穩(wěn)，噪聲較低；結(jié)構簡單，維修方便；篩分筒可封閉，易于密閉收塵，使垃圾不易出現(xiàn)外泄；具有整機可靠性高，一次性投資較少等優(yōu)點。滾筒篩的選型一般由過篩量、生產(chǎn)能力、電機功率、外形尺寸等綜合考慮做出設備選型。

3.4 風力分選系統(tǒng)

風選將垃圾中以可燃性物料為主的輕組分和以無機物為主的重組分分離，以便分別回收利用或處理。通過風選的塑料、橡膠、織物等可燃物，可為焚燒廠提供輔助燃料。大量實驗數(shù)據(jù)顯示，宜采用水平氣流風選機。該機從側(cè)面進風，固體廢物經(jīng)破碎和篩分后，定量進入機內(nèi)，當廢物在機內(nèi)下落時，被鼓風機鼓入的水平氣流吹散，固體廢物中各組分沿不同軌跡分別落入輕質(zhì)組分、重質(zhì)組分收集槽內(nèi)，從而達到分選的目的。離心式風機是根據(jù)動能轉(zhuǎn)換為勢能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動能轉(zhuǎn)換成勢能(壓力)。離心式風機的葉片，按其出口安裝角的大小可分為后彎式、前彎式、徑向等形式。后彎式葉片的彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，出口安裝角小于 90,°；徑向葉片的出口方向為徑向，出口安裝角等于 90,°；前彎式葉片的彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同，出口安裝角大于 90,°。離心式風機選型必須根據(jù)垃圾成分中輕物質(zhì)密度ρ求出風口的壓力和風機的安裝尺寸，再進行綜合考慮。

4 結(jié) 語

生活垃圾填埋場是一座巨大的生物反應器，是一筆巨大的財富資源。因此，對填埋場中礦化垃圾的安全合理開采既可以實現(xiàn)對資源的回收和利用，又可以騰出新的空間用來填埋新的生活垃圾，從而解決了傳統(tǒng)意義上的填埋法占地大、資源利用率低的缺點，適合我國當前的社會與經(jīng)濟水平，值得推廣應用?！?/p>

［1］ 陽小霜，趙由才. 生活垃圾填埋場礦化垃圾的開采與綜合利用[J]. 有色冶金設計與研究，2007(2)：151-154.

［2］ 潘終勝，趙由才，湯金輝，等. 大規(guī)模礦化垃圾開采工程研究[J]. 有色冶金設計與研究，2007(2)：141-143.

［3］ 錢小青，牛東杰，樓紫陽，等. 填埋場礦化垃圾資源綜合利用研究進展[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2006(2)：62-64.

［4］ 李華，趙由才. 填埋場穩(wěn)定化垃圾的開采、利用及填埋場土地利用分析[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2000(2)：56-57.

On Aged Refuse Treatment Technology and Equipment Development

CHEN Lei，GU Xuefeng
(Tianjin Bohai Environmental Protection Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China)

The definition, mining significance and treatment processes of aged refuse were described，especially the sorting process of aged refuse and equipment selection. It points out that municipal solid waste landfill is a giant bioreactor as well as a huge treasure. Therefore，the safe and reasonable mining of aged refuse in landfills not only can realize the recovery and utilization of resources，but also make spaces to dump newly produced household garbage and is worthy popularization and application.

aged refuse；treatment process；screening treatment

X798

A

1006-8945(2015)07-0089-02

2015-06-10