存余垃圾挖采篩分與資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

耿曉夢，魏 然，伍 娜，趙由才,2，周 濤,2*，吳 軍

(1.同濟大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；2.上海污染控制與生態(tài)安全研究院，上海 200092；3.南京大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210023)

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，生活垃圾產(chǎn)生量也日益增長。據(jù)《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》中城市市容環(huán)境衛(wèi)生相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)[1]，2017年全國存在無害化處理廠(場)1013座，其中衛(wèi)生填埋場654座；無害化處理能力679889 t/d，衛(wèi)生填埋360524 t/d；無害化處理量21034.16萬t，其中衛(wèi)生填埋12037.62萬t?？梢钥闯?，填埋依然是我國目前生活垃圾處理處置的主要手段。

除了已被納入統(tǒng)計的衛(wèi)生填埋場外，國內(nèi)還存在大量非正規(guī)填埋場。而在非正規(guī)垃圾填埋場和未達標的垃圾衛(wèi)生填埋場中的垃圾，以及正規(guī)填埋場中早期的礦化垃圾，由于未經(jīng)過無害化處理和及時妥善的回收再利用，會對周邊環(huán)境造成極大影響[2]。將這類垃圾統(tǒng)稱為存余垃圾。

目前我國存余垃圾儲量巨大，不僅存在嚴重的二次污染，還占用了大量的土地資源。通過對國內(nèi)外填埋場中存余垃圾的組分及特性進行研究和分析，發(fā)現(xiàn)存余垃圾篩分后，主要成分為腐殖土、篩上輕質(zhì)物(如塑料、織物等)以及建筑無機骨料(如磚石、混凝土等)[3-4]，雖然潛在資源巨大，但填埋場存余垃圾挖采物的資源化利用卻仍存在產(chǎn)品附加值低、需求量不穩(wěn)定等問題[5]。因此，如何實現(xiàn)填埋場中存余垃圾的治理、分類資源化及高值化再生利用成為目前國內(nèi)環(huán)境保護研究工作的重點內(nèi)容。

1 存余垃圾開采及篩分

填埋場存余垃圾在經(jīng)歷8年及以上的填埋時間之后，有機物完全或接近完全降解為簡單無機物或腐殖質(zhì)，基本達到完全無害化狀態(tài)，可進行開采篩分及資源化利用[6-7]。目前，針對存余垃圾開采全過程，主要工藝包括堆體整形覆蓋、好氧通風(fēng)預(yù)處理、邊坡支護、堆體降水與滲濾液收集處理、堆體開挖與場內(nèi)轉(zhuǎn)運、存余垃圾分選、篩分物處理處置與資源化以及二次污染控制等。

其中，分選環(huán)節(jié)主要用于實現(xiàn)存余垃圾精細分類。存余垃圾在開采過程中，經(jīng)分選系統(tǒng)處理后，主要獲得腐殖土、可燃物及建筑無機骨料三大主要成分，所占比例分別為50%～60%、20%～30%及10%～15%[8]。針對其后續(xù)出路，可通過清潔提質(zhì)等預(yù)處理去除附著在表面的污染物，從而進行進一步資源化利用。

2 腐殖土利用

趙由才[9]等人通過對填埋場礦化垃圾中腐殖土特性進行分析發(fā)現(xiàn)，腐殖土中含有豐富的有機質(zhì)、微生物及營養(yǎng)元素，具有優(yōu)良的理化性質(zhì)，既可作為沃土用作城市綠化，也可作為性能優(yōu)越的生物反應(yīng)器填料或介質(zhì)使用。目前國內(nèi)填埋場開采出的存余垃圾，其篩下腐殖土的利用方式主要包括作城市綠化用土或用于礦坑回填。

腐殖土雖具有優(yōu)良的性能及巨大的資源化利用價值，但目前腐殖土的資源化再生利用仍然存在一些問題。例如，溫州某填埋場通過對存余垃圾進行開采及分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場分選出的腐殖土具有有機物含量高、含鹽量高、含重金屬的三大特點。將腐殖土用作礦坑回填雖然減少外運成本，但需經(jīng)穩(wěn)定化處理，且回填要求較高；若作城市綠化用土，也需要通過預(yù)處理，以達到腐殖土做綠化用土的標準—《綠化種植土壤》(CJ/T 340-2016)。

此外，腐殖土中含有較多顆粒較小的碎石、碎玻璃等無機物。例如，貴陽、東莞等南方地區(qū)，由于夏季降水量較大，大雨沖刷后腐殖土中有機質(zhì)流失，殘余較多碎石、碎玻璃，對腐殖土作綠化用土的觀感和作用造成影響，可以通過對腐殖土進行干法或半濕法清潔，以去除無機物，提高腐殖土質(zhì)量。

3 篩上輕質(zhì)物利用

存余垃圾中的篩上輕質(zhì)物包括塑料和織物等，其中以塑料為主要成分。目前廢舊塑料再生主要工藝分為熱熔造粒和制塑料棒。熱熔造粒主要工藝過程包括破碎、清洗、熔融拉條、切斷造粒及打包，工藝及設(shè)備較為復(fù)雜，對原料要求也較高。泉州某塑料分揀中心以垃圾回收站及分揀站中的廢舊塑料為原料，通過人工分揀的方式，將塑料精細分類后進行熔融造粒，再生粒子出售至下游企業(yè)重新生產(chǎn)塑料制品，再生產(chǎn)品質(zhì)量較高，銷路良好。雖然與填埋場挖采的存余垃圾中廢舊塑料的潔凈情況有一定差異，但性能差異較小，填埋場塑料經(jīng)適當(dāng)干濕法清洗之后，即可進行資源化利用。

制塑料棒工藝較為簡單，直接將混雜有廢舊塑料、織物等的篩上輕質(zhì)物破碎、擠壓成型即可。再生的塑料棒可供下游企業(yè)生產(chǎn)鋁塑板、下水道管材等。該工藝省去了熱熔造粒環(huán)節(jié)，不僅減少配套設(shè)施，節(jié)省成本，降低二次污染，且對廢舊塑料原料的清潔程度、質(zhì)量及混雜程度要求都較低，原料特性更接近于填埋場存余垃圾中廢舊塑料特性。因此，存余垃圾中的廢舊塑料和化學(xué)纖維，可采用和參考該工藝進行處理和利用。

無論采用哪種資源再生工藝，清潔提質(zhì)是目前廢舊塑料處理及再生利用的關(guān)鍵。目前國內(nèi)工廠都采用水洗方式清潔廢塑料，雖然清洗水循環(huán)利用，但仍存在含鹽量高、產(chǎn)泥量大的弊端，可采用干洗(包括砂洗和氣洗)為主濕法為輔的多效組合潔凈技術(shù)[10]，不僅可以大幅降低污泥產(chǎn)量，節(jié)約用水，干洗產(chǎn)生的腐殖土還可經(jīng)處理后作城市綠化用土，實現(xiàn)資源多級利用。

4 建筑無機骨料利用

存余垃圾中建筑無機骨料主要包括磚石及混凝土。目前國內(nèi)存余垃圾中建筑無機骨料的出路主要為回填。但這種方法仍然存在一些弊端，主要因為建筑無機骨料數(shù)量多、體積大，若全部采用回填的話會占據(jù)大量的土地資源；此外，部分建筑無機骨料中含有有害物質(zhì)，回填會對地下水造成安全隱患。

存余垃圾中建筑無機骨料經(jīng)污染去除及潔凈后可進行資源再生利用，其方向包括鋪路、制再生骨料及微粉、制再生建材(如再生混凝土、再生無機混合料、地面磚、透水磚等)以及一些新型再生產(chǎn)品等。新型再生產(chǎn)品例如水性涂料，通過將建筑無機骨料進行粉末功能化，并結(jié)合水性涂料制備過程，研發(fā)新型建筑無機骨料水性涂料[11]，可實現(xiàn)存余垃圾中建筑無機骨料的資源化及高附加值再生。

5 結(jié)論

存余垃圾雖然存在嚴重的二次污染，但潛在資源巨大，對存余垃圾實現(xiàn)分類資源化及高附加值再生利用，不僅達到治理污染的目的，還實現(xiàn)了固廢的高效利用，節(jié)省了再生產(chǎn)品的原料。同時，對填埋場中存余垃圾進行開采利用，也是對填埋場及周邊土地價值的釋放，對社會、經(jīng)濟、資源、環(huán)保都具有重大意義。但國內(nèi)針對存余垃圾的分類資源化及再生利用在實際工程中仍然存在一些問題，例如原料的清潔提質(zhì)及預(yù)處理等。未來也需要不斷研發(fā)新工藝、新技術(shù)，并進行集成與創(chuàng)新，達到存余垃圾高值化資源再生利用的目的，真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。