開挖篩分在填埋場(chǎng)生活垃圾資源化利用中的應(yīng)用

摘要：有效治理庫(kù)容飽和的生活垃圾填埋場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)污染源清除、庫(kù)容騰退再利用、生活垃圾資源化利用的有效途徑。以某城市生活垃圾填埋場(chǎng)為例，通過對(duì)比原位厭氧封場(chǎng)、原位好氧修復(fù)、整體搬遷減量和開挖篩分等技術(shù)，采用開挖篩分技術(shù)方案。填埋場(chǎng)垃圾堆體開挖后進(jìn)行多級(jí)篩分，開挖篩分期間做好滲濾液收集導(dǎo)排與處理、雨污分流控制、二次污染防治等工作，篩分得到建筑垃圾、碎石、廢鐵、輕質(zhì)物和腐殖土等分離物。根據(jù)各分離物的理化性質(zhì)，可分別進(jìn)行資源化利用，最終取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：開挖篩分；填埋場(chǎng)；生活垃圾；資源化利用

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）07-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.036

Application of excavation and screening in the resource utilization of Domestic waste in landfills

CUI Shiming

（Jining City Urban Operation Management Service Center， Jining 272000， China）

Abstract： Effective management of saturated domestic waste landfills is an effective way to achieve pollution source removal， capacity evacuation and reuse， and resource utilization of domestic waste. Taking a domestic waste landfill as an example， the excavation screening technology scheme is adopted by comparing in-situ anaerobic sealing， in-situ aerobic remediation， overall relocation reduction， and excavation screening techniques. After the excavation of the landfill waste heap， multi-stage screening is carried out， during the excavation and screening period， measures are taken to collect， guide and treat leachate， control rainwater and sewage separation， and prevent secondary pollution， and separate materials such as construction waste， gravel， scrap iron， lightweight materials， and humus soil are obtained through screening. According to the physical and chemical properties of each separated substance， it can be utilized as a resource separately， ultimately achieving good economic， environmental， and social benefits.

Keywords： excavation and screening; landfill; domestic waste; resource utilization

生活垃圾是指人們?cè)谌粘；顒?dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物，它是城市運(yùn)行和發(fā)展的必然產(chǎn)物。生活垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康具有一定的危害，必須對(duì)其進(jìn)行妥善地處理。我國(guó)生活垃圾的處理方式主要有堆肥、焚燒和填埋等，但我國(guó)生活垃圾無(wú)害化處理技術(shù)起步較晚，目前，生活垃圾處理仍以填埋方式為主[1]。隨著城市化建設(shè)的加快，生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增加。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)許多生活垃圾填埋場(chǎng)面臨庫(kù)容不足的問題?；诖吮尘埃瑢?duì)在役或封場(chǎng)填埋場(chǎng)內(nèi)的陳腐垃圾進(jìn)行開挖篩分處理，已成為填埋場(chǎng)庫(kù)容循環(huán)再利用的有效措施。開挖篩分作為一種填埋場(chǎng)治理技術(shù)，可以有效消除污染源，實(shí)現(xiàn)填埋垃圾資源化，并能達(dá)到填埋場(chǎng)庫(kù)容循環(huán)再利用的目的，備受社會(huì)關(guān)注[2]。近年來(lái)，我國(guó)不斷完善填埋場(chǎng)生活垃圾開挖篩分與資源化利用技術(shù)，多地已實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用[3-5]。因此，將開挖篩分技術(shù)應(yīng)用于某城市生活垃圾填埋場(chǎng)，以進(jìn)一步論證該技術(shù)的有效性。

1 生活垃圾填埋場(chǎng)概況

該生活垃圾填埋場(chǎng)占地面積為255 333.33 m2，始建于2006年5月，2007年8月投入運(yùn)行。該填埋場(chǎng)主要配套建設(shè)有垃圾庫(kù)區(qū)工程、道路工程、垃圾滲濾液處理工程和填埋氣收集發(fā)電工程等。垃圾庫(kù)區(qū)工程和道路工程均實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地的全覆蓋，采用高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）防滲膜覆蓋，以保證雨污分流及惡臭控制效果。垃圾滲濾液處理工程采用化學(xué)氧化+曝氣生物濾池工藝，使垃圾滲濾液出水水質(zhì)符合《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的要求。填埋氣收集發(fā)電工程布設(shè)填埋氣收集管網(wǎng)，將收集后的填埋氣用于發(fā)電。

2020年4月，該填埋場(chǎng)的庫(kù)容達(dá)到飽和，停止接收生活垃圾，累計(jì)填埋生活垃圾約220萬(wàn)m3，實(shí)行封場(chǎng)處理。該填埋場(chǎng)已使用10多年，有效降低生活垃圾對(duì)周邊環(huán)境的影響。為了滿足填埋場(chǎng)庫(kù)容循環(huán)再利用的要求，并實(shí)現(xiàn)存量垃圾的減量化、無(wú)害化與資源化處置，要在較短的時(shí)間內(nèi)完成該生活垃圾填埋場(chǎng)的修復(fù)治理。治理完成后，填埋場(chǎng)各項(xiàng)土壤、地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 生活垃圾填埋場(chǎng)治理方案比選

庫(kù)容飽和的填埋場(chǎng)治理方法主要有原位厭氧封場(chǎng)、原位好氧修復(fù)、整體搬遷減量和開挖篩分等。經(jīng)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比選，該生活垃圾填埋場(chǎng)采用開挖篩分作為治理方案。開挖篩分技術(shù)路線的治理效果較為徹底，可以有效改善周邊生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，開挖篩分既能實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)垃圾的減量化、無(wú)害化及資源化處置，變廢為寶，又能有效解決填埋場(chǎng)庫(kù)容難題，滿足填埋場(chǎng)庫(kù)容循環(huán)再利用的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2.1 原位厭氧封場(chǎng)

原位厭氧封場(chǎng)技術(shù)是以原有的填埋場(chǎng)為基礎(chǔ)，通過必要的堆體整形，修建坡面平臺(tái)、邊坡排水渠和雨水邊溝等，做好填埋氣體及滲濾液導(dǎo)排處理，對(duì)垃圾堆體進(jìn)行覆蓋和植被恢復(fù)，最終消除垃圾堆體的安全隱患，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的。原位厭氧封場(chǎng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、施工周期可控等優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)的庫(kù)容循環(huán)再利用。

2.2 原位好氧修復(fù)

原位好氧修復(fù)技術(shù)是向堆體內(nèi)注入空氣，以好氧狀態(tài)使堆體中的有機(jī)物快速實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，消除對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。原位好氧修復(fù)技術(shù)可顯著縮短堆體穩(wěn)定化時(shí)間，抑制有毒有害物質(zhì)的再生，但治理成本較高，污染治理不徹底。

2.3 整體搬遷減量

整體搬遷減量技術(shù)是整體挖出填埋場(chǎng)的陳腐垃圾，并將其運(yùn)至其他填埋場(chǎng)進(jìn)行規(guī)范化治理。整體搬遷減量技術(shù)能夠徹底地治理填埋場(chǎng)污染，并能實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)的庫(kù)容循環(huán)再利用，但治理成本較高，而且沒有考慮生活垃圾的資源化利用。

2.4 開挖篩分

開挖篩分技術(shù)是指在原有環(huán)境條件下挖出填埋場(chǎng)的陳腐垃圾，并借助篩分系統(tǒng)對(duì)陳腐垃圾進(jìn)行分離，將分離的填埋物進(jìn)行處置或資源化再利用。開挖篩分技術(shù)能夠消除填埋場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)垃圾的減量化、無(wú)害化、資源化處置以及填埋場(chǎng)的庫(kù)容循環(huán)再利用[6]。

3 開挖篩分技術(shù)路線工藝流程

開挖篩分技術(shù)路線的主要工藝流程包括開挖前好氧預(yù)處理、垃圾堆體開挖、垃圾篩分、滲濾液收集導(dǎo)排與處理、雨污分流控制、二次污染防治等。

3.1 開挖前好氧預(yù)處理

為加快填埋場(chǎng)穩(wěn)定化進(jìn)程，快速去除有害氣體和臭味，減少滲濾液產(chǎn)生量，對(duì)垃圾堆體進(jìn)行好氧穩(wěn)定化處理。好氧穩(wěn)定化處理是在垃圾堆體內(nèi)布設(shè)注液井、注氣井以及排氣井，通過風(fēng)機(jī)向注氣井內(nèi)注入新鮮空氣，以提高垃圾中有機(jī)物的分解速率，同時(shí)收集并回灌滲濾液至堆體。在好氧微生物的作用下，垃圾中的有機(jī)物快速降解，迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。好氧穩(wěn)定化處理大約需要16 d，在此時(shí)段內(nèi)，堆體具備開挖條件。

3.2 垃圾堆體開挖

使用挖掘機(jī)挖出陳腐垃圾，并通過自卸卡車將其運(yùn)送至篩分處。在開挖過程中，按照相應(yīng)方法開挖垃圾堆體。依據(jù)垃圾堆體的現(xiàn)狀高程，對(duì)開挖區(qū)進(jìn)行劃分。為減少垃圾暴露時(shí)間，將每個(gè)開挖區(qū)劃分為若干開挖單元，每個(gè)開挖單元的面積不超過500 m2。垃圾堆體開挖前，應(yīng)對(duì)挖方作業(yè)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行核算，并采取有效的加固措施。垃圾堆體按照自上而下的順序進(jìn)行開挖。為避免防滲結(jié)構(gòu)層的破壞，不得挖至填埋庫(kù)區(qū)防滲結(jié)構(gòu)層，當(dāng)開挖至距離防滲結(jié)構(gòu)層30～50 cm的位置時(shí)，改用人工開挖。

3.3 垃圾篩分

將運(yùn)送至篩分處的陳腐垃圾送進(jìn)板式給料機(jī)，再經(jīng)過勻料機(jī)進(jìn)入篩分系統(tǒng)。在篩分過程中，振動(dòng)棒條篩將粒徑不小于200 mm的大件垃圾（主要是建筑垃圾及碎石）分離出來(lái)，篩下物進(jìn)入孔徑為100 mm的一級(jí)滾筒篩分機(jī)再次篩分。經(jīng)一級(jí)篩分后，篩上物通過磁選系統(tǒng)分離出廢鐵，通過風(fēng)選系統(tǒng)分離出輕質(zhì)物，通過人工分選分離出雜物。經(jīng)一級(jí)滾筒篩分后，篩下物進(jìn)入孔徑為40 mm的二級(jí)滾筒篩分機(jī)篩分，經(jīng)二級(jí)篩分后，篩上物通過旋轉(zhuǎn)耙分離出輕質(zhì)物，其余為雜物。經(jīng)二級(jí)篩分后，篩下物進(jìn)入生物質(zhì)分離器分離出腐殖土和雜物，具體篩分過程如圖1所示。

3.4 滲濾液收集導(dǎo)排與處理

在各開挖區(qū)設(shè)置截面尺寸為1.0 m×1.0 m（寬×高）的臨時(shí)集水溝和規(guī)格為5 m×3 m×3 m（長(zhǎng)×寬×高）的臨時(shí)集水坑，對(duì)開挖過程產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)行收集導(dǎo)排。首先，通過臨時(shí)集水溝將未下滲到庫(kù)底的滲濾液收集到臨時(shí)集水坑內(nèi)，然后輸送至滲濾液調(diào)節(jié)池，再通過兩級(jí)碟管式反滲透膜進(jìn)行處理，出水達(dá)標(biāo)后外送至城市污水管網(wǎng)。

3.5 雨污分流控制

垃圾含水率高，將產(chǎn)生大量滲濾液，為了減少滲濾液的產(chǎn)生，每天應(yīng)根據(jù)垃圾開挖量盡量減小填埋單元，禁止雨天作業(yè)。當(dāng)日開挖后的區(qū)域及時(shí)覆蓋，最大限度地降低進(jìn)入垃圾堆體的雨水量。此外，每層垃圾開挖完成后，在填埋場(chǎng)上游設(shè)置臨時(shí)雨水明溝，并鋪設(shè)高密度聚乙烯防滲膜，將雨水明溝截留的雨水排至填埋庫(kù)區(qū)的截洪溝內(nèi)。

3.6 二次污染防治

開挖篩分具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)施過程必須做好二次污染防治。為了防止塑料袋等白色污染物隨風(fēng)飄散，開挖現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置防飛散網(wǎng)，避免給周圍環(huán)境帶來(lái)二次污染。采用防水土工布對(duì)垃圾開挖面做好覆蓋，確保垃圾無(wú)法飛散及雨水無(wú)法進(jìn)入。為避免陳腐垃圾的跑冒滴漏，運(yùn)輸應(yīng)采用封閉式車輛。為有效控制噪聲，避免夜間作業(yè)，采用滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的低噪設(shè)備。在設(shè)備運(yùn)行過程中，應(yīng)盡量降低設(shè)備振動(dòng)水平，保證平穩(wěn)運(yùn)行。篩分作業(yè)期間，應(yīng)布設(shè)好通風(fēng)除塵除臭系統(tǒng)，以去除粉塵及惡臭氣體。

4 填埋場(chǎng)生活垃圾資源化利用分析

填埋場(chǎng)生活垃圾開挖篩分后，得到建筑垃圾、碎石、廢鐵、輕質(zhì)物和腐殖土等，最終實(shí)現(xiàn)生活垃圾的資源化利用，達(dá)到節(jié)約能源的目的。具體資源化利用方向如圖2所示。

4.1 建筑垃圾及碎石利用

振動(dòng)棒條篩分離的水泥塊、磚瓦石塊等可運(yùn)至建筑垃圾處置場(chǎng)處理或者回填處理，也可進(jìn)行破碎篩分，用于制作再生磚及再生混凝土。

4.2 廢鐵利用

磁選系統(tǒng)分離出廢鐵，可利用化學(xué)溶劑清洗廢鐵表面的油污和鐵銹，然后將其外售給廢品收購(gòu)站。另外，可直接將廢鐵送到煉鋼廠。廢鐵是一種低碳資源，利用廢鐵煉鋼能夠有效降低碳排放。

4.3 輕質(zhì)物利用

生活垃圾篩分的輕質(zhì)物含有大量廢舊塑料。廢舊塑料在填埋場(chǎng)存放年份較久，不考慮將其重新加工為制品。廢舊塑料熱值較大，為24 000 kJ/kg左右，并不受降解的影響。因此，將輕質(zhì)物制成一定熱值的固體回收燃料，優(yōu)先交由發(fā)電廠進(jìn)行焚燒發(fā)電。

4.4 腐殖土利用

生物質(zhì)分離器分離的腐殖土應(yīng)進(jìn)行有機(jī)質(zhì)含量檢測(cè)，當(dāng)達(dá)到《綠化種植土壤》（CJ/T 340—2016）的要求，并且符合《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600—2018）時(shí)，可將腐殖土應(yīng)用于與人接觸較少的林地，作為綠化底肥。

5 結(jié)論

庫(kù)容達(dá)到飽和后，生活垃圾填埋場(chǎng)需要進(jìn)行封場(chǎng)治理。該填埋場(chǎng)采用開挖篩分資源化利用工藝，可有效控制存量生活垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)存量垃圾的減量化、無(wú)害化與資源化，并滿足庫(kù)容循環(huán)再利用的要求。在生活垃圾開挖篩分過程中，應(yīng)重點(diǎn)做好滲濾液收集導(dǎo)排與處理、雨污分流控制、二次污染防治等工作，避免生活垃圾影響周邊生態(tài)環(huán)境和作業(yè)工人的身體健康，為安全開挖及高效篩分創(chuàng)造有利條件。生活垃圾經(jīng)多級(jí)篩分后，可得到建筑垃圾、碎石、廢鐵、輕質(zhì)物和腐殖土等分離物，各分離物的資源化利用可以實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

1 范曉平，董學(xué)光，陳曉偉，等.生活垃圾填埋堆體開挖、篩分異味控制措施研究[J].節(jié)能，2023（4）：70-72.

2 張美蘭，蘭盛澤，唐 佶，等.生活垃圾填埋場(chǎng)高齡期陳垃圾開采篩分方法研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2021（3）：69-74.

3 楊 帆.非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)治理技術(shù)研究探討：以北京某非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)為例[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2019年科學(xué)技術(shù)年會(huì)——環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用分論壇.2019.

4 陳偉洲.生活垃圾填埋場(chǎng)治理技術(shù)方案探究[J].低碳世界，2022（12）：31-33.

5 葛恩燕，胡 超.生活垃圾填埋場(chǎng)開采篩分處置技術(shù)研究：以臥旗山垃圾填埋場(chǎng)為例[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2022（5）：88-93.

6 鮑君香，方旭東，陳 寶.初步探討填埋場(chǎng)垃圾資源化可行性[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2020（7）：165-167.