矿化垃圾填埋场的综合治理

张博芳，张文涛

（1.保定市华锐方正机械制造有限公司，河北保定071000；2.北京铮实环保工程有限公司，北京100000）

矿化垃圾填埋场的综合治理

张博芳1，张文涛2

（1.保定市华锐方正机械制造有限公司，河北保定071000；2.北京铮实环保工程有限公司，北京100000）

以矿化垃圾作为研究对象，对矿化垃圾填埋场进行综合治理，使填埋场垃圾得到资源化利用，将填埋场土地恢复使用，提升垃圾资源化利用后产生的经济效益。

垃圾分选；矿化填埋场治理；陈腐垃圾治理

截止2009年底，我国共发布生活垃圾处理相关法规35部。其中法律1部：《固体废物污染环境防治法》；行政法规1部：《城市市容和环境卫生管理条例》；《城市生活垃圾管理办法》等部门规章9部；《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》等规范性文件24部。同时，发布了40余项标准规范。可见，国家对固废治理重视度和治理力度不断增加。

我国由于基础差、欠债多、历史遗留问题多等原因，目前在设市城市中仍有约50%的生活垃圾未实现无害化处理，在县城和建制镇中仍有近90%的生活垃圾未实现无害化处理，而村庄生活垃圾的无害化处理率更接近为零。另外，全国城镇有数十亿吨的存量生活垃圾未得到妥善处理，导致垃圾围城的现象日趋严重。其中，简易垃圾填埋场遍布全国众多乡镇，由于使用前往往没有经过专门的设计和建设，多是选择一些低洼地或者偏僻的山沟直接用来倾倒垃圾，带来了很多的环境问题及安全隐患。简易填埋场即使不再填垃圾，其对环境的影响仍将持续20年以上，对其进行污染治理与生态恢复是社会发展中必须解决的紧迫问题。

1 矿化垃圾定义及治理目标和意义

矿化垃圾也叫陈腐垃圾，是指在填埋场中填埋多年，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾。矿化垃圾场属于非正规填埋，主要表现以下方面。

1.1 选址不当

许多简易垃圾填埋场是过去垃圾堆放场稍加改进发展而来的，在选址、场地规划设计上存在严重缺陷，没有严格的防渗措施，为填埋场的污染控制及运行管理留下种种隐患。

1.2 污染环境

由于缺乏系统的规划设计，简易垃圾填埋场在污染控制方面十分薄弱，虽然采取了一些补救措施，由于缺乏系统性，效果并不明显。在国内一些地方，渗滤液污染地下及地表水问题突出，一些填埋场防洪系统过水能力不足，暴雨时洪水冲刷垃圾体产生大量的污水，造成了地表水的大面积污染；填埋场LFG无序排放引发的垃圾自燃、爆炸事故时有发生；填埋气体主要成分CH4、CO2均是温室气体，对环境的污染不容忽视，填埋气体中的多种非甲烷类有机物，尽管浓度很低，但其毒性强，含有多种“三致”物质，对环境和人类健康造成严重威胁。

1.3 扰民严重

填埋场产生的恶臭及蚊蝇鼠害对附近居民生活和身体健康带来影响，在一些地方，填埋场附近恶臭袭人，蚊蝇鼠害严重，引起周围居民强烈不满和社会公众的关注。

1.4 运行管理不规范，事故隐患多

由于没有分单元进行操作，填埋作业面大，不能及时有效覆盖；压实程度不够，垃圾体稳定性差，极易发生人身安全事故；填埋气体的无序排放，存在燃烧、爆炸的安全隐患。

简易垃圾填埋场无任何环境保护措施和标准，无渗滤液导排、填埋气体处理系统等。对区域内土壤、地下水和大气环境以及社会的影响非常严重。

国内外简易垃圾填埋场的综合治理普遍采用异地卫生填埋、筛分后异地处理和就地封场等3种技术路线。异地卫生填埋，该方法需另选场地，占用大量土地资源，建正规垃圾填埋场，投资大，不易操作；就地封场，该方法工期短、投资少、见效快、易操作，但不能释放土地资源，阻碍城镇发展规划，垃圾资源不能回收利用；筛分后异地处置，该方法虽工艺复杂、投资较大、工期较长等，但从国家长远发展来看，此方法较其他方法最宜可行，它可完全切除污染源，释放土地资源，垃圾资源化等。

垃圾填埋场治理工作是我国环境建设工作中一项重要内容，《国家环境保护“十二五”规划》、《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见》（国家［2011］9号）、《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理实施建设规划》（国发［2012］23号），均明确提到加快垃圾污染治理工作。同时为提高我国垃圾治理工作管理水平，2012年住房和城乡建设部城市建设司特制订《中华人民共和国住房和城乡建设部存量垃圾治理项目管理办法》，以确保此项工作规范有序进行。

2 治理思路

方案中可根据总预算成本和工期选择不同工艺执行路线，如执行止水帷幕费用高、工期长等；鉴于该填埋场垃圾含水率极高，挖出垃圾必须经过堆放、沥水后才可进分选线。遇到雨季降雨，如在户外分选，则工期将严重增加，见图1。

图1 填埋场治理方案路线图

3 垃圾筛分

分选是依据物料密度、颗粒大小、磁化性和光电性质等物理性质的差异，选用适当的设备和工艺，将物料分成性质相似的若干类的处理技术。该工程拟选用国内知名品牌保定方正机械厂制造的全自动机电一体化设备。

3.1 设备及处理流程

该成套设备由上料、分选、传输、打包及电控中心等各类单体设备拼装成生产线。其中分选设备由鳞板机和限料机组成，作用是由装载设备将垃圾装入垃圾分选线的上料机，经过限定数量均匀地传送到分选工序。

分选部分由振动筛选、滚筒筛选、磁选、风选等组成，振动筛分和滚筒筛分均是利用垃圾中的砖、石、陶粒、灰土等无机物质颗粒大小的差异和质量大小将其分离为200 mm以上的大粒垃圾，20～200 mm和20 mm以下等3类。其具体过程是，由上料机送来的垃圾经振动筛将其分选为200 mm以上和200 mm以下两类，200 mm以下的再送滚筒筛，通过滚筒筛的不同孔径和物料与筛板的相对运动，将其分为筛下的20 mm以下腐殖土和筛上20 mm以上混合物两部分，再输送至分选装置。经过滚筒散料将重质的无机物玻璃和铁磁物等分出。并由水平和斜向两个方向的风力（气流）将较轻物质向上带走或者水平方向带向较远地方，而同时重物料向上气流不能支撑和重物的惯性作用而沉降。在风选装置中将轻质杂物和重物分离，同时在筛下物出料口和风选重物出料口还安装磁选装置，利用磁化率差异性将20 mm以下和20 mm以上垃圾成分中的铁磁物、废电池等危险物分离。

通过分选将垃圾分选成200 mm以上的砖、瓦、石块及20～200 mm的无机物，20 mm以下的腐殖土，铁磁物和轻质物等四部分，并分别进行资源化处理利用，废电池等送危险废物处理厂处理。

传输是指传输设备，主要用于垃圾处理过程中的垃圾传输和分选物输出的专用设备。

打包为打包机，将筛出轻质可燃物打包，减少体积，利于运输及作资源化处理。

电控中心，即设备集成控制，自动化运行，减少人员作业过程中近距离接触，保证安全，且可观察整个分选线工作状况（图2）。

3.2 分选工艺

第一步：挖掘和运输。用挖掘机将陈腐垃圾挖出并装入自卸卡车的车厢内，运送到筛分设备处。

第二步：给料和预筛分。将挖掘的垃圾运至筛分设备处，倒入振动筛，在此将大体积建筑垃圾及其他不能直接筛分处理的垃圾预筛分，以减少或避免对设备造成的损害。

第三步：输送导料。上料机将物料输送至振动筛，通过振动筛后再输送至滚筒筛进行筛上物和筛下物的筛分。

第四步：滚筒式筛分。通过滚筒式筛分可将陈腐垃圾通过输送机筛出筛下物，并将筛上物输送入风选筛分设备。

第五步：（a）带输送及筛下物。（b）手选平台。通过滚筒筛后，筛下物腐殖土筛出后，进入皮带传送进行人工分选，将塑料袋等轻物质中裹着的建筑垃圾进行分选，增加筛上物的干净程度。

通过人工分拣,将输送带上的重物中所混有的电子产品、废油漆、废灯管、废日用化学品等分类拣出（其中日用化学品和过期药物经长期降解和化学反应，已达到不稳定状态不具备污染性），由于其中还夹杂部分塑料和轻物质，因此还要加一级风选，使这些物质中不再有塑料等轻质物料。

第六步：（a）风选。筛上物通过输送带进入风选仓，在可调风量、风速的风机作用下，将轻物质吹落到带风罩的输送链上，落下堆放，用抓斗送入打包机，重物落到缓冲装置的输送带上，轻质物料传输的皮带机均为密闭状态，防止了扬尘、飘洒所形成的二次污染。（b）打包。

第七步：筛上物建筑垃圾筛分。

第八步：经过分选处理后的各种物料处理。

粒径小于20 mm以下的腐殖土，用挖掘机装至自卸车内运输，用于山体园林绿化。

粒径大于20 mm的建筑渣土，以及大块建筑垃圾进行破碎后进行回填使用。

筛上物临时存放，后续进行资源化利用。经筛分后的轻质物经过打包机打包后，使用装载设备运输至库区堆放地点，码放整齐，为防止飘散，使用罩网覆盖，并做好防火措施。

陈腐垃圾中的废铁等金属非常少，少量金属在施工过程中随时由人工拣出。

图2 生活垃圾分选流程

4 回填工程

该项工作可将筛出的砖、石、瓦、砾直接回填坑中。但筛选下物腐殖土一般因其含有大量重金属、有机物等，直接回填至无任何防渗措施坑内，会造成二次污染，所以在原坑不作处理情况下，不建议直接将腐殖土回填。但腐殖土可小部分与素土混掺达标后可回填。

5 污染防治工程

填埋场甲烷气体正处于产气阶段，经常发生着火爆炸等现象。其含量大，浓度高，且有大量渗滤液积沉，给后续治理和施工带来巨大安全隐患。在治理的挖方、转运、分选和分选物处理处置中也会产生有毒有害气体和粉尘，对施工现场和周边环境造成危害。除应作好氧稳定前期处理、物料消纳方式和地点选择、腐殖土安全利用以外，施工过程中还应大力作好渗滤液处理，防治废气粉尘二次污染，沼气安全控制等工作。

5.1 臭气和粉尘防治

生活垃圾中有机质在填埋过程中处厌氧降解状态，会产生大量恶臭气体，其成分大体为三类。一类是含硫化合物，如硫化氢、二氧化硫、硫醇和硫醚等；第二类是碳氢化合物，如氨、酰胺和吲哚等；第三类是其他卤素及其延伸物、烃类和含氧的有机化合物等。其中浓度较高、影响较大的臭气有：氨气、硫化氢、甲硫醇、甲基硫等，还包含大量的挥发性有机成分。

具体除臭方案：在挖方区域和场界周围采用远程喷雾机每天对填埋区裸露垃圾面、现填埋作业面、污水沟及填埋场区内沼气管等移动喷洒生物除臭剂。正常喷洒工作时间为上午8：30～11：30和下午14：00～17：30，即垃圾车进出填埋场最多的时间段，每天每个指定地点必须喷洒4次以上，喷洒次数及喷洒地点根据气候条件的变化进行适当调整，确保除臭灭蝇效果达标，夏天气温较高时，晚上19：00～20：30再喷洒1～2次。在除臭过程中，如遇到一些突发事件（如：临时迎宾、检查、环境污染、特种垃圾进场等），作业人员将根据现场需要服从上级主管领导安排特定时间、特殊部位除臭，保证除臭效果，绝不留除臭作业死角。

（1）高压喷雾风炮除臭系统。除臭液可采用植物提取液，植物提取液除臭相对使用范围比较广，臭气与植物除臭液反应后的二次产物不会对环境造成二次污染，垃圾堆埋场的臭气浓度具有不稳定性、浓度不高等特点，非常适合植物提取液应用。

（2）作业面的覆盖。分选作业完成后的覆盖措施是存量垃圾分选区扬尘和恶臭污染控制的重要环节，可防止尘土飞扬、减少蚊蝇滋生、控制疾病、减少雨水渗入和隔离恶臭污染源。完善的覆盖措施应包括每日覆盖、适时覆盖和最终覆盖3个层面。

常用的覆盖材料主要有黏土材料、工业渣土和人工合成材料3种。其中黏土覆盖在黏土储量丰富的存量垃圾场应用较为广泛，但其成本较高，来源有限；工业渣土主要包括工业建筑垃圾、污泥、工业灰渣、堆肥复合基质、矿化垃圾等；近年来人工合成覆盖材料发展迅速，也是存量垃圾场覆盖材料的重要发展方向，常见的主要有PE，LDPE，HDPE，PVC，EVA膜和遮阳网等，由于其独特的延展性、密闭性、抗老化性和可重复利用性，HDPE膜在南方得到广泛应用，但存在膜下恶臭污染物浓度过高的问题。覆盖材料的选用应综合考虑现场条件和覆盖要求，以抗渗性好、抗老化性强、可实现雨污分流、轻便易施工等为导向，宜具备通气性，利于表面氧气向膜下散发，同时阻隔恶臭气体的向外逸散，保持膜下的局部好氧环境，抑制恶臭产生。

分选过程采用分选线增加除尘除臭装置，可将分选线放置于由钢结构带屋顶四周用钢丝网封闭，室内设废气进化设备和生物除臭剂设备，定期除臭，集中处理，设高压烟囱排放。

5.2 垃圾渗滤液治理

在填埋场处理过程中增添活动式渗滤液处理装置一套，经过预处理再进入污水处理系统，进行二次处理然后达标排放，以确保填埋场生态恢复以后彻底消除隐患；若考虑成本和其他制约因素，可只在施工区设调节池，将渗滤液排至调节池，调节池主要用来调节渗滤液水质水量，因为渗滤液随季节性变化，水质与水量变化大，一般设计调节池停留时间较长。

由于垃圾填埋渗滤液从垃圾堆渗出时，垃圾堆体内悬浮和溶解的有机污染物和重金属，以及无机污染物将会随之溶出，因此渗滤液是一种有机污染负荷高、水质极为复杂的污水。通过分析，污染物大体上达到63种，应该采取技术和设备先进可靠的方式进行处理，让其达到生活垃圾填埋场污染控制标准（GB/ 16889—2008）。

渗滤液由填埋场渗滤液排水收集至调节池，由于渗滤液的水质变化幅度较大，对于大多数填埋场而言，调节池的主要功能为调节水量，并对水质也起到一定的调节作用。

5.3 噪声处理

选择低噪音机械设备，避免夜间作业等，减小施工噪声。具体措施为如下。

（1）合理安排施工时间。在制订施工计划时，应尽可能避免大量噪声设备同时施工。除此之外，高噪声的施工设备尽量安排在昼间工作，减少夜间施工量。

（2）合理布局施工现场。避免在同一地点安排大量动力机械设备，以防局部声级过高。

（3）降低设备声级。设备选型上尽量采用低噪声设备，如以液压机械代替燃油机械，对动力机械设备进行定期的维修、养护，维修不良的设备常因松动部件的振动或消声器的损失而增加其工作时的声级。不用的设备应立即关闭，运输车辆进入现场应减速，并减少或杜绝鸣笛。

（4）降低人为噪音。模板、支架拆卸过程中，遵守作业规定，减少碰撞噪声。尽量少用哨子指挥作业，而代以现化化的通讯设备。

（5）建立临时声障。对位置相对固定的机械设备，能在棚内操作的尽量进入操作间，不能入棚的，可适当建立单面或多面声障。

（6）减少施工交通噪声。应尽量减少夜间运输量；限制大型载重车进入村间道路的车速；对运输车辆定期维修、养护；减少或杜绝鸣笛。

6 资源化利用

从兼顾社会、当地居民、企业和环境效益且从当前和长远考虑，分选物中砖瓦陶粒和腐殖土直接回填外的处理处置，拟采用以下方案。

（1）分选物中腐殖土部分就地回填，部分用于当地的园林绿化，其依据如下。

（a）垃圾腐殖土与一般绿化用土壤相比，垃圾腐殖土重金属含量较高，大量施用会导致土壤Hg，Cr等污染，但由于其含有较高的有机质与营养物质，适量（垃圾腐殖土添加质量分数≤50%）与土壤混配后既能增加土壤养分、改良土壤，又不会造成土壤重金属污染与危害。

（b）通过不同配比下垃圾腐殖土大田栽植试验，对比分析了不同垃圾腐殖土添加量下植物的出苗率、株高、地径、新梢生长长度、叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率和水分利用率，综合分析得出垃圾腐殖土与绿化土壤混配时垃圾腐殖土添加质量分数量为25%时，对植物的生长最为有利。

以上结论为分选出腐殖土用于填埋提供了依据。

（2）建筑垃圾及生活垃圾中分选出来的砖、瓦、陶等无机物用于制作建材产品（图3）。

图3 建筑垃圾再生骨料工艺流程框图

可将砖、陶、瓦等经过破碎、分选制成骨架料，再用骨架料生产各种混凝土类材料，如预拌混凝土、钢混砂浆、混凝土构件、各种墙体砖地面砖等，但制砖单位时间消纳骨料比较低，最好不考虑大规模制砖，更不能考虑现场制砖问题。

（3）建议分选物分选出的轻质物处理方法如下。

（a）碳化热解制成煤炭。可根据轻质物筛分产率及当地处理设施，可选该工艺，否则建议放弃该工艺。

（b）废塑料炼工业燃油。将可燃轻质物分成废塑料和可燃杂物两部分，将废塑料用于炼工业燃油，轻质可燃杂物送焚烧发电厂焚烧。

该方案也是在当地处理设施基础上选择，应考虑运距、环境保护等方面。

（c）废塑料再生造粒。将轻质可燃物分成废塑料和可燃杂物两部分，将废塑料用于再生造粒，将可燃杂物送焚烧发电厂焚烧发电。

废塑料再生造粒的工艺流程是：两次破碎清洗—第三次清洗—浮选—挤压干燥—强制喂料—两级塑化—抽丝冷却—剪粒装带。

（d）将废旧塑料出售。以上方案如综合考虑均不可行，则可考虑直接将轻质物出售处理。

Comprehensive treatment of the landfill field

ZHANG Bofang1,ZHANG Wentao2
（1.Baoding Huarui Fangzheng Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Baoding 071000,China; 2.Beijing Zhengshi Environmental Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100000,China）

Taking the mineralized refuse as the research subject,the paper discussed the comprehensive management for mineralization landfill in order to make landfill get resource utilization and make the recovery usage of landfill land.Impact and benefits from generated garbage resource were also assessed.

garbage sorting；mineralization landfill management；trite garbage treatment

X751

A

1674-0912（2015）07-0037-05

2015－03－24）

张博芳（1988-），女，河北廊坊人，专科，研究方向：生活垃圾、建筑垃圾和陈腐垃圾分选综合利用，垃圾资源化处理。