矿化垃圾处理工艺及设备开发探讨

陈 磊，谷学峰

(天津渤海环保工程有限公司 天津300300)

科学与社会

矿化垃圾处理工艺及设备开发探讨

陈 磊，谷学峰

(天津渤海环保工程有限公司 天津300300)

阐述了矿化垃圾的概念、开采意义和矿化垃圾的处理工艺，重点对矿化垃圾分选处理进行了工艺介绍，对所需设备选型进行了描述。提出生活垃圾填埋场是一座巨大的生物反应器，是一笔巨大的财富资源。因此，对填埋场中矿化垃圾的安全合理开采既可以实现对资源的回收和利用，又可以利用空间用来填埋新的生活垃圾，值得推广应用。

矿化垃圾 处理工艺 筛分处理

我国城市生活垃圾严重制约着城市的发展，解决城市垃圾已成为社会的一个焦点问题。垃圾填埋是目前城市生活垃圾处理的主要方式，随着人口的不断增加，生活垃圾的产量也越来越多，所需填埋场的面积也越来越大。但对于寸土寸金的城市，要不断提供新的填埋场以满足需要是非常困难的，甚至是不可能的。解决这个问题的一个可行的方法就是把矿化垃圾进行开采，这不仅可充分利用矿化垃圾的可回收物品，还可以对腾出的空间重新填入新垃圾，从而极大延长了填埋场的使用年限。

1 矿化垃圾的应用现状

矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年，基本达到稳定化，可进行开采利用的垃圾。与一般土壤相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、有机质含量高、阳离子交换容量(CEC)大、吸附和交换能力强的特点。

垃圾经过足够的填埋年限其有机物已基本分解，剩余主要成分为塑料、橡胶、织物等可燃物，可为焚烧厂提供大量辅助燃料。2011年3月，国务院常务会议提出“加快存量垃圾治理”，为填埋场矿化垃圾的开采与利用提供了政策上的指引和扶持。

研究表明，大连填埋场 10年填埋龄的垃圾挖出后，均散发出新翻泥土的清新气息，没有其他异味。在外观组成上，除大块塑料、碎玻璃、石子、块状竹木、动物骨头等大颗粒无机物和难降解有机物随处可见外，其余细粒部分状似土壤类物质，黑色、分散、质粒较均匀。由此可见，6年以上填埋龄垃圾在外观性状上已完全不具有原始垃圾的特征，基本腐化为较稳定的似土壤类物质，已可以考虑开采使用。

在我国，已经填埋的生活垃圾基本上采用混合收集的方式，而未分类收集可回收利用的资源。通过对开采出来的垃圾进行筛分，可回收利用的资源有：①可燃物，如塑料、橡胶、纤维、木、竹等；②金属，包括铁金属；③筑路材料，如砖头、石块、瓦片、磁片等；④玻璃；⑤垃圾筛分细料土，可用作园林绿化营养土。

通过对矿化垃圾的开采可以使填埋场重复使用，可以延长填埋场使用年限，腾出可观的填埋容量，还可以减少封场费用，将填埋场址改作他用，提高土地价值，改善填埋场周围生态环境等。

2 矿化垃圾处理工艺研究

2.1 垃圾填埋场基本特征研究

收集垃圾填埋场相关资料，并重点通过现场勘探与取样分析，对垃圾填埋场的地质特征、地下水情况和垃圾特性等进行全面诊断，明确垃圾的矿化度、含水率、粒度分布及理化组成，为后续工作提供依据。

2.2 垃圾填埋场加速矿化技术研发

采用“垃圾层强注空气-导出气体生物净化”基本工艺，研究注气管和导气管的布置方案，建立注风参数与矿化度的关系曲线，确定导出气体生物净化的最佳工艺参数，最终形成一套高效且经济实用的加速垃圾矿化技术。

2.3 矿化垃圾安全开挖筛分技术研发

矿化垃圾开采是指老龄填埋场开挖、挖出物筛分以及再利用等过程。其开采的主要目的是填埋场地修复；回收可燃物、金属类与营养土等资源；减少封场维护费用；释放填埋库容，延长填埋场服务年限等。主要步骤是加速垃圾矿化——垃圾开采——筛分与处理——二次回填。

根据现场情况，研究垃圾开挖作业与垃圾倒运方案；确定筛分系统对开挖垃圾的筛分效果；对开挖过程中的环境影响因子进行识别，建立污染气体实时在线监测与报警系统；建立操作人员安全与健康保护机制。

2.4 挖出物生态化处理成套技术开发

分析矿化垃圾筛分所得腐殖土的营养成分与有害物含量，研发腐殖土改良及速生林和绿化草皮高效培植技术；结合原生垃圾的低位热值，建立矿化垃圾筛分所得可燃物辅助焚烧发电技术；研发矿化垃圾筛分所得石材与焚烧炉渣混合生产免烧路面砖技术。如图1所示，优化集成上述关键技术，开展存量垃圾生态化处理项目可行性研究，全面评估其技术与经济可行性，并实施工程示范；制定存量垃圾生态化处理相关作业、技术与产品的规程、标准及规范，为后续推广提供技术指导。

图1 存量垃圾生态化处理技术集成与示范Fig.1 Integration and demonstration of ecological treatment technology for accumulated refuse

3 矿化垃圾筛分处理设备开发

3.1 破碎预处理系统

破碎是所有固体废物处理方法必不可少的工序，垃圾处理中常采用颚式破碎机进行预处理，破碎后原来组成复杂不均匀的废物变得混合均一，为分选提供要求的入选粒度，从而更有利于提取其中的有用物质与材料；而且破碎可以防止不可预料的大块、锋利的固体废物破坏运行中的处理机械。破碎机械选型必须充分考虑固体废物所特有的复杂破碎过程，并充分考虑破碎能力、固体废物的性质和破碎产品的粒径大小等，综合以上因素做出选择。破碎预处理便于实现固体废物的资源化加工，使原来的联生矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，为分选提供了入选粒度，从而提取其中的有用材料，实现了废物的再循环利用。

3.2 物料输送系统

由于垃圾一般成分复杂，有的甚至含有危险废物，具有传染性、腐蚀性、放射性等特性，对人类或其他生物构成危害或是存在潜在危害，因此输送环节必须采用密封输送。由于成分复杂，常使用封闭式皮带机或埋刮板输送机进行输送。采用全封闭化处理，还可以防止作业过程中臭气的扩散和蚊蝇细菌的滋生。皮带机通常工作可靠、平稳、输送量大、距离远，而且可以在整个输送长度上进行装料和卸料；埋刮板输送机结构简单、体积小、密封性能好、安装维修比较方便；能多点加料、多点卸料，工艺选型及布置较为灵活；在输送飞扬性、有毒、高温、易燃易爆的物料时，可改善工作条件，减少环境污染。皮带输送机主要是根据运输能力与输送带宽度运行阻力等确定。埋刮板输送机型号有：通用型、热料型、纯碱专用型(普通型、高效型)、粮食专用型、水泥专用型、电厂专用型等，根据输送量、输送要求和输送环境进行综合选择，做出设备选型。

3.3 粒度分选系统

为了使粗细物料通过筛面而分离，必须使物料和筛面之间具有适当的运动，使物料按颗粒大小分层，大颗粒石材用于制砖，所得的小颗粒部分用于研发腐殖土改良及速生林和绿化草皮高效培植技术。因为垃圾成分的复杂性，优先选用滚筒筛。滚筒装置倾斜安装于机架上。电动机经减速机与滚筒装置通过联轴器连接在一起，驱动滚筒装置绕其轴线转动。当物料进入滚筒装置后，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，合格物料(筛下产品)经滚筒后端底部的出料口排出，不合格的物料(筛上产品)经滚筒尾部的排料口排出。由于物料在滚筒内的翻转、滚动，使卡在筛孔中的物料可被弹出，防止筛孔堵塞。滚筒筛运行平稳，噪声较低；结构简单，维修方便；筛分筒可封闭，易于密闭收尘，使垃圾不易出现外泄；具有整机可靠性高，一次性投资较少等优点。滚筒筛的选型一般由过筛量、生产能力、电机功率、外形尺寸等综合考虑做出设备选型。

3.4 风力分选系统

风选将垃圾中以可燃性物料为主的轻组分和以无机物为主的重组分分离，以便分别回收利用或处理。通过风选的塑料、橡胶、织物等可燃物，可为焚烧厂提供辅助燃料。大量实验数据显示，宜采用水平气流风选机。该机从侧面进风，固体废物经破碎和筛分后，定量进入机内，当废物在机内下落时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散，固体废物中各组分沿不同轨迹分别落入轻质组分、重质组分收集槽内，从而达到分选的目的。离心式风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能(压力)。离心式风机的叶片，按其出口安装角的大小可分为后弯式、前弯式、径向等形式。后弯式叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，出口安装角小于 90,°；径向叶片的出口方向为径向，出口安装角等于 90,°；前弯式叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相同，出口安装角大于 90,°。离心式风机选型必须根据垃圾成分中轻物质密度ρ求出风口的压力和风机的安装尺寸，再进行综合考虑。

4 结 语

生活垃圾填埋场是一座巨大的生物反应器，是一笔巨大的财富资源。因此，对填埋场中矿化垃圾的安全合理开采既可以实现对资源的回收和利用，又可以腾出新的空间用来填埋新的生活垃圾，从而解决了传统意义上的填埋法占地大、资源利用率低的缺点，适合我国当前的社会与经济水平，值得推广应用。■

［1］ 阳小霜，赵由才. 生活垃圾填埋场矿化垃圾的开采与综合利用[J]. 有色冶金设计与研究，2007(2)：151-154.

［2］ 潘终胜，赵由才，汤金辉，等. 大规模矿化垃圾开采工程研究[J]. 有色冶金设计与研究，2007(2)：141-143.

［3］ 钱小青，牛东杰，楼紫阳，等. 填埋场矿化垃圾资源综合利用研究进展[J]. 环境卫生工程，2006(2)：62-64.

［4］ 李华，赵由才. 填埋场稳定化垃圾的开采、利用及填埋场土地利用分析[J]. 环境卫生工程，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