非正规垃圾填埋场矿化垃圾的综合利用分析

温智玄　王艳秋

(1.北京市海淀区循环经济产业园管理中心，北京　100094；2.北京市海淀区环境卫生科学研究所，北京　100086)

非正规垃圾填埋场矿化垃圾的综合利用分析

温智玄1王艳秋2

(1.北京市海淀区循环经济产业园管理中心，北京100094；2.北京市海淀区环境卫生科学研究所，北京100086)

【摘要】本文以上庄非正规垃圾填埋场为例，对填埋年限10年以上的非正规垃圾填埋场垃圾的综合利用进行分析。经过10余年的降解，垃圾已相对稳定，称为矿化垃圾，其成分以类腐殖质土壤为主，根据其物化性质，可用作填埋场日覆盖土；经晾晒后可用作营养土。矿化垃圾中的塑料、橡胶、玻璃、建筑垃圾等均可回收利用，实现垃圾的减容减量和资源化，这对于北京市非正规垃圾填埋场的治理具有重要的指导意义。

【关键词】非正规垃圾填埋场；矿化垃圾；稳定化；综合利用

非正规垃圾填埋场出现在卫生垃圾填埋场以前，其直接利用原有的采石坑、采砂坑等天然地形简单堆放，而没有经过防渗、隔离等方法处理，因此会对土壤、地下水及周边环境造成严重污染。北京市非正规垃圾填埋场的垃圾总量约为7717万吨，其中积存量在3000吨以上的非正规垃圾填埋场占55%以上。海淀区现有非正规垃圾填埋场77座，占地约60多公顷，占海淀区生活垃圾填埋面积的60%，部分非正规垃圾填埋场处于北京市水源保护地范围内，其危害风险较大。

经过十年乃至数十年的堆放，生活垃圾中易降解物质完全或接近完全降解，垃圾填埋场表面沉降量非常小(小于1cm/a)，垃圾自然产生渗滤液和气体产生量很少或不产生，垃圾填埋场达到稳定化状态，此时的垃圾称为矿化垃圾[1]。矿化垃圾大部分为充分降解后的有机质，其状态为类似腐殖质的颗粒状土壤物质[2]。此外，其中含有大量的塑料、纤维和玻璃等可回收物质，具有较高的资源化再利用价值[3]。

本文以上庄非正规垃圾填埋场为研究对象，通过矿化垃圾特性实验，分析垃圾的物理组分及基本物化特性，为矿化垃圾的综合利用可行性提供基础依据。

1检测内容及方法

1.1填埋场概况

本文以海淀区上庄非正规垃圾填埋场为研究对象，上庄非正规垃圾填埋场位于海淀区上庄镇，临近昌平区，1996年启用，至1997年关闭时共运行1年，填埋生活垃圾约200万吨，填埋深度约4～9m，该填埋场填埋垃圾均已超过10年，基本认为可以达到稳定化状态。

1.2研究内容

(1)实验检测内容：垃圾组分、容重、含水率、热值、有机质、生物可降解率(BDM)、TN、TP、TK、Cr、Hg、Pb、Cd、As、大肠杆菌；(2)矿化垃圾的稳定性判断；(3)矿化垃圾类腐殖质的应用分析；(4)矿化垃圾中可回收物的资源化再利用。

1.3研究方法

(1)样品的采集：根据调研资料及勘测结果，采用网格法取样，将垃圾堆体水平面方向划分为等大小的网格，按照图1标示位置，选择四个点作为采样点。由于上庄垃圾堆体高度较低(≤9m)，选用挖掘机开挖的方法采集样品。如图2所示，按照距离垃圾填埋面1米深度采取第一个样品，往下依次间隔1.5米采集一个样品，直到填埋垃圾底面或不足1m位置。

图1　采样位置分布示意图

(2)样品的制备：将采集到的矿化垃圾样品风干一个月，用不同孔径(孔径为20mm、12mm、10mm)的孔径筛，进行由粗到细的人工筛分，筛下物大部分为类腐殖质颗粒物，筛上物人工分拣出砖瓦、塑料、橡胶、玻璃、织物、纸类、木竹、金属等物理组分，分装待测。

(3)分析测试方法：矿化垃圾样品的相关指标检测参照《生活垃圾采样和物理分析方法(CJ-T313-2009)》等标准执行。

图2　采样深度分布示意图

2矿化垃圾的稳定性判断

矿化垃圾的稳定性程度的判断，可以从表1观指数、垃圾堆龄、有机质、TN/TP降解率及BDM等指标衡量。

经检测分析，得出上庄非正规垃圾填埋场垃圾的稳定化程度分布如表2所示。

对海淀区北部新区的新鲜生活垃圾研究过程中，经实验检测，TN、TP的含量分别为1.17%、1.51%。而上庄非正规垃圾填埋场的TN、TP含量分别为0.42%、0.20%，分别降低了64.10%、86.76%。见表3。

表1　垃圾稳定程度评价分级表

表2　垃圾稳定化程度分布表

表3　矿化垃圾矿质化TN、TP指标

虽然TN、TP的分析不易量化，但是可以作为一个约束条件，即通过表观分析得到一个大概结论[4]。通过TN、TP的降解率可以大致判断上庄非正规垃圾填埋场垃圾已基本稳定。

图3　上庄非正规垃圾填埋场12mm筛下物BDM情况分析

经过对上庄非正规垃圾填埋场12mm筛下物垃圾细料的BDM分析，得出结果见图3。上庄垃圾填埋场各采样点所测得的BDM值基本一致，维持在4～8之间，这说明垃圾的降解速度较低，BDM基本稳定。一般认为，当BDM值达到10以下时，垃圾基本稳定[5]，这说明上庄非正规垃圾填埋场垃圾已达到了一个相对稳定的状态。

3矿化垃圾的综合利用分析

3.1矿化垃圾类腐殖质的应用分析

(1)类腐殖质总量估算：非正规垃圾填埋场垃圾经过十几年的生物降解，大部分有机质转化为类腐殖质颗粒，数量较大。根据测定结果，10mm粒径以下类腐殖质占总矿化垃圾的59.49%，总量为119吨；12mm粒径以下为63.28%、127吨；20mm粒径以下为67.28%、135吨，见图4。据此估算，北京市非正规垃圾填埋场矿化垃圾的类腐殖质总量在5000万吨以上，具有广阔的开发应用前景。

图4　不同粒径区间矿化垃圾百分比含量

(2)类腐殖质用作垃圾填埋场覆盖土：垃圾填埋场覆盖土根据功能的不同，可以分为日覆盖、中间覆盖、终场覆盖。日覆盖的主要目的是控制疾病传播、垃圾飞扬、臭味，改善道路交通，改进景观，因此要求覆盖土具有良好的通气性能。中间覆盖的作用是防止填埋气的无序排放、防止雨水下渗、将层面的降雨排除填埋场外，因此中间覆盖层要求覆盖材料的渗透性能较差。终场覆盖同样要求覆盖土的渗透性能较差，一般低于10-7cm/s[6]。根据检测结果，矿化垃圾类腐殖质的渗透系数可以达到10-4cm/s数量级，可以用作日覆盖层，见表4。

表4　四采样点不同深度垃圾渗透系数

(3)类腐殖质用作营养土：通过对矿化垃圾的类腐殖质进行化学微生物特性分析，参照《城镇垃圾农用控制标准(GB8172-87)》，见表5。结果表明，矿化垃圾的总钾含量略高于农用控制标准，但总氮、总磷的含量均较低，不适于堆肥。而C/N大于25的占16%，其腐熟度较低，因此需要进行好氧堆肥预处理后，才能用作营养土。重金属含量中，Cd、Hg、Cr及As均符合城镇生活垃圾农用控制标准，但部分Pb指标超标，因此，该矿化垃圾不宜用作有机肥。不过由于矿化垃圾中Pb大多以残渣态形式存在，基本不会对环境造成影响，因此可用作营养土[7]。矿化垃圾中的大肠菌群均达到了安全无害化要求，在资源开发利用中不会造成二次污染。

表5　矿化垃圾类腐殖质基本特性

3.2矿化垃圾中可回收物的资源化再利用

(1)可回收物产量估算：根据采样分析结果，得出上庄生活垃圾非正规填埋场填埋垃圾各组分的含量百分比情况，对各个成分的产量估算如表6。由此可见，筛上物中塑料、玻璃、建筑垃圾等可回收物含量较高，约占30%。塑料、玻璃、橡胶、草木、建筑垃圾等可进入回收利用系统的物质总计约69万吨，该部分物质的资源化利用，可以变废为宝，产生一定的经济效益、社会效益。

表6　矿化垃圾筛上物各组分产量估算结果

(2)矿化垃圾资源化利用技术路线：针对上庄非正规垃圾填埋场中塑料含量较高的特点，可以对塑料进行资源化再利用。同时，分离木竹、布类、橡胶等组分，生产固体衍生燃料，或直接焚烧处理，以实现减容减量。玻璃可用于制造玻璃容器或建筑材料，建筑垃圾亦可用于建筑材料的生产[8]。

图5　矿化垃圾资源化利用技术路线

4结论

在以上庄非正规垃圾填埋场为例的矿化垃圾研究过程中发现，填埋10年以上的垃圾已达到较好的稳定化，其资源化利用价值均较高。矿化垃圾类腐殖质成分可用作日覆盖土，经过好氧堆肥预处理，可用作营养土。筛上物可回收利用成分较多，塑料、橡胶、玻璃、建筑垃圾等材料均可回收利用，以实现矿化垃圾的减容减量和资源化。

参考文献：

[1]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，2000，8(2)：56-58.

[2]Zhao Youcai，Shao Fang.Use of an Aged-Refuse Biofilter for the Treatment of Feedlot Waste waters.Environmental Engineering Science，2004，21，(3)：349-360.

[3]王立.填埋场封场后的生态恢复与开发利用规划研究[D].同济大学硕士研究论文，2002，3.

[4]王里奥，林建伟，刘元元.城市生活垃圾简易堆放场稳定化周期的研究IJ].上海环境科学，2003，22(2)：89-93.

[5]王里奥，袁辉，崔志强.三峡库区垃圾堆放场稳定化指标体系[J1.重庆大学学报，2003，26(4)：125-129.

[6]栾智慧，王树国.垃圾卫生填埋实用技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[7]赵由才，黄仁华.大型填埋场稳定化过程与再利用.中国城市环境卫生，2000，1：20-24.

[8]边炳鑫.生活垃圾填埋场中矿化垃圾的综合利用技术.博士后研究工作报告.

On Comprehensive Utilization of Mineralized Refuse of Informal Landfill

WEN Zhixuan1WANG Yanqiu2

(1.Beijing Haidian District Circular Economy Industrial Park Management Center，Beijing 100080；2.Haidian Environmental Sanitation Scientific Research Institute of Beijing，Beijing 100086)

Abstract：Taking Shangzhuang informal landfill，for example，more than 10 years of landfill life irregular landfill waste utilization analysis.After 10 years of degradation，garbage has been relatively stable，known mineralized waste，its composition to the soil humic mainly based on its physicochemical properties，can be used as landfill daily cover soil；after drying can be used as nutrient soil.Mineralized waste plastics，rubber，glass，recyclable construction waste etc.，to achieve reduction of waste volume reduction and resource recovery，which is of great guiding significance for Beijing informal landfill management.

Keywords：informal landfill；mineralized refuse；stabilization；comprehensive utilization

作者简介：温智玄，工程师，硕士，研究方向主要为垃圾填埋场的运行管理

中图分类号：X7

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)03-0080-04

引用文献格式：温智玄等.非正规垃圾填埋场矿化垃圾的综合利用分析[J].环境与可持续发展，2016，41(3)：80-83.