某生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾理化特性试验研究

李学金，周露洪，王　冲（.浙江省天正设计工程有限公司，浙江　杭州　300；.嘉兴市求是环境工程咨询有限公司，浙江　嘉兴　3400）



某生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾理化特性试验研究

李学金1，周露洪2，王冲1
（1.浙江省天正设计工程有限公司，浙江杭州310012；2.嘉兴市求是环境工程咨询有限公司，浙江嘉兴314100）

【摘要】通过现场勘探及试验，分析了生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾的理化特性，与当地新鲜生活垃圾相比，陈化生活垃圾密度较大，含水率略低，橡胶塑料含量较高，灰分较高，挥发分较低，仍保持一定的热值，适于焚烧处理。

【关键词】生活垃圾简易堆场；陈化生活垃圾；特性分析

1　生活垃圾简易堆场的危害及研究现状

生活垃圾简易堆场是指利用自然地理条件进行堆填，没有按照卫生填埋场的规范标准进行规划、选址、设计、建设的生活垃圾填埋场。由于经济、技术水平的限制及环保意识的淡薄，20世纪90年代以前，我国生活垃圾主要采用简易堆场处置，90年代以后，才逐渐被卫生填埋场取代。但是，据资料显示，目前我国仍有18%以上的城镇生活垃圾和85%以上的农村生活垃圾流向生活垃圾简易堆场［1-3］。生活垃圾简易堆场在全国范围内随处可见，仅北京市堆存量在200 t以上的生活垃圾简易堆场就有1 200多座［4］。

近年来，我国环境问题进入高发期，由生活垃圾简易堆场引发的环境问题时有发生。生活垃圾简易堆场的处理处置逐渐成为相关研究者关注的热点问题［5-9］。生活垃圾简易堆场没有设置防渗措施和覆盖导气系统，存在大气、水、土壤等污染隐患。雨水淋滤和地下水浸泡，会产生大量高浓度的渗沥液，污染土壤和地下水；产生的恶臭，对周边环境及居民生活产生严重影响。随着城市化进程的加速和城市规模的扩张，很多早期的生活垃圾简易堆场区域现在已变成了城市规划区内的人口密集区、风景名胜区、水源保护区等环境敏感区域。

为了消除潜在环境风险，对生活垃圾简易堆场的综合整治，已成为当今城市发展中亟待解决的问题。2012年，对生活垃圾简易堆场的整治就被纳入《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中，国内一些专家学者也开展了相关的研究。袁京、崔文静等［10-11］对生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾理化性质进行了研究，诸毅等［12］开展了上海生活垃圾简易堆场生态修复工作的相关研究。但总体上，在研究和实践方面都进展缓慢，绝大部分地区尚未启动该项工作。我国生活垃圾简易堆场数量众多、分布零散，同时由于各地经济水平、生活方式不同以及气候、水文、地质条件的差异，造成各地生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾的理化性质大不相同，综合处理处置方式也不相同。

笔者以某生活垃圾简易堆场为研究案例，开展生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾的理化特性分析，旨在找到适合该生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾综合处理处置的方式。

2　研究案例现状

该生活垃圾简易堆场位于浙江某地，系利用砖瓦厂取土坑倾倒生活垃圾逐步形成的，占地面积约4.0×104m2，四周浅、中间深，呈不规则“锅底”状，最大深度约10 m，填埋时间为2006—2010年，目前已封场种植苗木。由于垃圾收集、填埋不规范，无防渗防漏、恶臭处理等环保措施，现场环境恶臭熏天、蚊蝇孳生，对区域生态环境、地下水等具有较大的潜在风险。根据当地城市总体规划，该区域已被规划为风景名胜区的湖面水域，因此亟需对其进行妥善处置。

3　现场勘探

3.1勘测点

根据卫星图像及有关地质资料，选取40个勘测点进行初步勘探调查，勘测深度为20 m。

3.2勘探结果

3.2.1岩土性质

该生活垃圾简易堆场地层在勘测深度范围内可分3个地质层，自上而下分别为：①陈化垃圾及填土层、②淤泥质粉质黏土层（原始土）和③粉质黏土层（原始土）。其中①层又分3个亚层：①1杂填土及素填土层、①2陈化生活垃圾层和①3塘填土层。

①层厚度4.6～16.9 m，呈“不规则锅底状”分布。①1杂填土及素填土层在全场分布，厚0.40～12.9 m，稍湿-湿，显灰黄或灰褐色，松散，以粉土为主，含有碎砾石、碎砖块，夹杂少量生活垃圾；①2陈化生活垃圾层在全场大部分布，平面及竖向分布无规律，厚1.30～8.9 m，湿，杂色，以生活垃圾为主；①3塘填土层在全场部分分布，厚0.20～1.0 m，湿度大，灰黑色，松软，以淤质黏土为主，含大量有机质及腐植质，夹带少量生活垃圾。①层渗透性较大，场区内潜水位较高，除①1层外，通过渗透已相互交叉污染。

②淤泥质粉质黏土层（原始土）在全场分布，饱和，显灰色，以黏土为主，含有机质，少量植物残体。③粉质黏土层（原始土）在全场分布，饱和，显绿色，以黏土为主，含氧化铁。

3.2.2垃圾量估算

①层垃圾量估算见表1。

表1　①层垃圾量估算

4　试验内容和方法

对陈化生活垃圾特性进行分析，主要包括物理特性（密度、组分）分析、工业特性（含水率、灰分、挥发分）分析和热值测定，为陈化生活垃圾综合处理处置提供依据。

4.1样品采集

采用多点采集、人工分选，四分法取样。将前述40个勘测点在上（1.0～2.0 m）、中（2.0～5.0 m）、下（5.0～8.0 m）分别采集样品，每层取1小桶（约10 kg）的生活垃圾现场混合、缩分，取回分析。

4.2分析方法

根据CJ/T 313—2009生活垃圾采样和分析方法规定，分别采用烘干法、灼烧法、标准弹法测定垃圾的含水率、挥发分、灰分和热值。标准弹法测定的发热量近似为干基高位发热量，通过公式换算成收到基低位发热量；采用有机元素分析仪进行元素分析（外协）。

4.3主要试验设备和仪器

全自动热量仪（精度0.002 K），有机元素分析仪（德国，elementarvario EL III），电热鼓风恒温烘箱（精度±1℃），马弗炉（精度±5℃），磅秤，电子天平（精度0.1 g），分析天平（精度0.000 1 g），粉碎机等。

5　试验结果及分析

5.1密度

陈化生活垃圾的平均密度见表2。由于被填埋压实、腐化等原因，陈化生活垃圾的密度约为当地新鲜生活垃圾［13］的1.9倍。

表2　陈化生活垃圾平均密度

5.2组分

陈化生活垃圾的平均组分见表3。陈化生活垃圾主要组分为竹木、橡胶塑料、纤维、玻璃、金属、渣土、其他等，且掺杂有建筑垃圾、填土，其中的厨余、纸类等易降解物质基本降解完毕，粗纤维有部分降解。与新鲜生活垃圾［13］比较，陈化生活垃圾平均含水率略低，橡胶塑料含量明显较高，这也证明了橡胶塑料的难降解性。

表3　陈化生活垃圾的平均组分（收到基）　%

5.3工业分析

陈化生活垃圾的工业分析见表4。与新鲜生活垃圾比较，陈化生活垃圾灰分较高，挥发分较低，主要是因为厨余、纸类、纤维等高挥发分物质已经完全或部分降解。

表4　陈化生活垃圾的工业分析

5.4元素分析

陈化生活垃圾的元素分析见表5。陈化生活垃圾含硫量较低，为在处理过程中研究硫的影响以及如何处理烟气中的二氧化硫提供依据。

表5　陈化生活垃圾的元素分析

5.5热值分析

陈化生活垃圾的热值分析见表6。陈化生活垃圾收到基低位热值为6 897 kJ/kg，由于已经填埋地下多年，经发酵、炭化等过程后，垃圾热值下降，但陈化生活垃圾橡胶塑料含量较高，橡胶塑料的热值相对较高，因此仍保持一定的热值。

表6　陈化生活垃圾的热值分析（低位发热量）　kJ/kg

热值是垃圾焚烧厂设计的重要依据。一些国际垃圾焚烧公司认为进炉垃圾热值≥5020kJ/kg适合焚烧，一些欧洲的公司认为5860kJ/kg，世行关于采用焚烧技术处理垃圾的投资决策指导意见认为7 000 kJ/kg是基于垃圾焚烧的经济性而提出的。我国有研究者提出生活垃圾低位热值低于8 000 kJ/kg时，一次送风需预热或者燃烧时添加辅助燃料［13-14］。因此，该生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾虽然热值略低，但也能达到焚烧热值下限要求，适合焚烧处理。

6　结论

1） 该生活垃圾简易堆场分为3个地质层，自上而下分别为：①陈化垃圾及填土层、②淤泥质粉质黏土层和③粉质黏土层。

2） 与新鲜生活垃圾相比，陈化生活垃圾密度较大，厨余、纸类等易降解物质基本降解完毕，粗纤维也有部分降解，平均含水率略低，橡胶塑料含量明显较高，灰分较高，挥发分较低，仍保持一定的热值，含硫量较低。

3） 该生活垃圾简易堆场陈化生活垃圾仍保持一定的热值，能达到焚烧热值下限要求，适合焚烧处理。

参考文献：

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［3］ 国办法〔2012〕23号：“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划［R］.2012.

［4］ 李航，霍维周，郑彬彬，等.非正规垃圾填埋场调查与治理研究［J］.环境与可持续发展，2009（1）：44-45.

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［14］ 徐文龙，卢英方，Rudef Walder，等．城市生活垃圾管理与处理技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006．

中图分类号：X799.3

文献标识码：A

文章编号：1005-8206（2016）02-0047-03

作者简介：李学金（1980—），工程师，主要从事生活垃圾资源化利用及环境咨询。

收稿日期：2015-12-03

Experiment Research on Aged Waste’s Physical and Chemical Characteristics in Domestic Waste Simple Dump Site

Li Xuejin1，Zhou Luhong2，Wang Chong1
（1.Zhejiang Tianzheng Design&Engineering Co.Ltd.，HangzhouZhejiang310012；2.Jiaxing City Qiushi Environmental Consulting Co.Ltd.，JiaxingZhejiang314100）

【Abstract】The physical and chemical characteristics of aged waste in domestic waste simple dump site were analyzed by site exploration and test.Compared to local fresh domestic waste，aged waste is larger density，slightly lower water content，higher content of rubber and plastic，higher ash content，lower volatile matter.Aged waste can keep certain heating value and it issuitable to incinerate.

【Key words】domestic waste simple dump site；aged waste；characteristic analysis