中小城镇矿化垃圾资源化循环利用研究——以新巴尔虎右旗老生活垃圾填埋场为例

吕振江

（深圳市升阳升人居环境服务有限公司，广东 深圳 518000）

长期以来，新巴尔虎右旗无完善的牧区生活垃圾分类收运处置体系，仅阿拉坦额莫勒镇建有垃圾填埋场，其于2013年完工，处理能力为50 t/d，总库容量为28 万m3，设计使用年限为10年。经过近10年的运营，垃圾填埋量已接近总容量的95%，使用寿命马上到期。根据实地调查，目前，新巴尔虎右旗生活垃圾平均产生量为50 t/d，生活垃圾入湖现象时有发生。因此，新巴尔虎右旗投资建设了一座新的垃圾填埋场。垃圾资源是一种高品位资源[1]。老填埋场与新填埋场可以交替使用、互为补充，形成动态运行管理的循环经济产业模式，从而实现矿化垃圾资源化循环利用。

1 矿化垃圾基本经济成分

新巴尔虎右旗总人口为3.5 万人，日产生活垃圾约46 t，年产1.68 万t。生活垃圾主要包括新巴尔虎右旗全旗范围居民及各景区游客产生的生活垃圾、商业垃圾、集贸市场垃圾、街道垃圾和公共场所垃圾等。牲畜粪便涵盖全旗境内所有苏木（镇）饲养的羊产生的粪便。据统计，新巴尔虎右旗的羊存栏数为180 万只。每只羊每天约产生粪便0.5 kg，则每年的粪便总产生量为32.85 万t。因牧户分散，按照50%的回收率计算，每年收集再利用的粪便约为16.42 万t。

老填埋场的存量垃圾经过多年卫生填埋，逐渐形成矿化垃圾，可以进行循环利用。老填埋场的生活垃圾与矿化垃圾均包含多种经济成分，如表1所示。有机成分包含纸类、皮革、橡胶、秸秆和纺织物等，无机成分包含玻璃、陶瓷、建筑垃圾和金属垃圾等。无机物占比高于有机物占比，所以只有选择最佳开发利用技术，特定经济成分的垃圾资源才能最大限度地发挥自身作用。

表1 生活垃圾与矿化垃圾的经济成分

2 老填埋场矿化垃圾的开采单元选择及稳定性判断

2.1 采样位置和方法

根据老填埋场调研资料及勘测结果，利用网格法采集9 个样本（编号1#～9#），取样深度为2 m，采样位置依次向上，直到垃圾填埋深度不足20 cm 处。

2.2 矿化垃圾开采与筛分取样分析

9 个样本的进料分别为630 kg、412 kg、365 kg、590 kg、369 kg、265 kg、768 kg、453 kg 和508 kg。将9 个矿化垃圾样本筛分后得到筛上物（建筑垃圾、玻璃、金属、塑料和可燃物等），筛下物为腐殖土等细小颗粒（不区分孔径）。接着，对9 个矿化垃圾样本的相关指标进行分析，分别从pH、有机质、总氮（TN）、总磷（TP）和有机碳等方面进行检测。

2.3 矿化垃圾矿化程度检测指标判断

通过采样点取样分析矿化程度（见表2），1#、2#、3#、5#区域垃圾基本稳定，矿化垃圾中的大肠菌群在资源开发利用中不会造成二次污染，达到稳定化状态。4#、6#、7#、8#、9#区域垃圾仍然处于较为新鲜的状态，需要加速矿化来实现循环利用。对于稳定的矿化垃圾采样点，取平均数计算可得，矿化垃圾筛下物细料比例约为78%。新巴尔虎右旗老垃圾填埋场的矿化垃圾筛下物细料分析结果如表3所示。

表2 矿化垃圾矿化程度检测结果

表3 矿化垃圾筛下物细料分析结果

3 矿化垃圾的开采利用

矿化垃圾资源化循环利用是一种新型生活垃圾处理技术，一般包括矿化垃圾分选、回收利用、发电、堆肥和填埋等。研究表明，一般来说，垃圾填埋龄超过10年，表面沉降量小于10 mm/a，垃圾中有机质含量小于10%，易降解物质完全或接近完全降解，垃圾自身几乎不再产生渗滤液、填埋气和异味，此时的垃圾被称为矿化垃圾[2]。

近年来，我国垃圾填埋量逐年下降，垃圾焚烧和综合利用比例逐年上升。垃圾填埋场确定选址并运营后，应珍惜填埋场场地，延长使用寿命，同时增加垃圾填埋库容量。新巴尔虎右旗可以采用动态矿化垃圾资源化处理模式，即对老填埋场稳定化垃圾进行梯级开采，对新填埋场新鲜垃圾进行有效处理，实现循环利用。填埋场10年以上的稳定矿化垃圾开采后，可以作为新填埋场新鲜生活垃圾的覆土。矿化垃圾类腐殖质的渗透系数可以达到10-4cm/s[3]，可以加快新鲜垃圾降解。与此同时，将污水处理厂污泥与新填埋场垃圾共同填埋，这有助于产气，加快新鲜垃圾矿化。目前，垃圾覆土一般使用草场或农田的土壤，价格昂贵且浪费土地资源，进一步破坏原本脆弱的生态。

开采且分选后的建筑垃圾可以作为一般建筑材料，用于铺设新填埋场辅助道路或临时道路，这样可以节省土方回填费用，提高资源利用效率。新填埋场的新鲜垃圾产生的渗滤液通入老填埋场稳定化程度较高的填埋单元，通过吸收、分解等作用不断降解[4]，实现填埋场的可持续发展。可采取相关措施，优化内部反应条件，提高垃圾降解速度，使其在较短的时间内达到稳定状态。可采用矿化垃圾床+序批式活性污泥法（SBR）的组合工艺处理渗滤液，形成生物反应床，这就需要将老填埋场矿化垃圾细料运至新填埋场，渗滤液经处理后达到二级排放标准[5]。矿化垃圾床处理渗滤液时无须专门培养菌种，工艺流程简单，处理成本低，符合我国国情[2]。矿化垃圾的土地和园林利用有很大潜力[2]，封场单元可以种草，改善区域生态环境。

4 矿化垃圾开采利用的经济效益分析

4.1 老填埋场土地循环利用的增值效益

老填埋场10年左右的稳定矿化垃圾开采后作为新填埋场新鲜垃圾的覆土，可以节省土壤资源，增加老填埋场库容量。按照卫生填埋要求，垃圾需要覆盖20 cm 厚的覆土，现阶段，覆土来源于荒地等，价格约为15 元/m3。按照每天产生的垃圾量计算，每天需要覆土约60 m3，折合900 元/d，每年费用超过32 万元（实际未达到每天覆土标准）。而采用老填埋场稳定化垃圾细料覆盖新鲜垃圾，可以加快新鲜垃圾矿化，同时节省费用。老填埋场修复后，可恢复一定库容量，形成循环型生活垃圾填埋场，延长使用寿命。

4.2 矿化垃圾资源回收利用效益

根据当地垃圾产生量和综合处理利用量确定工程规模，总设计规模为日处理矿化垃圾100 t，经核算，总库容量为28 万m3，总质量约为26 万t，能够持续开采7年。每年可从矿化垃圾中分选出多种产品：日产金属垃圾约0.19 t，年产约69.35 t；日产可燃生活垃圾（不含筛下物细料）约3 t，年产约1 095 t；日产腐殖土垃圾约78 t，年产约28 470 t；日产废旧塑料垃圾约13.1 t，年产约4 781.5 t；日产建筑垃圾约4 t，年产约1 460 t。经计算，资源化利用的总收益为1 518.31万元/年。矿化垃圾产品的效益评估结果如表4所示。

表4 矿化垃圾产品的效益评估

金属垃圾直接销售；塑料垃圾直接出售，如制成塑料颗粒出售，收益会进一步提高；腐殖土垃圾出售，用于矿山复垦和园林绿化，利用价值高，但应用于新、老填埋场循环利用模式具有多重意义。

5 矿化垃圾资源化利用的循环经济产业模式

动态矿化垃圾资源化处理模式实施流程如图1所示。动态管理下的矿化垃圾资源化处理模式优势突出，其由单一的储存、降解垃圾转变为垃圾处理和资源化利用的综合产业模式。新、老填埋场交替使用，互为补充，可以提高老填埋场的使用寿命，同时增加新填埋场的新鲜垃圾降解速度。长远来看，卫生填埋仍是经济上较为合理的生活垃圾处置方式[4]，相较于单一的填埋场处置（内部完成自然降解），新模式更有利于动态循环利用，经济效益、环境效益和社会效益实现最大化。

图1 动态矿化垃圾资源化处理模式实施流程

6 结论

矿化垃圾资源化利用的循环经济产业模式为我国中小城镇生活垃圾的资源化、无害化、减量化处理开辟一条新路，为我国中小城镇环境卫生和节能减排做出巨大的贡献。其不仅可以取得较好的直接经济效益，也具有不可低估的社会效益，其间接效益远远大于直接经济效益，使得原生能源需求减少。当前，要加快我国中小城镇生活垃圾处理步伐，切实保护生态环境。