非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾的綜合利用分析

溫智玄　王艷秋

(1.北京市海淀區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園管理中心，北京　100094；2.北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，北京　100086)

非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾的綜合利用分析

溫智玄1王艷秋2

(1.北京市海淀區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園管理中心，北京100094；2.北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，北京100086)

【摘要】本文以上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)為例，對(duì)填埋年限10年以上的非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)垃圾的綜合利用進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)10余年的降解，垃圾已相對(duì)穩(wěn)定，稱為礦化垃圾，其成分以類腐殖質(zhì)土壤為主，根據(jù)其物化性質(zhì)，可用作填埋場(chǎng)日覆蓋土；經(jīng)晾曬后可用作營(yíng)養(yǎng)土。礦化垃圾中的塑料、橡膠、玻璃、建筑垃圾等均可回收利用，實(shí)現(xiàn)垃圾的減容減量和資源化，這對(duì)于北京市非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的治理具有重要的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)；礦化垃圾；穩(wěn)定化；綜合利用

非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)出現(xiàn)在衛(wèi)生垃圾填埋場(chǎng)以前，其直接利用原有的采石坑、采砂坑等天然地形簡(jiǎn)單堆放，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)防滲、隔離等方法處理，因此會(huì)對(duì)土壤、地下水及周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。北京市非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的垃圾總量約為7717萬(wàn)噸，其中積存量在3000噸以上的非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)占55%以上。海淀區(qū)現(xiàn)有非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)77座，占地約60多公頃，占海淀區(qū)生活垃圾填埋面積的60%，部分非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)處于北京市水源保護(hù)地范圍內(nèi)，其危害風(fēng)險(xiǎn)較大。

經(jīng)過(guò)十年乃至數(shù)十年的堆放，生活垃圾中易降解物質(zhì)完全或接近完全降解，垃圾填埋場(chǎng)表面沉降量非常小(小于1cm/a)，垃圾自然產(chǎn)生滲濾液和氣體產(chǎn)生量很少或不產(chǎn)生，垃圾填埋場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)，此時(shí)的垃圾稱為礦化垃圾[1]。礦化垃圾大部分為充分降解后的有機(jī)質(zhì)，其狀態(tài)為類似腐殖質(zhì)的顆粒狀土壤物質(zhì)[2]。此外，其中含有大量的塑料、纖維和玻璃等可回收物質(zhì)，具有較高的資源化再利用價(jià)值[3]。

本文以上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，通過(guò)礦化垃圾特性實(shí)驗(yàn)，分析垃圾的物理組分及基本物化特性，為礦化垃圾的綜合利用可行性提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1檢測(cè)內(nèi)容及方法

1.1填埋場(chǎng)概況

本文以海淀區(qū)上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)位于海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)，臨近昌平區(qū)，1996年啟用，至1997年關(guān)閉時(shí)共運(yùn)行1年，填埋生活垃圾約200萬(wàn)噸，填埋深度約4～9m，該填埋場(chǎng)填埋垃圾均已超過(guò)10年，基本認(rèn)為可以達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)。

1.2研究?jī)?nèi)容

(1)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容：垃圾組分、容重、含水率、熱值、有機(jī)質(zhì)、生物可降解率(BDM)、TN、TP、TK、Cr、Hg、Pb、Cd、As、大腸桿菌；(2)礦化垃圾的穩(wěn)定性判斷；(3)礦化垃圾類腐殖質(zhì)的應(yīng)用分析；(4)礦化垃圾中可回收物的資源化再利用。

1.3研究方法

(1)樣品的采集：根據(jù)調(diào)研資料及勘測(cè)結(jié)果，采用網(wǎng)格法取樣，將垃圾堆體水平面方向劃分為等大小的網(wǎng)格，按照?qǐng)D1標(biāo)示位置，選擇四個(gè)點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。由于上莊垃圾堆體高度較低(≤9m)，選用挖掘機(jī)開(kāi)挖的方法采集樣品。如圖2所示，按照距離垃圾填埋面1米深度采取第一個(gè)樣品，往下依次間隔1.5米采集一個(gè)樣品，直到填埋垃圾底面或不足1m位置。

圖1　采樣位置分布示意圖

(2)樣品的制備：將采集到的礦化垃圾樣品風(fēng)干一個(gè)月，用不同孔徑(孔徑為20mm、12mm、10mm)的孔徑篩，進(jìn)行由粗到細(xì)的人工篩分，篩下物大部分為類腐殖質(zhì)顆粒物，篩上物人工分揀出磚瓦、塑料、橡膠、玻璃、織物、紙類、木竹、金屬等物理組分，分裝待測(cè)。

(3)分析測(cè)試方法：礦化垃圾樣品的相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)參照《生活垃圾采樣和物理分析方法(CJ-T313-2009)》等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

圖2　采樣深度分布示意圖

2礦化垃圾的穩(wěn)定性判斷

礦化垃圾的穩(wěn)定性程度的判斷，可以從表1觀指數(shù)、垃圾堆齡、有機(jī)質(zhì)、TN/TP降解率及BDM等指標(biāo)衡量。

經(jīng)檢測(cè)分析，得出上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)垃圾的穩(wěn)定化程度分布如表2所示。

對(duì)海淀區(qū)北部新區(qū)的新鮮生活垃圾研究過(guò)程中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，TN、TP的含量分別為1.17%、1.51%。而上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的TN、TP含量分別為0.42%、0.20%，分別降低了64.10%、86.76%。見(jiàn)表3。

表1　垃圾穩(wěn)定程度評(píng)價(jià)分級(jí)表

表2　垃圾穩(wěn)定化程度分布表

表3　礦化垃圾礦質(zhì)化TN、TP指標(biāo)

雖然TN、TP的分析不易量化，但是可以作為一個(gè)約束條件，即通過(guò)表觀分析得到一個(gè)大概結(jié)論[4]。通過(guò)TN、TP的降解率可以大致判斷上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)垃圾已基本穩(wěn)定。

圖3　上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)12mm篩下物BDM情況分析

經(jīng)過(guò)對(duì)上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)12mm篩下物垃圾細(xì)料的BDM分析，得出結(jié)果見(jiàn)圖3。上莊垃圾填埋場(chǎng)各采樣點(diǎn)所測(cè)得的BDM值基本一致，維持在4～8之間，這說(shuō)明垃圾的降解速度較低，BDM基本穩(wěn)定。一般認(rèn)為，當(dāng)BDM值達(dá)到10以下時(shí)，垃圾基本穩(wěn)定[5]，這說(shuō)明上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)垃圾已達(dá)到了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3礦化垃圾的綜合利用分析

3.1礦化垃圾類腐殖質(zhì)的應(yīng)用分析

(1)類腐殖質(zhì)總量估算：非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)垃圾經(jīng)過(guò)十幾年的生物降解，大部分有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)顆粒，數(shù)量較大。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，10mm粒徑以下類腐殖質(zhì)占總礦化垃圾的59.49%，總量為119噸；12mm粒徑以下為63.28%、127噸；20mm粒徑以下為67.28%、135噸，見(jiàn)圖4。據(jù)此估算，北京市非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾的類腐殖質(zhì)總量在5000萬(wàn)噸以上，具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

圖4　不同粒徑區(qū)間礦化垃圾百分比含量

(2)類腐殖質(zhì)用作垃圾填埋場(chǎng)覆蓋土：垃圾填埋場(chǎng)覆蓋土根據(jù)功能的不同，可以分為日覆蓋、中間覆蓋、終場(chǎng)覆蓋。日覆蓋的主要目的是控制疾病傳播、垃圾飛揚(yáng)、臭味，改善道路交通，改進(jìn)景觀，因此要求覆蓋土具有良好的通氣性能。中間覆蓋的作用是防止填埋氣的無(wú)序排放、防止雨水下滲、將層面的降雨排除填埋場(chǎng)外，因此中間覆蓋層要求覆蓋材料的滲透性能較差。終場(chǎng)覆蓋同樣要求覆蓋土的滲透性能較差，一般低于10-7cm/s[6]。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，礦化垃圾類腐殖質(zhì)的滲透系數(shù)可以達(dá)到10-4cm/s數(shù)量級(jí)，可以用作日覆蓋層，見(jiàn)表4。

表4　四采樣點(diǎn)不同深度垃圾滲透系數(shù)

(3)類腐殖質(zhì)用作營(yíng)養(yǎng)土：通過(guò)對(duì)礦化垃圾的類腐殖質(zhì)進(jìn)行化學(xué)微生物特性分析，參照《城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)(GB8172-87)》，見(jiàn)表5。結(jié)果表明，礦化垃圾的總鉀含量略高于農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)，但總氮、總磷的含量均較低，不適于堆肥。而C/N大于25的占16%，其腐熟度較低，因此需要進(jìn)行好氧堆肥預(yù)處理后，才能用作營(yíng)養(yǎng)土。重金屬含量中，Cd、Hg、Cr及As均符合城鎮(zhèn)生活垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)，但部分Pb指標(biāo)超標(biāo)，因此，該礦化垃圾不宜用作有機(jī)肥。不過(guò)由于礦化垃圾中Pb大多以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，基本不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，因此可用作營(yíng)養(yǎng)土[7]。礦化垃圾中的大腸菌群均達(dá)到了安全無(wú)害化要求，在資源開(kāi)發(fā)利用中不會(huì)造成二次污染。

表5　礦化垃圾類腐殖質(zhì)基本特性

3.2礦化垃圾中可回收物的資源化再利用

(1)可回收物產(chǎn)量估算：根據(jù)采樣分析結(jié)果，得出上莊生活垃圾非正規(guī)填埋場(chǎng)填埋垃圾各組分的含量百分比情況，對(duì)各個(gè)成分的產(chǎn)量估算如表6。由此可見(jiàn)，篩上物中塑料、玻璃、建筑垃圾等可回收物含量較高，約占30%。塑料、玻璃、橡膠、草木、建筑垃圾等可進(jìn)入回收利用系統(tǒng)的物質(zhì)總計(jì)約69萬(wàn)噸，該部分物質(zhì)的資源化利用，可以變廢為寶，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

表6　礦化垃圾篩上物各組分產(chǎn)量估算結(jié)果

(2)礦化垃圾資源化利用技術(shù)路線：針對(duì)上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)中塑料含量較高的特點(diǎn)，可以對(duì)塑料進(jìn)行資源化再利用。同時(shí)，分離木竹、布類、橡膠等組分，生產(chǎn)固體衍生燃料，或直接焚燒處理，以實(shí)現(xiàn)減容減量。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產(chǎn)[8]。

圖5　礦化垃圾資源化利用技術(shù)路線

4結(jié)論

在以上莊非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)為例的礦化垃圾研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，填埋10年以上的垃圾已達(dá)到較好的穩(wěn)定化，其資源化利用價(jià)值均較高。礦化垃圾類腐殖質(zhì)成分可用作日覆蓋土，經(jīng)過(guò)好氧堆肥預(yù)處理，可用作營(yíng)養(yǎng)土。篩上物可回收利用成分較多，塑料、橡膠、玻璃、建筑垃圾等材料均可回收利用，以實(shí)現(xiàn)礦化垃圾的減容減量和資源化。

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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

作者簡(jiǎn)介：溫智玄，工程師，碩士，研究方向主要為垃圾填埋場(chǎng)的運(yùn)行管理

中圖分類號(hào)：X7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)03-0080-04

引用文獻(xiàn)格式：溫智玄等.非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾的綜合利用分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(3)：80-83.