生活垃圾衛生填埋場庫區循環利用技術研究

宮渤海，于銘，徐家英，宋霽，畢延霞，姜震，高偉杰，龐立習，黃修國

（1.青島市環境衛生科研所，山東青島266071；2.青島市市容環境衛生管理中心，山東青島266071；3.青島市固體廢棄物處置有限公司，山東青島266071）

生活垃圾衛生填埋場庫區循環利用技術研究

宮渤海1，于銘1，徐家英1，宋霽2，畢延霞3，姜震1，高偉杰3，龐立習1，黃修國1

（1.青島市環境衛生科研所，山東青島266071；2.青島市市容環境衛生管理中心，山東青島266071；3.青島市固體廢棄物處置有限公司，山東青島266071）

針對不同填埋年限的垃圾特性進行了研究，并通過對2007—2010年各年度填埋的垃圾開挖和堆肥，研究其特性變化情況；同時通過對當日進場垃圾進行模擬填埋實驗，研究其特性變化；總結可行的生活垃圾衛生填埋場庫區循環利用技術。

生活垃圾；衛生填埋場；循環利用

穩定化的城市垃圾填埋場庫區具有2項重要的資源可供利用，一是寶貴的土地資源，二是已穩定的礦化垃圾，這2者都有很好的開發利用前景。在此基礎上，國內外一些國家開始探索對封場時間較長的填埋場內已穩定垃圾進行開挖后，再用篩分設備進行分選，從中獲取礦化垃圾、可回收利用資源等。對騰空的場地重新規劃建設填埋場或改作其它用途，由此發展的相關技術即舊填埋場開采及場地復用技術［1-13］。

填埋場開采復用技術的實踐起始于20世紀50年代的以色列特拉維夫市垃圾填埋場。20世紀80年代美國和歐洲一些國家陸續開展了垃圾填埋場開采工作。國內上海、深圳等地個別垃圾填埋場在此方面做了一些嘗試。

國內城市普遍面臨填埋場庫容資源緊張、新建項目選址困難的局面，因此，充分挖掘現有填埋場的潛力，探索填埋場庫容的循環利用，延長填埋場的生命周期，具有十分重要的現實意義和內在需求。筆者以青島市小澗西垃圾填埋場為具體研究對象，開展垃圾填埋場填埋庫區循環利用技術研究，結合現有填埋庫區的使用情況，提出循環利用現有填埋庫區資源的途徑和方法，并開展現場試驗進行驗證。

1 試驗場地

青島市小澗西生活垃圾衛生填埋場（以下簡稱小澗西垃圾填埋場），擔負處理青島市區的全部生活垃圾，該填埋場于2002年建成并投入使用，一期填埋庫區庫容約7.10×106m3，目前已接近飽和；規劃建設的二期填埋區庫容約7.15×106m3，除一二期填埋庫區外，該場址已無填埋場擴容空間。

2 衛生填埋場填埋庫區垃圾開挖試驗

2.1 采樣方法

以小澗西生活垃圾填埋場作為樣品的采樣對象，按照生活垃圾填埋時間的長短以及填埋場填埋作業資料，分別采集已經填埋1、2、3、4 a的生活垃圾。每個填埋點使用挖掘機將表面覆蓋土挖開，采集相應填埋年限的生活垃圾，每個采樣點至少采集100 kg垃圾。

2.2 樣品的制備與分析方法

垃圾樣品混勻4等分，縮分3次，取100 kg，并做好現場采樣記錄。樣品的分析根據GB/T 213—2008煤的發熱量測定方法和CJ/T 313—2009生活垃圾采樣和分析方法的有關內容進行，具體分析方法如表1所示。

表1 垃圾樣品分析方法

2.3 分析結果

對各年份的填埋垃圾開挖進行分析后，與當年原始填埋生活垃圾分析記錄對比，如表2～5所示。

表2 2007年填埋原始垃圾與現狀垃圾物理特性比較

表3 2008年填埋原始垃圾與現狀垃圾物理特性比較

表4 2009年填埋原始垃圾與現狀垃圾物理特性比較

表5 2010年填埋原始垃圾與現狀垃圾物理特性比較

可以看出，垃圾經過一定時間的填埋后，其特性與當年填埋的原始垃圾相比變化較顯著，其中有機物明顯減少，熱值明顯提高，垃圾成分中無機物和塑膠類的含量明顯升高。

2.4 分析結論

1）開挖垃圾和填埋原始垃圾物理垃圾成分相比較，有機物降解很快，填埋3 a和4 a的生活垃圾有機物難以分出，含量基本為0。

2）開挖垃圾和填埋原始垃圾物理特性相比較，變化顯著，熱值明顯加大，垃圾成分中無機物和塑膠類的含量明顯升高。

3）不同填埋年限的開挖垃圾特性，變化規律一致。

4）開挖垃圾特性顯示，垃圾的含水率、熱值和密度的變化不僅和填埋年限有關，還和當年填埋的原始垃圾的特性、填埋場填埋狀態有關。

5）現場開挖有污水，現場有臭味，現場污染要進行控制。

3 庫區循環堆肥試驗

3.1 開挖垃圾堆肥試驗方案

在填埋場將已填埋1、2、3、4 a的生活垃圾開挖，簡單控水后的垃圾平均分成2部分，送往堆肥廠一部分進行靜止堆肥，另一部分進行氧-溫度聯合控制動態好氧堆肥。

3.1.1 靜態發酵

將垃圾堆成條堆，每年的垃圾堆成1堆，共4個條堆，標記標識。堆肥條堆采用三角條垛形式，單個條堆底底寬4.0m，高2.0m，長10m，體積40m3。

3.1.2 氧—溫度聯合控制動態發酵

將2007年和2009年填埋的生活垃圾進行好氧堆肥實驗，堆成條堆標記標識，強制通風，發酵過程為氧—溫度聯合控制，發酵中間過程監測溫度。

堆肥條堆采用三角條垛形式，單個條堆底寬4.0 m，高2.0 m，長10 m，體積40 m3，管道為HDPE管道，按一定間距分布通風孔，實驗中風機的起停通過氧含量在線檢測自動控制。

3.1.3 堆肥后篩分

試驗進行到60 d時，進行粒徑篩分，篩孔粒徑設計為60、40、10 mm，數據分5組展示：堆肥后混合垃圾、60 mm以上的垃圾分析、60～40 mm的垃圾分析、40～10mm以及10mm以下的垃圾分析。

3.2 實驗結果

3.2.1 堆肥過程中不同填埋年限的生活垃圾含水率變化

開挖出不同填埋年限的生活垃圾進行靜態堆肥，自然好氧發酵，監測發酵過程中的含水率，其變化曲線如圖1。從圖1可以看出，不同填埋年限的生活垃圾雖然含水率不同，但是變化的趨勢都呈明顯下降。到堆肥到30 d時，2009和2010年填埋的生活垃圾都在34%左右，與堆肥初期的含水率相差不大，是由于發酵過程中產生水分，但堆肥60 d時，含水率大幅度下降。2007和2008年填埋的生活垃圾含水率逐漸下降，到30 d發酵期含水率就降到30%以下，到60 d堆肥結束時，含水率降到15.67%和12.11%。

圖1 靜態堆肥過程中垃圾含水率變化曲線

將開挖的2009年和2007年生活垃圾進行溫度—氧控堆肥，監測發酵過程中的含水率，其變化曲線如圖2。

圖2 填埋垃圾靜態和溫度—氧控堆肥過程中含水率變化比較

從堆肥過程中的含水率變化來看，溫度-氧控堆肥可以較快地降低堆肥垃圾的含水率，提高垃圾的可燃性。而且填埋時間長的生活垃圾堆肥含水率明顯低于填埋時間短的生活垃圾，更適于垃圾燃燒。

3.2.2 堆肥過程中溫度的變化

開挖出不同填埋年限的生活垃圾進行靜態堆肥，自然好氧發酵，監測發酵過程中的溫度，其變化曲線見圖3。

圖3 不同填埋時間的垃圾靜止堆肥發酵溫度變化

從圖3可以看出2007年和2008年填埋的生活垃圾發酵溫度變化不大，可能是由于這2份填埋垃圾有機物含量很低，發酵過程進行很慢，變化不大。但2009年和2010年填埋的生活垃圾升溫較快，2010填埋的生活垃圾發酵溫度平穩上升，到60 d發酵期結束，發酵溫度仍然較高，說明發酵過程仍在進行。

從堆肥過程中的溫度變化來看，溫度—氧控堆肥可以較快地提高堆肥垃圾的發酵溫度，而且高溫維持時間長，使垃圾發酵更完全。而且填埋時間長的生活垃圾堆肥溫度明顯低于填埋時間短的生活垃圾，是因為填埋時間長的生活垃圾有機物含量很低，發酵很難進行，更容易趨向穩定化，見圖4。

圖4 填埋垃圾靜態和溫度—氧控堆肥過程中溫度變化比較

3.2.3 不同填埋年限的開挖垃圾堆肥篩分后熱值的比較

將開挖的生活垃圾進行靜止堆肥和溫度—氧控堆肥后，使用10、40、60 mm的手工分選篩對樣品進行篩分，來比較不同篩分孔徑下不同填埋年限生活垃圾的濕基低位熱值變化。

1）不同填埋年限的開挖垃圾靜止堆肥濕基低位熱值比較。

如圖5所示，混合垃圾的熱值，填埋時間越早，相應熱值越低，填埋時間越晚，反而熱值越高。60 mm孔徑以上的生活垃圾熱值變化和混合垃圾熱值變化一致，40～60 mm孔徑的生活垃圾中2007年填埋的生活垃圾熱值最高，10～40 mm孔徑的生活垃圾變化趨勢也是和混合垃圾一致。

2）不同填埋年限的開挖垃圾靜止—氧控堆肥垃圾低位熱值比較。

將開挖的生活垃圾進行靜止堆肥和溫度—氧控堆肥后，使用10、40、60 mm的手工分選篩對樣品進行篩分，來比較不同篩分孔徑下不同填埋年限生活垃圾的濕基低位熱值變化。如圖6所示，2009年填埋垃圾的溫度—氧控堆肥可以明顯的提高各孔徑篩分垃圾的熱值，2007的填埋垃圾也有提高，但不如2009年的顯著。堆肥后垃圾的熱值變化不僅取決于堆肥過程，也取決于填埋原始垃圾的特性。

圖5 不同填埋年限垃圾靜止堆肥濕基低位熱值比較

圖6 靜止—氧控堆肥垃圾低位熱值比較

3.3 分析結論

1）靜止和溫度—氧控堆肥比較實驗結果表明，溫度—氧控堆肥可以較快地降低堆肥垃圾的含水率，提高垃圾的可燃性。而且溫度—氧控堆肥可以較快地提高堆肥垃圾的發酵溫度，高溫維持時間長，使垃圾發酵更完全。

2）堆肥后垃圾篩分試驗結果表明，2010年填埋的垃圾，60 mm孔徑以上的生活垃圾濕基低位熱值最大。2009年的填埋垃圾，60 mm孔徑以上的垃圾熱值較高。2008年的填埋垃圾，60 mm孔徑以上以及40～60 mm孔徑的垃圾熱值較高。2007年填埋垃圾，40～60 mm孔徑垃圾熱值最高。

4 結論和建議

1）垃圾經過一定時間的填埋后，其特性與當年填埋的原始垃圾相比較變化顯著，其中有機物明顯減少，熱值明顯提高，垃圾成分中無機物和塑膠類的含量明顯升高。

2）實驗結果表明，開挖垃圾的含水率、熱值和密度的變化不僅和填埋年限有關，還和當年填埋的原始垃圾的特性、填埋場填埋狀態有關。

3）溫度—氧控堆肥可以較快地降低堆肥過程中垃圾的含水率，提高發酵溫度，提高堆肥效率，提高垃圾的可燃性。

4）篩分實驗結果表明，通過合適的篩分孔徑，可以將發酵好的細土和熱值高的生活垃圾篩分開來，進行不同的資源化利用。

5）整個實驗結果表明，在青島市小澗西垃圾填埋場進行填埋垃圾的重復利用理論依據可行，堆肥篩分技術可行。

6）建議對庫區循環利用過程的物料平衡和經濟評價進行進一步研究，并綜合考慮實施庫區循環利用對于已采用的沼氣發電項目的影響，研究具體實施方案。

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Recycling Technology Used in Municipal Solid Waste Sanitary Landfill Site

Gong Bohai1，Yu Ming1，Xu Jiaying1，Song Ji2，Bi Yanxia3，Jing Zhen1，Gao Weijie3，Pang Lixi1，Huang Xiuguo1
（1.Qingdao Institute of Environmental Sanitation，QingdaoShandong266071；2.Qingdao Appearances and Environmental Sanitation Management Center，QingdaoShandong266071；3.Qingdao Solid Waste Treatment Co.Ltd.，Qingdao Shandong266071）

We studied the wastes characteristics of different landfill years.The characteristics changes of municipal solid waste from 2007 to 2010 were studied through excavating and composting.At the same time，the simulated landfill experiment wascarried out to study the characteristic changesofthe day waste.The feasible recycling technology of the municipal solid waste sanitary landfill reservoir wassummarized.

municipal solid waste；sanitary landfill；recycling

X705

A

1005-8206（2017）03-0038-04

宮渤海（1972—），高級工程師，長期從事環衛行業標準、規劃編制、課題研究、工程管理等工作。

2016-01-08