非正規垃圾填埋場礦化垃圾的綜合利用分析

溫智玄　王艷秋

(1.北京市海淀區循環經濟產業園管理中心，北京　100094；2.北京市海淀區環境衛生科學研究所，北京　100086)

非正規垃圾填埋場礦化垃圾的綜合利用分析

溫智玄1王艷秋2

(1.北京市海淀區循環經濟產業園管理中心，北京100094；2.北京市海淀區環境衛生科學研究所，北京100086)

【摘要】本文以上莊非正規垃圾填埋場為例，對填埋年限10年以上的非正規垃圾填埋場垃圾的綜合利用進行分析。經過10余年的降解，垃圾已相對穩定，稱為礦化垃圾，其成分以類腐殖質土壤為主，根據其物化性質，可用作填埋場日覆蓋土；經晾曬后可用作營養土。礦化垃圾中的塑料、橡膠、玻璃、建筑垃圾等均可回收利用，實現垃圾的減容減量和資源化，這對于北京市非正規垃圾填埋場的治理具有重要的指導意義。

【關鍵詞】非正規垃圾填埋場；礦化垃圾；穩定化；綜合利用

非正規垃圾填埋場出現在衛生垃圾填埋場以前，其直接利用原有的采石坑、采砂坑等天然地形簡單堆放，而沒有經過防滲、隔離等方法處理，因此會對土壤、地下水及周邊環境造成嚴重污染。北京市非正規垃圾填埋場的垃圾總量約為7717萬噸，其中積存量在3000噸以上的非正規垃圾填埋場占55%以上。海淀區現有非正規垃圾填埋場77座，占地約60多公頃，占海淀區生活垃圾填埋面積的60%，部分非正規垃圾填埋場處于北京市水源保護地范圍內，其危害風險較大。

經過十年乃至數十年的堆放，生活垃圾中易降解物質完全或接近完全降解，垃圾填埋場表面沉降量非常小(小于1cm/a)，垃圾自然產生滲濾液和氣體產生量很少或不產生，垃圾填埋場達到穩定化狀態，此時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質，其狀態為類似腐殖質的顆粒狀土壤物質[2]。此外，其中含有大量的塑料、纖維和玻璃等可回收物質，具有較高的資源化再利用價值[3]。

本文以上莊非正規垃圾填埋場為研究對象，通過礦化垃圾特性實驗，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依據。

1檢測內容及方法

1.1填埋場概況

本文以海淀區上莊非正規垃圾填埋場為研究對象，上莊非正規垃圾填埋場位于海淀區上莊鎮，臨近昌平區，1996年啟用，至1997年關閉時共運行1年，填埋生活垃圾約200萬噸，填埋深度約4～9m，該填埋場填埋垃圾均已超過10年，基本認為可以達到穩定化狀態。

1.2研究內容

(1)實驗檢測內容：垃圾組分、容重、含水率、熱值、有機質、生物可降解率(BDM)、TN、TP、TK、Cr、Hg、Pb、Cd、As、大腸桿菌；(2)礦化垃圾的穩定性判斷；(3)礦化垃圾類腐殖質的應用分析；(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：根據調研資料及勘測結果，采用網格法取樣，將垃圾堆體水平面方向劃分為等大小的網格，按照圖1標示位置，選擇四個點作為采樣點。由于上莊垃圾堆體高度較低(≤9m)，選用挖掘機開挖的方法采集樣品。如圖2所示，按照距離垃圾填埋面1米深度采取第一個樣品，往下依次間隔1.5米采集一個樣品，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干一個月，用不同孔徑(孔徑為20mm、12mm、10mm)的孔徑篩，進行由粗到細的人工篩分，篩下物大部分為類腐殖質顆粒物，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。

(3)分析測試方法：礦化垃圾樣品的相關指標檢測參照《生活垃圾采樣和物理分析方法(CJ-T313-2009)》等標準執行。

圖2　采樣深度分布示意圖

2礦化垃圾的穩定性判斷

礦化垃圾的穩定性程度的判斷，可以從表1觀指數、垃圾堆齡、有機質、TN/TP降解率及BDM等指標衡量。

經檢測分析，得出上莊非正規垃圾填埋場垃圾的穩定化程度分布如表2所示。

對海淀區北部新區的新鮮生活垃圾研究過程中，經實驗檢測，TN、TP的含量分別為1.17%、1.51%。而上莊非正規垃圾填埋場的TN、TP含量分別為0.42%、0.20%，分別降低了64.10%、86.76%。見表3。

表1　垃圾穩定程度評價分級表

表2　垃圾穩定化程度分布表

表3　礦化垃圾礦質化TN、TP指標

雖然TN、TP的分析不易量化，但是可以作為一個約束條件，即通過表觀分析得到一個大概結論[4]。通過TN、TP的降解率可以大致判斷上莊非正規垃圾填埋場垃圾已基本穩定。

圖3　上莊非正規垃圾填埋場12mm篩下物BDM情況分析

經過對上莊非正規垃圾填埋場12mm篩下物垃圾細料的BDM分析，得出結果見圖3。上莊垃圾填埋場各采樣點所測得的BDM值基本一致，維持在4～8之間，這說明垃圾的降解速度較低，BDM基本穩定。一般認為，當BDM值達到10以下時，垃圾基本穩定[5]，這說明上莊非正規垃圾填埋場垃圾已達到了一個相對穩定的狀態。

3礦化垃圾的綜合利用分析

3.1礦化垃圾類腐殖質的應用分析

(1)類腐殖質總量估算：非正規垃圾填埋場垃圾經過十幾年的生物降解，大部分有機質轉化為類腐殖質顆粒，數量較大。根據測定結果，10mm粒徑以下類腐殖質占總礦化垃圾的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，見圖4。據此估算，北京市非正規垃圾填埋場礦化垃圾的類腐殖質總量在5000萬噸以上，具有廣闊的開發應用前景。

圖4　不同粒徑區間礦化垃圾百分比含量

(2)類腐殖質用作垃圾填埋場覆蓋土：垃圾填埋場覆蓋土根據功能的不同，可以分為日覆蓋、中間覆蓋、終場覆蓋。日覆蓋的主要目的是控制疾病傳播、垃圾飛揚、臭味，改善道路交通，改進景觀，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序排放、防止雨水下滲、將層面的降雨排除填埋場外，因此中間覆蓋層要求覆蓋材料的滲透性能較差。終場覆蓋同樣要求覆蓋土的滲透性能較差，一般低于10-7cm/s[6]。根據檢測結果，礦化垃圾類腐殖質的滲透系數可以達到10-4cm/s數量級，可以用作日覆蓋層，見表4。

表4　四采樣點不同深度垃圾滲透系數

(3)類腐殖質用作營養土：通過對礦化垃圾的類腐殖質進行化學微生物特性分析，參照《城鎮垃圾農用控制標準(GB8172-87)》，見表5。結果表明，礦化垃圾的總鉀含量略高于農用控制標準，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，因此需要進行好氧堆肥預處理后，才能用作營養土。重金屬含量中，Cd、Hg、Cr及As均符合城鎮生活垃圾農用控制標準，但部分Pb指標超標，因此，該礦化垃圾不宜用作有機肥。不過由于礦化垃圾中Pb大多以殘渣態形式存在，基本不會對環境造成影響，因此可用作營養土[7]。礦化垃圾中的大腸菌群均達到了安全無害化要求，在資源開發利用中不會造成二次污染。

表5　礦化垃圾類腐殖質基本特性

3.2礦化垃圾中可回收物的資源化再利用

(1)可回收物產量估算：根據采樣分析結果，得出上莊生活垃圾非正規填埋場填埋垃圾各組分的含量百分比情況，對各個成分的產量估算如表6。由此可見，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、建筑垃圾等可進入回收利用系統的物質總計約69萬噸，該部分物質的資源化利用，可以變廢為寶，產生一定的經濟效益、社會效益。

表6　礦化垃圾篩上物各組分產量估算結果

(2)礦化垃圾資源化利用技術路線：針對上莊非正規垃圾填埋場中塑料含量較高的特點，可以對塑料進行資源化再利用。同時，分離木竹、布類、橡膠等組分，生產固體衍生燃料，或直接焚燒處理，以實現減容減量。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[8]。

圖5　礦化垃圾資源化利用技術路線

4結論

在以上莊非正規垃圾填埋場為例的礦化垃圾研究過程中發現，填埋10年以上的垃圾已達到較好的穩定化，其資源化利用價值均較高。礦化垃圾類腐殖質成分可用作日覆蓋土，經過好氧堆肥預處理，可用作營養土。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，以實現礦化垃圾的減容減量和資源化。

參考文獻：

[1]李華，趙由才.填埋場穩定化垃圾的開采利用及填埋場土地利用分析[J].環境衛生工程，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.填埋場封場后的生態恢復與開發利用規劃研究[D].同濟大學碩士研究論文，2002，3.

[4]王里奧，林建偉，劉元元.城市生活垃圾簡易堆放場穩定化周期的研究IJ].上海環境科學，2003，22(2)：89-93.

[5]王里奧，袁輝，崔志強.三峽庫區垃圾堆放場穩定化指標體系[J1.重慶大學學報，2003，26(4)：125-129.

[6]欒智慧，王樹國.垃圾衛生填埋實用技術[M].北京：化學工業出版社，2004.

[7]趙由才，黃仁華.大型填埋場穩定化過程與再利用.中國城市環境衛生，2000，1：20-24.

[8]邊炳鑫.生活垃圾填埋場中礦化垃圾的綜合利用技術.博士后研究工作報告.

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

作者簡介：溫智玄，工程師，碩士，研究方向主要為垃圾填埋場的運行管理

中圖分類號：X7

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)03-0080-04

引用文獻格式：溫智玄等.非正規垃圾填埋場礦化垃圾的綜合利用分析[J].環境與可持續發展，2016，41(3)：80-83.