某生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾理化特性試驗研究

李學金，周露洪，王　沖（.浙江省天正設計工程有限公司，浙江　杭州　300；.嘉興市求是環境工程咨詢有限公司，浙江　嘉興　3400）

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某生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾理化特性試驗研究

李學金1，周露洪2，王沖1
（1.浙江省天正設計工程有限公司，浙江杭州310012；2.嘉興市求是環境工程咨詢有限公司，浙江嘉興314100）

【摘要】通過現場勘探及試驗，分析了生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾的理化特性，與當地新鮮生活垃圾相比，陳化生活垃圾密度較大，含水率略低，橡膠塑料含量較高，灰分較高，揮發分較低，仍保持一定的熱值，適于焚燒處理。

【關鍵詞】生活垃圾簡易堆場；陳化生活垃圾；特性分析

1　生活垃圾簡易堆場的危害及研究現狀

生活垃圾簡易堆場是指利用自然地理條件進行堆填，沒有按照衛生填埋場的規范標準進行規劃、選址、設計、建設的生活垃圾填埋場。由于經濟、技術水平的限制及環保意識的淡薄，20世紀90年代以前，我國生活垃圾主要采用簡易堆場處置，90年代以后，才逐漸被衛生填埋場取代。但是，據資料顯示，目前我國仍有18%以上的城鎮生活垃圾和85%以上的農村生活垃圾流向生活垃圾簡易堆場［1-3］。生活垃圾簡易堆場在全國范圍內隨處可見，僅北京市堆存量在200 t以上的生活垃圾簡易堆場就有1 200多座［4］。

近年來，我國環境問題進入高發期，由生活垃圾簡易堆場引發的環境問題時有發生。生活垃圾簡易堆場的處理處置逐漸成為相關研究者關注的熱點問題［5-9］。生活垃圾簡易堆場沒有設置防滲措施和覆蓋導氣系統，存在大氣、水、土壤等污染隱患。雨水淋濾和地下水浸泡，會產生大量高濃度的滲瀝液，污染土壤和地下水；產生的惡臭，對周邊環境及居民生活產生嚴重影響。隨著城市化進程的加速和城市規模的擴張，很多早期的生活垃圾簡易堆場區域現在已變成了城市規劃區內的人口密集區、風景名勝區、水源保護區等環境敏感區域。

為了消除潛在環境風險，對生活垃圾簡易堆場的綜合整治，已成為當今城市發展中亟待解決的問題。2012年，對生活垃圾簡易堆場的整治就被納入《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》中，國內一些專家學者也開展了相關的研究。袁京、崔文靜等［10-11］對生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾理化性質進行了研究，諸毅等［12］開展了上海生活垃圾簡易堆場生態修復工作的相關研究。但總體上，在研究和實踐方面都進展緩慢，絕大部分地區尚未啟動該項工作。我國生活垃圾簡易堆場數量眾多、分布零散，同時由于各地經濟水平、生活方式不同以及氣候、水文、地質條件的差異，造成各地生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾的理化性質大不相同，綜合處理處置方式也不相同。

筆者以某生活垃圾簡易堆場為研究案例，開展生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾的理化特性分析，旨在找到適合該生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾綜合處理處置的方式。

2　研究案例現狀

該生活垃圾簡易堆場位于浙江某地，系利用磚瓦廠取土坑傾倒生活垃圾逐步形成的，占地面積約4.0×104m2，四周淺、中間深，呈不規則“鍋底”狀，最大深度約10 m，填埋時間為2006—2010年，目前已封場種植苗木。由于垃圾收集、填埋不規范，無防滲防漏、惡臭處理等環保措施，現場環境惡臭熏天、蚊蠅孳生，對區域生態環境、地下水等具有較大的潛在風險。根據當地城市總體規劃，該區域已被規劃為風景名勝區的湖面水域，因此亟需對其進行妥善處置。

3　現場勘探

3.1勘測點

根據衛星圖像及有關地質資料，選取40個勘測點進行初步勘探調查，勘測深度為20 m。

3.2勘探結果

3.2.1巖土性質

該生活垃圾簡易堆場地層在勘測深度范圍內可分3個地質層，自上而下分別為：①陳化垃圾及填土層、②淤泥質粉質黏土層（原始土）和③粉質黏土層（原始土）。其中①層又分3個亞層：①1雜填土及素填土層、①2陳化生活垃圾層和①3塘填土層。

①層厚度4.6～16.9 m，呈“不規則鍋底狀”分布。①1雜填土及素填土層在全場分布，厚0.40～12.9 m，稍濕-濕，顯灰黃或灰褐色，松散，以粉土為主，含有碎礫石、碎磚塊，夾雜少量生活垃圾；①2陳化生活垃圾層在全場大部分布，平面及豎向分布無規律，厚1.30～8.9 m，濕，雜色，以生活垃圾為主；①3塘填土層在全場部分分布，厚0.20～1.0 m，濕度大，灰黑色，松軟，以淤質黏土為主，含大量有機質及腐植質，夾帶少量生活垃圾。①層滲透性較大，場區內潛水位較高，除①1層外，通過滲透已相互交叉污染。

②淤泥質粉質黏土層（原始土）在全場分布，飽和，顯灰色，以黏土為主，含有機質，少量植物殘體。③粉質黏土層（原始土）在全場分布，飽和，顯綠色，以黏土為主，含氧化鐵。

3.2.2垃圾量估算

①層垃圾量估算見表1。

表1　①層垃圾量估算

4　試驗內容和方法

對陳化生活垃圾特性進行分析，主要包括物理特性（密度、組分）分析、工業特性（含水率、灰分、揮發分）分析和熱值測定，為陳化生活垃圾綜合處理處置提供依據。

4.1樣品采集

采用多點采集、人工分選，四分法取樣。將前述40個勘測點在上（1.0～2.0 m）、中（2.0～5.0 m）、下（5.0～8.0 m）分別采集樣品，每層取1小桶（約10 kg）的生活垃圾現場混合、縮分，取回分析。

4.2分析方法

根據CJ/T 313—2009生活垃圾采樣和分析方法規定，分別采用烘干法、灼燒法、標準彈法測定垃圾的含水率、揮發分、灰分和熱值。標準彈法測定的發熱量近似為干基高位發熱量，通過公式換算成收到基低位發熱量；采用有機元素分析儀進行元素分析（外協）。

4.3主要試驗設備和儀器

全自動熱量儀（精度0.002 K），有機元素分析儀（德國，elementarvario EL III），電熱鼓風恒溫烘箱（精度±1℃），馬弗爐（精度±5℃），磅秤，電子天平（精度0.1 g），分析天平（精度0.000 1 g），粉碎機等。

5　試驗結果及分析

5.1密度

陳化生活垃圾的平均密度見表2。由于被填埋壓實、腐化等原因，陳化生活垃圾的密度約為當地新鮮生活垃圾［13］的1.9倍。

表2　陳化生活垃圾平均密度

5.2組分

陳化生活垃圾的平均組分見表3。陳化生活垃圾主要組分為竹木、橡膠塑料、纖維、玻璃、金屬、渣土、其他等，且摻雜有建筑垃圾、填土，其中的廚余、紙類等易降解物質基本降解完畢，粗纖維有部分降解。與新鮮生活垃圾［13］比較，陳化生活垃圾平均含水率略低，橡膠塑料含量明顯較高，這也證明了橡膠塑料的難降解性。

表3　陳化生活垃圾的平均組分（收到基）　%

5.3工業分析

陳化生活垃圾的工業分析見表4。與新鮮生活垃圾比較，陳化生活垃圾灰分較高，揮發分較低，主要是因為廚余、紙類、纖維等高揮發分物質已經完全或部分降解。

表4　陳化生活垃圾的工業分析

5.4元素分析

陳化生活垃圾的元素分析見表5。陳化生活垃圾含硫量較低，為在處理過程中研究硫的影響以及如何處理煙氣中的二氧化硫提供依據。

表5　陳化生活垃圾的元素分析

5.5熱值分析

陳化生活垃圾的熱值分析見表6。陳化生活垃圾收到基低位熱值為6 897 kJ/kg，由于已經填埋地下多年，經發酵、炭化等過程后，垃圾熱值下降，但陳化生活垃圾橡膠塑料含量較高，橡膠塑料的熱值相對較高，因此仍保持一定的熱值。

表6　陳化生活垃圾的熱值分析（低位發熱量）　kJ/kg

熱值是垃圾焚燒廠設計的重要依據。一些國際垃圾焚燒公司認為進爐垃圾熱值≥5020kJ/kg適合焚燒，一些歐洲的公司認為5860kJ/kg，世行關于采用焚燒技術處理垃圾的投資決策指導意見認為7 000 kJ/kg是基于垃圾焚燒的經濟性而提出的。我國有研究者提出生活垃圾低位熱值低于8 000 kJ/kg時，一次送風需預熱或者燃燒時添加輔助燃料［13-14］。因此，該生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾雖然熱值略低，但也能達到焚燒熱值下限要求，適合焚燒處理。

6　結論

1） 該生活垃圾簡易堆場分為3個地質層，自上而下分別為：①陳化垃圾及填土層、②淤泥質粉質黏土層和③粉質黏土層。

2） 與新鮮生活垃圾相比，陳化生活垃圾密度較大，廚余、紙類等易降解物質基本降解完畢，粗纖維也有部分降解，平均含水率略低，橡膠塑料含量明顯較高，灰分較高，揮發分較低，仍保持一定的熱值，含硫量較低。

3） 該生活垃圾簡易堆場陳化生活垃圾仍保持一定的熱值，能達到焚燒熱值下限要求，適合焚燒處理。

參考文獻：

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［14］ 徐文龍，盧英方，Rudef Walder，等．城市生活垃圾管理與處理技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006．

中圖分類號：X799.3

文獻標識碼：A

文章編號：1005-8206（2016）02-0047-03

作者簡介：李學金（1980—），工程師，主要從事生活垃圾資源化利用及環境咨詢。

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