生活垃圾壓縮打包-堆碼衛(wèi)生填埋新技術(shù)探討

高宇宸，魏美娟，李廣科，董軼茹

（1.山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西太原030006；2.山西省環(huán)境監(jiān)測中心站，山西太原030027）

生活垃圾壓縮打包-堆碼衛(wèi)生填埋新技術(shù)探討

高宇宸1，魏美娟1，李廣科1，董軼茹2

（1.山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西太原030006；2.山西省環(huán)境監(jiān)測中心站，山西太原030027）

分析了衛(wèi)生填埋過程中存在的二次污染、土地資源不足及垃圾沉降問題。對原有垃圾壓縮技術(shù)進行改進，將垃圾轉(zhuǎn)運和填埋環(huán)節(jié)相結(jié)合，引進堆碼技術(shù)，提出了生活垃圾壓縮打包-堆碼衛(wèi)生填埋新技術(shù)。該技術(shù)使衛(wèi)生填埋的滲瀝液、廢氣產(chǎn)生量減少，降低了垃圾沉降帶來的問題及危害，增加了填埋場空間利用率和使用壽命，從而達到節(jié)約管理成本和提高填埋效率的目的。

衛(wèi)生填埋；壓縮；打包；堆碼

衛(wèi)生填埋是目前國內(nèi)外采用最多的垃圾處理方式［1］，就我國而言，衛(wèi)生填埋量占垃圾全部處理量的79%［2］。然而我國衛(wèi)生填埋起步較晚，技術(shù)建設(shè)方面尚未成熟［3］，導(dǎo)致垃圾填埋效率低，二次污染嚴重，土地資源浪費，還不能達到真正意義上的衛(wèi)生填埋。因此，針對現(xiàn)有問題，借鑒其他行業(yè)的成熟技術(shù)經(jīng)驗，筆者將垃圾中轉(zhuǎn)站垃圾壓縮工藝進行改進，使其形成穩(wěn)定的塊體結(jié)構(gòu)；繼而應(yīng)用物流倉儲中的堆碼技術(shù)，將垃圾塊體碼至坑底，實現(xiàn)衛(wèi)生填埋效率及成本優(yōu)化。

1 垃圾衛(wèi)生填埋現(xiàn)狀

1.1 污染物產(chǎn)生量大

衛(wèi)生填埋過程中，產(chǎn)生的滲瀝液及臭氣會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響［4］。滲瀝液中重金屬、COD及大腸桿菌群含量超標［5］，對滲瀝液處理不當(dāng)會對周邊環(huán)境造成嚴重破壞。垃圾填埋中產(chǎn)生的臭氣含有大量甲烷、硫化氫和氨氣等危險氣體［6］，極易引起爆炸和泄露事故，不僅污染周邊環(huán)境，還對人畜安全造成隱患。滲瀝液及臭氣的收集處理成本較高，處理難度大，加重了填埋場運行管理負擔(dān)。

1.2 垃圾沉降問題

垃圾填埋不均、空隙率大和有機質(zhì)腐敗等都會造成垃圾堆體沉降［7］。沉降雖然能增加庫容，但會破壞覆蓋層、管線和防滲層，使垃圾穩(wěn)定及填埋場正常運行受到影響［8］。

1.3 空間利用率不足

城市規(guī)模的不斷擴大使得土地資源稀缺，而垃圾的產(chǎn)生量依舊不斷增加［9］。目前國內(nèi)衛(wèi)生填埋方式空間利用系數(shù)（平均為20～30m3/m2）遠未達到現(xiàn)代化固體廢棄物填埋場標準（平均為50～70 m3/m2）［10］，大大縮短了垃圾填埋場的使用壽命，造成了土地資源浪費。

2 垃圾壓縮打包-堆碼技術(shù)

2.1 垃圾壓縮打包技術(shù)

生活垃圾孔隙率大，結(jié)構(gòu)松散，可壓縮比率高。隨著垃圾中有機垃圾成分的增加，垃圾的含水率也在不斷上升，從而使現(xiàn)在的生活垃圾密度逐漸降低，從600 kg/m3降至350 kg/m3，且仍有下降趨勢［11-12］。因此，將生活垃圾進行壓縮處理，具有很高的可行性。目前具有垃圾壓縮技術(shù)的垃圾中轉(zhuǎn)站，壓縮機壓力一般不會超過0.5 MPa［13］，壓實率只有60%左右，而且其目的是為了解決普通運輸方式成本高、虧載現(xiàn)象等問題［14］，這使得壓縮的效果僅僅體現(xiàn)在了運輸過程中，當(dāng)運至填埋場卸車后，往往會出現(xiàn)散垛現(xiàn)象。

圖1為垃圾壓縮打包基本流程，將壓縮機壓力進行提升，輔以紙板等材料作固定，使垃圾壓縮成1 500 kg/m3以上的規(guī)則固體［15］。此法除了進一步將體積變小加大運輸量，排出大量滲瀝液降低含水率和自重之外，還使垃圾在填埋后的沉降程度大幅度降低。

圖1 垃圾壓縮打包流程

堆體沉降中的主固結(jié)壓縮沉降作用包括附加應(yīng)力作用和自重應(yīng)力作用，在常規(guī)填埋過程中一般歷時3個月左右［16］，在壓縮工藝中，主固結(jié)壓縮沉降的過程基本由壓縮機代替，垃圾入場體積大大減少，而一般垃圾填埋場沉降量為填埋初始高度的25%～50%［17］，相當(dāng)于垃圾場可多填埋25%～50%的垃圾。因此，垃圾壓縮過程為垃圾填埋穩(wěn)定節(jié)約了時間，免去了垃圾壓實過程，消除了沉降所帶來的問題和隱患，還使填埋量增加，填埋場空間利用率提高，避免了土地空間資源的浪費，圖2為壓縮打包機結(jié)構(gòu)圖［12］。

圖2 垃圾壓縮打包機

2.2 堆碼技術(shù)

堆碼本是倉儲物流及港口運輸中常用的技術(shù)，目的是為了合理節(jié)省空間，高效安全的儲存物品。其在集裝箱存儲運輸和大型物流倉庫管理方面已有了先進成熟的經(jīng)驗。

堆碼的形式根據(jù)堆放貨品的特點和需求各有不同，包括重疊式、壓縫式、俯仰式、襯墊式和交錯式等多種形式［18］，圖3為各種堆碼方式示意圖。其中，壓縫式堆碼方式是將垛底的底層排列成正方形或長方形，上層起壓縫堆碼，每件物品壓住下層2件貨物。這樣的堆碼方式能較大限度節(jié)省空間，方便操作，穩(wěn)定性能好，非常適于垃圾壓縮塊體的填埋。

圖3 不同堆碼方式示意

垃圾壓縮塊體的壓縫式堆碼，合理地利用了垃圾填埋場有限的土地空間資源，加大了垃圾填埋量，使垃圾堆體的穩(wěn)定性得到了加強。垃圾場的合理堆碼，使整個垃圾填埋過程變得整齊規(guī)律，也降低了后期滲瀝液和廢氣收集布管的施工難度，堆體的穩(wěn)定也保證了后期工程的安全和穩(wěn)定。同時，根據(jù)福岡法垃圾衛(wèi)生填埋思路［19］，垃圾塊體堆碼時塊體間留存的縫隙起到了空氣流通的作用，堆體有機物降解發(fā)酵產(chǎn)生熱量，與外界冷空氣形成對流，不僅有助于廢氣的排出，還能使得堆體內(nèi)含氧量升高，加速堆體有機物降解，減少厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷等危險氣體，若以鼓風(fēng)機、通風(fēng)管等設(shè)備輔助，則效果更佳。

3 對比與分析

生活垃圾壓縮打包-堆碼衛(wèi)生填埋技術(shù)是在原有中轉(zhuǎn)站垃圾壓縮技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強了其壓縮強度并加以打包加固，使垃圾壓縮不僅能應(yīng)用于垃圾運輸過程，還能對垃圾填埋過程起到作用。同時，在垃圾壓縮打包的基礎(chǔ)上，結(jié)合垃圾壓縮塊體的需要，引進貨品堆碼技術(shù)，形成了完整的生活垃圾壓縮打包-堆碼技術(shù)。雖然工藝復(fù)雜度有所提高，但由于現(xiàn)場作業(yè)機械數(shù)的減少及填埋效率的大幅度提高，使得填埋管理成本有所降低。因此，相較常規(guī)填埋工藝，新技術(shù)優(yōu)勢明顯（見表1）。

表1 常規(guī)填埋工藝與壓縮打包-堆碼工藝對比

4 結(jié)論

1）因壓縮使得垃圾滲瀝液和廢氣產(chǎn)生量減少，對周邊環(huán)境的影響降低。垃圾的高壓力壓縮使垃圾壓縮塊體保持了較低的含水率。入場堆碼后，垃圾堆體中較多空間可保持好氧狀態(tài)，從而避免了厭氧發(fā)酵產(chǎn)液產(chǎn)氣量大的問題，保證了水分的蒸發(fā)和廢氣的及時排出。

2）垃圾壓縮后的體積大幅減小，且打包技術(shù)使塊體在入場后不會散垛，垃圾入場時的體積相當(dāng)于常規(guī)填埋經(jīng)過主固結(jié)壓縮沉降后的體積，甚至更小。壓縫式堆碼技術(shù)對空間進行合理安排，使得填埋堆體既穩(wěn)固又節(jié)省空間。

3）垃圾的壓縮處理，使其在填埋后可忽略主固結(jié)壓縮沉降帶來的影響，使垃圾填埋后的沉降問題僅集中于有機質(zhì)腐爛及蠕動變形帶來的次固結(jié)壓縮沉降，大幅度降低了因沉降帶來的管路及防護層破損問題。

4）垃圾運輸及填埋效率的增加使得填埋場運營管理成本降低，垃圾處理投資效率提高，實現(xiàn)了垃圾填埋的投資成本控制。

5）壓縮打包-堆碼衛(wèi)生填埋新技術(shù)借鑒了其它領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，結(jié)合垃圾填埋的實際情況，在原有基礎(chǔ)上進行了改進與革新，將垃圾轉(zhuǎn)運與垃圾填埋有機結(jié)合，從而更好地實現(xiàn)衛(wèi)生填埋的效率及成本優(yōu)化。

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New Sanitary Landfill Technology of Municipal Solid Waste Compression Bale Stacking

GaoYuchen1，Wei Meijuan1，Li Guangke1，Dong Yiru2
（1.College of Environment and Resources，Shanxi University，Taiyuan Shanxi030006；2.Shanxi Environmental Monitoring Center，Taiyuan Shanxi030027）

The problemsof secondary pollution，land resourcesshortage and solid waste settlement were analyzed in the process of sanitary landfill.We improved the original garbage compression technology，combined with the process of waste transfer and landfill，introduced stacking technology，and proposed a new technology，called municipal solid waste compression bale stacking.Thistechnology can help decrease landfill leachate and exhaust gas amount，reduce waste settlement risk，enhance the land utilization efficiency and useful life，and realize the goal ofsaving management cost and improving treatment efficiency.

sanitary landfill；compression；bale；stacking

X705

A

1005-8206（2017）02-0048-03

高宇宸（1991—），碩士研究生在讀，研究方向為污染控制與資源化。

E-mail：1483374500@qq.com。

李廣科（1971—），博士，教授，主要從事污染控制與資源化的研究工作。

E-mail：liguangke@sxu.edu.cn。

2016-11-03