生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)再利用技術(shù)淺析

林泉，宮渤海，宋霽

（1.青島市環(huán)境衛(wèi)生科研所，山東青島266071；2.青島市市容環(huán)境衛(wèi)生管理中心，山東青島266071）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)再利用技術(shù)淺析

林泉1，宮渤海1，宋霽2

（1.青島市環(huán)境衛(wèi)生科研所，山東青島266071；2.青島市市容環(huán)境衛(wèi)生管理中心，山東青島266071）

介紹了國(guó)內(nèi)外生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)再利用技術(shù)的發(fā)展情況，概述了其再利用技術(shù)的實(shí)施條件、技術(shù)種類、工藝流程；并以100萬(wàn)人口規(guī)模的城市為例，對(duì)開(kāi)展生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)再利用的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算，且從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響、再利用效果、占地等方面進(jìn)行綜合分析。

生活垃圾填埋場(chǎng)；再利用；技術(shù)分析

1 填埋場(chǎng)再利用技術(shù)發(fā)展情況

填埋場(chǎng)再利用技術(shù)的實(shí)踐始于20世紀(jì)50年代的以色列特拉維夫市垃圾填埋場(chǎng)，之后逐漸引起人們的注意［1］。從20世紀(jì)80年代，美國(guó)和歐洲開(kāi)始探索垃圾填埋場(chǎng)再利用的相關(guān)技術(shù)，其中較成功的有Burghof衛(wèi)生填埋場(chǎng)（德國(guó)）［2］、Naples衛(wèi)生填埋場(chǎng)（美國(guó)）［3-6］、Edinburgh衛(wèi)生填埋場(chǎng)（美國(guó)）［7-8］、Frey Farm衛(wèi)生填埋場(chǎng)（美國(guó)）［9］等。1997年，美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（USEPA）對(duì)填埋場(chǎng)再利用技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析，認(rèn)為該技術(shù)具有增加原填埋場(chǎng)處理容積、回收有用資源和能量、促進(jìn)舊填埋場(chǎng)再利用等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)于2003年對(duì)深圳市鹽田垃圾場(chǎng)進(jìn)行了大規(guī)模機(jī)械化開(kāi)采回用工程實(shí)踐［10］。上海老港填埋場(chǎng)在垃圾填埋再利用技術(shù)方面也作了一些嘗試，對(duì)老港填埋場(chǎng)各填埋齡的垃圾特性、開(kāi)采利用的可行性以及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了論證。此外，2010年在青島市小澗西生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)進(jìn)行了規(guī)模為400 m3的填埋齡1～4 a的生活垃圾開(kāi)挖+生物干燥的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證填埋場(chǎng)再利用技術(shù)的可行性［11］。

2 填埋場(chǎng)再利用

2.1 實(shí)施條件

填埋場(chǎng)再利用的實(shí)施取決于填埋場(chǎng)所在地區(qū)的氣候、垃圾成分、資源利用方式、實(shí)施再利用工程的迫切程度等條件。其中，垃圾成分變化是決定填埋場(chǎng)再利用能否實(shí)施和如何實(shí)施的重要條件。

城市生活垃圾進(jìn)入衛(wèi)生填埋場(chǎng)后，通過(guò)一系列化學(xué)和物理反應(yīng)，其特性與新鮮垃圾相比，將產(chǎn)生較大的變化。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，趙由才等［12-14］學(xué)者以上海老港垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，對(duì)衛(wèi)生填埋場(chǎng)內(nèi)不同填埋齡的垃圾特性進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)生活垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的垃圾有2個(gè)較為顯著的特征：①塑料占比一直較大；②腐殖土占比有隨填埋齡的增加而逐步增加的趨勢(shì)。如7 a填埋齡的垃圾中腐殖土占比35%，塑料薄膜占45%，其他成分則占20%，能夠回收利用的物質(zhì)所占比例很高，具有較高的開(kāi)采價(jià)值。14 a填埋齡的垃圾中腐殖土占50.22%、塑料占25.51%、磚石占10.94%、其他物質(zhì)占13.4%。

廖利、吳松維等［15］學(xué)者分別對(duì)深圳鹽田填埋場(chǎng)、杭州天子嶺填埋場(chǎng)等的填埋垃圾特性隨時(shí)間的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)鹽田填埋垃圾中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)附近農(nóng)田土壤較高，可用于市區(qū)綠化地帶、公園、苗圃、林業(yè)和垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)工程的表層營(yíng)養(yǎng)土。通過(guò)對(duì)采集的天子嶺填埋場(chǎng)1～12 a垃圾基本理化性質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)，不同填埋齡垃圾中類似腐殖質(zhì)的混合物所占比例最大，為4l%～63%，其次為塑料類。混合類物質(zhì)含量隨填埋時(shí)間的增加而上升，塑料類物質(zhì)含量基本保持不變。

此外，對(duì)韶關(guān)市中廠山填埋場(chǎng)、青島市小澗西生活垃圾填埋場(chǎng)的垃圾開(kāi)挖實(shí)驗(yàn)表明，隨著填埋齡的增加，垃圾填埋后各類可降解物很快轉(zhuǎn)化為渣土，與此同時(shí)，粗粒徑變?yōu)榧?xì)粒徑。

2.2 填埋場(chǎng)再利用技術(shù)

填埋場(chǎng)再利用技術(shù)主要基于采礦和選礦的作業(yè)原理，對(duì)填埋場(chǎng)一定填埋齡的垃圾進(jìn)行開(kāi)挖后，根據(jù)其成分和填埋場(chǎng)再利用庫(kù)容的需求進(jìn)行不同的處理。根據(jù)再利用目的不同，可分為礦化垃圾開(kāi)采利用和填埋場(chǎng)庫(kù)容利用2種。

2.2.1 礦化垃圾開(kāi)采利用技術(shù)

生活垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾開(kāi)采在國(guó)外案例較多，在國(guó)內(nèi)的上海、天津等市均進(jìn)行過(guò)初步研究工作。礦化垃圾開(kāi)采在填埋場(chǎng)封場(chǎng)一定時(shí)間后進(jìn)行，一般南方地區(qū)8～10a、北方地區(qū)10～15a。

礦化垃圾開(kāi)采利用技術(shù)的核心是通過(guò)開(kāi)采對(duì)選出的礦化垃圾等進(jìn)行資源化利用。一般可分為挖掘、篩分、資源化利用、剩余物質(zhì)處置4個(gè)步驟。將選定開(kāi)采單元的垃圾通過(guò)機(jī)械設(shè)備挖掘、晾曬后，利用篩分機(jī)械將垃圾分為粗料和細(xì)料2大類，其中粗料根據(jù)其不同成分進(jìn)行利用，細(xì)料作為礦化垃圾，可用于填埋場(chǎng)日覆蓋材料、營(yíng)養(yǎng)土、生物反應(yīng)床填料等。

2.2.2 填埋場(chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)

填埋場(chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)在美國(guó)等有相關(guān)的技術(shù)實(shí)踐案例，我國(guó)深圳市于2003年對(duì)鹽田垃圾場(chǎng)進(jìn)行了以延長(zhǎng)填埋場(chǎng)使用年限等為目的的大規(guī)模工程實(shí)踐。

填埋場(chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)的核心是在現(xiàn)有填埋場(chǎng)填埋的基礎(chǔ)上，盡可能獲得可再利用的填埋場(chǎng)庫(kù)容。一般分為挖掘、預(yù)處理、分類利用及處置、庫(kù)容再利用4個(gè)步驟。過(guò)程大致為：將選定開(kāi)挖單元的垃圾通過(guò)機(jī)械設(shè)備挖掘后，采用晾曬、生物干化等方式進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的垃圾通過(guò)焚燒、營(yíng)養(yǎng)土再利用等形式進(jìn)行分類利用，剩余殘?jiān)靥詈螅瑢?duì)庫(kù)容進(jìn)行再利用。

3 填埋場(chǎng)再利用技術(shù)對(duì)比分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

填埋場(chǎng)再利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益主要為資源回收獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益，以及填埋場(chǎng)庫(kù)容再利用獲得的間接經(jīng)濟(jì)效益。

以100萬(wàn)人口規(guī)模的城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)為例，若此垃圾填埋場(chǎng)使用10 a，則預(yù)計(jì)可填埋3.65×106t垃圾，按照降解后總量為2.55×106t，密度為1.2 t/m3計(jì)算，約占用庫(kù)容2.12×106m3。根據(jù)杭州1～12 a填埋齡垃圾的研究［15］，其組分估算見(jiàn)表1。

表1 100萬(wàn)人口城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)組分估算%

若采用礦化垃圾開(kāi)采利用技術(shù)，其直接收益來(lái)源為礦化垃圾和回收利用塑料出售，利潤(rùn)分別為40元/t和2 000元/t，直接收益約為14.3億元。間接收益來(lái)源為庫(kù)容騰空的土地收益，可節(jié)約庫(kù)容約4.4×105m3，按照庫(kù)容建設(shè)成本37元/m3計(jì)算，間接收益為1 628萬(wàn)元。

若采用填埋場(chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)，其直接收益來(lái)源為焚燒發(fā)電所帶來(lái)的收益，其平均凈收益約為42元/t，直接收益約為0.86億元。間接收益來(lái)源于庫(kù)容騰空的土地收益，可節(jié)約庫(kù)容1.89×106m3，間接收益為6 993萬(wàn)元。

3.2 綜合分析

采用礦化垃圾開(kāi)采利用技術(shù)和填埋場(chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)，除了經(jīng)濟(jì)效益有所不同外，其對(duì)垃圾穩(wěn)定化的要求、環(huán)境的影響、施工場(chǎng)地的要求等因素也有所區(qū)別，表2對(duì)2種技術(shù)的不同點(diǎn)進(jìn)行了綜合分析。可以看出，礦化垃圾利用對(duì)垃圾穩(wěn)定化的要求相對(duì)較高，但是經(jīng)濟(jì)效益較好，占地較少，對(duì)周邊的環(huán)境影響也較?。惶盥駡?chǎng)庫(kù)容利用技術(shù)適用于不同穩(wěn)定情況的垃圾，庫(kù)容利用量較高。

表2 填埋場(chǎng)再利用技術(shù)綜合對(duì)比

4 結(jié)論與建議

1）衛(wèi)生填埋場(chǎng)再利用技術(shù)自20世紀(jì)50年代在以色列實(shí)踐之后，在國(guó)內(nèi)外具有大規(guī)模的工程實(shí)踐，已具備一定的技術(shù)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)；通過(guò)填埋場(chǎng)再利用技術(shù)，可回收部分資源或能量，并通過(guò)騰空庫(kù)容的再使用節(jié)約填埋場(chǎng)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，具有一定的直接和間接經(jīng)濟(jì)收益。

2）填埋場(chǎng)再利用技術(shù)在一定程度上，能夠緩解重新選擇填埋場(chǎng)造成的“鄰避”效應(yīng)，并解決焚燒廠初期垃圾進(jìn)廠量不足的問(wèn)題。

3）由于各地的生活垃圾填埋場(chǎng)所填埋的垃圾成分不同，其周邊的環(huán)境敏感程度及施工難度等條件也各不相同，建議根據(jù)填埋場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合適的再利用技術(shù)，并合理規(guī)劃填埋作業(yè)的空間和方式，使填埋的垃圾能夠更加適合所選擇的再利用技術(shù)路線。

［1］Saree G M，Golueke C G，Stein E L.Landfill mining：Past and present［J］.Biocycle，1993，34（5）：58-61.

［2］Rettenberger G，Urban-Kiss S.German project reconverts a sanilary landfill［J］.Biocycle，1995，36（6）：44-48.

［3］ReinhartDR，Townsend T G.Landfill bioreactor design and opetation［M］.Florida：CRC Press，1997.

［4］Spencer R.Landfill space reuse［J］.Biocycle，1990，31（2）：30-33.

［5］Morelli J.Landfill reuse strategies［J］.Biocycle，1990，31（4）：60.

［6］Nelson H.Landfill reclamation strategies［J］.Biocycle，1994，35（10）：40.

［7］Nelson H.Landfill reclamation project on the rise［J］.Biccycle，1995，36（3）：83-84.

［8］United States Environmental Protection Agency.Landfill Reclamation［R］.US：EPA530-F-97-001，1997.

［9］Zee D J V D，Aehterkamp M C，Viszer B J D.Assessing the market opportunities of landfill mining［J］.Waste Manage，2004，24（8）：795-804.

［10］廖利，李敏.探討垃圾填埋場(chǎng)開(kāi)采回用工程［J］．環(huán)境科技，2006，19（3）:32-34.

［11］宋霽.生物干燥技術(shù)在小澗西垃圾填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)循環(huán)利用中的應(yīng)用研究［D］．青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2012．

［12］潘終勝，趙由才，湯金輝，等．大規(guī)模礦化垃圾開(kāi)采工程研究［J］．有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007，28（2/3）：141－143．

［13］徐勤，黃仁華．二次開(kāi)發(fā)綜合利用老港處置場(chǎng)的探討［J］．環(huán)境衛(wèi)生工程，2002，10（1）：21－24．

［14］李雄．填埋場(chǎng)不同填埋齡城市生活垃圾開(kāi)采、變化規(guī)律及資源化利用研究［D］．上海：同濟(jì)大學(xué)，2006．

［15］吳松維，吳偉祥，陳英旭.不同填埋齡垃圾降解特性研究［J］.科技通報(bào)，2012，28（5）：187-191.

Reclamation Technology of Municipal Solid Waste Landfills

Lin Quan1，Gong Bohai1，Song Ji2
（1.Qingdao Environmental Sanitation Science and Research Institute，QingdaoShandong266071；2.Qingdao City Appearance and Environmental Sanitation Management Center，QingdaoShandong266071）

We introduced the reclamation technologiesof municipal solid waste landfillsat home and abroad，and summarized the implementation conditions，technical types and technological process of the reclamation technologies.Taking a city with a population of 1 million as an example，we calculated the economic benefits from reusing the landfills，and made a comprehensive analysisfrom the economic and environmental impact，using effect，land occupation，and so on.

municipal solid waste landfill；reclamation；technical analysis

X705

A

1005-8206（2017）03-0076-03

林泉（1962—），現(xiàn)任青島市市政公用技術(shù)研究院院長(zhǎng)，研究員，長(zhǎng)期從事環(huán)衛(wèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃編制、課題研究、工程管理等工作。

2016-05-10