混合垃圾原位篩分異地處置關(guān)鍵技術(shù)

代宏峰，劉明軍，朱明華，張秀川

（中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100102）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加快，人們居住的密集性不斷增長(zhǎng)；“垃圾圍城”已成為我國(guó)面臨的最嚴(yán)峻、最現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。目前我國(guó)垃圾處理主要采取傳統(tǒng)的填埋方式，既占用土地，又嚴(yán)重污染土壤、水源，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷等氣體易引起溫室效應(yīng)并存在爆炸的危險(xiǎn)[1]。垃圾分類(lèi)及無(wú)害化處理技術(shù)積累較少，缺乏相關(guān)的科學(xué)研究和系統(tǒng)總結(jié)，本文以某河道開(kāi)挖垃圾處置項(xiàng)目為例，對(duì)填埋場(chǎng)垃圾進(jìn)行注氣處理，使其滿(mǎn)足開(kāi)挖條件，然后對(duì)垃圾進(jìn)行開(kāi)挖、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)、利用或處置，形成非常規(guī)混合垃圾原位篩分異地處置技術(shù)，可對(duì)河道治理過(guò)程中的垃圾處置提供相關(guān)技術(shù)參考。

1 工藝原理

非常規(guī)混合垃圾原位篩分異地處置關(guān)鍵技術(shù)是采用抽注氣系統(tǒng)對(duì)垃圾內(nèi)部注入新鮮空氣并抽出甲烷、硫化氫等有害氣體，降低陳腐垃圾中惡臭氣體及甲烷的濃度；然后對(duì)待處理垃圾進(jìn)行安全開(kāi)挖，將開(kāi)挖出的垃圾運(yùn)送至就近設(shè)置的高效篩分設(shè)備上進(jìn)行分類(lèi)，分成輕質(zhì)可燃篩上物、篩下腐殖土、無(wú)機(jī)骨料、塑料和橡膠等；最后進(jìn)行綜合資源化回收利用，其中無(wú)機(jī)組分滿(mǎn)足回填土要求的可就地回填，輕質(zhì)組分可壓縮后轉(zhuǎn)運(yùn)至衛(wèi)生填埋場(chǎng)或焚燒廠規(guī)范處置，腐殖土可出售，用于園林綠化項(xiàng)目，廢舊金屬可回收利用[2]。見(jiàn)圖1。

圖1 國(guó)內(nèi)主要篩分設(shè)備組成及篩分物

2 施工工藝流程

2.1 施工準(zhǔn)備

1）現(xiàn)場(chǎng)踏勘。施工前先對(duì)混合垃圾填埋場(chǎng)周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，落實(shí)垃圾填埋場(chǎng)周邊交通、建筑物、河流等與填埋場(chǎng)的位置關(guān)系，重點(diǎn)落實(shí)填埋場(chǎng)的范圍、埋深、篩分設(shè)備可設(shè)置場(chǎng)地、周邊環(huán)境保護(hù)要求等。

2）方案制定。根據(jù)踏勘情況及填埋場(chǎng)相關(guān)資料制定填埋場(chǎng)治理機(jī)械選型、篩分設(shè)備布置區(qū)域、垃圾開(kāi)挖方向、車(chē)輛行走路線、抽注氣系統(tǒng)布置等。

3）場(chǎng)地布置，設(shè)備就位。根據(jù)方案部署將篩分設(shè)備布置場(chǎng)地、車(chē)輛行走道路平整并鋪設(shè)鋼板；將選好的機(jī)械進(jìn)場(chǎng)組裝并根據(jù)環(huán)保要求在篩分設(shè)備四周搭設(shè)防護(hù)架，防護(hù)架頂部采用塑料布覆蓋，四周采用密目網(wǎng)封閉，僅保留上料口及篩分物清理口。

2.2 垃圾填埋場(chǎng)好氧處理

目前，我國(guó)大部分垃圾均采用非正規(guī)垃圾填埋技術(shù)，填埋后由于微生物作用將產(chǎn)生大量甲烷、硫化氫等有害氣體，為降低垃圾填埋場(chǎng)有害氣體濃度及垃圾開(kāi)挖、運(yùn)輸過(guò)程中中毒、爆炸風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)環(huán)境的影響，垃圾開(kāi)挖前首先采用好氧處理方式對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行處理[3]。

1）根據(jù)填埋場(chǎng)堆體范圍設(shè)置注入井和抽氣井，注氣井與抽氣井?dāng)?shù)量一致，約400 m2范圍設(shè)置一口注氣井和一口抽氣井。垃圾堆體以上井管為實(shí)管，以下為花管，管井埋深同垃圾埋深。

2）管井施工完成后，采用空氣壓縮機(jī)從注氣井往垃圾中注入新鮮空氣；采用離心式風(fēng)機(jī)從垃圾抽氣井往外抽有害氣體并對(duì)反應(yīng)物的溫度、濕度、氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，激活垃圾中的微生物，創(chuàng)造出一個(gè)比較理想的有氧反應(yīng)環(huán)境，使反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，從而加速有機(jī)物的降解，消除有毒、有害物質(zhì)。

2.3 混合垃圾開(kāi)挖施工

1）混合垃圾開(kāi)挖前，實(shí)地勘察施工現(xiàn)場(chǎng)地下管線，如開(kāi)挖過(guò)程中遇到地下管線，需核實(shí)確認(rèn)已經(jīng)切斷并廢除后才進(jìn)行開(kāi)挖。

2）為減少雨水等滲入作業(yè)區(qū)域，沿開(kāi)挖垃圾坑口設(shè)置上口1 m寬、壩高1 m臨時(shí)攔擋壩（黏土壩），邊坡比1∶1，壓實(shí)系數(shù)0.95，為防止雨水沖刷，坡面進(jìn)行綠化。

3）根據(jù)坑深計(jì)算上口位置，在靠近篩分設(shè)備處設(shè)置1∶7行車(chē)通道，供給挖掘機(jī)及車(chē)輛行走，開(kāi)挖時(shí)由中心向三面開(kāi)挖，通過(guò)坡道向外運(yùn)輸，直至開(kāi)挖至原土層。

4）施工現(xiàn)場(chǎng)做好粉塵、噪音控制，垃圾堆場(chǎng)四周設(shè)置臨時(shí)圍擋；垃圾運(yùn)輸時(shí)嚴(yán)格控制工地?fù)P塵。施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)灑水，為防止運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)輛灑落土粒影響環(huán)境，嚴(yán)禁運(yùn)輸車(chē)輛超載，同時(shí)應(yīng)加蓋蓋板，確保在裝運(yùn)垃圾過(guò)程中不往外灑落。

5）混合垃圾開(kāi)挖時(shí)應(yīng)注意現(xiàn)場(chǎng)安全，對(duì)井坑周邊以及落差較大的部分設(shè)置腳手架欄桿并設(shè)專(zhuān)人指揮機(jī)械，以免發(fā)生滑坡。

2.4 滲濾液處理

1）將開(kāi)挖出的含有滲濾液的污染土用密封罐運(yùn)送至專(zhuān)業(yè)滲濾液處理廠，運(yùn)送過(guò)程中確保滲濾液不滲漏。

2）運(yùn)送至處理廠后將垃圾滲濾液引入調(diào)節(jié)池，與回流入調(diào)節(jié)池的污泥混合沉降后，出水進(jìn)入反硝化池進(jìn)行反硝化脫氮[4]。

3）反硝化池出水進(jìn)入微氧曝氣池進(jìn)行同步硝化反硝化，微氧曝氣池設(shè)有至少三級(jí)曝氣單元，各曝氣單元中溶解氧濃度在0.1～0.5 mg/L，最后一級(jí)曝氣單元的泥水回流至第一級(jí)曝氣單元，回流比為100%～200%。

4）微氧曝氣池出水進(jìn)入沉淀池沉淀后，分為生化尾水部分與污泥部分。污泥回流至調(diào)節(jié)池，回流比為400%～600%，剩余污泥排放至污泥濃縮池進(jìn)行壓濾處理；生化尾水進(jìn)入硫酸根自由基氧化池，向其中加入過(guò)硫酸鹽及亞鐵鹽至過(guò)硫酸根離子濃度為0.5～1 g/L、亞鐵離子濃度為1～1.5 g/L，調(diào)節(jié)pH值為4～5、溫度為30～35℃，攪拌均勻后進(jìn)行氧化反應(yīng)反后出水進(jìn)入中和池，污泥排放至污泥濃縮池進(jìn)行壓濾處理。

5）向中和池內(nèi)加入石灰水，調(diào)節(jié)pH值至7～8，出水進(jìn)入物化沉淀池沉淀后，進(jìn)入移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器單元，經(jīng)微生物降解后排放。

2.5 垃圾篩分

混合垃圾分類(lèi)、分選方法主要有篩分、重選、浮選、磁選、電選、靜電分選、電磁分選及光選等。分選工程可以是上述分選方式的多樣化組合，應(yīng)針對(duì)混合垃圾組分的現(xiàn)狀調(diào)查和分析加以選擇。見(jiàn)圖2。

圖2 混合垃圾分選工程工藝流程

1）卸料倉(cāng)位。符合進(jìn)場(chǎng)要求的城市生活垃圾由密閉式垃圾運(yùn)輸車(chē)經(jīng)地磅計(jì)量稱(chēng)重后，進(jìn)入3個(gè)卸料倉(cāng)位的卸料區(qū)，車(chē)輛自卸垃圾到卸料區(qū)堆放。

2）給料機(jī)。卸料倉(cāng)內(nèi)的生活垃圾由抓斗抓入給料機(jī)料斗，經(jīng)布料器均勻布料后進(jìn)入板式給料機(jī)，物料由板式給料機(jī)輸送至滾筒篩。

3）人工分選平臺(tái)。皮帶輸送機(jī)兩側(cè)設(shè)置手選鋼平臺(tái)，每組手選鋼平臺(tái)設(shè)2組人工手選位，共4個(gè)手選位。每組人工手選位分揀平臺(tái)下部設(shè)置拉臂車(chē)車(chē)箱（或直接停放運(yùn)輸車(chē)輛），人工分選出的不宜于篩分或發(fā)酵的大件物品（如家具、樹(shù)木、建筑垃圾及玻璃瓶等）投入車(chē)內(nèi)，最后進(jìn)行填埋處理。

4）滾筒篩。經(jīng)前人工分選和磁選后輸送機(jī)上的物料直接進(jìn)入滾筒篩進(jìn)行篩分，篩下物（篩孔直徑80 mm，主要成分為渣土和有機(jī)質(zhì)）經(jīng)過(guò)皮帶輸送機(jī)送至轉(zhuǎn)送皮帶運(yùn)送至下一級(jí)的圓盤(pán)篩，篩上物（主要成分為紙張、布料、塑料袋和大塊的有機(jī)質(zhì)）經(jīng)轉(zhuǎn)送皮帶運(yùn)送至精細(xì)破碎機(jī)。

5）正壓風(fēng)選機(jī)。滾筒篩篩上物經(jīng)轉(zhuǎn)送皮帶運(yùn)送至正壓風(fēng)選機(jī)，利用密度差異和風(fēng)力來(lái)分選其中的重物料（主要成分為渣土等）、中重物料（主要成分為有機(jī)質(zhì)）、輕物料（主要成分為紙張、塑料等），重物料經(jīng)轉(zhuǎn)送皮帶轉(zhuǎn)送至渣土用于原地回填；輕物料經(jīng)輕物料轉(zhuǎn)送皮帶經(jīng)打包機(jī)打包，最后運(yùn)出暫存后焚燒。

2.6 分選物處置

分選工程選出的分選物主要有篩下腐殖土、篩上輕質(zhì)物、篩上重質(zhì)物、一般工業(yè)固體廢物及危險(xiǎn)廢物等。篩下腐殖土主要粒徑＜20 mm，可用于園林綠化、山體修復(fù)、商業(yè)服務(wù)和公共非敏感用地用土或深加工為綠化肥料。篩上輕質(zhì)物以塑料、橡膠、織物等可燃物為主，用打包機(jī)壓縮打包后，使用裝載設(shè)備運(yùn)輸至庫(kù)區(qū)堆放地點(diǎn)，碼放整齊。為防止飄散，使用罩網(wǎng)進(jìn)行覆蓋并做好相應(yīng)的防火措施后，轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)進(jìn)行資源化利用。篩上重質(zhì)物多為建筑垃圾，采用反擊式破碎機(jī)及多級(jí)篩進(jìn)一步分選成不同粒徑的骨料。有機(jī)物含量不超過(guò)5%后，用于土方回填、制磚及建筑路基等。一般工業(yè)固體廢物及危險(xiǎn)廢物應(yīng)交由有資質(zhì)單位進(jìn)行無(wú)害化處理、處置。

3 質(zhì)量控制

1）骨料回填前，要求把回填部位的垃圾雜物清理干凈，保證回填部位清潔無(wú)雜物方可進(jìn)行回填施工。進(jìn)行骨料土工試驗(yàn)，內(nèi)容主要包括液限、塑限、塑性指數(shù)、強(qiáng)度、含水量等。檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定，檢驗(yàn)回填土有無(wú)雜物及含水量是否在控制范圍內(nèi)。

2）根據(jù)每層回填土厚度計(jì)算用土量，均勻攤平。回填土采用蛙式打夯機(jī)打夯，分層虛鋪厚度為250 mm。非同時(shí)進(jìn)行回填段之間的搭接處，不得形成陡坎，夯實(shí)層應(yīng)成階梯狀，階梯的寬度應(yīng)大于高度的2倍，每階高度宜為50 cm、寬度100 cm。

3）嚴(yán)格把好機(jī)械設(shè)備質(zhì)量關(guān)，收集各類(lèi)設(shè)備完好檢測(cè)證明、技術(shù)參數(shù)滿(mǎn)足要求證明。

4）鋪平后的回填土須立即夯實(shí)。打夯機(jī)按一定順序打夯，后打夯前半夯，夯夯相連且夯位應(yīng)壓前遍位的縫隙上，每層夯實(shí)3～4遍。每層填土夯實(shí)后，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行環(huán)刀取樣，測(cè)出干土的質(zhì)量密度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行上一層的鋪土。

5）篩分過(guò)程中加強(qiáng)人員分選的監(jiān)督和操作，迅速將輕質(zhì)物分選出來(lái)，避免輕質(zhì)物與腐殖土再混合在一起。

6）對(duì)存在滲濾液的區(qū)域嚴(yán)格清理干凈，嚴(yán)禁遺留。

4 結(jié)語(yǔ)

將開(kāi)挖處的陳腐垃圾按粒徑篩分后再進(jìn)行分類(lèi)利用或處置，分選工程組合多樣化，通過(guò)多級(jí)分選、多方式分選、多層次分選，有效解決陳腐垃圾成分復(fù)雜的問(wèn)題，降低了陳腐垃圾中惡臭氣體及甲烷的濃度，消除了有毒、有害物質(zhì)的再生，施工效率高，節(jié)約成本，降低對(duì)大氣、土壤及水源的污染，節(jié)能環(huán)保。