生活垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾資源化利用研究進(jìn)展

摘要：生活垃圾填埋場(chǎng)治理的關(guān)鍵在于陳腐垃圾的綜合利用，腐殖土、篩上輕物質(zhì)是其主要成分。結(jié)合陳腐垃圾的組成及理化特性，綜述腐殖土、篩上輕物質(zhì)的資源化利用研究現(xiàn)狀。其中，腐殖土主要用作工程材料、生物填料及營(yíng)養(yǎng)土，篩上輕物質(zhì)主要以進(jìn)入垃圾焚燒爐焚燒或水泥窯協(xié)同處置的方式回收能量。目前，腐殖土資源化利用技術(shù)處理量較小，存在重金屬污染；篩上輕物質(zhì)焚燒會(huì)排放廢氣，廢氣含有多種污染物。因此，在完善現(xiàn)有資源化利用途徑的同時(shí)，應(yīng)拓展新的資源化利用途徑。

關(guān)鍵詞：生活垃圾填埋場(chǎng)；陳腐垃圾；資源化利用；腐殖土；篩上輕物質(zhì)

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.040

Research Progress on the resource utilization of aged waste in domestic waste landfill

LI Min1， WEI Liang2

（1. Sichuan Zhongheng Safe Environment-oriented Sci-Tech Innovation Co.， Ltd.;

2. Sichuan Huatie Engineering Design Co.， Ltd.， Chengdu 610000， China）

Abstract： The key to the treatment of domestic waste landfill lies in the comprehensive utilization of aged waste， with humic soil and light sieve residue as its main components. The current research status of resource utilization of humic soil and light sieve residue is summarized based on the composition and physicochemical characteristics of aged waste. Among them， humic soil is mainly used as engineering materials， biological fillers， and nutrient soil， and the light sieve residue is mainly recycled for energy by entering the garbage incinerator for incineration or collaborating with the cement kiln for disposal. At present， the treatment capacity of humic soil resource utilization technology is relatively small， and there is heavy metal pollution; burning light sieve residue will emit exhaust gas， which contains various pollutants. Therefore， while improving existing ways of resource utilization， new ways of resource utilization should be expanded.

Keywords： domestic waste landfill; aged waste; resource utilization; humic soil; light sieve residue

生活垃圾填埋場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可能面臨滲濾液不達(dá)標(biāo)排放、惡臭擾民、防滲層破損、滲濾液調(diào)節(jié)池溢流和滲漏等二次污染問(wèn)題。目前，我國(guó)生活垃圾處理方式以焚燒為主，而焚燒產(chǎn)生的飛灰仍需要填埋處理。由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速等，城市用地緊張，新建填埋場(chǎng)選址困難。生活垃圾填埋場(chǎng)的治理有助于釋放庫(kù)容空間，更好地利用現(xiàn)有儲(chǔ)存能力，破解焚燒飛灰無(wú)法處置的困境，緩解二次污染問(wèn)題。生活垃圾填埋場(chǎng)治理的主流工藝可以分為2類，即原位治理和異位治理，陳腐垃圾篩分是異位治理工藝的核心。了解陳腐垃圾的組成及理化特性，綜述腐殖土、篩上輕物質(zhì)的資源化利用研究現(xiàn)狀，有助于制定生活垃圾填埋場(chǎng)整治、開(kāi)發(fā)與利用方案，更好地選擇治理工藝。

1 陳腐垃圾的組成及理化特性

陳腐垃圾的主要成分為腐殖土及橡塑類，一般來(lái)說(shuō)，隨著填埋時(shí)間增加，腐殖土所占比例逐漸增加。物理組成以腐殖土為主，含量為65%～75%，其余組分為橡塑類、木竹類、紡織類、磚瓦陶瓷類、金屬類和玻璃類等[1]。白秀佳等[2]指出，陳腐垃圾各組分中，腐殖土占比最大，可達(dá)53.08%，易燃組分（橡塑類、紙類、紡織類及木竹類等）占比為30.46%，二者合計(jì)比例超過(guò)80%。

與原生垃圾相比，陳腐垃圾含水率、可燃物含量和熱值更低，灰分含量更高。封場(chǎng)近20年的高齡期陳腐垃圾密度為636 kg/m3，含水率為38.70%，有機(jī)質(zhì)含量（干基）為16.80%，低位熱值（濕基）為6 027 kJ/kg，高位熱值（干基）為7 552 kJ/kg[1]。填埋4～8年的陳腐垃圾容重與含水率分別為691 kg/m3、53.29%，干基可燃物、干基灰分含量分別為50.13%、49.87%，干基高位熱值、濕基高位熱值及低位熱值分別為15 634 kJ/kg、6 841 kJ/kg及5 037 kJ/kg[3]。

2 腐殖土資源化利用研究現(xiàn)狀

2.1 工程材料

采用腐殖土作為填埋場(chǎng)覆蓋材料，不僅有就地取材、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，還能抑制臭氣的擴(kuò)散。腐殖土加入固化劑處理后，可用作路基材料，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，固化劑處理后，腐殖土的力學(xué)性能明顯改善[4]。摻入不同比例的腐殖土作為水泥窯替代原料，可明顯提高水泥強(qiáng)度，熟料和水泥的性能均能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]。將固化劑、礦渣粉、鋼渣粉和陳腐垃圾按照一定的比例進(jìn)行固化試驗(yàn)，該固化體的強(qiáng)度、耐久性可滿足路基材料標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)陳腐垃圾中的重金屬進(jìn)行穩(wěn)定固化[6]。

2.2 生物填料

作為生物反應(yīng)器填料，腐殖土可用于處理糖廠廢水，該工藝具有快速穩(wěn)定、無(wú)異味、污泥產(chǎn)生量低等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。陳腐垃圾生物反應(yīng)床處理奶牛場(chǎng)廢水，污染物去除效果好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性較好[7]。作為濕地填料，陳腐垃圾可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水，該工藝易于管理，投資少，運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染，污染物去除效果好，適用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水及農(nóng)村生活污水[8]。好氧陳腐垃圾生物反應(yīng)床對(duì)垃圾滲濾液的處理效果良好，運(yùn)行負(fù)荷高，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)總氮的去除優(yōu)勢(shì)明顯[9]。

2.3 營(yíng)養(yǎng)土

將適量腐殖土與一般土壤混配，然后種植萬(wàn)壽菊，植物生長(zhǎng)良好[10]。汪明勇[11]將一般土壤與腐殖土按照不同比例混配，然后栽培植物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腐殖土添加量為25%時(shí)，植物生長(zhǎng)狀況最佳。腐殖土經(jīng)粉煤灰改良后，可作為草坪的培養(yǎng)土。腐殖土成分復(fù)雜，重金屬含量高，存在重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。施用不同劑量腐殖土的林地中，Hg、Cd、As、Pb和Cr具有不同的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，5種重金屬的風(fēng)險(xiǎn)依次降低[12]。腐殖土粒徑越小，越易吸附污染物，對(duì)植物的損傷風(fēng)險(xiǎn)越高。研究發(fā)現(xiàn)，小粒徑腐殖土對(duì)玉米種子生物毒性的影響顯著[13]。除重金屬外，腐殖土的添加可能會(huì)影響土壤的水分及密度。金奕勝等[14]添加不同比例的腐殖土進(jìn)行田間試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果表明，腐殖土添加量為25%～50%，不會(huì)對(duì)土壤的物理性質(zhì)產(chǎn)生明顯影響，添加量超過(guò)50%會(huì)使土壤密度增大，容易引起土壤板結(jié)。

3 篩上輕物質(zhì)資源化利用研究現(xiàn)狀

3.1 能量回收

陳腐垃圾灰分含量較高，挖掘后直接焚燒，性價(jià)比不高，對(duì)陳腐垃圾進(jìn)行篩分，可提高其熱值。經(jīng)檢測(cè)，陳腐垃圾篩余物的濕基低位熱值為7 606 kJ/kg，較篩分前提高1 579 kJ/kg；灰分含量為51.65%，較篩分前降低約10%[1]。陳腐垃圾篩分后，橡塑類、紙類、木竹類和紡織類等可燃組分的熱值可達(dá)23 MJ/kg[2]。焚燒爐摻燒陳腐垃圾后，燃燒廢氣能夠滿足垃圾焚燒的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著摻混比例的增大，HCl及氮氧化物（NOx）排放濃度也增大[15]。尹文華等[16]按照0%、10%、20%、25%和30%的比例將陳腐垃圾摻燒到生活垃圾中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，顆粒物、SO2、HCl、NOx和二噁英濃度均隨摻燒比例的提高而上升。陳腐垃圾篩余物可作為替代燃料，進(jìn)入水泥窯協(xié)同處置。水泥窯協(xié)同處置陳腐垃圾，不會(huì)對(duì)其運(yùn)行造成影響，處置后的熟料強(qiáng)度能滿足相關(guān)性能要求[17]。水泥窯添加陳腐垃圾篩余物后，CO、SO2和HCl等污染物的實(shí)測(cè)濃度上升，排放速率增大，但NOx實(shí)測(cè)濃度及排放速率顯著下降[18]。

3.2 精分資源化

生活垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾精選后，采用篩上輕物質(zhì)制作建筑模板，陳腐垃圾可以實(shí)現(xiàn)高價(jià)值資源化處置。該產(chǎn)品具有高質(zhì)量、高價(jià)值和高性能等優(yōu)點(diǎn)，符合環(huán)保要求。另外，生活垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾精選后，篩上輕物質(zhì)可以制成物流棧板。該產(chǎn)品能滿足一般物流棧板的技術(shù)要求，而且性能指標(biāo)遠(yuǎn)在實(shí)木產(chǎn)品之上，同時(shí)完全符合國(guó)家環(huán)保指標(biāo)要求。篩上輕物質(zhì)精分資源化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高于焚燒，精分資源化能減少碳排放，降低碳匯消耗。

4 結(jié)論

生活垃圾填埋場(chǎng)中，陳腐垃圾的物理組成以腐殖土及橡塑類為主。與原生垃圾相比，陳腐垃圾含水率、可燃物含量和熱值較低，灰分含量較高。腐殖土主要用作工程材料、生物填料和營(yíng)養(yǎng)土。腐殖土可用作生物反應(yīng)器的填料，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，但受反應(yīng)器工藝限制，腐殖土在填料中的占比不高，處理能力有限。腐殖土重金屬含量較高，作為營(yíng)養(yǎng)土，可能存在重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。腐殖土作為工程材料，使用量較大，且可對(duì)重金屬進(jìn)行固化，因此可對(duì)這種資源化利用途徑進(jìn)行工程化研究。在此基礎(chǔ)上，可探索腐殖土的其他資源化利用途徑。目前，篩上輕物質(zhì)主要進(jìn)入垃圾焚燒爐焚燒處理或進(jìn)入水泥窯協(xié)同處置，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，會(huì)導(dǎo)致污染物排放量增加。篩上輕物質(zhì)經(jīng)干燥、破碎、添加脫氯劑混合后制備垃圾衍生燃料，可提高運(yùn)輸效率和能源利用率。篩上輕物質(zhì)的精分資源化能減少碳排放，降低碳匯消耗，可作為其資源化利用的重要途徑。

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作者簡(jiǎn)介：李敏（1989—），女，四川內(nèi)江人，碩士，工程師。研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)。