陈腐垃圾资源化及场地修复技术

第一章 垃圾填埋场的开采技术及工艺分析

一、 填埋场开采复用技术介绍

世界各国学者对于城市生活垃圾填埋场的可持续发展的研究起步较早，截至当前也已有许多具有参考意义的实践案例。最早陈腐垃圾的开采技术实践起于上世纪中期，1953年以色列政府第一次对国内的特拉维夫市的城市生活垃圾填埋场实行开采。至上世纪60年代，针对城市垃圾填埋场挖掘开采的相关研究日益增多，在此阶段的研究主要是集中在对具体挖掘开采技术的研究上，美国、德国等发达国家在此领域均有所建树。到80年代后，美国国家环保部门在整合国内外先进的并且有成功实施案例的研究技术成果的基础上，编撰了关于城市生活垃圾填埋场挖掘开采的技术型报告，用以在今后的实践中作为技术指导。

而在国内，由于垃圾填埋场兴建较国外晚，对于填埋场开采复用的研究也比较晚。最早的研究应该是上海同济大学赵由才等人所在的污染控制与资源化的国家重点实验室，对上海老港已封场的废弃生活垃圾填埋场的开采与挖掘，并对矿化垃圾的资源化属性和可利用途径进行了理论层面的研究，但是由于开采项目耗资巨大，技术要求水平较高，实际运营成本无法满足经济收益，故实践项目未能有所产业化推广。直到1998年起另有学者廖利以深圳市盐田港的保税区内的城市生活垃圾填埋场为研究对象，在挖掘开采其中的矿化垃圾后，将筛选后的组分中的可燃物质，部分焚烧，部分制备成RDF，这一研究，从经济实际中充分证明了，矿化垃圾具有巨大价值的经济资源，并具有非常广阔的应用前景。近年来也有一些陈腐垃圾开采复用的技术研究，但是真正应用于实践中的还知之甚少。

陈腐垃圾的开采复用，虽然研究的重点是开采出来后的复用问题，但是封闭的垃圾填埋场开采过程中会遇到许多的安全隐患的问题，因此垃圾填埋场的开采技术也是至关重要的。通过资料总结，国内外开采技术的特征如下：

1. 国内、国外的现有技术特征;

通过对填埋场开采复用技术的了解发现国内外的填埋场开采基本上都是采用履带式反铲挖掘机进行挖掘，然后送入分选系统进行分选。这项工作看似很简单，但是对于整个开采过程来说，并没有这么简单。

由于垃圾填埋场的潜在危险性，从挖掘机进场前到垃圾挖掘出填埋场这一系列的过程中，我们需要做大量的准备工作。包括前期基本情况调查，过程中安全隐患的控制准备，以及挖掘后垃圾的存放问题等都要全面考虑完成，才能进行开采。

2. 现有成熟的开采技术

目前成熟的开采技术流程总结如下图：

具体分析如下。

二、 明确填埋场开采目的

1. 填埋场转移，场地修复再利用。

由于目前城市发展迅速，土地资源短缺，部分垃圾填埋场的选址也会随着城市的扩张而越来越靠近开发区而需要转移。或者由于早期环境意识薄弱，垃圾随意堆放在不当的位置，极易造成或者已经造成严重的环境污染问题而需要转移。垃圾填埋场转移后，被污染的场地则需要进行场地修复再利用。

2. 陈腐垃圾减量化，场地重复利用。

在我国，由于经济和技术水平的限制，城市生活垃圾填埋处理的比例与国外相比相对更高，达95%，2000年我国发布的《城市垃圾处理及其污染防止技术政策》建城[2000]120号文件曾明确指出在“具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案”，经过多年的发展，2016年统计年鉴数据显示，截止2015年我国垃圾无害化处理厂890座，其中垃圾填埋场640座，而垃圾填埋场处理量占总的无害化处理能力的60%。目前许多填埋场将要到达使用年限，而新建垃圾处理设施选址难，用地面积大，投资成本高，而将陈腐垃圾减量化、场地重复利用，可以减少用地面积、节省新建投资，因此陈腐垃圾资源化与场地修复成为目前很多学者与企业研究与试行的课题。

无论是上述两种的哪一种目的，填埋场的陈腐垃圾的开采与资源回收再利用是必须的，最大的不同只是场地的利用问题。但是由于场地的利用目的不同，开采过程中垃圾的存储与去向就会不同，后续场地的布局与设备的采购就会有所差异。

三、 填埋场情况调查

资料表明，垃圾的开采需要在判断填埋场基本上达到矿化稳定化之后才能进行。通常根据垃圾填埋场封场的时间进行判断，一般情况下中国南方的垃圾填埋场需要封场8~10年，北方需要封场10~15年，非正规垃圾填埋场大约需要10年。这与南方和北方年均气温差密切相关，南方的温度和湿度条件更有利于增强微生物活性，加速垃圾的生物降解。而非正规垃圾填埋场由于填埋物料复杂，有机物的含量较低，矿化速度更快。对于我国的基本国情来说，大部分正规的垃圾填埋场目前还没有达到矿化的年限，但是也有部分非正规的中小型垃圾填埋场目前还是能达到开采的条件。另外，由于近年来，政府对环保工作的重视，许多露天的垃圾堆放场，也会有开采的需求。因此，我们的垃圾填埋场开采复用工作还是要符合中国环境保护工作起步晚，非正规垃圾填埋场较多且情况复杂的国情的。

在决定填埋场开采之前，我们必须进行垃圾填埋场相关资料的收集工作，确定垃圾填埋场是否具有开采的价值以及确定开采方案。由于陈腐垃圾成分复杂，非正规垃圾填埋场，由于没有采取防渗、气体收集、覆土等措施，存在着非常重大的环境污染隐患，一旦渗滤液渗入地下水，或者沼气浓度高在特殊的环境下引发火灾，尤其是山林中的垃圾填埋场，一旦引发火灾后果不堪设想。正规垃圾填埋场，场内分为多个填埋单元，另外还设置排气管线等，情况复杂，开采过程中要避免破坏原来埋设的管线导致泄露的问题等。开采前通过现场勘探与取样分析，对垃圾填埋场的地质特征、地下水情况和垃圾特性等进行全面诊断，明确垃圾的矿化度、含水率、粒度分布及理化组成(如腐殖土、 石材类、可回收物、可燃物等所占比例)，能够为后续开挖工作安全隐患的预测及排除措施的制定提供参考依据;为开采工作确定合理的开采顺序以及合理的开采深度，做好安全措施，避免填埋气泄漏造成危害;同时，也为矿化垃圾分拣复用分析提供数据支撑。

基于上述原因，垃圾填埋场的前期调查内容应包括：①填埋场场地及周围环境的调查， 前者包括地理位置、地形、地貌特征等调查，后者包括水文和气候资料、当地居民生活饮食和习惯、燃料结构、初步确定填埋垃圾的主要成分;②现场确认可用土壤、可回用物料、可燃垃圾以及危险废物的比例;③向有关部门询问城市区域规划计划和土地征用计划，大多数填埋场都在近郊，按现有的城市发展速度，近郊地区很有可能在城市发展规划之列;④市环境卫生专项规划资料， 通过走访环卫所等环境卫生机构，了解生活垃圾的产生量及其变化情况、垃圾的主要成份、垃圾的收集和处理处置方式;⑤查阅相关的法律法规，了解填埋场开采的实施细则;⑥调查垃圾资源化利用的途径以及国家对此是否有特殊的扶持政策。

四、 安全隐患预测及防止措施

1.垃圾填埋场地质条件不稳，有塌陷的可能。解决方法：①提前做项目的地形勘测，确定垃圾填埋场承载能力;②设备选用的时候可选用履带式挖掘机，利用履带增大受力面积。

2.垃圾填埋场开采的过程中，有遇到渗滤液或者沼气以及有毒有害气体泄露的可能。解决方法：①从垃圾填埋场管理单位获取垃圾填埋场填埋的具体情况及图形或者文字资料做参考，尽量避免情况的发生;②设置导流沟及污水收集等设施，避免开挖过程中，降雨造成的垃圾渗滤液随雨水肆意横流;③制定应急措施，现场准备便携收集装置、安全防护用具等。

五、 场地布局及设备选择

由于垃圾填埋场的矿化垃圾，开挖后需要进行晾晒，然后进行分拣，因此陈腐垃圾的开采复用工程，需要较大的用地面积。场地需要划分为开采区、晾晒区、分拣区，根据实际情况进行合理的布局。

1. 若垃圾填埋场周边有较大的空间或者分拣后的不可再复用垃圾部分需要原地进行回填，可以选择就地分拣。

2. 若填埋场周边空间狭窄或者分拣后不可再利用垃圾选择运输至新的垃圾填埋场进行填埋，可以选择异地分拣。

其中就地分拣，可以缩短垃圾的运输距离、减少垃圾开采的工序、提高工作效率、缩小污染面积等等优点，因此在情况适合的条件下，个人比较倾向于就地分拣。

根据场地的布局进行设备的选择：①若就地分拣，且场地紧凑，可选用挖掘机、分选设备、复用垃圾运输车等;②若就地分拣，场地面积较大，可选用挖掘机、传输设备、分选设备、复用垃圾运输车等;③若异地分拣，可选用挖掘机、垃圾自动装卸运输车、分选设备、复用垃圾运输车等。

六、 开采方案

1.布置场区;晾晒区、分拣区、暂存区，截污沟，考虑到持续工作需要的晾晒面积，根据晾晒时间前后分区，分拣区位置方便垃圾晾晒干湿区域的变化，暂存区位置靠近晾晒区，减少运输。设置雨棚及截污沟，尤其是南方、多雨的季节。

2.列出设备清单、人工配置等。

3.开采过程：

①清除地面杂草，然后用铲土机把表层覆盖土剥离。

②挖截污沟，搭建雨棚。

③用履带式挖掘机反铲将填埋场垃圾挖出，停机面就设置在垃圾层上面。正规分单元填埋场分单元开采，尽量不破坏原有的结构，距离管线较近时，挖掘深度降低，避免挖断管线。

④由装载机将垃圾中的粗大垃圾清出。

⑤通过运输车或者传送带运送到晾晒及筛分系统。