某高龄期大型垃圾填埋场矿化...圾理化特性与资源化利用研究_张俊文.pdf

某高龄期大型垃圾填埋场矿化垃圾理化特性与资源化利用研究*张俊文，苏兴国，李湛江，黄亚玲，李瑾（广州市城市管理技术研究中心，广东广州510170）【摘要】为探索高龄期大型垃圾填埋场矿化垃圾资源化利用情况，以某 80 年代末垃圾填埋场矿化垃圾为例，多点勘探采集矿化垃圾和渗滤液样品进行理化特性分析，并对垃圾堆体开展沉降监测。结果表明：填埋场堆体沉降趋于稳定，渗滤液无法满足排放要求，须处理达标后排放；矿化垃圾中可燃组分含量约为 23%31%，腐殖土含量约为 65%75%，其湿基低位热值符合垃圾焚烧处理最低热值要求，但灰分含量较高（约为 62%），不宜直接焚烧处理；建议矿化垃圾按可燃组分、腐殖土、金属类和砖瓦石块筛分分类进行资源化利用。【关键词】封场；填埋场；资源化利用；矿化垃圾；理化特性中图分类号：X705；X703文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）01-0081-06DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2023.01.013Research on the Physicochemical Characteristics and Resource Utilization of Mineralized Waste in An Old LargeLandfillZHANG Junwen，SU Xingguo，LI Zhanjiang，HUANG Yaling，LI Jin（Guangzhou City Management Technology Research Center，Guangzhou Gangdong510170）【Abstract】In order to explore the resource utilization of mineralized waste from an old large landfill，the mineralizedwaste from a landfill in the late 1980s was taken as an example.The physicochemical properties of mineralized waste andleachate samples were analyzed by multi-point exploration，and settlement monitoring was carried out.The results showedthat the landfill pile settlement tended to be stable，leachate could not meet the discharge requirements and must be dischargedafter treatment to meet the standards.The combustible ingredients of the mineralized waste was about 23%31%，the humuswas about 65%75%，and its wet-based low calorific value met the minimum calorific value requirement of waste treatmentby incineration.However，the ash content was high（about 62%），and was not suitable for direct incineration treatment.Itwas recommended that the mineralized waste should be screened and classified according to combustible，humus，metal andbrick stones for resource utilization.【Key words】closure of landfill；landfill；resource utilization；mineralized waste；physical and chemical properties1引言垃圾填埋场产生的臭气、渗滤液、填埋气体、有害微生物等严重影响周边环境，特别是八九十年代早期填埋场，通常都是因势而设，选址缺乏严格的场地调查，防渗、导排等技术相对落后。目前我国封场填埋场数量众多，大多数为非正规填埋场。据不完全统计，截至 2017 年，全国非正规垃圾堆放点排查整治信息系统登记录入的就有2.7104个，主要分布在城乡接合部、环境敏感区、主要交通干道沿线及河流（湖泊）和水利枢纽管理范围内。2020 年国家发展改革委、住房和城乡建设部、生态环境部联合印发的城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案中强调：“各地在摸清垃圾填埋场剩余库容的基础上，合理规划填埋场建设。原则上地级以上城市以及具备焚烧处理能力的县（市、区），不再新建原生垃圾填埋场。”随着城市化深入推进，目前大部分高龄期填埋场已处于城区或近郊区。该类填埋场具有两面性，一方面从环保角度讲，该类填埋场是一块“城市毒瘤”的坐标；另一方面，从用地性质和用途来看，填埋地块是城市“稀缺资源”1。因此，随着老旧填埋场整治力度加大，如何实现矿化垃圾的资源化利用是目前亟待解决的问题。*基金项目：广州市科技计划项目（202206010054）收稿日期：2022-04-24；录用日期：2022-11-22第 31 卷第 1 期2023年2月环境卫生工程Environmental Sanitation EngineeringVol.31 No.1Feb.2023环境卫生工程2023 年 2 月第 31 卷第 1 期国外较早开展填埋场垃圾利用的研究，20 世纪 50 年代以色列特拉维夫市填埋场就是填埋场垃圾开采利用的经典案例2，通过一系列筛分后，细料用于土壤改良，腾出空间再填埋新的垃圾。美国佛罗里达 Naples 填埋场开采回收了可燃性废物，细料作为填埋场的覆土加以利用3。与国外相比，我国填埋场垃圾的利用起步于 20 世纪 90年代，学者们主要以上海老港垃圾填埋场为研究对象4-6，开展了对填埋场垃圾稳定化及资源化利用的研究，主要包括矿化垃圾物理性质、土壤微生物7-8、重金属9-10、绿化基质11-12以及矿化垃圾作为燃料13等方面的研究。近几年，也有对填埋场矿化垃圾物理特性和资源化利用的相关报道。林文琪等14、温智玄等15、袁京等16、胡宝富等17开展了非正规垃圾填埋场矿化垃圾的研究，研究表明腐殖土和易燃组分是矿化垃圾的主要组成，并根据矿化垃圾的物理组成和理化特性探讨了资源化利用的途径和技术。郑康琪等18、黄明生等19、白秀佳等20以正规垃圾填埋场为例，分析了矿化垃圾的物理组成及性质，探讨了目前资源化处理技术存在问题和未来方向，并针对不同填埋时间以及填埋区域确定不同的综合利用方式和景观化改造目标。本研究所在地就有 2 座封场近 20 年的填埋场，但并未见相关填埋场矿化垃圾理化特性和资源化利用的报道。因此，掌握填埋场矿化垃圾的组成和特性、研究矿化垃圾筛分及资源化利用，对未来填埋场土地资源的二次开发具有现实意义。本研究在目前已有矿化垃圾理论成果和案例实践的基础上，以南方某 80 年代末正规垃圾填埋场为例，对封场近 20 年的高龄期垃圾填埋场的矿化垃圾展开研究，分析矿化垃圾的理化特性和资源化利用潜力，从而为正规填埋场的综合治理和矿化垃圾资源化利用等提供数据参考。2材料与方法2.1填埋场现状该 80 年代末垃圾填埋场三面环山，典型的低凹盆地，地势总体东南高西北低。1987 年动工建设，1989 年建成投产，主要处理当地区属垃圾。1998 年扩建成为市属规模较大、较正规的生活垃圾卫生填埋场。填埋场占地为 1.6105m2，库底采用黏土防渗层设计，停用前日均垃圾填埋量达到2 000 t/d，累计进场垃圾约为 5.0106t。于 2002 年停止垃圾进场，采用 HPDE 膜覆盖并铺设耕植土进行绿化。2.2采样点布设及样品采集根据填埋场堆体东南高西北低的特征，2015年分别从填埋场底部、中部、顶部布设 3 个勘探采 样 点（K1、K2、K3，其 采 样 深 度 分 别 为64、39、21 m），采集堆体内的矿化垃圾和勘探孔内的渗滤液；2018 年在原有 K1、K2、K3 勘探采样点周边共增设 9 个勘探采样点（ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7、ZK8、ZK9、ZK10，其采样深度分别为 48、37、45、38、36、28、41、32、18 m），在填埋场西南部布设 1 个勘探采样点（ZK6，其采样深度为 27 m），均匀覆盖填埋堆体，采集不同区位的矿化垃圾和渗滤液。勘探采样采用旋转钻机钻取，各勘探采样点自上而下每10 m 取 1 个样，每个矿化垃圾样品取 10 kg 用于物化特性检测。分别于 2015 年和 2021 年对填埋场垃圾堆体进行沉降监测，每月监测 1 次，为期 1 a。其中，2015 年、2021 年分别布设 40、30 个监测点。上述布设勘探采样点位及最大沉降位移监测点如图 1 所示，沉降监测点较多并未一一标注。注：图中编号 K1K3 为 2015 年勘探采样点，编号 ZK1ZK10 为2018 年勘探采样点，编号 CJ82 为 2015 年最大沉降位移监测点，编号 DC34 为 2021 年最大沉降位移监测点。图 1填埋场平面示意Figure 1Schematic of landfill layout已有西北侧坝体十字钉位移、沉降监测点已有填埋区渗滤液液位观测点已有基准点雨量计新增 L 型棱镜位移、沉降监测点新增基准点自动化深层土体监测点自动化 L 型棱镜位移、沉降监测点DC34ZK7ZK9K3ZK8ZK10K2ZK5ZK4ZK1CJ82ZK6ZK3ZK2K1 82张俊文，等.某高龄期大型垃圾填埋场矿化垃圾理化特性与资源化利用研究2.3测定指标参照 CJ/T 3132009 生活垃圾采样和分析方法对采集的矿化垃圾进行理化特性检测，指标包括垃圾组分、含水率、热值、有机质等；筛分得到的腐殖土参照 NY/T 5252021 有机肥料检测总养分、重金属、有机质等；参照 GB 168892008生活垃圾填埋场污染控制标准对采集的渗滤液样品进行 pH、悬浮物、CODCr、BOD5、氨氮、总氮、总磷等指标的检测；参照 JGJ 82016 建筑变形测量规范、CJJ 1762012 生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范对填埋堆体进行沉降量监测。3结果与讨论3.1堆体沉降量沉降监测结果如表 1 所示，2015 年填埋场顶部位置 CJ82 监测点（图 1）测得最大累计沉降量为 55.80 mm，填埋场平均累计沉降量为 32.62 mm；2021 年填埋场中下部位置 DC34 监测点（图 1）测得最大累计沉降量为 18.57 mm，填埋场平均累计沉降量为 10.24 mm。依据 GB/T 251792010 生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求，当垃圾堆体沉降量为 1050 mm/a 时，填埋场场地稳定化利用可达高度利用标准，为后续综合治理和资源化利用奠定基础。表 1堆体沉降量Table 1Pile settling volume年份20152021平均累计沉降量/mm32.6210.24最大累计沉降量/mm55.8018.57最大沉降观测点CJ82DC343.2矿化垃圾理化性质该填埋场封场前 3 a 填埋的垃圾主要包括易降解有机物、无机类物质和废品类物质，其中所占比例依次为 61.50%、13.85%和 24.65%。对所采集的矿化垃圾进行物理组成调查，结果如表 2所示。采集年份20152018物理组成（湿基）/%混合类（腐殖土）65.0074.36纸类0.130木竹类6.106.98灰土类00纺织类4.862.53橡塑类19.9513.96金属类0.780.35玻璃类0.69