EnvironmentalSanitationEngineeringVol.圆7,No.1
Feb.2019某山谷型垃圾填埋场调查及资源化治理实践缪周伟
集团)有限公司,上海(上海市城市建设设计研究总院(
200125)
【摘要】以某山谷型非正规存量垃圾填埋场治理工程为例,通过前期采样调查分析了主要污染特征,论述了治
理技术路线的确定思路,提出了相关的技术要求和实施要点。采用垃圾筛分资源化利用技术进行治理,通过现场筛分试验对筛分工艺进行了优化,填埋垃圾经过二次筛分工艺被分为轻质筛上物、无机骨料、低含塑率腐殖土和金属等4类并达到相应的资源化标准。经治理后,填埋场垃圾污染彻底消除,土地资源得以释放,筛分产物得以资源化利用,对类似工程具有一定的参考价值。
【关键词】填埋场治理;调查;筛分;资源化
中图分类号:X705;X799.3
文献标识码:B
文章编号:1005-8206(2019)01-0028-06
InvestigationofaValleyTypeLandfillanditsResourceManagementPracticeMiaoZhouwei
(ShanghaiUrbanConstructionDesign&ResearchInstitute(Group)Co.Ltd.,Shanghai200125)
【Abstract】Takingavalleyinformallandfilldisposalprojectasanexample,themainpollutioncharacteristicsthroughpreliminarysamplinginvestigationwereanalyzed,thedeterminationoftreatmenttechnologyroutewerediscussedandrelevanttechnicalrequirementsandimplementationpointswereputforward.Wastescreeningandresourceutilizationtechnologywasadoptedfortreatment,andthescreeningprocesswasoptimizedthroughon-sitescreeningtest.Afterthesecondaryscreeningprocess,thelandfillwastewasdividedintofourcategories,namely,lightsieveoverburden,inorganicaggregate,humussoilwithlowplasticcontentandmetal,whichreachedthecorrespondingrecyclingstandard.Aftertreatment,landfillwastepollutionwascompletelyeliminated,landresourceswerereleased,andthescreenedproductswerereused,whichhadcertainreferenceforsimilarprojects.
【Keywords】landfilltreatment;investigation;screening;resourceutilization
据统计,“十二五”期间,全国实施非正规填埋场或堆场治理项目1882个,治理技术主要以原地处理为主(56%),异地搬迁填埋(35%)为辅。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,“十三五”期间,全国计划实施存量治理项目803个,工程投资241.4亿元[1],随着《中华人民共和国土壤污染防治法》的实施,非正规垃圾填埋场的整治要求进一步提高,存量治理市场规模大,需求迫切。近年来,随着治理技术的发展,垃圾填埋场治理技术选择正逐渐向精细化、多元化发展,垃圾筛分资源化逐渐成为主流。以某山谷型非正规存量垃圾填埋场资源化治理工程为例,分析了该项目的主要污染特征,论述了治理技术路线的确定思路,提出了相关的技术要求和工程实施要点,以期为非正规垃圾填
收稿日期:2018-12-21
埋场的资源化治理提供借鉴。1
项目概况
该填埋场于2007年投入使用,填埋库区占地约13000m2,库区西南至东北方向最大距离约190m,东南至西北方向最大距离约80m。至2011年5月填埋场封场,累计填埋生活垃圾约90000m3,主要接纳当地农村生活垃圾。项目所在区以侵蚀丘陵地貌为主,填埋场利用原有地形建设,属于山谷型填埋场,因此填埋库区底部埋深介于5~20m,变化较大。填埋场建设初期在底部铺设HDPE防渗膜并建设了渗沥液导排系统和气体导排井,并建设有渗沥液池及处理设备,但由于标准规范的提高以及现场渗沥液处理设施缺乏维护,该填埋场已无法满足新形势下的环保要求。随着当地旅游经济及房地产业的日益发展,填埋场的存在不仅给周边居民生活带来环境污染隐患,同时也制约着当地的经济发展,迫切需要对垃圾填埋场进
缪周伟.某山谷型垃圾填埋场调查及资源化治理实践
行彻底清除以消除污染风险,促进土地的再开发。1.1
垃圾组成分析
填埋库区地势总体为西南高、东北低,勘探孔孔口处地面标高69.29~99.82m。调查结果显示,该填埋场生活垃圾成分以砖瓦陶瓷类、橡塑类、纺织类、玻璃类和木竹类为主,其组成见表1。本场地垃圾含水率为14%~33%,与市政垃圾相比较低,这是由于场地主要接纳农村地区垃圾,厨余类湿垃圾产生量相对较低。16个生活垃圾土样品中,垃圾粒径以>40mm和20~40mm为主(见表2)。
表1
生活垃圾土物理成分质量比
%
类型湿基干基厨余类0.0~4.80.0~5.7纸类——橡塑类3.6~26.43.4~22.6纺织类1.4~27.11.3~25.6木竹类0.7~13.00.8~7.9灰土类——砖瓦陶瓷类4.4~34.36.3~38.6玻璃类0.7~18.40.7~23.9金属类
0.0~16.4
0.0~13.9
表2垃圾粒径分布
垃圾粒径质量分数/%>40mm8.5~67.740~20mm10.9~37.820~10mm8.6~23.3<10mm
11.6~41.6
1.2垃圾污染状况分析1.2.1
垃圾腐殖土
共采集8个样品对垃圾腐殖土中重金属、全
氮、全磷、全钾等指标进行了分析。检出重金属以DB33/T892—2013污染场地风险评估技术导则住宅及公共用地筛选值及GB36600—2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)第一类用地筛选值2者中相对较严值为评价标准,检测结果表明腐殖土样品中重金属不存在超标现象(见表3)。研究对8个垃圾腐殖土样品中52项挥发性有机物及94项半挥发性有机物进行了分析。样品中检出了苯、甲苯、乙苯、间&对-二甲苯、邻-二甲苯、氯苯等挥发性有机物(表4),其余挥发性及半挥发性有机物指标均未检出。以DB33/T892—2013住宅及公共用地筛选值及GB36600—2018第一类用地筛选值2者中较严的值作为评价标准,结果表明垃圾腐殖土中检出的挥发性有机物均不存在超标问题。
窑29窑
表3生活垃圾土样品重金属检出情况
检测项目检出范围标准限值评价标准铜(/mg/kg)57.7~235.9600锌(/mg/kg)245.0~698.83500镉(/mg/kg)0.34~2.838铅(/mg/kg)42.4~108.9400DB33/T892—2013住宅及公共用地筛选值
铬(/mg/kg)23.3~69.2250砷(/mg/kg)4.3~13.520镍(/mg/kg)9.4~27.150汞(/mg/kg)0.11~0.87
8
GB36600—2018第一类用地筛选值表4生活垃圾土样品挥发性有机物类检测结果
检测项目检出范围标准限值评价标准苯(/mg/kg)
<0.05~0.19
0.64间&对-二甲苯(/mg/kg)<0.05~0.59两项之
邻-二甲苯(/mg/kg)
<0.05~0.19和≤74DB33/T892—2013住宅及公共用地筛选值
氯苯(/mg/kg)<0.05~0.3841甲苯(/mg/kg)<0.05~0.14850乙苯(/mg/kg)
<0.05~0.45
7.2
GB36600—2018第一类用地筛选值1.2.2渗沥液水质
根据GB16889—2008生活垃圾填埋场污染控
制标准,对渗沥液中14项指标进行了检测,结果表明渗沥液中色度、悬浮物、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮和粪大肠菌群7项指标超过了GB16889—2008中现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放限值,超标倍数0.25~35倍不等,超标最多的为氨氮和总氮2项,如表5所示。
表5
垃圾渗沥液水质指标检出情况
检测项目样品检出排放浓度限值超标倍数色度(稀释倍数)100302.3悬浮物(/mg/L)6143019.5化学需氧量(/mg/L)9066014.1五日生化需氧量(/mg/L)
25200.25氨氮(/mg/L)288835总氮(/mg/L)4332020.7
总磷(/mg/L)0.691.5汞(/mg/L)<0.00050.001镉(/mg/L)<0.00010.01铬(/mg/L)0.0460.1六价铬(/mg/L)<0.0040.05砷(/mg/L)0.0190.1铅(/mg/L)0.0030.1粪大肠菌群(/个/L)
35000
10000
2.5注:表中浓度<a表示该检测项目浓度低于检出限值,检出限值为a。
1.3
填埋场稳定化判定
该垃圾填埋场封场不到6a,本研究对填埋场
垃圾有机质含量、甲烷含量进行了检测,结果表
窑30窑
明垃圾土有机质含量为8.82%~23.58%。11个勘探孔中,甲烷气体含量超过15%的勘探孔有5个,最大值为46.1%;含量5%~15%的勘探孔有2个;含量1%~5%的勘探孔有3个,仅1个勘探孔甲烷浓度<1%。对比GB/T25179—2010生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求中的判定要求,该垃圾填埋场不满足高度利用的要求,为满足该区域的总体规划,需进行全面治理。
22.1
环境卫生工程2019年2月第27卷第1期
治理方案的确定治理方案比选
目前,非正规垃圾填埋场的治理技术主要分
为筛分资源化利用、异地搬迁填埋、原位封场生态化治理、好氧加速稳定化技术等。根据项目特征,综合考虑技术成熟性、施工周期、施工难度、环境影响以及综合成本等因素,该填埋场地治理技术的可行性分析如表6所示。
表6治理技术比选
主要应用参考因素技术名称技术简介成熟施工环境综合工期性难度影响成本短
中
大
中
应用的不适用性可行性垃圾筛分开挖后进行筛分,各项组分资源较成
资源化利用化利用或无害化处置熟垃圾开挖过程存在二次污染风险;
各类筛分产物就近资源化利用渠道不足,资源化利用管理规范不成熟
可行
异地搬迁
填埋开挖后运输至其他现有垃圾填
成熟
埋场或异地新建填埋
中高大高
垃圾开挖过程存在二次污染风险;现有填埋场冗余不足,距场地所在地80km范围内无可用垃圾填埋场;
不可行
根据场地所在的环境功能区划及环保要求,当地不能新建垃圾填埋场;新建填埋场场地落实困难,环保要求高,治理成本高处理周期较长;
处理后场地的使用受限,不符合场地开发需求
不可行
原位封场将垃圾填埋场区与外部环境隔
成熟
生态化治理离并恢复填埋场生态
向垃圾堆体内注入空气,将收集的渗沥液回注至垃圾堆体,使堆
发展
体中的有机物在适宜的含氧量、
中
温度、湿度条件下,发生好氧微生物降解
短中小低
好氧加速稳定化
长中小低
处理周期较长;
处理后场地的使用受限,不符合场地开发需求
不可行
1)原位封场及好氧加速稳定化技术均为原地治理,工程直接投资费用较低,技术较成熟,但其不能彻底清除污染物,限制了场地开发强度,不符合作为度假居住区、旅游配套区和旅游接待区的规划用地类型。
2)异地搬迁填埋虽可以释放本场地土地资源,但工程直接投资费用高,治理周期长,且所在地属于生态功能保障区,不能新建垃圾填埋场,异地搬迁选址审批困难,因此不具有可行性。
3)垃圾筛分资源化利用可以彻底解决污染问题,符合场地开发要求。处理后各类污染物得到有效的无害化和资源化,符合发展资源循环经济的要求,且工程直接投资费用适中。
因此,本项目宜采用垃圾筛分资源化利用技术进行治理。2.2
腐殖土资源化可行性
垃圾腐殖土含有丰富的有机质和多种植物营养元素,可作为绿化营养土,培植花草树木。自2000年起,上海市利用垃圾堆场中的垃圾腐殖土作为市区绿化的土壤,种植植物后基本上无须施肥[2]。同济大学赵由才等与上海老港填埋场在垃圾填埋单元进行花卉和树苗培植试验,取得了成
功,实现了环境和经济效益。
本项目对垃圾腐殖土作为绿化用土的可行性进行了研究。按照垃圾腐殖土添加质量分数的0%、25%、50%、75%、100%与苗圃绿化土壤的混配,对比分析不同垃圾腐殖土添加量下植物的出苗率、株高、地径等指标,综合分析得出垃圾腐殖土与绿化土壤混配时垃圾腐殖土添加质量分数为25%对植物的生长最为有利,这与张劲松等[3]研究结论相吻合。腐殖土作为绿化种植土时,重金属超过CJ/T340—2016绿化种植土壤Ⅲ级标准(见表7)的需采用土壤淋洗技术治理达标后方可使用。
表7
检测项目铜(/mg/kg)锌(/mg/kg)镉(/mg/kg)铅(/mg/kg)铬(/mg/kg)砷(/mg/kg)镍(/mg/kg)汞(/mg/kg)
腐殖土重金属检出情况
CJ/T340—2016Ⅲ级标准(pH<6.5)3504501.0350250401001.2
超标与否否是是否否否否否
检出范围57.7~235.9245.0~698.80.34~2.8342.4~108.923.3~69.24.3~13.59.4~27.10.11~0.87
缪周伟.某山谷型垃圾填埋场调查及资源化治理实践
窑31窑
该生活垃圾焚烧发电厂调配处理。2.4
无机骨料资源化可行性
垃圾中的无机骨料作为建筑材料已有较为广泛的应用,例如上海老港填埋场建立的垃圾制砖生产线,用垃圾中的煤灰、地灰、砖头、瓦石等经粉碎后与辅料混合,压制成路面砖。路面砖无毒、无味、抗压强度≥25MPa、抗折强度≥3.5MPa、耐磨性35mm、吸水率9%、抗冻性强度损失25%。其性能质量达到JC446—1991混凝土路面
[2]。砖一等品要求,造价仅是水泥路面砖的70%
2.3筛上物资源化可行性
从垃圾组成数据可以发现,该场地垃圾中橡
塑类、纺织类等可燃物成分较高,并且垃圾的含水率较低,可燃性优于当地垃圾焚烧发电厂接纳的新鲜市政垃圾。
该场地垃圾湿基低位热值检测值为975~8862kJ/kg,均值为3542kJ/kg。通常,低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾不宜采用焚烧处理,介于3300~5000kJ/kg的垃圾可以采用焚烧处理,大于5000kJ/kg城市生活垃圾处的垃圾适宜焚烧处理[4]。根据《
理及污染防治技术政策》及附近垃圾焚烧发电厂的技术要求,经过垃圾焚烧发电厂的预处理或添加助燃剂,该场地筛上物在热值指标上满足该垃圾焚烧发电厂的设计标准。
因此,根据当地《生活垃圾焚烧发电厂BOT项目运营监管细则》,筛分产生的生活垃圾可纳入
轻质筛上物
根据对当地社会发展现状及城市基础设施建设的调查,项目所在地城市基础设施建设强度大,对建材等材料有较大的需求,在无机骨料满足环保要求的情况下可作为建材资源化利用。2.5
总技术路线
项目总技术路线见图1。
焚烧发电土壤淋洗否
合格
腐殖土
检测
检测
合格外运作为
绿化用土
筛分过程渗沥液输送至调节池
渗沥液导排
垃圾开挖
多级筛分
废液输送调节池
废水调节池现场废气车间废气无机骨料漂洗建材利用
废液输送至调节池
渗沥液处理废气处理
金属资源回收站
图1本项目总技术路线
通过比选及可行性分析,本项目最终采用垃圾筛分资源化利用技术,根据资源化利用渠道,产物主要分为轻质筛上物、无机骨料、低含塑率腐殖土和金属等4类。
1)轻质筛上物采用密闭运输车运输至就近的垃圾焚烧发电厂处置,转运采用定位及联单制;
2)根据腐殖土用途,参考HJ25.2—2014场地环境监测技术导则相关采样规范由第三方检测机构进行分析评价,重金属总量超过CJ/T340—2016Ⅲ级标准的采用土壤淋洗技术进行修复,达标后运输至附近绿化工程与绿化用土按25%混配使用,可有效保证其安全利用;
3)无机骨料不存在重金属污染情况,经现场漂洗后在附近建设工地作为建材使用;
4)磁选得到的金属废物送就近资源回收站进行回收。
2.62.6.1
技术要求筛分质量
为保证产物达到后续资源化利用的标准,对
垃圾筛分提出了相应质量要求:
1)根据垃圾焚烧发电厂稳定焚烧的技术要求,筛分后各种物料纯净程度应达到90%以上,即轻质筛上物的含土、砂石质量比需低于10%;
2)无机骨料筛分出粒度≥200mm的粗骨料和粒径20~60mm的细骨料,杂物含量<10%;
3)筛下腐殖土粒径小于20mm,含塑量<5%,经磁选金属类选出率不小于90%。2.6.2
污染治理标准
根据前期调查,垃圾腐殖土重金属、挥发性有机物和半挥发性有机物均不存在超标的情况,但考虑到腐殖土作为绿化种植土,就同时满足CJ/T340—2016相应标准要求,若存在超标需治理
窑32窑
达标后方可再利用。此外,施工期间现场污水及臭气应治理达标后排放。
1)垃圾腐殖土:重金属指标达到CJ/T340—2016绿化种植土壤III级标准;
2)渗沥液经两级DTRO工艺处理后出水需同时满足GB16889—2008表3及GB8978—1996污水综合排放标准一级标准;
3)车间臭气经两级植物液淋洗工艺处理后的浓度应达到GB14554—1993恶臭污染物排放标准规定的新、改、扩建设项目厂界二级标准(15m
环境卫生工程2019年2月第27卷第1期
高空排放)规定的恶臭污染物排放标准值。2.7
对筛分工艺的优化
根据对场地内填埋垃圾的采样分析,由于前期填埋塑料垃圾较多、填埋过程分层覆土操作不规范,塑料垃圾与填埋覆土混合度高,分离困难。为保证塑料等轻质物符合焚烧要求,腐殖土符合绿化用土要求,项目通过预筛分试验对垃圾筛分工艺进行了优化,确定了二级筛分工艺(图2),以保证筛分出来的轻质物含土和腐殖土含塑率达到相应技术要求。
轻质筛上物
筛上物
风选
无机骨料磁选
垃圾开挖粗振动筛滚筒筛
小件塑料、
石块
低含塑率腐殖土
金属
大件垃圾
筛下物细振动筛
人工分类
图2垃圾精细筛分资源化工艺流程
2.82.8.1
工程实施要点填埋场稳定化处理
根据场地稳定化评估,场地内甲烷浓度较高,
2.8.3现场臭气治理
项目区域为环境空气质量一类功能区,垃圾
开挖和筛分过程会产生恶臭气体,因此臭气治理工作尤为重要。项目创新使用的滑轨式可移动大棚对开挖面进行封闭管理并将臭气收集后采用小型移动设备处理,开挖现场四周采用喷雾方式开展生物喷淋除臭,并通过开挖面覆盖对开挖区进行物理阻隔,减少扩散,保证场地边界臭气浓度达标。针对筛分车间内臭气,在筛分车间内共设置16个收集口,臭气经由气体收集管路输送至两级植物液淋洗塔处理后达标排放。3
结论
1)对填埋场垃圾组成、污染状况进行调查分析,垃圾组成以砖瓦陶瓷类、橡塑类、纺织类、玻璃类和木竹类为主,含水率范围为14%~33%。腐殖土样品中重金属、挥发性有机物及半挥发性有机物均不存在超标的现象。垃圾渗沥液多项指标存在超标情况,垃圾填埋气现状甲烷浓度较高,尚未达到稳定化利用条件。
2)通过综合分析,结合场地的用地规划情况,确定了垃圾筛分资源化利用为总技术路线。其中,腐殖土重金属指标需满足CJ/T340—2016Ⅲ级标准,超标部分采用土壤淋洗处理达标后方可
(下转第36页)
尚未达到稳定化水平,因此垃圾开挖前需对场地进行稳定化预处理,其原理是对垃圾堆体注入隋性气体,同时抽出堆体内的填埋气,使垃圾堆体达到可进行开采作业的安全条件。抽出的气体经现场除臭系统处理达标后排放。在垃圾堆体上进行开挖时,应有切实有效的防爆措施。作业前应对作业区域进行甲烷浓度检测,作业区域甲烷气体含量必须小于5%方可开采。2.8.2
控制垃圾含水率
填埋垃圾的含水率是影响垃圾筛分效率的关键因素,上海市嘉定区某垃圾综合处理厂在垃圾前处理阶段采用静置沥水5d后再筛分处理的措施,垃圾的含水率可去除10%~15%,显著增强了后续机械分选效果[5]。通常垃圾机械筛分要求含水率不能高于50%,否则对筛分效率影响很大,因此施工过程中需要做好垃圾堆体覆膜防水、雨污导排工作,并结合当地天气情况采取分区预干化、分区开挖的方式创造有利的垃圾含水率条件。筛分车间预留一定的垃圾暂存空间以供新开挖垃圾的预干化处理。
窑36窑
源化的部分进行回收利用。在垃圾填埋沼气发电厂、再生能源中心等垃圾能量收集设施的基础上,结合老港基地天然的风能、太阳能优势,建立基地能量流,收集的能量一部分供基地内部使用,另一部分发电上网以供上海市使用,实现资源循环利用、垃圾“零排放”的战略目标,最终在老港固体废弃物综合利用基地内形成“大循环、中循环、小循环”的物质能量循环利用模式。其中“大循环”是指老港固废综合利用基地与社会之间的循环,社会中消费使用后的废弃物进入基地,经过内部设施处理后形成电力、燃气、肥料、塑料等原材料回归到社会商品加工体系,形成商品后再进入市场;“中循环”是指基地内不同处理设施之间的循环,包括生活垃圾能源的内部综合利用,有机质的内部利用,废水集中处理等;“小循环”是指基地内单个处理设施的工艺衔接和物质能量循环,如再生能源利用中心产生的电力可供自身运营使用,废弃油脂处理产生的生物柴油可为其工艺提供热源等。
参考文献:
环境卫生工程2019年2月第27卷第1期
4)整个基地内基于信息化平台将各项处理设施和垃圾分类收运体系相结合,实现上海市内垃圾、物质流向和资源循环基地内能量流向的全程监控,建设成一个“三位一体”、全程监控、信息化的资源循环利用基地。
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张川(1988—)作者简介:,本科,主要从事固废处理。chenxy@envirunion.com。E-mail:(上接第32页)
。与绿化用土复配使用,最佳配比为25%(质量)筛上物含水率低,热值较高,符合相关导则及当地垃圾焚烧发电厂的入场要求,采用外运焚烧发电处理。无机骨料经冲洗后就近用作城市基础设施建设材料。
3)通过试验对筛分工艺进行了优化,填埋垃圾经过二次筛分工艺被分为轻质筛上物、无机骨料、低含塑率腐殖土和金属等4类并达到相应的资源化利用标准。渗沥液采用2级DTRO进行处理,车间臭气采用2级植物液淋洗进行治理,最终均实现了达标排放。治理前对垃圾填埋场进行填埋气导排措施,保证开采期间甲烷气体含量小于5%。通过工程措施控制垃圾含水率,可显著提高垃圾筛分效率和保证达到资源化利用标准。参考文献:
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缪周伟(1989—)作者简介:,博士,工程师,主要从事土壤及地下水
修复、固废资源化研究。E-mail:miaozhouwei@sucdri.com。
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