可持续的生活垃圾填埋技术-矿化垃圾的表征与利用

可持续的生活垃圾填埋技术——矿化垃圾的表征与利用摘要本文从科学发展观的指导思想出发，根据生活垃圾填埋场生物降解理论，比较全面地论述我国可持续的生活垃圾处理技术，认为生活垃圾填埋场是一座巨大的生物反应器，矿化垃圾是反应器的产物，可以综合利用；而作为反应器本身，填埋场可以不断的进行循环使用。因此，通过填埋场的填埋－开采与利用－再填埋的过程，不仅实现了生活垃圾的综合利用，而且充分利用了土地填埋特有的低投资、低处理成本、易管理的优势，解决了传统填埋法占地大、资源无法回收利用、潜在污染时间长的缺点。1前言我国现有700座中等规模以上的城市，3100多座县城，以及31000座小镇。在这些城镇里，居住着3.5亿居民。按照每天每人日产生活垃圾1千克计，每天可产生35万吨生活垃圾，而1年就是1.3亿吨。如果加上市郊居民，城市居民人口估计有4亿以上，年产生活垃圾超过1.5亿吨。生活垃圾经过适当压缩后，比重在0.8吨/立方米。因此，1.5亿吨生活垃圾相当于1.9亿立方米。根据我国目前的经济现状和未来的发展趋势，在今后的相当长的时间里，卫生填埋仍然是我国处理生活垃圾最重要的方法。一个城市在选择生活垃圾出路时，首先应该考虑的是卫生填埋。卫生填埋场是卫生填埋的载体，其建设周期短，投资相对较低，并且可以分段投入，管理方便，现场运行比较简单。另外，从可持续发展来看，生活垃圾选择填埋场填埋，事实上是一种以资源的形式保存给后代，待一次资源枯竭或科学技术发展后，人们可以对填埋在卫生填埋场中的垃圾资源进行开采和重新利用。应用卫生填埋方法处理生活垃圾的国家很多。在发展中国家，99%以上的生活垃圾采用卫生填埋（或简单堆放场）处理，对于国土较大的发达国家，也有许多国家采用卫生填埋方法。在我国，99%以上的生活垃圾是采用卫生填埋或简单堆放进行处理或处置的。在建设和运行卫生填埋场过程中，如果严格按照卫生填埋场的标准进行，是不可能产生二次污染的。因此，卫生填埋是一种可靠、卫生和安全的生活垃圾处理方法。卫生填埋法在我国的应用时间已有十几年的历史。十几年来，我国许多科研部门和应用单位积极探索适合我国的生活垃圾卫生填埋技术，取得了许多宝贵经验。我国地域广阔，南北和东西的气候、生活习惯等差异很大，生活垃圾中的含水率、组成等也有很大差别。比如，南方的生活垃圾含水率就比北方的高。因此，在进行生活垃圾卫生填埋时，应根据当地的实际情况，确定渗滤液和沼气的收集与处理设施的设计与建设方案，以及封场后的管理期限等。2生活垃圾填埋场稳定化与矿化垃圾的形成长期以来同济大学对生活垃圾填埋场稳定化过程进行了深入系统的研究。结果表明，垃圾成分、压实密度、填埋年龄及填埋深度、填埋场地埋位置、水文气象条件等均会影响垃圾的降解速度，从而也影响填埋场稳定化进程。研究发现，填埋场封场数年后(在上海一般至少在8-10年以上，北方地区10-15年以上)，垃圾中易降解物质完全或接近完全降解，垃圾填埋场表面沉降量非常小（如小于1-5mm/a），垃圾自然产生的渗滤液和气体量极少或不产生，垃圾中可生物降解含量（BDM）下降到3%以下，渗滤液COD浓度下降到25-50mg/L以下，此时的垃圾填埋场可以认为达到稳定化状态，所形成的垃圾被称为矿化垃圾。在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨（老港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万吨）。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。三峡库区、大运河两岸也存在已经搬迁或急需搬迁的几千万吨矿化垃圾。因此矿化垃圾的资源非常充足，可以认为是取之不竭用之不尽的。研究结果还表明，矿化垃圾有较大的比表面积、松散的结构、较好的水力传导和渗透性能、较好的阳离子交换能力等。另外，矿化垃圾中微生物数量庞大、种类繁多，由于其特殊的形成历程，这些微生物尤以多阶段降解性微生物为主，可降解诸如纤维素、半纤维素、多糖和木质素等难降解有机物，因此是一种性能非常优越的生物介质，完全适合作为一种优良的生物反应器填料或介质，而且有着其它介质（如土壤）所无法比拟的优越性能。经过反复检验和验证，矿化垃圾中不含O型口蹄疫病毒、致病性大肠杆菌、沙门氏菌、链球菌和金黄色葡萄糖球菌等有害病原菌和细菌。可以肯定的是，生活垃圾在堆场或填埋场填埋若干年后所形成的矿化垃圾是无害的，可以安全开采和利用。事实上，绝大部分的垃圾填埋场均建于市郊。随着城市的发展，几乎每个城市的垃圾产生量都在增加，所需的填埋场之面积越来越大。但对于寸土寸金的城市，要不断地提供新的填埋场以满足需要是非常困难的，甚至是不可能的。解决这个问题的一个重要而且可行的方法就是把矿化垃圾进行开采，这不仅可以充分利用矿化垃圾中的有机肥料和可回收物品，还可以对腾出的空间重新填入新垃圾，从而极大地延长填埋场使用年限。建设一座填埋场所需投资一般在4000万元以上，使用年限仅为10-15年。我国有些填埋场（如上海老港填埋场）已使用多年，当中的一部分垃圾已成为矿化垃圾，完全可开采利用，即把填埋场作为垃圾的中转处理场所，而不是最终的归宿。根据申请人的研究结果，矿化垃圾开采、筛分后，可以得到50-60%的有机细料（以下简称矿化垃圾），5-15%的可回收利用的物品（塑料、玻璃、金属等），25－30％的化学纤维和橡胶等，因此一般有80%左右的垃圾可被利用；矿化垃圾除了作为优越的生物介质用于处理有机废水外，还是一种肥料,可用于种植草皮和树木，也可以作为园林绿化的有机肥料，这在上海市当前大规模绿化运动中是很有意义的。可回收物品经适当处理后（清洗等），可以出售给有关厂家再生利用，经济与社会效益相当明显。表1是2003年对上海市老港填埋场1990年至1998年填埋的垃圾进行筛分分析的结果。表1老港填埋场垃圾开采组分分析稻样品缸来源恐名称仇细堆肥范粗大料役垃圾总重骑（脖k富g病）线可开挖深度开15mm-4烛mm剪<15mm观9予0问年努1红#皮单元样品问重量环（料k涂g惰）脊2900准3260旗2620兼8780赢0.90m径百分比洒（枣k婶g叫）条33.0陈37.1序29.8制9革2乞年芳16怎#梢单元样品堵重理闹（告k笑g撕）盐2860属3040枪2380葱8280节1.68m蓄百分比位（谣k妨g戚）梳34.5亏36.7殿28.7怎9劲4剧年衣15搅#旦单元样品卸重理木（溪k窗g岸）捎4220器3400羡4620级13140应1.50m乱百分比豆（采k匪g季）北32.1早32.7惭35.2片9练6布年渴25狂#燃单元样品膀重理拘（缸k灌g肃）预1560污1960删6970纯10490斑1.36m编百分比奥（恳k寒g气）进14.9乐18.7输66.4越9奉8穷年廉7艳#立单元样品菜重理驶（胸k才g涛）贝980悟780沟3540泥5300蓄0.90m溪百分比涝（电k看g罢）炼18.5瓜14.7匆66.8但平均百分比河百分比宜（阵%倡）拌26.6滔28.0搂45.4在筛分过程中，发现挖出的潮湿垃圾不能立即筛分，必须经过晾晒后才能进行。筛分出的粗大料没有多大利用价值，可作为回填料。每开采100吨矿化垃圾，可得矿化垃圾细料55吨。每开采10000吨矿化垃圾，所腾出的空间可以回填7000－8000吨新鲜生活垃圾。就上海市老港填埋场来讲，虽然没有达到卫生填埋场标准，但吨基建投资仍然达36元。因此，矿化垃圾开采与利用，这对于土地严重缺乏的上海市来说，是非常有现实意义的。尽可能延长填埋场的使用寿命，无论是节约土地资源和建设填埋场的庞大投资，还是解决上海市生活垃圾出路问题，均有重大意义。矿化垃圾开采已经成为欧盟国家和日本等国家的重要研究与实践领域。由于历史原因，国内外均存在大量生活垃圾堆场。目前，这些堆场已经稳定化，可以开采。同时，由于这些堆场的环境已经受到严重污染，因此必须对已经稳定化的矿化垃圾进行开采，并对完成开采后的堆场土地进行生态修复，使土地具有利用价值。脉另外，我国各谊地曾经一度陷漠入撇“永垃圾包围城纱市妇”喝的恶劣环境，句全国所有城市逝均存在数量不汽同的垃圾堆场舟。随着城市规现模的扩大，原帽来是垃圾堆场赛的地方，如今外却要成为建设触用地。解决这珍些堆存了上百侨万吨的垃圾出赏路，是堆场土户地利用的前提迁（另外还有环绍境修复）。上急海市某地铁站万旁的垃圾堆场齐，有矿化垃垃圾丝10皂0糠万吨。房地产权公司早已看上郑这块宝地，但丛这座堆场的搬响迁一直无法解陷决。为此，房域地产公司出归资狮60庭0犬万元，把矿化扣垃圾运至另外渣一个建筑工地拐随便摊铺而消堵纳掉，造成比扬较严重的环境烦污染。如果已拒经完全掌握矿认化垃圾开采与暴利用，该堆场注的搬迁与土地橡修复利用就会危更加科学和经龙济。类似这样返的堆场在上海楼市有闭近叔1衡0该多座，规模小脆些的堆场板有者10皱0房多座。这些堆钉场均面临搬迁泼的境地。僵3仅陪矿化垃圾生物杂反应床处理渗命滤液第垃圾填埋场产酷生的渗滤液之捷处理一直是世节界上公认的难钩题。目前，我绒国有生活垃圾旷填埋走场疾70鲜0遭座，日产渗滤宏液犬4涨－睡8云万吨，其中经豪过处理而达到抬国家二级排放陪标美准弃(COD<本300m头g/L瞒)鲜的渗滤液比例饱不高雀于倍1能0益％。主要原因款是渗滤液处理笑所用的是生活印污水的处理工甘艺，处理效果已差，运行困难酸，处理成本偏砍高，填埋场难酱于接受。如果怒按发照魄CO舟D睛计算，这些渗断滤液相当澡于倘8号0海－其16散0向万吨生活污水呀。渗滤液处理秧难已经严重制旁约我国生活垃少圾处理技术的毫发展，严重影溉响填埋场的正吓常运行。哭在枕70悬0仰多座生活垃圾锹填埋场中，绝怖大部分没有建絮设渗滤液处理预设施，渗滤液雕任意排放到周规围环境中去，果严重污染土壤江、地表水和地狂下水。然而，蓄即使那些少数群建设了渗滤液尖处理设施的填货埋场，由于采咸用的处理工艺乞不适合于渗滤游液的有效处理戚，流程长，管铺理复杂，处理片成本偏高，大鸣部分处理设施乏均处于停顿状挎态。箱近花2政年来所建设的炕大部分生活垃简圾填埋场基本喂上缓建渗滤液脊处理设施，已犬经有渗滤液处黄理设施的填埋黄场，也急需对飘现有设施进行累改造。可以认主为，全国各地疯的填埋场均等咱待着高效、低籍成本的渗滤液诱处理方法的诞摩生。霞本文认为，沿领用传统的生活给污水处理工艺锯处理渗滤液是尚很困难的，继宜续朝着这个方绳向研究渗滤液忽处理技术也是裙很难取得突破百性进展的。搂自姨199慈5粪年以来，同济闷大学就利用矿滩化垃圾好含有大量的具的有很强生存和更降解能力的微备生物的特性，灌以矿化垃圾为规生物填料制造巨出矿化垃圾生惨物反应床，并旅用这种反应床艺处理渗滤液、派畜禽废水等。协实验室小试肌（窃100毯L观/常天渗滤液，连浪续运简行哀4退年）、老港填径埋场中试堪（陕1振6拼吨渗滤带液屠/尊天，连续运棕行智3茄年），研究表资明，矿化垃圾独生物反应床确益实可以有效处尿理渗滤液，处淋理过程中仅产稳生极少量的、国极易脱水的污鉴泥。课题组认盯为，矿化垃圾讯生物反应床处低理渗滤液，是幼一种全新的方裕法，是渗滤液苦处理技术研究愧与应用方面的穷突破，非常有遥发展前景。挪表存2领旦各级矿化垃圾师生物反应床处棍理渗滤液的典蛙型结果狭（或10汇0选吨渗滤宣液护/辆天）壮进膝水融水碗质船COD培Cr机(mg/L吃)框10祸1乏00管－陷12000稀BOD驾5惯/COD讨Cr角值垫0.2耳1忠－走0.35削氨氮都(mg/L劈)赶1梢01止0遇-1800陆连续运行时虑间杨铜自冠200现2械年蒙1磁0洞月起铺第一级出水水畏质骂COD赠雕(咐mg/L)急258螺0将－枕3200室BOD出5毙/COD繁Cr挣值盲0.2颤0馆－益0.34印氨氮虎(mg/L府)朱348-45覆0护第一级混COD其去除率项(%)性70朗-75简第一级氨氮去春除率性(%)盖61鸟-65趋第二级出水水娇质压COD斥Cr爆(mg/L背)分550-75辛0论BOD亏5足/COD扩Cr妄值权氨氮犹(mg/L覆)酷100-12聋0筛第二级所COD鸣累计去除率因(%)族7拳5恰－巡82都第二级氨氮累摸计去除率矛(%)俩6兰6勺－务85蹈第三级出水水例质妨COD霸Cr位(mg/L错)本250-35皂0拨BOD讽5尤/COD稍Cr月值忽氨氮杆(mg/L院)判10-20盖第三级族COD庭累计去除率笨(%)鲜9给7清－忠98弓第三级氨氮累昌计去除率叔(%)边9电5哑－参99田表盾2俩是在老港填埋山场现场进行岁的赌10详0腰吨渗滤金液辽/掩天的三级矿化迈垃圾生物反应骄床的运行结果炕。从表中可以傅看出，矿化垃尼圾反应床各方龙面运行状态良嫩好，再加上良疑好的外部环境种条件，渗滤液蔑处理达到了比匙较理想的效果膛。渗滤报液桃CO缩D累、泊BO营D泽、奴NH巨3斯-统N匆去除效果显著毁，矿化垃圾反梅应床运行稳定众，三级出水可君以达到国家渗苹滤液二级排放妙标准。目前正字在老港填埋场绳现场进行弱的幼5和0辜－辅10难0艰吨渗滤吸液颈/订天的三级矿化杏垃圾生物反应益床的运行结果交与胁表军2冰完全一致。艺矿化垃圾生物柱反应床应用实只例壶（暑1障）上海市老港繁填埋黑场巨10干0非吨渗滤衰液土/械日国古家桥“印86畅3卷“筑高新技术示范饮工程项目丑（跃200痰3惠年愤5蹦月开始运谷行族—族—益现在）摔（摘2晴）山东省即墨券市生活垃圾填铅埋透场拥7浅0殖吨渗滤果液盒/泼日处理工程诵（侧200构4补年殿7日月开始运焰行俯—歪—猎现在）扶（隐3劝）山东省蓬莱顺市生活垃圾填敬埋指场持6呀0伪吨渗滤戒液仍/叨日处理工程（序将辣于晚200粉4难年猾1申0周月竣工并投入绍运行）狼（递4劳）上海市老港扶填埋惕场杆40犬0集吨渗滤扇液三/须日处理工程（彼已经完成初步宅设计累，柴200骆4冷年疗1冶1施月开始施工）幅（礼5境）马鞍山市生常活垃圾填埋丢场毫15群0尊吨渗滤爷液筹/优日处理工程（舱正在设计曲，掩200拦4坐年年底开始施政工）5结论冰最近一段时间沸以来，人们对买填埋法处理生岂活垃圾持批评悄态度，主要原辣因是认为填埋太法占地面积大抽，渗滤液处理症难，资源被埋低在地下，潜在畏污染时间长等桑。然而，人们谱也逐步认识到状，生活垃圾堆哭肥和焚烧技术疼所存在的高成渐本和潜在污染制同样不容忽视副。尽管填埋法桨存在上述问题晃，可绝大多数圣的城镇仍然采袖用填埋法处理鞋生活垃圾。本圾文认为，生活对垃圾填埋场是边一座巨大生物狡反应器，因此含，对填埋场中晃矿化垃圾进行屋开采利用，把叉腾出的空间填猾埋新的生活垃毒圾，完全实现漫了填埋场的可而持续利用，从晒而解决了传统踪意义上的填埋告法占地大、资喜源利用率低的共缺点。显然，治生活垃圾填谷埋捕—梅—形矿化垃圾利抢用顷—冠—币生活垃圾再填框埋，是生活垃滨圾填埋技术的渐发展，适合我籍国当前的社会勿与经济水平，皮值得推广应用扁。参考文献找赵由才、龙燕微、张华主编，厉《固体废物处种理与资源化丛等书肉—誉—深生活垃圾卫生央填埋技术》，闪化学工业出版极社，北京瓦，斯200懒4虏年欲2负月积柱赵由才主编，充《危险废物处咳理技术》，化蕉学工业出版社德，北京没，语200吃3俩年宵9浊月稿爪赵由才主编，载《环境工程化酬学》，化学工绸业出版社，北之京餐，咸200辫3漏年乱7淘月嘴刃赵由才主编，示《实用环境工产程手五册台亮–罪县固体废物污染演控制与资源化喜》，化学工业禁出版社，北京染，胜200罚2固年猎5逐月寒草赵由才主编，暗《生活垃圾资包源化原理与技互术》，化学工猴业出版社，北扯京烦，干200出2阅年勾1费月馋侵赵由才，黄仁冈华主编，《生勒活垃圾卫生填拖埋场现场运行鞋指南》，化学政工业出版社，蚁北京鲜，筝200怒1涌年借2僻月乐哗张益，赵由才导主编，《生活镰垃圾焚烧技术叉》，化学工业气出版社，北京渐，樱200敞0贯年睡8隶月的钓赵由才，朱青削山主编，《城树市生活垃圾卫滚生填埋场技术榜与管理手册》吊，化学工业出钥版社，北京煎，绳199追9掀年免8崇月够泽ZhaoY帝oucai咸and果ShaoF说ang暑，绕Useof拼anag隐ed-ref麦usebi抢ofilte叹rfor龙thetr研eatmen舰toff慧romfe心edlots距waste锻water