生活垃圾压缩打包-堆码卫生填埋新技术探讨

高宇宸，魏美娟，李广科，董轶茹

（1.山西大学环境与资源学院，山西太原030006；2.山西省环境监测中心站，山西太原030027）

生活垃圾压缩打包-堆码卫生填埋新技术探讨

高宇宸1，魏美娟1，李广科1，董轶茹2

（1.山西大学环境与资源学院，山西太原030006；2.山西省环境监测中心站，山西太原030027）

分析了卫生填埋过程中存在的二次污染、土地资源不足及垃圾沉降问题。对原有垃圾压缩技术进行改进，将垃圾转运和填埋环节相结合，引进堆码技术，提出了生活垃圾压缩打包-堆码卫生填埋新技术。该技术使卫生填埋的渗沥液、废气产生量减少，降低了垃圾沉降带来的问题及危害，增加了填埋场空间利用率和使用寿命，从而达到节约管理成本和提高填埋效率的目的。

卫生填埋；压缩；打包；堆码

卫生填埋是目前国内外采用最多的垃圾处理方式［1］，就我国而言，卫生填埋量占垃圾全部处理量的79%［2］。然而我国卫生填埋起步较晚，技术建设方面尚未成熟［3］，导致垃圾填埋效率低，二次污染严重，土地资源浪费，还不能达到真正意义上的卫生填埋。因此，针对现有问题，借鉴其他行业的成熟技术经验，笔者将垃圾中转站垃圾压缩工艺进行改进，使其形成稳定的块体结构；继而应用物流仓储中的堆码技术，将垃圾块体码至坑底，实现卫生填埋效率及成本优化。

1 垃圾卫生填埋现状

1.1 污染物产生量大

卫生填埋过程中，产生的渗沥液及臭气会对周边环境产生不良影响［4］。渗沥液中重金属、COD及大肠杆菌群含量超标［5］，对渗沥液处理不当会对周边环境造成严重破坏。垃圾填埋中产生的臭气含有大量甲烷、硫化氢和氨气等危险气体［6］，极易引起爆炸和泄露事故，不仅污染周边环境，还对人畜安全造成隐患。渗沥液及臭气的收集处理成本较高，处理难度大，加重了填埋场运行管理负担。

1.2 垃圾沉降问题

垃圾填埋不均、空隙率大和有机质腐败等都会造成垃圾堆体沉降［7］。沉降虽然能增加库容，但会破坏覆盖层、管线和防渗层，使垃圾稳定及填埋场正常运行受到影响［8］。

1.3 空间利用率不足

城市规模的不断扩大使得土地资源稀缺，而垃圾的产生量依旧不断增加［9］。目前国内卫生填埋方式空间利用系数（平均为20～30m3/m2）远未达到现代化固体废弃物填埋场标准（平均为50～70 m3/m2）［10］，大大缩短了垃圾填埋场的使用寿命，造成了土地资源浪费。

2 垃圾压缩打包-堆码技术

2.1 垃圾压缩打包技术

生活垃圾孔隙率大，结构松散，可压缩比率高。随着垃圾中有机垃圾成分的增加，垃圾的含水率也在不断上升，从而使现在的生活垃圾密度逐渐降低，从600 kg/m3降至350 kg/m3，且仍有下降趋势［11-12］。因此，将生活垃圾进行压缩处理，具有很高的可行性。目前具有垃圾压缩技术的垃圾中转站，压缩机压力一般不会超过0.5 MPa［13］，压实率只有60%左右，而且其目的是为了解决普通运输方式成本高、亏载现象等问题［14］，这使得压缩的效果仅仅体现在了运输过程中，当运至填埋场卸车后，往往会出现散垛现象。

图1为垃圾压缩打包基本流程，将压缩机压力进行提升，辅以纸板等材料作固定，使垃圾压缩成1 500 kg/m3以上的规则固体［15］。此法除了进一步将体积变小加大运输量，排出大量渗沥液降低含水率和自重之外，还使垃圾在填埋后的沉降程度大幅度降低。

图1 垃圾压缩打包流程

堆体沉降中的主固结压缩沉降作用包括附加应力作用和自重应力作用，在常规填埋过程中一般历时3个月左右［16］，在压缩工艺中，主固结压缩沉降的过程基本由压缩机代替，垃圾入场体积大大减少，而一般垃圾填埋场沉降量为填埋初始高度的25%～50%［17］，相当于垃圾场可多填埋25%～50%的垃圾。因此，垃圾压缩过程为垃圾填埋稳定节约了时间，免去了垃圾压实过程，消除了沉降所带来的问题和隐患，还使填埋量增加，填埋场空间利用率提高，避免了土地空间资源的浪费，图2为压缩打包机结构图［12］。

图2 垃圾压缩打包机

2.2 堆码技术

堆码本是仓储物流及港口运输中常用的技术，目的是为了合理节省空间，高效安全的储存物品。其在集装箱存储运输和大型物流仓库管理方面已有了先进成熟的经验。

堆码的形式根据堆放货品的特点和需求各有不同，包括重叠式、压缝式、俯仰式、衬垫式和交错式等多种形式［18］，图3为各种堆码方式示意图。其中，压缝式堆码方式是将垛底的底层排列成正方形或长方形，上层起压缝堆码，每件物品压住下层2件货物。这样的堆码方式能较大限度节省空间，方便操作，稳定性能好，非常适于垃圾压缩块体的填埋。

图3 不同堆码方式示意

垃圾压缩块体的压缝式堆码，合理地利用了垃圾填埋场有限的土地空间资源，加大了垃圾填埋量，使垃圾堆体的稳定性得到了加强。垃圾场的合理堆码，使整个垃圾填埋过程变得整齐规律，也降低了后期渗沥液和废气收集布管的施工难度，堆体的稳定也保证了后期工程的安全和稳定。同时，根据福冈法垃圾卫生填埋思路［19］，垃圾块体堆码时块体间留存的缝隙起到了空气流通的作用，堆体有机物降解发酵产生热量，与外界冷空气形成对流，不仅有助于废气的排出，还能使得堆体内含氧量升高，加速堆体有机物降解，减少厌氧发酵产生的甲烷等危险气体，若以鼓风机、通风管等设备辅助，则效果更佳。

3 对比与分析

生活垃圾压缩打包-堆码卫生填埋技术是在原有中转站垃圾压缩技术的基础上，加强了其压缩强度并加以打包加固，使垃圾压缩不仅能应用于垃圾运输过程，还能对垃圾填埋过程起到作用。同时，在垃圾压缩打包的基础上，结合垃圾压缩块体的需要，引进货品堆码技术，形成了完整的生活垃圾压缩打包-堆码技术。虽然工艺复杂度有所提高，但由于现场作业机械数的减少及填埋效率的大幅度提高，使得填埋管理成本有所降低。因此，相较常规填埋工艺，新技术优势明显（见表1）。

表1 常规填埋工艺与压缩打包-堆码工艺对比

4 结论

1）因压缩使得垃圾渗沥液和废气产生量减少，对周边环境的影响降低。垃圾的高压力压缩使垃圾压缩块体保持了较低的含水率。入场堆码后，垃圾堆体中较多空间可保持好氧状态，从而避免了厌氧发酵产液产气量大的问题，保证了水分的蒸发和废气的及时排出。

2）垃圾压缩后的体积大幅减小，且打包技术使块体在入场后不会散垛，垃圾入场时的体积相当于常规填埋经过主固结压缩沉降后的体积，甚至更小。压缝式堆码技术对空间进行合理安排，使得填埋堆体既稳固又节省空间。

3）垃圾的压缩处理，使其在填埋后可忽略主固结压缩沉降带来的影响，使垃圾填埋后的沉降问题仅集中于有机质腐烂及蠕动变形带来的次固结压缩沉降，大幅度降低了因沉降带来的管路及防护层破损问题。

4）垃圾运输及填埋效率的增加使得填埋场运营管理成本降低，垃圾处理投资效率提高，实现了垃圾填埋的投资成本控制。

5）压缩打包-堆码卫生填埋新技术借鉴了其它领域的成功经验，结合垃圾填埋的实际情况，在原有基础上进行了改进与革新，将垃圾转运与垃圾填埋有机结合，从而更好地实现卫生填埋的效率及成本优化。

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New Sanitary Landfill Technology of Municipal Solid Waste Compression Bale Stacking

GaoYuchen1，Wei Meijuan1，Li Guangke1，Dong Yiru2
（1.College of Environment and Resources，Shanxi University，Taiyuan Shanxi030006；2.Shanxi Environmental Monitoring Center，Taiyuan Shanxi030027）

The problemsof secondary pollution，land resourcesshortage and solid waste settlement were analyzed in the process of sanitary landfill.We improved the original garbage compression technology，combined with the process of waste transfer and landfill，introduced stacking technology，and proposed a new technology，called municipal solid waste compression bale stacking.Thistechnology can help decrease landfill leachate and exhaust gas amount，reduce waste settlement risk，enhance the land utilization efficiency and useful life，and realize the goal ofsaving management cost and improving treatment efficiency.

sanitary landfill；compression；bale；stacking

X705

A

1005-8206（2017）02-0048-03

高宇宸（1991—），硕士研究生在读，研究方向为污染控制与资源化。

E-mail：1483374500@qq.com。

李广科（1971—），博士，教授，主要从事污染控制与资源化的研究工作。

E-mail：liguangke@sxu.edu.cn。

2016-11-03