开挖筛分在填埋场生活垃圾资源化利用中的应用

摘要：有效治理库容饱和的生活垃圾填埋场是实现污染源清除、库容腾退再利用、生活垃圾资源化利用的有效途径。以某城市生活垃圾填埋场为例，通过对比原位厌氧封场、原位好氧修复、整体搬迁减量和开挖筛分等技术，采用开挖筛分技术方案。填埋场垃圾堆体开挖后进行多级筛分，开挖筛分期间做好渗滤液收集导排与处理、雨污分流控制、二次污染防治等工作，筛分得到建筑垃圾、碎石、废铁、轻质物和腐殖土等分离物。根据各分离物的理化性质，可分别进行资源化利用，最终取得良好的经济效益、环境效益和社会效益。

关键词：开挖筛分；填埋场；生活垃圾；资源化利用

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）07-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.036

Application of excavation and screening in the resource utilization of Domestic waste in landfills

CUI Shiming

（Jining City Urban Operation Management Service Center， Jining 272000， China）

Abstract： Effective management of saturated domestic waste landfills is an effective way to achieve pollution source removal， capacity evacuation and reuse， and resource utilization of domestic waste. Taking a domestic waste landfill as an example， the excavation screening technology scheme is adopted by comparing in-situ anaerobic sealing， in-situ aerobic remediation， overall relocation reduction， and excavation screening techniques. After the excavation of the landfill waste heap， multi-stage screening is carried out， during the excavation and screening period， measures are taken to collect， guide and treat leachate， control rainwater and sewage separation， and prevent secondary pollution， and separate materials such as construction waste， gravel， scrap iron， lightweight materials， and humus soil are obtained through screening. According to the physical and chemical properties of each separated substance， it can be utilized as a resource separately， ultimately achieving good economic， environmental， and social benefits.

Keywords： excavation and screening; landfill; domestic waste; resource utilization

生活垃圾是指人们在日常活动中产生的固体废弃物，它是城市运行和发展的必然产物。生活垃圾对生态环境和人体健康具有一定的危害，必须对其进行妥善地处理。我国生活垃圾的处理方式主要有堆肥、焚烧和填埋等，但我国生活垃圾无害化处理技术起步较晚，目前，生活垃圾处理仍以填埋方式为主[1]。随着城市化建设的加快，生活垃圾的产生量不断增加。统计数据显示，我国许多生活垃圾填埋场面临库容不足的问题。基于此背景，对在役或封场填埋场内的陈腐垃圾进行开挖筛分处理，已成为填埋场库容循环再利用的有效措施。开挖筛分作为一种填埋场治理技术，可以有效消除污染源，实现填埋垃圾资源化，并能达到填埋场库容循环再利用的目的，备受社会关注[2]。近年来，我国不断完善填埋场生活垃圾开挖筛分与资源化利用技术，多地已实现成功应用[3-5]。因此，将开挖筛分技术应用于某城市生活垃圾填埋场，以进一步论证该技术的有效性。

1 生活垃圾填埋场概况

该生活垃圾填埋场占地面积为255 333.33 m2，始建于2006年5月，2007年8月投入运行。该填埋场主要配套建设有垃圾库区工程、道路工程、垃圾渗滤液处理工程和填埋气收集发电工程等。垃圾库区工程和道路工程均实现场地的全覆盖，采用高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）防渗膜覆盖，以保证雨污分流及恶臭控制效果。垃圾渗滤液处理工程采用化学氧化+曝气生物滤池工艺，使垃圾渗滤液出水水质符合《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB 16889—2008）的要求。填埋气收集发电工程布设填埋气收集管网，将收集后的填埋气用于发电。

2020年4月，该填埋场的库容达到饱和，停止接收生活垃圾，累计填埋生活垃圾约220万m3，实行封场处理。该填埋场已使用10多年，有效降低生活垃圾对周边环境的影响。为了满足填埋场库容循环再利用的要求，并实现存量垃圾的减量化、无害化与资源化处置，要在较短的时间内完成该生活垃圾填埋场的修复治理。治理完成后，填埋场各项土壤、地下水监测指标应满足相关标准要求。

2 生活垃圾填埋场治理方案比选

库容饱和的填埋场治理方法主要有原位厌氧封场、原位好氧修复、整体搬迁减量和开挖筛分等。经经济和技术比选，该生活垃圾填埋场采用开挖筛分作为治理方案。开挖筛分技术路线的治理效果较为彻底，可以有效改善周边生态环境。同时，开挖筛分既能实现填埋场垃圾的减量化、无害化及资源化处置，变废为宝，又能有效解决填埋场库容难题，满足填埋场库容循环再利用的要求，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。

2.1 原位厌氧封场

原位厌氧封场技术是以原有的填埋场为基础，通过必要的堆体整形，修建坡面平台、边坡排水渠和雨水边沟等，做好填埋气体及渗滤液导排处理，对垃圾堆体进行覆盖和植被恢复，最终消除垃圾堆体的安全隐患，达到生态恢复的目的。原位厌氧封场技术具有操作简便、施工周期可控等优点，但无法实现填埋场的库容循环再利用。

2.2 原位好氧修复

原位好氧修复技术是向堆体内注入空气，以好氧状态使堆体中的有机物快速实现生态恢复，消除对环境的污染风险。原位好氧修复技术可显著缩短堆体稳定化时间，抑制有毒有害物质的再生，但治理成本较高，污染治理不彻底。

2.3 整体搬迁减量

整体搬迁减量技术是整体挖出填埋场的陈腐垃圾，并将其运至其他填埋场进行规范化治理。整体搬迁减量技术能够彻底地治理填埋场污染，并能实现填埋场的库容循环再利用，但治理成本较高，而且没有考虑生活垃圾的资源化利用。

2.4 开挖筛分

开挖筛分技术是指在原有环境条件下挖出填埋场的陈腐垃圾，并借助筛分系统对陈腐垃圾进行分离，将分离的填埋物进行处置或资源化再利用。开挖筛分技术能够消除填埋场对周边环境的污染风险，恢复生态环境，并实现填埋场垃圾的减量化、无害化、资源化处置以及填埋场的库容循环再利用[6]。

3 开挖筛分技术路线工艺流程

开挖筛分技术路线的主要工艺流程包括开挖前好氧预处理、垃圾堆体开挖、垃圾筛分、渗滤液收集导排与处理、雨污分流控制、二次污染防治等。

3.1 开挖前好氧预处理

为加快填埋场稳定化进程，快速去除有害气体和臭味，减少渗滤液产生量，对垃圾堆体进行好氧稳定化处理。好氧稳定化处理是在垃圾堆体内布设注液井、注气井以及排气井，通过风机向注气井内注入新鲜空气，以提高垃圾中有机物的分解速率，同时收集并回灌渗滤液至堆体。在好氧微生物的作用下，垃圾中的有机物快速降解，迅速达到稳定状态。好氧稳定化处理大约需要16 d，在此时段内，堆体具备开挖条件。

3.2 垃圾堆体开挖

使用挖掘机挖出陈腐垃圾，并通过自卸卡车将其运送至筛分处。在开挖过程中，按照相应方法开挖垃圾堆体。依据垃圾堆体的现状高程，对开挖区进行划分。为减少垃圾暴露时间，将每个开挖区划分为若干开挖单元，每个开挖单元的面积不超过500 m2。垃圾堆体开挖前，应对挖方作业边坡的稳定性进行核算，并采取有效的加固措施。垃圾堆体按照自上而下的顺序进行开挖。为避免防渗结构层的破坏，不得挖至填埋库区防渗结构层，当开挖至距离防渗结构层30～50 cm的位置时，改用人工开挖。

3.3 垃圾筛分

将运送至筛分处的陈腐垃圾送进板式给料机，再经过匀料机进入筛分系统。在筛分过程中，振动棒条筛将粒径不小于200 mm的大件垃圾（主要是建筑垃圾及碎石）分离出来，筛下物进入孔径为100 mm的一级滚筒筛分机再次筛分。经一级筛分后，筛上物通过磁选系统分离出废铁，通过风选系统分离出轻质物，通过人工分选分离出杂物。经一级滚筒筛分后，筛下物进入孔径为40 mm的二级滚筒筛分机筛分，经二级筛分后，筛上物通过旋转耙分离出轻质物，其余为杂物。经二级筛分后，筛下物进入生物质分离器分离出腐殖土和杂物，具体筛分过程如图1所示。

3.4 渗滤液收集导排与处理

在各开挖区设置截面尺寸为1.0 m×1.0 m（宽×高）的临时集水沟和规格为5 m×3 m×3 m（长×宽×高）的临时集水坑，对开挖过程产生的渗滤液进行收集导排。首先，通过临时集水沟将未下渗到库底的渗滤液收集到临时集水坑内，然后输送至渗滤液调节池，再通过两级碟管式反渗透膜进行处理，出水达标后外送至城市污水管网。

3.5 雨污分流控制

垃圾含水率高，将产生大量渗滤液，为了减少渗滤液的产生，每天应根据垃圾开挖量尽量减小填埋单元，禁止雨天作业。当日开挖后的区域及时覆盖，最大限度地降低进入垃圾堆体的雨水量。此外，每层垃圾开挖完成后，在填埋场上游设置临时雨水明沟，并铺设高密度聚乙烯防渗膜，将雨水明沟截留的雨水排至填埋库区的截洪沟内。

3.6 二次污染防治

开挖筛分具有众多优点，但实施过程必须做好二次污染防治。为了防止塑料袋等白色污染物随风飘散，开挖现场应设置防飞散网，避免给周围环境带来二次污染。采用防水土工布对垃圾开挖面做好覆盖，确保垃圾无法飞散及雨水无法进入。为避免陈腐垃圾的跑冒滴漏，运输应采用封闭式车辆。为有效控制噪声，避免夜间作业，采用满足标准要求的低噪设备。在设备运行过程中，应尽量降低设备振动水平，保证平稳运行。筛分作业期间，应布设好通风除尘除臭系统，以去除粉尘及恶臭气体。

4 填埋场生活垃圾资源化利用分析

填埋场生活垃圾开挖筛分后，得到建筑垃圾、碎石、废铁、轻质物和腐殖土等，最终实现生活垃圾的资源化利用，达到节约能源的目的。具体资源化利用方向如图2所示。

4.1 建筑垃圾及碎石利用

振动棒条筛分离的水泥块、砖瓦石块等可运至建筑垃圾处置场处理或者回填处理，也可进行破碎筛分，用于制作再生砖及再生混凝土。

4.2 废铁利用

磁选系统分离出废铁，可利用化学溶剂清洗废铁表面的油污和铁锈，然后将其外售给废品收购站。另外，可直接将废铁送到炼钢厂。废铁是一种低碳资源，利用废铁炼钢能够有效降低碳排放。

4.3 轻质物利用

生活垃圾筛分的轻质物含有大量废旧塑料。废旧塑料在填埋场存放年份较久，不考虑将其重新加工为制品。废旧塑料热值较大，为24 000 kJ/kg左右，并不受降解的影响。因此，将轻质物制成一定热值的固体回收燃料，优先交由发电厂进行焚烧发电。

4.4 腐殖土利用

生物质分离器分离的腐殖土应进行有机质含量检测，当达到《绿化种植土壤》（CJ/T 340—2016）的要求，并且符合《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）时，可将腐殖土应用于与人接触较少的林地，作为绿化底肥。

5 结论

库容达到饱和后，生活垃圾填埋场需要进行封场治理。该填埋场采用开挖筛分资源化利用工艺，可有效控制存量生活垃圾对生态环境的影响，实现存量垃圾的减量化、无害化与资源化，并满足库容循环再利用的要求。在生活垃圾开挖筛分过程中，应重点做好渗滤液收集导排与处理、雨污分流控制、二次污染防治等工作，避免生活垃圾影响周边生态环境和作业工人的身体健康，为安全开挖及高效筛分创造有利条件。生活垃圾经多级筛分后，可得到建筑垃圾、碎石、废铁、轻质物和腐殖土等分离物，各分离物的资源化利用可以实现良好的经济效益、环境效益和社会效益。

参考文献

1 范晓平，董学光，陈晓伟，等.生活垃圾填埋堆体开挖、筛分异味控制措施研究[J].节能，2023（4）：70-72.

2 张美兰，兰盛泽，唐 佶，等.生活垃圾填埋场高龄期陈垃圾开采筛分方法研究[J].环境卫生工程，2021（3）：69-74.

3 杨 帆.非正规垃圾填埋场治理技术研究探讨：以北京某非正规垃圾填埋场为例[C]//中国环境科学学会2019年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分论坛.2019.

4 陈伟洲.生活垃圾填埋场治理技术方案探究[J].低碳世界，2022（12）：31-33.

5 葛恩燕，胡 超.生活垃圾填埋场开采筛分处置技术研究：以卧旗山垃圾填埋场为例[J].环境卫生工程，2022（5）：88-93.

6 鲍君香，方旭东，陈 宝.初步探讨填埋场垃圾资源化可行性[J].资源节约与环保，2020（7）：165-167.