宫渤海，于铭，徐家英，宋霁，毕延霞，姜震，高伟杰，庞立习，黄修国

（1.青岛市环境卫生科研所，山东青岛266071；2.青岛市市容环境卫生管理中心，山东青岛266071；3.青岛市固体废弃物处置有限公司，山东青岛266071）

生活垃圾卫生填埋场库区循环利用技术研究

宫渤海1，于铭1，徐家英1，宋霁2，毕延霞3，姜震1，高伟杰3，庞立习1，黄修国1

（1.青岛市环境卫生科研所，山东青岛266071；2.青岛市市容环境卫生管理中心，山东青岛266071；3.青岛市固体废弃物处置有限公司，山东青岛266071）

针对不同填埋年限的垃圾特性进行了研究，并通过对2007—2010年各年度填埋的垃圾开挖和堆肥，研究其特性变化情况；同时通过对当日进场垃圾进行模拟填埋实验，研究其特性变化；总结可行的生活垃圾卫生填埋场库区循环利用技术。

生活垃圾；卫生填埋场；循环利用

稳定化的城市垃圾填埋场库区具有2项重要的资源可供利用，一是宝贵的土地资源，二是已稳定的矿化垃圾，这2者都有很好的开发利用前景。在此基础上，国内外一些国家开始探索对封场时间较长的填埋场内已稳定垃圾进行开挖后，再用筛分设备进行分选，从中获取矿化垃圾、可回收利用资源等。对腾空的场地重新规划建设填埋场或改作其它用途，由此发展的相关技术即旧填埋场开采及场地复用技术［1-13］。

填埋场开采复用技术的实践起始于20世纪50年代的以色列特拉维夫市垃圾填埋场。20世纪80年代美国和欧洲一些国家陆续开展了垃圾填埋场开采工作。国内上海、深圳等地个别垃圾填埋场在此方面做了一些尝试。

国内城市普遍面临填埋场库容资源紧张、新建项目选址困难的局面，因此，充分挖掘现有填埋场的潜力，探索填埋场库容的循环利用，延长填埋场的生命周期，具有十分重要的现实意义和内在需求。笔者以青岛市小涧西垃圾填埋场为具体研究对象，开展垃圾填埋场填埋库区循环利用技术研究，结合现有填埋库区的使用情况，提出循环利用现有填埋库区资源的途径和方法，并开展现场试验进行验证。

1 试验场地

青岛市小涧西生活垃圾卫生填埋场（以下简称小涧西垃圾填埋场），担负处理青岛市区的全部生活垃圾，该填埋场于2002年建成并投入使用，一期填埋库区库容约7.10×106m3，目前已接近饱和；规划建设的二期填埋区库容约7.15×106m3，除一二期填埋库区外，该场址已无填埋场扩容空间。

2 卫生填埋场填埋库区垃圾开挖试验

2.1 采样方法

以小涧西生活垃圾填埋场作为样品的采样对象，按照生活垃圾填埋时间的长短以及填埋场填埋作业资料，分别采集已经填埋1、2、3、4 a的生活垃圾。每个填埋点使用挖掘机将表面覆盖土挖开，采集相应填埋年限的生活垃圾，每个采样点至少采集100 kg垃圾。

2.2 样品的制备与分析方法

垃圾样品混匀4等分，缩分3次，取100 kg，并做好现场采样记录。样品的分析根据GB/T 213—2008煤的发热量测定方法和CJ/T 313—2009生活垃圾采样和分析方法的有关内容进行，具体分析方法如表1所示。

表1 垃圾样品分析方法

2.3 分析结果

对各年份的填埋垃圾开挖进行分析后，与当年原始填埋生活垃圾分析记录对比，如表2～5所示。

表2 2007年填埋原始垃圾与现状垃圾物理特性比较

表3 2008年填埋原始垃圾与现状垃圾物理特性比较

表4 2009年填埋原始垃圾与现状垃圾物理特性比较

表5 2010年填埋原始垃圾与现状垃圾物理特性比较

可以看出，垃圾经过一定时间的填埋后，其特性与当年填埋的原始垃圾相比变化较显著，其中有机物明显减少，热值明显提高，垃圾成分中无机物和塑胶类的含量明显升高。

2.4 分析结论

1）开挖垃圾和填埋原始垃圾物理垃圾成分相比较，有机物降解很快，填埋3 a和4 a的生活垃圾有机物难以分出，含量基本为0。

2）开挖垃圾和填埋原始垃圾物理特性相比较，变化显著，热值明显加大，垃圾成分中无机物和塑胶类的含量明显升高。

3）不同填埋年限的开挖垃圾特性，变化规律一致。

4）开挖垃圾特性显示，垃圾的含水率、热值和密度的变化不仅和填埋年限有关，还和当年填埋的原始垃圾的特性、填埋场填埋状态有关。

5）现场开挖有污水，现场有臭味，现场污染要进行控制。

3 库区循环堆肥试验

3.1 开挖垃圾堆肥试验方案

在填埋场将已填埋1、2、3、4 a的生活垃圾开挖，简单控水后的垃圾平均分成2部分，送往堆肥厂一部分进行静止堆肥，另一部分进行氧-温度联合控制动态好氧堆肥。

3.1.1 静态发酵

将垃圾堆成条堆，每年的垃圾堆成1堆，共4个条堆，标记标识。堆肥条堆采用三角条垛形式，单个条堆底底宽4.0m，高2.0m，长10m，体积40m3。

3.1.2 氧—温度联合控制动态发酵

将2007年和2009年填埋的生活垃圾进行好氧堆肥实验，堆成条堆标记标识，强制通风，发酵过程为氧—温度联合控制，发酵中间过程监测温度。

堆肥条堆采用三角条垛形式，单个条堆底宽4.0 m，高2.0 m，长10 m，体积40 m3，管道为HDPE管道，按一定间距分布通风孔，实验中风机的起停通过氧含量在线检测自动控制。

3.1.3 堆肥后筛分

试验进行到60 d时，进行粒径筛分，筛孔粒径设计为60、40、10 mm，数据分5组展示：堆肥后混合垃圾、60 mm以上的垃圾分析、60～40 mm的垃圾分析、40～10mm以及10mm以下的垃圾分析。

3.2 实验结果

3.2.1 堆肥过程中不同填埋年限的生活垃圾含水率变化

开挖出不同填埋年限的生活垃圾进行静态堆肥，自然好氧发酵，监测发酵过程中的含水率，其变化曲线如图1。从图1可以看出，不同填埋年限的生活垃圾虽然含水率不同，但是变化的趋势都呈明显下降。到堆肥到30 d时，2009和2010年填埋的生活垃圾都在34%左右，与堆肥初期的含水率相差不大，是由于发酵过程中产生水分，但堆肥60 d时，含水率大幅度下降。2007和2008年填埋的生活垃圾含水率逐渐下降，到30 d发酵期含水率就降到30%以下，到60 d堆肥结束时，含水率降到15.67%和12.11%。

图1 静态堆肥过程中垃圾含水率变化曲线

将开挖的2009年和2007年生活垃圾进行温度—氧控堆肥，监测发酵过程中的含水率，其变化曲线如图2。

图2 填埋垃圾静态和温度—氧控堆肥过程中含水率变化比较

从堆肥过程中的含水率变化来看，温度-氧控堆肥可以较快地降低堆肥垃圾的含水率，提高垃圾的可燃性。而且填埋时间长的生活垃圾堆肥含水率明显低于填埋时间短的生活垃圾，更适于垃圾燃烧。

3.2.2 堆肥过程中温度的变化

开挖出不同填埋年限的生活垃圾进行静态堆肥，自然好氧发酵，监测发酵过程中的温度，其变化曲线见图3。

图3 不同填埋时间的垃圾静止堆肥发酵温度变化

从图3可以看出2007年和2008年填埋的生活垃圾发酵温度变化不大，可能是由于这2份填埋垃圾有机物含量很低，发酵过程进行很慢，变化不大。但2009年和2010年填埋的生活垃圾升温较快，2010填埋的生活垃圾发酵温度平稳上升，到60 d发酵期结束，发酵温度仍然较高，说明发酵过程仍在进行。

从堆肥过程中的温度变化来看，温度—氧控堆肥可以较快地提高堆肥垃圾的发酵温度，而且高温维持时间长，使垃圾发酵更完全。而且填埋时间长的生活垃圾堆肥温度明显低于填埋时间短的生活垃圾，是因为填埋时间长的生活垃圾有机物含量很低，发酵很难进行，更容易趋向稳定化，见图4。

图4 填埋垃圾静态和温度—氧控堆肥过程中温度变化比较

3.2.3 不同填埋年限的开挖垃圾堆肥筛分后热值的比较

将开挖的生活垃圾进行静止堆肥和温度—氧控堆肥后，使用10、40、60 mm的手工分选筛对样品进行筛分，来比较不同筛分孔径下不同填埋年限生活垃圾的湿基低位热值变化。

1）不同填埋年限的开挖垃圾静止堆肥湿基低位热值比较。

如图5所示，混合垃圾的热值，填埋时间越早，相应热值越低，填埋时间越晚，反而热值越高。60 mm孔径以上的生活垃圾热值变化和混合垃圾热值变化一致，40～60 mm孔径的生活垃圾中2007年填埋的生活垃圾热值最高，10～40 mm孔径的生活垃圾变化趋势也是和混合垃圾一致。

2）不同填埋年限的开挖垃圾静止—氧控堆肥垃圾低位热值比较。

将开挖的生活垃圾进行静止堆肥和温度—氧控堆肥后，使用10、40、60 mm的手工分选筛对样品进行筛分，来比较不同筛分孔径下不同填埋年限生活垃圾的湿基低位热值变化。如图6所示，2009年填埋垃圾的温度—氧控堆肥可以明显的提高各孔径筛分垃圾的热值，2007的填埋垃圾也有提高，但不如2009年的显著。堆肥后垃圾的热值变化不仅取决于堆肥过程，也取决于填埋原始垃圾的特性。

图5 不同填埋年限垃圾静止堆肥湿基低位热值比较

图6 静止—氧控堆肥垃圾低位热值比较

3.3 分析结论

1）静止和温度—氧控堆肥比较实验结果表明，温度—氧控堆肥可以较快地降低堆肥垃圾的含水率，提高垃圾的可燃性。而且温度—氧控堆肥可以较快地提高堆肥垃圾的发酵温度，高温维持时间长，使垃圾发酵更完全。

2）堆肥后垃圾筛分试验结果表明，2010年填埋的垃圾，60 mm孔径以上的生活垃圾湿基低位热值最大。2009年的填埋垃圾，60 mm孔径以上的垃圾热值较高。2008年的填埋垃圾，60 mm孔径以上以及40～60 mm孔径的垃圾热值较高。2007年填埋垃圾，40～60 mm孔径垃圾热值最高。

4 结论和建议

1）垃圾经过一定时间的填埋后，其特性与当年填埋的原始垃圾相比较变化显著，其中有机物明显减少，热值明显提高，垃圾成分中无机物和塑胶类的含量明显升高。

2）实验结果表明，开挖垃圾的含水率、热值和密度的变化不仅和填埋年限有关，还和当年填埋的原始垃圾的特性、填埋场填埋状态有关。

3）温度—氧控堆肥可以较快地降低堆肥过程中垃圾的含水率，提高发酵温度，提高堆肥效率，提高垃圾的可燃性。

4）筛分实验结果表明，通过合适的筛分孔径，可以将发酵好的细土和热值高的生活垃圾筛分开来，进行不同的资源化利用。

5）整个实验结果表明，在青岛市小涧西垃圾填埋场进行填埋垃圾的重复利用理论依据可行，堆肥筛分技术可行。

6）建议对库区循环利用过程的物料平衡和经济评价进行进一步研究，并综合考虑实施库区循环利用对于已采用的沼气发电项目的影响，研究具体实施方案。

［1］李雄，徐迪民，赵由才，等．生活垃圾填埋场矿化垃圾分选研究［J］.环境污染与防治，2006，28（7）：481-484.

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Recycling Technology Used in Municipal Solid Waste Sanitary Landfill Site

Gong Bohai1，Yu Ming1，Xu Jiaying1，Song Ji2，Bi Yanxia3，Jing Zhen1，Gao Weijie3，Pang Lixi1，Huang Xiuguo1
（1.Qingdao Institute of Environmental Sanitation，QingdaoShandong266071；2.Qingdao Appearances and Environmental Sanitation Management Center，QingdaoShandong266071；3.Qingdao Solid Waste Treatment Co.Ltd.，Qingdao Shandong266071）

We studied the wastes characteristics of different landfill years.The characteristics changes of municipal solid waste from 2007 to 2010 were studied through excavating and composting.At the same time，the simulated landfill experiment wascarried out to study the characteristic changesofthe day waste.The feasible recycling technology of the municipal solid waste sanitary landfill reservoir wassummarized.

municipal solid waste；sanitary landfill；recycling

X705

A

1005-8206（2017）03-0038-04

宫渤海（1972—），高级工程师，长期从事环卫行业标准、规划编制、课题研究、工程管理等工作。

2016-01-08