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好文推薦 | 非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾篩分技術(shù)與資源化利用

分類:固廢觀察    發(fā)布時(shí)間:2021年7月23日 21:10    作者:固廢觀察公眾號(hào)    文章來(lái)源:固廢觀察公眾號(hào)



引言

非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)指的是在建設(shè)規(guī)范、環(huán)境保護(hù)等方面未能達(dá)到衛(wèi)生填埋要求的填埋場(chǎng),由于缺乏防滲和覆蓋等措施,垃圾在生物和物理等作用下逐漸陳舊腐敗,在此過(guò)程產(chǎn)生的滲濾液及淋溶物質(zhì)會(huì)污染周邊地下水、土壤和空氣,并對(duì)人體健康造成潛在的嚴(yán)重威脅[1,2]。鑒于非正規(guī)填埋場(chǎng)造成的環(huán)境污染及對(duì)人體健康的潛在危害,國(guó)家有關(guān)部委制定了非正規(guī)生活垃圾填埋場(chǎng)整治計(jì)劃,并支持熱力電廠有富余焚燒能力的城市將填埋場(chǎng)的陳腐垃圾開(kāi)挖、篩分后回爐焚燒[3]。在此背景下,本文結(jié)合福建省某非正規(guī)垃圾填埋廠陳腐垃圾篩分處理案例,分析項(xiàng)目篩分技術(shù)及篩分后物料的理化性質(zhì)和資源化利用潛力,以期為非正規(guī)填埋場(chǎng)治理及陳腐垃圾篩分處理和資源化利用提供參考。


陳腐垃圾篩分技術(shù)










篩分工藝流程

福建省某非正規(guī)垃圾填埋廠于2010年投入使用,2015年1月停用,填埋場(chǎng)垃圾堆存量約11萬(wàn)t。經(jīng)檢測(cè),填埋場(chǎng)的灰土類占比58.2%,橡塑紡織類占比21.9%,金屬類占比2.8%,廚余類占比0.7%。由于填埋場(chǎng)建設(shè)不規(guī)范,導(dǎo)致填埋場(chǎng)周邊環(huán)境及地下水污染,在環(huán)保督察中被要求進(jìn)行整改,整改措施之一是將填埋場(chǎng)陳腐垃圾原位篩分處理。

項(xiàng)目篩分系統(tǒng)工藝流程為“人工分揀—粒徑篩分—密度分選—雙磁選”,設(shè)計(jì)處理能力500t/d,于2019年投入使用。人工分揀主要是分離石塊、木板等大件雜物;粒徑篩分主要是用滾筒篩分離粒徑小于35mm的腐殖土,腐殖土經(jīng)磁選去除鐵質(zhì)金屬后資源化利用;粒徑大于35mm的篩上物進(jìn)入密度分選系統(tǒng)分離輕質(zhì)垃圾和重質(zhì)垃圾,輕質(zhì)垃圾主要是塑料和紡織物等,經(jīng)壓縮打包送入焚燒發(fā)電廠處置,重物質(zhì)主要是磚瓦等惰性物質(zhì),經(jīng)磁選系統(tǒng)選出鐵質(zhì)金屬后回填;項(xiàng)目分選出的鐵質(zhì)金屬由下游回收企業(yè)再生利用。



圖1 陳腐垃圾分選工藝流程



圖2 陳腐垃圾處理



樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

分別從距離表層0.5~1.0m、3.0~3.5m和5.0~5.5m的垃圾層提取各1.0t(濕基)垃圾,作為填埋齡4a、7a和9a的陳腐垃圾樣品。用于重金屬含量測(cè)定的樣品,從滾筒篩篩下物(粒徑≤35mm)中采集,樣品重約5Kg,呈深灰色,含水率20.7%。

腐殖土中重金屬含量測(cè)定技術(shù)包括:采用石墨爐原子吸光分光光度法測(cè)定鉛和鎘含量,采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定鉻含量,采用微波消解/原子熒光法測(cè)定汞和砷含量。

輕質(zhì)垃圾熱值測(cè)定采用經(jīng)驗(yàn)公式。










陳腐垃圾特性及資源化利用潛力










填埋場(chǎng)陳腐垃圾組成

項(xiàng)目用工藝流程可以有效實(shí)現(xiàn)陳腐垃圾物料的分離,樣品經(jīng)篩分處理后物料組成如表2所示:

表1  篩分后垃圾樣品的質(zhì)量百分比(%)

從表中可知,腐殖土占比最多,達(dá)到46.4%~58.9%,其次是輕物質(zhì)(塑料類和紡織類),占比29.8%~45.3%,鐵質(zhì)金屬含量?jī)H0.0%~0.1%,其他垃圾(石塊、塑料、木材和其他惰性垃圾)占比8.3%~11.2%。趙由才等[4]對(duì)上海老港填埋場(chǎng)(衛(wèi)生填埋場(chǎng))的研究表明,填埋齡4~9年的垃圾中腐殖土(粒徑≤50mm)的比例為30.8%~56.3%。本研究中,腐殖土粒徑更小,但是篩分后腐殖土質(zhì)量占比更高,主要是因?yàn)椋阂?、不同地區(qū)生活垃圾組成不同,垃圾填埋后形成的腐殖土粒徑及質(zhì)量占比有差異;二、本項(xiàng)目中陳腐垃圾在篩分前經(jīng)過(guò)“晾曬”,含水率較低,有利于腐殖土與其他垃圾分離;三、本項(xiàng)目填埋場(chǎng)為非正規(guī)填埋場(chǎng),垃圾未壓實(shí),也未做覆蓋處理,雨水可大量滲入垃圾堆體,空氣經(jīng)由垃圾間隙滲入,導(dǎo)致堆體高含水量和高含氧量,加快了堆體中有機(jī)質(zhì)的氧化,促進(jìn)了有機(jī)垃圾降解速度并形成腐殖土[5-8]。

福建省某非正規(guī)垃圾填埋廠于2010年投入使用,2015年1月停用,填埋場(chǎng)垃圾堆存量約11萬(wàn)t。經(jīng)檢測(cè),填埋場(chǎng)的灰土類占比58.2%,橡塑紡織類占比21.9%,金屬類占比2.8%,廚余類占比0.7%。由于填埋場(chǎng)建設(shè)不規(guī)范,導(dǎo)致填埋場(chǎng)周邊環(huán)境及地下水污染,在環(huán)保督察中被要求進(jìn)行整改,整改措施之一是將填埋場(chǎng)陳腐垃圾原位篩分處理。

項(xiàng)目篩分系統(tǒng)工藝流程為“人工分揀—粒徑篩分—密度分選—雙磁選”,設(shè)計(jì)處理能力500t/d,于2019年投入使用。人工分揀主要是分離石塊、木板等大件雜物;粒徑篩分主要是用滾筒篩分離粒徑小于35mm的腐殖土,腐殖土經(jīng)磁選去除鐵質(zhì)金屬后資源化利用;粒徑大于35mm的篩上物進(jìn)入密度分選系統(tǒng)分離輕質(zhì)垃圾和重質(zhì)垃圾,輕質(zhì)垃圾主要是塑料和紡織物等,經(jīng)壓縮打包送入焚燒發(fā)電廠處置,重物質(zhì)主要是磚瓦等惰性物質(zhì),經(jīng)磁選系統(tǒng)選出鐵質(zhì)金屬后回填;項(xiàng)目分選出的鐵質(zhì)金屬由下游回收企業(yè)再生利用。



腐殖土中重金屬含量

主要檢測(cè)腐殖土中Cd、Hg、Pb、Cr、As 五種重金屬的含量,并與《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018)中對(duì)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值的進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表3所示:

表2 腐殖土中重金屬含量及農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值對(duì)比

從表中可知,腐殖土中Cd、Hg、Pb、As和Cr的含量均符合《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018)中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值的要求,其中,Cd、Hg、Pb和As的含量同時(shí)還符合農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的要求,但是Cr的含量超出了農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的要求。

李雄和溫知玄等的研究表明,非正規(guī)填埋場(chǎng)中混入電子垃圾及其他工業(yè)廢棄物時(shí),會(huì)導(dǎo)致腐殖土中Cr含量超標(biāo)[4,9]。若將重金屬含量超標(biāo)的腐殖土用作農(nóng)用地土壤,可能導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品出現(xiàn)不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等隱患。為避免上述安全隱患發(fā)生,本項(xiàng)目腐殖土主要考慮用于廢棄礦山修復(fù)用土、作為衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾覆蓋土層、與秸稈或是園林廢棄物堆肥生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)等[10-14]。



輕質(zhì)垃圾熱值分析

本研究中,輕物質(zhì)垃圾可燃物含量高于80%,可燃物中塑料占比在70%以上。熱值計(jì)算采用以下經(jīng)驗(yàn)公式[15]

QL=[4400(1-a) + 8500a]R-600W

其中:

R為可燃垃圾百分?jǐn)?shù),%;

a為可燃垃圾中塑料的百分?jǐn)?shù),%;

W為垃圾的含水率(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),%。

表3 輕質(zhì)可燃物垃圾熱值

熱值計(jì)算結(jié)果如表3所示。從表中可知,輕物質(zhì)平均熱值約5700kj/kg,根據(jù)焚燒發(fā)電的經(jīng)驗(yàn),城市垃圾熱值高于3350kj/kg時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自燃,因此,該填埋場(chǎng)陳腐垃圾篩分出來(lái)的輕質(zhì)物質(zhì)可以直接用于焚燒發(fā)電,無(wú)需添加輔助燃料。李國(guó)學(xué)等的研究表明,陳腐垃圾輕質(zhì)垃圾熱值約5600 kj/kg,制成RDF燃料棒的熱值約16000kj/kg,可以達(dá)到國(guó)際上對(duì)于固體燃料的要求[10];趙由才等的研究發(fā)現(xiàn),輕物質(zhì)里的廢舊塑料可通過(guò)直接擠壓成型等工藝制成塑料棒用于生產(chǎn)鋁塑板、下水道管材等[16],由于廢舊塑料清潔提質(zhì)困難,因此,本研究中填埋場(chǎng)篩分出來(lái)的輕物質(zhì)直接用于焚燒發(fā)電。



處理成本分析

陳腐垃圾篩分成本主要包含陳腐垃圾開(kāi)挖費(fèi)用、設(shè)備折舊費(fèi)、土建折舊費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)、設(shè)備檢修費(fèi)用和其他費(fèi)用等,篩分后物料資源化利用未給本項(xiàng)目帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。

開(kāi)挖費(fèi)用主要是挖掘設(shè)備的租賃費(fèi)和油耗費(fèi)用;檢修費(fèi)用主要是日常維修費(fèi)、計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)費(fèi)等;其他費(fèi)用主要是一些不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用的支出等。核算成本過(guò)程中,電費(fèi)和其他費(fèi)用按陳腐垃圾總量均攤,設(shè)備折舊按6年均攤,人工費(fèi)用按10名工人核算。具體運(yùn)行成本組成如圖2所示,其中,設(shè)備折舊費(fèi)占比28.4%,是運(yùn)行成本中最主要的費(fèi)用組成;其次為開(kāi)挖費(fèi)用占比26.8%。


圖3 非正規(guī)填埋場(chǎng)陳腐垃圾分選運(yùn)行成本組成










結(jié)束語(yǔ)









項(xiàng)目用篩分工藝流程可以有效實(shí)現(xiàn)陳腐垃圾物料的分離,同時(shí)達(dá)到環(huán)保督察整改的要求。篩分后的腐殖土(粒徑≤35mm)、可燃輕物質(zhì)垃圾、鐵質(zhì)金屬和其他垃圾,所占濕基的比重分別為46.4%~58.9% 、29.8~45.3%、0.0%~0.1%和8.3%~11.2%。

項(xiàng)目中輕物質(zhì)熱值約為5700kj/kg,可直接焚燒處理。若能解決輕物質(zhì)清潔提質(zhì)技術(shù)難題,則有助于拓展輕物質(zhì)的再利用途徑,并給項(xiàng)目創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。腐殖土中重金屬含量是影響其再利用的關(guān)鍵,當(dāng)腐殖土中重金屬含量超出農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值標(biāo)準(zhǔn),需加強(qiáng)對(duì)其流向的監(jiān)管,不可將其回用于農(nóng)業(yè)種植中。












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作者簡(jiǎn)介:林文琪,碩士,工程師。至今已在各類期刊上發(fā)表論文十余篇,獲得實(shí)用新型授權(quán)專利五項(xiàng),參編環(huán)衛(wèi)行業(yè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)三項(xiàng)。2020年入選中國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會(huì)首批環(huán)衛(wèi)行業(yè)青年人才。


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編輯 | 匡宋堯

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