陳 磊，谷學(xué)峰

(天津渤海環(huán)保工程有限公司 天津300300)

科學(xué)與社會(huì)

礦化垃圾處理工藝及設(shè)備開(kāi)發(fā)探討

陳 磊，谷學(xué)峰

(天津渤海環(huán)保工程有限公司 天津300300)

闡述了礦化垃圾的概念、開(kāi)采意義和礦化垃圾的處理工藝，重點(diǎn)對(duì)礦化垃圾分選處理進(jìn)行了工藝介紹，對(duì)所需設(shè)備選型進(jìn)行了描述。提出生活垃圾填埋場(chǎng)是一座巨大的生物反應(yīng)器，是一筆巨大的財(cái)富資源。因此，對(duì)填埋場(chǎng)中礦化垃圾的安全合理開(kāi)采既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的回收和利用，又可以利用空間用來(lái)填埋新的生活垃圾，值得推廣應(yīng)用。

礦化垃圾 處理工藝 篩分處理

我國(guó)城市生活垃圾嚴(yán)重制約著城市的發(fā)展，解決城市垃圾已成為社會(huì)的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。垃圾填埋是目前城市生活垃圾處理的主要方式，隨著人口的不斷增加，生活垃圾的產(chǎn)量也越來(lái)越多，所需填埋場(chǎng)的面積也越來(lái)越大。但對(duì)于寸土寸金的城市，要不斷提供新的填埋場(chǎng)以滿足需要是非常困難的，甚至是不可能的。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)可行的方法就是把礦化垃圾進(jìn)行開(kāi)采，這不僅可充分利用礦化垃圾的可回收物品，還可以對(duì)騰出的空間重新填入新垃圾，從而極大延長(zhǎng)了填埋場(chǎng)的使用年限。

1 礦化垃圾的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦化垃圾是指在填埋場(chǎng)中填埋多年，基本達(dá)到穩(wěn)定化，可進(jìn)行開(kāi)采利用的垃圾。與一般土壤相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機(jī)質(zhì)含量高、陽(yáng)離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

垃圾經(jīng)過(guò)足夠的填埋年限其有機(jī)物已基本分解，剩余主要成分為塑料、橡膠、織物等可燃物，可為焚燒廠提供大量輔助燃料。2011年3月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議提出“加快存量垃圾治理”，為填埋場(chǎng)礦化垃圾的開(kāi)采與利用提供了政策上的指引和扶持。

研究表明，大連填埋場(chǎng) 10年填埋齡的垃圾挖出后，均散發(fā)出新翻泥土的清新氣息，沒(méi)有其他異味。在外觀組成上，除大塊塑料、碎玻璃、石子、塊狀竹木、動(dòng)物骨頭等大顆粒無(wú)機(jī)物和難降解有機(jī)物隨處可見(jiàn)外，其余細(xì)粒部分狀似土壤類(lèi)物質(zhì)，黑色、分散、質(zhì)粒較均勻。由此可見(jiàn)，6年以上填埋齡垃圾在外觀性狀上已完全不具有原始垃圾的特征，基本腐化為較穩(wěn)定的似土壤類(lèi)物質(zhì)，已可以考慮開(kāi)采使用。

在我國(guó)，已經(jīng)填埋的生活垃圾基本上采用混合收集的方式，而未分類(lèi)收集可回收利用的資源。通過(guò)對(duì)開(kāi)采出來(lái)的垃圾進(jìn)行篩分，可回收利用的資源有：①可燃物，如塑料、橡膠、纖維、木、竹等；②金屬，包括鐵金屬；③筑路材料，如磚頭、石塊、瓦片、磁片等；④玻璃；⑤垃圾篩分細(xì)料土，可用作園林綠化營(yíng)養(yǎng)土。

通過(guò)對(duì)礦化垃圾的開(kāi)采可以使填埋場(chǎng)重復(fù)使用，可以延長(zhǎng)填埋場(chǎng)使用年限，騰出可觀的填埋容量，還可以減少封場(chǎng)費(fèi)用，將填埋場(chǎng)址改作他用，提高土地價(jià)值，改善填埋場(chǎng)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境等。

2 礦化垃圾處理工藝研究

2.1 垃圾填埋場(chǎng)基本特征研究

收集垃圾填埋場(chǎng)相關(guān)資料，并重點(diǎn)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探與取樣分析，對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地質(zhì)特征、地下水情況和垃圾特性等進(jìn)行全面診斷，明確垃圾的礦化度、含水率、粒度分布及理化組成，為后續(xù)工作提供依據(jù)。

2.2 垃圾填埋場(chǎng)加速礦化技術(shù)研發(fā)

采用“垃圾層強(qiáng)注空氣-導(dǎo)出氣體生物凈化”基本工藝，研究注氣管和導(dǎo)氣管的布置方案，建立注風(fēng)參數(shù)與礦化度的關(guān)系曲線，確定導(dǎo)出氣體生物凈化的最佳工藝參數(shù)，最終形成一套高效且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加速垃圾礦化技術(shù)。

2.3 礦化垃圾安全開(kāi)挖篩分技術(shù)研發(fā)

礦化垃圾開(kāi)采是指老齡填埋場(chǎng)開(kāi)挖、挖出物篩分以及再利用等過(guò)程。其開(kāi)采的主要目的是填埋場(chǎng)地修復(fù)；回收可燃物、金屬類(lèi)與營(yíng)養(yǎng)土等資源；減少封場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用；釋放填埋庫(kù)容，延長(zhǎng)填埋場(chǎng)服務(wù)年限等。主要步驟是加速垃圾礦化——垃圾開(kāi)采——篩分與處理——二次回填。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，研究垃圾開(kāi)挖作業(yè)與垃圾倒運(yùn)方案；確定篩分系統(tǒng)對(duì)開(kāi)挖垃圾的篩分效果；對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中的環(huán)境影響因子進(jìn)行識(shí)別，建立污染氣體實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)；建立操作人員安全與健康保護(hù)機(jī)制。

2.4 挖出物生態(tài)化處理成套技術(shù)開(kāi)發(fā)

分析礦化垃圾篩分所得腐殖土的營(yíng)養(yǎng)成分與有害物含量，研發(fā)腐殖土改良及速生林和綠化草皮高效培植技術(shù)；結(jié)合原生垃圾的低位熱值，建立礦化垃圾篩分所得可燃物輔助焚燒發(fā)電技術(shù)；研發(fā)礦化垃圾篩分所得石材與焚燒爐渣混合生產(chǎn)免燒路面磚技術(shù)。如圖1所示，優(yōu)化集成上述關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展存量垃圾生態(tài)化處理項(xiàng)目可行性研究，全面評(píng)估其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性，并實(shí)施工程示范；制定存量垃圾生態(tài)化處理相關(guān)作業(yè)、技術(shù)與產(chǎn)品的規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，為后續(xù)推廣提供技術(shù)指導(dǎo)。

圖1 存量垃圾生態(tài)化處理技術(shù)集成與示范Fig.1 Integration and demonstration of ecological treatment technology for accumulated refuse

3 礦化垃圾篩分處理設(shè)備開(kāi)發(fā)

3.1 破碎預(yù)處理系統(tǒng)

破碎是所有固體廢物處理方法必不可少的工序，垃圾處理中常采用顎式破碎機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，破碎后原來(lái)組成復(fù)雜不均勻的廢物變得混合均一，為分選提供要求的入選粒度，從而更有利于提取其中的有用物質(zhì)與材料；而且破碎可以防止不可預(yù)料的大塊、鋒利的固體廢物破壞運(yùn)行中的處理機(jī)械。破碎機(jī)械選型必須充分考慮固體廢物所特有的復(fù)雜破碎過(guò)程，并充分考慮破碎能力、固體廢物的性質(zhì)和破碎產(chǎn)品的粒徑大小等，綜合以上因素做出選擇。破碎預(yù)處理便于實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化加工，使原來(lái)的聯(lián)生礦物或聯(lián)結(jié)在一起的異種材料等單體分離，為分選提供了入選粒度，從而提取其中的有用材料，實(shí)現(xiàn)了廢物的再循環(huán)利用。

3.2 物料輸送系統(tǒng)

由于垃圾一般成分復(fù)雜，有的甚至含有危險(xiǎn)廢物，具有傳染性、腐蝕性、放射性等特性，對(duì)人類(lèi)或其他生物構(gòu)成危害或是存在潛在危害，因此輸送環(huán)節(jié)必須采用密封輸送。由于成分復(fù)雜，常使用封閉式皮帶機(jī)或埋刮板輸送機(jī)進(jìn)行輸送。采用全封閉化處理，還可以防止作業(yè)過(guò)程中臭氣的擴(kuò)散和蚊蠅細(xì)菌的滋生。皮帶機(jī)通常工作可靠、平穩(wěn)、輸送量大、距離遠(yuǎn)，而且可以在整個(gè)輸送長(zhǎng)度上進(jìn)行裝料和卸料；埋刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、密封性能好、安裝維修比較方便；能多點(diǎn)加料、多點(diǎn)卸料，工藝選型及布置較為靈活；在輸送飛揚(yáng)性、有毒、高溫、易燃易爆的物料時(shí)，可改善工作條件，減少環(huán)境污染。皮帶輸送機(jī)主要是根據(jù)運(yùn)輸能力與輸送帶寬度運(yùn)行阻力等確定。埋刮板輸送機(jī)型號(hào)有：通用型、熱料型、純堿專(zhuān)用型(普通型、高效型)、糧食專(zhuān)用型、水泥專(zhuān)用型、電廠專(zhuān)用型等，根據(jù)輸送量、輸送要求和輸送環(huán)境進(jìn)行綜合選擇，做出設(shè)備選型。

3.3 粒度分選系統(tǒng)

為了使粗細(xì)物料通過(guò)篩面而分離，必須使物料和篩面之間具有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)，使物料按顆粒大小分層，大顆粒石材用于制磚，所得的小顆粒部分用于研發(fā)腐殖土改良及速生林和綠化草皮高效培植技術(shù)。因?yàn)槔煞值膹?fù)雜性，優(yōu)先選用滾筒篩。滾筒裝置傾斜安裝于機(jī)架上。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)與滾筒裝置通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起，驅(qū)動(dòng)滾筒裝置繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)物料進(jìn)入滾筒裝置后，由于滾筒裝置的傾斜與轉(zhuǎn)動(dòng)，使篩面上的物料翻轉(zhuǎn)與滾動(dòng)，合格物料(篩下產(chǎn)品)經(jīng)滾筒后端底部的出料口排出，不合格的物料(篩上產(chǎn)品)經(jīng)滾筒尾部的排料口排出。由于物料在滾筒內(nèi)的翻轉(zhuǎn)、滾動(dòng)，使卡在篩孔中的物料可被彈出，防止篩孔堵塞。滾筒篩運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲較低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便；篩分筒可封閉，易于密閉收塵，使垃圾不易出現(xiàn)外泄；具有整機(jī)可靠性高，一次性投資較少等優(yōu)點(diǎn)。滾筒篩的選型一般由過(guò)篩量、生產(chǎn)能力、電機(jī)功率、外形尺寸等綜合考慮做出設(shè)備選型。

3.4 風(fēng)力分選系統(tǒng)

風(fēng)選將垃圾中以可燃性物料為主的輕組分和以無(wú)機(jī)物為主的重組分分離，以便分別回收利用或處理。通過(guò)風(fēng)選的塑料、橡膠、織物等可燃物，可為焚燒廠提供輔助燃料。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，宜采用水平氣流風(fēng)選機(jī)。該機(jī)從側(cè)面進(jìn)風(fēng)，固體廢物經(jīng)破碎和篩分后，定量進(jìn)入機(jī)內(nèi)，當(dāng)廢物在機(jī)內(nèi)下落時(shí)，被鼓風(fēng)機(jī)鼓入的水平氣流吹散，固體廢物中各組分沿不同軌跡分別落入輕質(zhì)組分、重質(zhì)組分收集槽內(nèi)，從而達(dá)到分選的目的。離心式風(fēng)機(jī)是根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能(壓力)。離心式風(fēng)機(jī)的葉片，按其出口安裝角的大小可分為后彎式、前彎式、徑向等形式。后彎式葉片的彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，出口安裝角小于 90,°；徑向葉片的出口方向?yàn)閺较颍隹诎惭b角等于 90,°；前彎式葉片的彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同，出口安裝角大于 90,°。離心式風(fēng)機(jī)選型必須根據(jù)垃圾成分中輕物質(zhì)密度ρ求出風(fēng)口的壓力和風(fēng)機(jī)的安裝尺寸，再進(jìn)行綜合考慮。

4 結(jié) 語(yǔ)

生活垃圾填埋場(chǎng)是一座巨大的生物反應(yīng)器，是一筆巨大的財(cái)富資源。因此，對(duì)填埋場(chǎng)中礦化垃圾的安全合理開(kāi)采既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的回收和利用，又可以騰出新的空間用來(lái)填埋新的生活垃圾，從而解決了傳統(tǒng)意義上的填埋法占地大、資源利用率低的缺點(diǎn)，適合我國(guó)當(dāng)前的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)水平，值得推廣應(yīng)用?！?/p>

［1］ 陽(yáng)小霜，趙由才. 生活垃圾填埋場(chǎng)礦化垃圾的開(kāi)采與綜合利用[J]. 有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007(2)：151-154.

［2］ 潘終勝，趙由才，湯金輝，等. 大規(guī)模礦化垃圾開(kāi)采工程研究[J]. 有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007(2)：141-143.

［3］ 錢(qián)小青，牛東杰，樓紫陽(yáng)，等. 填埋場(chǎng)礦化垃圾資源綜合利用研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2006(2)：62-64.

［4］ 李華，趙由才. 填埋場(chǎng)穩(wěn)定化垃圾的開(kāi)采、利用及填埋場(chǎng)土地利用分析[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2000(2)：56-57.

On Aged Refuse Treatment Technology and Equipment Development

CHEN Lei，GU Xuefeng
(Tianjin Bohai Environmental Protection Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China)

The definition, mining significance and treatment processes of aged refuse were described，especially the sorting process of aged refuse and equipment selection. It points out that municipal solid waste landfill is a giant bioreactor as well as a huge treasure. Therefore，the safe and reasonable mining of aged refuse in landfills not only can realize the recovery and utilization of resources，but also make spaces to dump newly produced household garbage and is worthy popularization and application.

aged refuse；treatment process；screening treatment

X798

A

1006-8945(2015)07-0089-02

2015-06-10