引言

非正規垃圾填埋場指的是在建設規范、環境保護等方面未能達到衛生填埋要求的填埋場，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，在此過程產生的滲濾液及淋溶物質會污染周邊地下水、土壤和空氣，并對人體健康造成潛在的嚴重威脅 [1,2]。鑒于非正規填埋場造成的環境污染及對人體健康的潛在危害，國家有關部委制定了非正規生活垃圾填埋場整治計劃，并支持熱力電廠有富余焚燒能力的城市將填埋場的陳腐垃圾開挖、篩分后回爐焚燒 [3]。在此背景下，本文結合福建某非正規垃圾填埋廠陳腐垃圾篩分處理案例，分析項目篩分技術及篩分后物料的理化性質和資源化利用潛力，以期為非正規填埋場治理及陳腐垃圾篩分處理和資源化利用提供參考。

1 陳腐垃圾篩分技術

1.1 篩分工藝流程

填埋場垃圾堆存量約11萬t，其中，灰土類占比58.2%，橡塑紡織類占比21.9%，其他占比19.9%。由于填埋場建設不規范，導致填埋場周邊環境及地下水污染，在環保督察中被要求進行整改，整改措施之一是將填埋場陳腐垃圾原位篩分處理。環創（廈門）科技股份有限公司承接了填埋場陳腐垃圾原位篩分處理任務，并于2020年完成篩分工作。

項目采用 “人工分揀—粒徑篩分—密度分選—雙磁選”的工藝流程，設計處理能力500t/d。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，腐殖土經磁選去除鐵質金屬后資源化利用；粒徑大于35mm的篩上物進入密度分選系統分離輕質垃圾和重質垃圾，輕質垃圾主要是塑料和紡織物等，經壓縮打包送入焚燒發電廠處置，重物質主要是磚瓦等惰性物質，經磁選系統選出鐵質金屬后回填；項目分選出的鐵質金屬由下游回收企業再生利用。

圖1 陳腐垃圾分選工藝流程

圖2 陳腐垃圾處理

1.2 樣品采集與指標測定

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定技術包括：采用石墨爐原子吸光分光光度法測定鉛和鎘含量，采用火焰原子吸收分光光度法測定鉻含量，采用微波消解/原子熒光法測定汞和砷含量。

輕質垃圾熱值測定采用經驗公式。

2 陳腐垃圾特性及資源化利用潛力

2.1 填埋場陳腐垃圾組成

樣品經篩分處理后物料組成如表1所示：

表1  篩分后垃圾樣品的質量百分比（%）

從表中可知，腐殖土占比最多，達到46.4%~58.9%，其次是輕物質（塑料類和紡織類），占比29.8%~45.3%，鐵質金屬含量僅0.0%~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]對上海老港填埋場（衛生填埋場）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量占比更高，主要是因為：一、不同地區生活垃圾組成不同，垃圾填埋后形成的腐殖土粒徑及質量占比有差異；二、本項目填埋場為非正規填埋場，垃圾未壓實，也未做覆蓋處理，雨水可大量滲入垃圾堆體，空氣經由垃圾間隙滲入，導致堆體處于高含水量和高含氧量的狀態，加快了堆體中有機質的氧化，促進了有機垃圾降解速度并形成腐殖土[5-8]；三、本項目中陳腐垃圾在篩分前經過開挖堆放后，含水率較低，有利于腐殖土與其他垃圾分離。

2.2 腐殖土中重金屬含量

主要檢測腐殖土中Cd、Hg、Pb、Cr、As 五種重金屬的含量，并與《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018）中對農用地土壤污染風險篩選值和管制值的進行對比，結果如表2所示：

表2 腐殖土中重金屬含量及農用地土壤污染風險篩選值和管制值對比

從表中可知，腐殖土中Cd、Hg、Pb、As和Cr的含量均符合《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018）中農用地土壤污染風險管制值的要求，其中，Cd、Hg、Pb和As的含量同時還符合農用地土壤污染風險篩選值的要求，但是Cr的含量超出了農用地土壤污染風險篩選值的要求。

李雄和溫知玄等的研究表明，非正規填埋場中混入電子垃圾及其他工業廢棄物時，會導致腐殖土中Cr含量超標[4,9]。若將重金屬含量超標的腐殖土用作農用地土壤，可能導致農產品出現不符合質量安全標準等隱患。為避免上述安全隱患發生，本項目腐殖土主要考慮用于廢棄礦山修復用土、作為衛生填埋場垃圾覆蓋土層、與秸稈或是園林廢棄物堆肥生產營養基質等[10-14]。

2.3 輕質垃圾熱值分析

本研究中，輕物質垃圾可燃物含量高于80%，可燃物中塑料占比在70%以上。熱值計算采用以下經驗公式[15]：

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

其中：

R為可燃垃圾百分數，%；

a為可燃垃圾中塑料的百分數，%；

W為垃圾的含水率（質量分數），%。

表3 輕質可燃物垃圾熱值

熱值計算結果如表3所示。從表中可知，輕物質平均熱值約5700kj/kg，根據焚燒發電的經驗，城市垃圾熱值高于3350kj/kg時可以實現自燃，因此，該填埋場陳腐垃圾篩分出來的輕質物質可以直接用于焚燒發電，無需添加輔助燃料。李國學等的研究表明，陳腐垃圾輕質垃圾熱值約5600 kj/kg，制成RDF燃料棒的熱值約16000kj/kg，可以達到國際上對于固體燃料的要求[10]；趙由才等的研究發現，輕物質里的廢舊塑料可通過直接擠壓成型等工藝制成塑料棒用于生產鋁塑板、下水道管材等[16]，由于廢舊塑料清潔提質困難，因此，本研究中填埋場篩分出來的輕物質直接用于焚燒發電。

2.4 處理成本分析

陳腐垃圾篩分成本主要包含陳腐垃圾開挖費用、設備折舊費、土建折舊費、電費、人工費、設備檢修費用和其他費用等，篩分后物料資源化利用未給本項目帶來直接的經濟效益。

開挖費用主要是挖掘設備的租賃費和油耗費用；檢修費用主要是日常維修費、計量儀表校驗費等;其他費用主要是一些不可預見費用的支出等。核算成本過程中，電費和其他費用按陳腐垃圾總量均攤，設備折舊按6年均攤，人工費用按10名工人核算。具體運行成本組成如圖3所示，其中，設備折舊費占比28.4%，是運行成本中最主要的費用組成；其次為開挖費用占比26.8%。

圖3 非正規填埋場陳腐垃圾分選運行成本組成

3 結束語

項目中采用 “人工分揀—粒徑篩分—密度分選—雙磁選”的工藝流程可以有效實現陳腐垃圾物料的分離，對其他地區非正規填埋場陳腐垃圾篩分工藝的選擇具有參考價值。陳腐垃圾中腐殖土的重金屬含量高會限制其再利用，當超出農用地土壤污染風險管制值標準時，需強化監管避免其回用于農業種植中。陳腐垃圾中的輕物質主要采用焚燒方式處理，雖能快速減量，但是并未給項目創造經濟效益，未來可以通過解決輕物質清潔提質技術難題，拓展輕物質再利用途徑。

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 作者簡介：林文琪，碩士，工程師，現就職于環創（廈門）科技股份有限公司，主要開展固廢資源化領域相關工作。

編輯：趙凡