可持續(xù)的生活垃圾填埋技術——礦化垃圾的表征與利用
1 前言
我國現(xiàn)有700座中等規(guī)模以上的城市,3100多座縣城,以及31000座小鎮(zhèn)。在這些城鎮(zhèn)里,居住著3.5億居民。按照每天每人日產生活垃圾1千克計,每天可產生35萬噸生活垃圾,而1年就是1.3億噸。如果加上市郊居民,城市居民人口估計有4億以上,年產生活垃圾超過1.5億噸。生活垃圾經過適當壓縮后,比重在0.8噸/立方米。因此,1.5億噸生活垃圾相當于1.9億立方米。
根據(jù)我國目前的經濟現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢,在今后的相當長的時間里,衛(wèi)生填埋仍然是我國處理生活垃圾最重要的方法。一個城市在選擇生活垃圾出路時,首先應該考慮的是衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋場是衛(wèi)生填埋的載體,其建設周期短,投資相對較低,并且可以分段投入,管理方便,現(xiàn)場運行比較簡單。另外,從可持續(xù)發(fā)展來看,生活垃圾選擇填埋場填埋,事實上是一種以資源的形式保存給后代,待一次資源枯竭或科學技術發(fā)展后,人們可以對填埋在衛(wèi)生填埋場中的垃圾資源進行開采和重新利用。
應用衛(wèi)生填埋方法處理生活垃圾的國家很多。在發(fā)展中國家,99%以上的生活垃圾采用衛(wèi)生填埋(或簡單堆放場)處理,對于國土較大的發(fā)達國家,也有許多國家采用衛(wèi)生填埋方法。在我國,99%以上的生活垃圾是采用衛(wèi)生填埋或簡單堆放進行處理或處置的。在建設和運行衛(wèi)生填埋場過程中,如果嚴格按照衛(wèi)生填埋場的標準進行,是不可能產生二次污染的。因此,衛(wèi)生填埋是一種可靠、衛(wèi)生和安全的生活垃圾處理方法。
衛(wèi)生填埋法在我國的應用時間已有十幾年的歷史。十幾年來,我國許多科研部門和應用單位積極探索適合我國的生活垃圾衛(wèi)生填埋技術,取得了許多寶貴經驗。我國地域廣闊,南北和東西的氣候、生活習慣等差異很大,生活垃圾中的含水率、組成等也有很大差別。比如,南方的生活垃圾含水率就比北方的高。因此,在進行生活垃圾衛(wèi)生填埋時,應根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況,確定滲濾液和沼氣的收集與處理設施的設計與建設方案,以及封場后的管理期限等。
2 生活垃圾填埋場穩(wěn)定化與礦化垃圾的形成
長期以來同濟大學對生活垃圾填埋場穩(wěn)定化過程進行了深入系統(tǒng)的研究。結果表明,垃圾成分、壓實密度、填埋年齡及填埋深度、填埋場地埋位置、水文氣象條件等均會影響垃圾的降解速度,從而也影響填埋場穩(wěn)定化進程。研究發(fā)現(xiàn),填埋場封場數(shù)年后(在上海一般至少在8-10年以上,北方地區(qū)10-15年以上),垃圾中易降解物質完全或接近完全降解,垃圾填埋場表面沉降量非常。ㄈ缧∮1-5mm/a),垃圾自然產生的滲濾液和氣體量極少或不產生,垃圾中可生物降解含量(BDM)下降到3%以下,滲濾液COD濃度下降到25-50mg/L以下,此時的垃圾填埋場可以認為達到穩(wěn)定化狀態(tài),所形成的垃圾被稱為礦化垃圾。
在上海市,這種礦化垃圾至少有4000萬噸(老港垃圾填埋場2000萬噸,市區(qū)和郊區(qū)歷年來的堆場、江鎮(zhèn)堆場等近2000萬噸)。北京、天津、廣州等城市所堆存的礦化垃圾估計也有幾千萬噸。三峽庫區(qū)、大運河兩岸也存在已經搬遷或急需搬遷的幾千萬噸礦化垃圾。因此礦化垃圾的資源非常充足,可以認為是取之不竭用之不盡的。
研究結果還表明,礦化垃圾有較大的比表面積、松散的結構、較好的水力傳導和滲透性能、較好的陽離子交換能力等。另外,礦化垃圾中微生物數(shù)量龐大、種類繁多,由于其特殊的形成歷程,這些微生物尤以多階段降解性微生物為主,可降解諸如纖維素、半纖維素、多糖和木質素等難降解有機物,因此是一種性能非常優(yōu)越的生物介質,完全適合作為一種優(yōu)良的生物反應器填料或介質,而且有著其它介質(如土壤)所無法比擬的優(yōu)越性能。
經過反復檢驗和驗證,礦化垃圾中不含O型口蹄疫病毒、致病性大腸桿菌、沙門氏菌、鏈球菌和金黃色葡萄糖球菌等有害病原菌和細菌?梢钥隙ǖ氖,生活垃圾在堆場或填埋場填埋若干年后所形成的礦化垃圾是無害的,可以安全開采和利用。
事實上,絕大部分的垃圾填埋場均建于市郊。隨著城市的發(fā)展,幾乎每個城市的垃圾產生量都在增加,所需的填埋場之面積越來越大。但對于寸土寸金的城市,要不斷地提供新的填埋場以滿足需要是非常困難的,甚至是不可能的。解決這個問題的一個重要而且可行的方法就是把礦化垃圾進行開采,這不僅可以充分利用礦化垃圾中的有機肥料和可回收物品,還可以對騰出的空間重新填入新垃圾,從而極大地延長填埋場使用年限。
建設一座填埋場所需投資一般在4000萬元以上,使用年限僅為10-15年。我國有些填埋場(如上海老港填埋場)已使用多年,當中的一部分垃圾已成為礦化垃圾,完全可開采利用,即把填埋場作為垃圾的中轉處理場所,而不是最終的歸宿。根據(jù)申請人的研究結果,礦化垃圾開采、篩分后,可以得到50-60%的有機細料(以下簡稱礦化垃圾),5-15%的可回收利用的物品(塑料、玻璃、金屬等),25-30%的化學纖維和橡膠等,因此一般有80%左右的垃圾可被利用;礦化垃圾除了作為優(yōu)越的生物介質用于處理有機廢水外,還是一種肥料,可用于種植草皮和樹木,也可以作為園林綠化的有機肥料,這在上海市當前大規(guī)模綠化運動中是很有意義的?苫厥瘴锲方涍m當處理后(清洗等),可以出售給有關廠家再生利用,經濟與社會效益相當明顯。表1是2003年對上海市老港填埋場1990年至1998年填埋的垃圾進行篩分分析的結果。
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