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根據垃圾填埋場治理后的規劃及土地利用,目前國內主要采取的三個工藝路線方案:一是抽氣輸氧曝氣+滲濾液抽提處理+封場覆蓋生態修復;二是篩分+滲濾液抽提處理;三是垂直防滲墻+封場覆蓋生態修復。
抽氣輸氧曝氣即為好氧型生物反應器技術,屬于原位治理技術。將氧氣加壓后,用管道注入垃圾深處,同時也通過管道把垃圾中的二氧化碳等氣體抽出。用于提高垃圾的降解速度,消除沼氣的再生,使垃圾分解達到穩定化狀態,也可用于采用垃圾篩分治理技術時的預處理。
抽氣輸氧曝氣原理圖
垃圾篩分治理技術屬原地異位治理技術,其特點是可以徹底消除污染場地的污染源。
無機骨料
輕質物
腐殖土
通常篩分分選工藝技術是機械篩分和比重風選的組合工藝技術,將垃圾分為腐殖土、輕質物和無機骨料3種,腐殖土中含有大量的有機質主要出路是用于城市綠化;輕質篩上物主要由塑料、織物和木竹等組成,需要外運進行處置,根據熱值或組成特點,其處置方法包括焚燒處置、衛生填埋處置和資源化利用;無機骨料可就地回填或進行其它資源化利用方式。
機械開挖
機械分選
垃圾篩分治理技術屬原地異位治理技術,其特點是可以徹底消除污染場地的污染源,但其處置過程中包含原地的異位處置和原位處置,即通過篩分處理,實現垃圾中部分物質進行異地處置,而垃圾中的營養腐殖土用于綠化或回填,無機骨料就地回填。垃圾篩分治理技術的主要針對對象就是非正規垃圾填埋場中的混合垃圾多為多種種類的混合垃圾,如垃圾物理組分中的塑料、木竹、灰土、磚瓦等,而生物反應降解后的大量的有機污染物,一般又是存在在其中的灰土中。采用篩分工藝進行處理,是根據物料中各組分的物理性質的差異,如密度、顆粒大小、磁化率和光電性質等,利用這些性質的差異選用適當的設備,可將物料分成性質相近的若干類。通常篩分是借助篩板將垃圾按照顆粒大小和風選進行分離,將垃圾分為腐殖土、輕質物和無機骨料3種,腐殖土中含有大量的有機質主出路是用于城市綠化,借助植物吸收腐殖土中的有機質和氮磷等物質,實現污染物轉化和講解的目的;輕質篩上物主要由塑料、織物和木竹等組成,需要外運進行處置,根據熱值或組成特點,其處置方法包括焚燒處置、衛生填埋處置和資源化利用;無機骨料可就地回填或進行其它資源化利用方式。
篩分技術按物料粒度大小差異分選的設備主要有固定篩、滾筒篩、振動篩、圓盤篩及星輪篩等。按物料密度差異的分選技術重力分選是在活動的或流動的介質中按顆粒密度大小進行顆粒混合物的分選過程。重力分選的介質有空氣、水、重液(密度大于水的液體)、重懸浮液等。氣流分選是以空氣為分選介質的一種分選方式,也稱之為風選,其作用是將輕物料從較重物料中分離出來。氣流分選的原理是氣流將較輕的物料向上或在水平方向帶向較遠的位置,而重物料則由于向上氣流不能支承它而沉降,或是由于重物料的足夠慣性而不被劇烈改變方向,安全穿過氣流沉降。
采用機械篩分技術可有效的將大粒徑物質與細顆粒的物質分開,而采用比重風選技術則可將大顆粒的無機物與輕質類物質有效分開。因此適宜的分選工藝技術是機械篩分和比重風選的組合工藝技術。
垃圾堆場篩分治理方案包括包括挖方工程、篩分工程、回填及夯實工程、篩分物外運處置工程和綠化工程。
采用滲濾液收集井收集垃圾堆體內滲濾液,并收集垃圾治理過程中產生的滲濾液,儲存于臨時調節池內。對于老的填埋場(一般大于五年),滲濾液BOD5/COD較低、氨氮濃度較高,可采用兩級碟管式反滲透(DTRO)技術。
兩級碟管式反滲透成套裝置圖
垂直防滲技術是沿垃圾堆體周邊設置不透水墻體進入不透水土層,防止滲濾液污染水平方向擴散,同時防止外界地下水進入庫區內進行補給。為了保證幕體能達到可靠的防滲能力,并具有較好的密實性和耐久性,可采用塑性混凝土墻、三軸攪拌樁、高壓注漿等工藝。垂直防滲墻工藝需根據地質情況最終確定。
垂直防滲墻結構圖
垃圾填埋場封場覆蓋生態修復法屬于原位治理技術,在垃圾填埋場頂部設置HDPE防滲層,消除自然降水滲入垃圾填埋場內,從而減少滲濾液產生數量,達到控制滲濾液污染擴展的目的。同時包括:地表水徑流控制、排水防滲、填埋氣的導出、植被恢復。
垃圾填埋場封場覆蓋
項目 分類 | 抽氣輸氧曝氣+滲濾液抽提處理+封場覆蓋生態修復 | 篩分+滲濾液抽提處理 | 垂直防滲墻+封場覆蓋生態修復 |
技術可 操作性 | 可操作 | 可操作 | 可操作 |
適用 條件 | 可用于采用垃圾篩分治理技術時的預處理;有機質大于6%,垃圾體量大于50萬立方米。 | 有機質小于15%,甲烷含量小于5%,垃圾體量小于50萬立方米。 | 有機質小于6%,甲烷含量小于1%,垃圾體量大于5萬立方米。 |
配合 需求 | ①填埋時間較短的(5年內)需要輸氧抽氣加快降解 ②需要滲濾液處理設施 ③需要治理設施場地
| ①填埋時間較短的(5年內)需要輸氧抽氣加快降解 ②需要滲濾液處理設施 ③需要治理設施場地
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污染源是否去除 | 是 | 是 | 否 |
綜合治理效果 | 好 | 好 | 一般 |
綜合治理成本 | 適中 | 適中 | 較低 |
二次污染控制 | 好 | 好 | 一般 |
整體施工周期 | 較長 | 適中 | 較短 |
整體施工難度 | 復雜 | 一般 | 一般 |
污染控制效果 | 一般 | 好 | 一般 |
后期維護難度 | 一般 | 小 | 較大 |
1) 篩分及資源化治理方案可以有效的解決非正規垃圾堆場的如下問題: ①復雜混合垃圾的分選,生活垃圾、建筑垃圾混雜堆存,采用篩分后可以將有機垃圾和無機垃圾進行有效分開,然后根據垃圾特性分別選擇處置技術,避免直接處理時各種垃圾混雜在一起,減少綜合整治的處置難度和處置成本; ②有機高熱值垃圾資源化利用,通過篩分后,可以實現高熱值有機垃圾的分選,提高有機垃圾的熱值, 使其可以滿足后續焚燒處置的熱值要求,實現高熱值垃圾的資源化利用; ③無機垃圾的減量化處置和資源化利用,建筑垃圾的危害程度較低,可以采用簡易破碎、篩分方式實現其顆粒化分級,然后根據其性能指標分別在鋪路、回填中進行處置利用,對于生活垃圾和建筑垃圾混雜中分離的腐殖土,可以根據其性能,在重金屬等指標組成不超標的前提下,作為園林用土或回填土利用,從而降低處置成本; ④降低處置時間和處置成本,由于篩分后的有機垃圾量顯著降低,可以減少后期垃圾焚燒車間或者衛生填埋場的負荷,另外,無機垃圾如建筑垃圾顆粒料或腐殖土可以就近利用,因此無論是在處置時間還是成本都可以實現有效減低;⑤實現垃圾場地污染源的徹底消除,將各種垃圾處置和資源化利用后,由于污染源得到徹底根除,不會造成后期環境持續污染,可以為垃圾場地的后期利用和開發提供保證。
2) 抽氣輸氧曝氣工藝,效果差且周期長,施工難度較大,故目前很少采取該治理工藝。
3) 垂直防滲墻只能夠隔絕垃圾滲濾液的水平擴散,如場地原狀土抗滲性能復合要求則不需設置垂直防滲墻,如原狀土水平及豎向滲透系數均不滿足要求,則需于水平及垂直方向均設防滲,垂直防滲墻在此條件下應用范圍較為局限,如場地需設置防滲,則應視具體地質條件及地下水污染風險選擇適當的膜防滲系統。故目前國內垃圾治理項目中也很少考慮垂直防滲墻方案。