老港生活垃圾填埋场垃圾组成和资源化价值研究

摘要：在上海老港生活垃圾填埋场，对1991～2004年间填埋垃圾进行了小规模开采和手工分选，考察了填埋垃圾组成随填埋年份的变化规律。分选结果表明：在缺氧和避光的封场环境中，填埋垃圾中塑料、橡胶和化纤织物组分在未发生明显老化，经简单预处理后即可再生利用；以塑料为主的有机组分随填埋年份呈对数上升趋势，2010年将占填埋垃圾的50%以上。因此，焚烧和气化热处理工艺将是填埋垃圾资源化的理想选择之一。
关键词：填埋垃圾；开采；分选；资源化
在填埋场和堆场中，生活垃圾经过多年的复杂降解将逐渐趋于稳定。研究表明，填埋龄在8年以上的填埋垃圾基本上达到了无害化和稳定化状态，即矿化垃圾[1]，可进行开采和资源化利用。目前矿化垃圾中活性渣土可用作矿化垃圾生物反应床填料，用于畜禽废水和渗滤液处理[2，3]，同时矿化垃圾中蕴含着大量的塑料、纤维和玻璃等可回收物质，具有较高的资源化价值[4]。因此，近年来矿化垃圾的开采和资源化得到越来越多的重视。
本文通过对上海老港生活垃圾填埋场1991～2004年间填埋垃圾的试验性开采和分选工作，考察不同年份填埋垃圾的组分组成以及变化规律，由此对上海地区垃圾填埋场或堆场中填埋垃圾的大规模开采和资源化的可行性进行初步评价。
1填埋垃圾开采和分选程序
填埋垃圾开采和分选时间为2005年3月上旬。由于上海老港生活垃圾填埋场采用单元填埋作业方式，各个填埋单元的使用年份都做有记录。因此，可以实现不同填埋年份的填埋垃圾开采，具体开挖单元的使用年份和编号见表1。
在选定的填埋单元内随机选取5个开挖点，填埋垃圾采样点位于终场覆盖层和渗滤液水位之间区域，平均采样深度为0.8～1.0m。每个开挖点采集500kg混合矿化垃圾，平均每个填埋单元共采样2500kg。
表1开挖单元的使用年份和单元编号对应表

由于开挖后的混合矿化垃圾含水率较高，矿化垃圾在开挖当日摊铺通风，次日手工分选。混合填埋垃圾分类为砖石、渣土、塑料、橡胶、玻璃、布、纸、木竹8大组分。分选后不同组分于阴凉处自然通风1d后称重，同时样品送实验室测定含水率，以计算不同组分的干基含量。
2填埋垃圾的基本组成和性质
填埋垃圾各组分的14年平均干基含量见表2。渣土、塑料、砖石为填埋垃圾的3大主组分，14年平均含量分别为50.22%，25.51%和10.94%，共占矿化垃圾总量86.6%。橡胶、玻璃、布、金属和纸类组分含量较低，总量仅13.4%左右。
表2填埋垃圾组分的14年平均含量(干基)

由于生活垃圾填埋场内部处于厌氧和避光条件，填埋垃圾中的塑料和橡胶组分在填埋十几年时间后未明显老化，依然保持良好的材料性能，为矿化垃圾中塑料的再生资源化创造了良好条件。布类以化纤织物为主，除棉织物破坏明显外，其他基本保存完好。值得注意的是，近4年来一次无纺布卫生用品和纸尿布开始出现，且比例逐渐上升。金属制品则主要是破金属容器和电器外壳，锈蚀严重，利用价值不高。
3主组分的年变化规律和预测
由于橡胶、玻璃、布、金属和纸类组分含量较低，总量仅13.4%左右，以致其组成年变化规律受渣土、塑料和砖石3大组分含量变化而波动较大，故合并归类为其他组分进行考察。1991～2004年间渣土、塑料、砖石和其他类物质3大组分呈现明显的年变化规律，矿化垃圾中不同组分变化趋势见图1。渣土组分含量逐年下降，塑料和其他组分则保持不断上升趋势。砖石含量相对稳定，保持在10%左右水平上。

图1矿化垃圾组分变化趋势图
由于对数函数可以体现填埋垃圾组成随填埋年份最终趋于稳定的特点，同时在组成预测中可将填埋垃圾总量控制在100%水平上，因此选用对数函数对1991～2004年间矿化垃圾组成进行拟合，拟合方程见表3。结果表明，对数函数对填埋垃圾组成变化的拟合具有较高的相关系数。
表3填埋垃圾组成和填埋年份的对数拟合方程

在生活垃圾管理政策未发生重大变化的前提下，可使用对数拟合方程对未来5年内填埋垃圾的组成进行有效预测，具体结果见图2。在2006～2010年的未来5年内，矿化垃圾中渣土和塑料组分的变化趋势依然分别保持逐年下降和上升的趋势。
在2007年左右塑料含量将会超过渣土，成为填埋场矿化垃圾的第一大组分。
4有机/无机物组成的年变化规律
由于生活垃圾的易腐有机组分填埋几年后已基本降解完全，填埋垃圾中有机组分以塑料、橡胶、布和木竹等惰性有机质为主。由于有机组分相对无机组分具有较高资源化价值，因此将填埋垃圾分类为有机和无机2大类组分，进一步考察填埋垃圾的有机/无机组成的变化趋势，具体结果见图3。