第一章 垃圾填埋場(chǎng)的開采技術(shù)及工藝分析
一、 填埋場(chǎng)開采復(fù)用技術(shù)介紹
世界各國(guó)學(xué)者對(duì)于城市生活垃圾填埋場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展的研究起步較早，截至當(dāng)前也已有許多具有參考意義的實(shí)踐案例。最早陳腐垃圾的開采技術(shù)實(shí)踐起于上世紀(jì)中期，1953年以色列政府第一次對(duì)國(guó)內(nèi)的特拉維夫市的城市生活垃圾填埋場(chǎng)實(shí)行開采。至上世紀(jì)60年代，針對(duì)城市垃圾填埋場(chǎng)挖掘開采的相關(guān)研究日益增多，在此階段的研究主要是集中在對(duì)具體挖掘開采技術(shù)的研究上，美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在此領(lǐng)域均有所建樹。到80年代后，美國(guó)國(guó)家環(huán)保部門在整合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的并且有成功實(shí)施案例的研究技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，編撰了關(guān)于城市生活垃圾填埋場(chǎng)挖掘開采的技術(shù)型報(bào)告，用以在今后的實(shí)踐中作為技術(shù)指導(dǎo)。
而在國(guó)內(nèi)，由于垃圾填埋場(chǎng)興建較國(guó)外晚，對(duì)于填埋場(chǎng)開采復(fù)用的研究也比較晚。最早的研究應(yīng)該是上海同濟(jì)大學(xué)趙由才等人所在的污染控制與資源化的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)上海老港已封場(chǎng)的廢棄生活垃圾填埋場(chǎng)的開采與挖掘，并對(duì)礦化垃圾的資源化屬性和可利用途徑進(jìn)行了理論層面的研究，但是由于開采項(xiàng)目耗資巨大，技術(shù)要求水平較高，實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本無法滿足經(jīng)濟(jì)收益，故實(shí)踐項(xiàng)目未能有所產(chǎn)業(yè)化推廣。直到1998年起另有學(xué)者廖利以深圳市鹽田港的保稅區(qū)內(nèi)的城市生活垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，在挖掘開采其中的礦化垃圾后，將篩選后的組分中的可燃物質(zhì)，部分焚燒，部分制備成RDF，這一研究，從經(jīng)濟(jì)實(shí)際中充分證明了，礦化垃圾具有巨大價(jià)值的經(jīng)濟(jì)資源，并具有非常廣闊的應(yīng)用前景。近年來也有一些陳腐垃圾開采復(fù)用的技術(shù)研究，但是真正應(yīng)用于實(shí)踐中的還知之甚少。
陳腐垃圾的開采復(fù)用，雖然研究的重點(diǎn)是開采出來后的復(fù)用問題，但是封閉的垃圾填埋場(chǎng)開采過程中會(huì)遇到許多的安全隱患的問題，因此垃圾填埋場(chǎng)的開采技術(shù)也是至關(guān)重要的。通過資料總結(jié)，國(guó)內(nèi)外開采技術(shù)的特征如下：
1. 國(guó)內(nèi)、國(guó)外的現(xiàn)有技術(shù)特征；
通過對(duì)填埋場(chǎng)開采復(fù)用技術(shù)的了解發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外的填埋場(chǎng)開采基本上都是采用履帶式反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘，然后送入分選系統(tǒng)進(jìn)行分選。這項(xiàng)工作看似很簡(jiǎn)單，但是對(duì)于整個(gè)開采過程來說，并沒有這么簡(jiǎn)單。
由于垃圾填埋場(chǎng)的潛在危險(xiǎn)性，從挖掘機(jī)進(jìn)場(chǎng)前到垃圾挖掘出填埋場(chǎng)這一系列的過程中，我們需要做大量的準(zhǔn)備工作。包括前期基本情況調(diào)查，過程中安全隱患的控制準(zhǔn)備，以及挖掘后垃圾的存放問題等都要全面考慮完成，才能進(jìn)行開采。
2. 現(xiàn)有成熟的開采技術(shù)
目前成熟的開采技術(shù)流程總結(jié)如下圖：

具體分析如下。
二、 明確填埋場(chǎng)開采目的
1. 填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移，場(chǎng)地修復(fù)再利用。
由于目前城市發(fā)展迅速，土地資源短缺，部分垃圾填埋場(chǎng)的選址也會(huì)隨著城市的擴(kuò)張而越來越靠近開發(fā)區(qū)而需要轉(zhuǎn)移?；蛘哂捎谠缙诃h(huán)境意識(shí)薄弱，垃圾隨意堆放在不當(dāng)?shù)奈恢?，極易造成或者已經(jīng)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題而需要轉(zhuǎn)移。垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移后，被污染的場(chǎng)地則需要進(jìn)行場(chǎng)地修復(fù)再利用。
2. 陳腐垃圾減量化，場(chǎng)地重復(fù)利用。
在我國(guó)，由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的限制，城市生活垃圾填埋處理的比例與國(guó)外相比相對(duì)更高，達(dá)９５％，2000年我國(guó)發(fā)布的《城市垃圾處理及其污染防止技術(shù)政策》建城[2000]120號(hào)文件曾明確指出在“具備衛(wèi)生填埋場(chǎng)地資源和自然條件適宜的城市，以衛(wèi)生填埋作為垃圾處理的基本方案”，經(jīng)過多年的發(fā)展，2016年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，截止2015年我國(guó)垃圾無害化處理廠890座，其中垃圾填埋場(chǎng)640座，而垃圾填埋場(chǎng)處理量占總的無害化處理能力的60%。目前許多填埋場(chǎng)將要到達(dá)使用年限，而新建垃圾處理設(shè)施選址難，用地面積大，投資成本高，而將陳腐垃圾減量化、場(chǎng)地重復(fù)利用，可以減少用地面積、節(jié)省新建投資，因此陳腐垃圾資源化與場(chǎng)地修復(fù)成為目前很多學(xué)者與企業(yè)研究與試行的課題。
無論是上述兩種的哪一種目的，填埋場(chǎng)的陳腐垃圾的開采與資源回收再利用是必須的，最大的不同只是場(chǎng)地的利用問題。但是由于場(chǎng)地的利用目的不同，開采過程中垃圾的存儲(chǔ)與去向就會(huì)不同，后續(xù)場(chǎng)地的布局與設(shè)備的采購(gòu)就會(huì)有所差異。
三、 填埋場(chǎng)情況調(diào)查
資料表明，垃圾的開采需要在判斷填埋場(chǎng)基本上達(dá)到礦化穩(wěn)定化之后才能進(jìn)行。通常根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)的時(shí)間進(jìn)行判斷，一般情況下中國(guó)南方的垃圾填埋場(chǎng)需要封場(chǎng)8~10年，北方需要封場(chǎng)10~15年，非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)大約需要10年。這與南方和北方年均氣溫差密切相關(guān)，南方的溫度和濕度條件更有利于增強(qiáng)微生物活性，加速垃圾的生物降解。而非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)由于填埋物料復(fù)雜，有機(jī)物的含量較低，礦化速度更快。對(duì)于我國(guó)的基本國(guó)情來說，大部分正規(guī)的垃圾填埋場(chǎng)目前還沒有達(dá)到礦化的年限，但是也有部分非正規(guī)的中小型垃圾填埋場(chǎng)目前還是能達(dá)到開采的條件。另外，由于近年來，政府對(duì)環(huán)保工作的重視，許多露天的垃圾堆放場(chǎng)，也會(huì)有開采的需求。因此，我們的垃圾填埋場(chǎng)開采復(fù)用工作還是要符合中國(guó)環(huán)境保護(hù)工作起步晚，非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)較多且情況復(fù)雜的國(guó)情的。
在決定填埋場(chǎng)開采之前，我們必須進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)相關(guān)資料的收集工作，確定垃圾填埋場(chǎng)是否具有開采的價(jià)值以及確定開采方案。由于陳腐垃圾成分復(fù)雜，非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)，由于沒有采取防滲、氣體收集、覆土等措施，存在著非常重大的環(huán)境污染隱患，一旦滲濾液滲入地下水，或者沼氣濃度高在特殊的環(huán)境下引發(fā)火災(zāi)，尤其是山林中的垃圾填埋場(chǎng)，一旦引發(fā)火災(zāi)后果不堪設(shè)想。正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)分為多個(gè)填埋單元，另外還設(shè)置排氣管線等，情況復(fù)雜，開采過程中要避免破壞原來埋設(shè)的管線導(dǎo)致泄露的問題等。開采前通過現(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（如腐殖土、 石材類、可回收物、可燃物等所占比例），能夠?yàn)楹罄m(xù)開挖工作安全隱患的預(yù)測(cè)及排除措施的制定提供參考依據(jù)；為開采工作確定合理的開采順序以及合理的開采深度，做好安全措施，避免填埋氣泄漏造成危害；同時(shí)，也為礦化垃圾分揀復(fù)用分析提供數(shù)據(jù)支撐。
基于上述原因，垃圾填埋場(chǎng)的前期調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括：①填埋場(chǎng)場(chǎng)地及周圍環(huán)境的調(diào)查， 前者包括地理位置、地形、地貌特征等調(diào)查，后者包括水文和氣候資料、當(dāng)?shù)鼐用裆铒嬍澈土?xí)慣、燃料結(jié)構(gòu)、初步確定填埋垃圾的主要成分；②現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)可用土壤、可回用物料、可燃垃圾以及危險(xiǎn)廢物的比例；③向有關(guān)部門詢問城市區(qū)域規(guī)劃計(jì)劃和土地征用計(jì)劃，大多數(shù)填埋場(chǎng)都在近郊，按現(xiàn)有的城市發(fā)展速度，近郊地區(qū)很有可能在城市發(fā)展規(guī)劃之列；④市環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃資料， 通過走訪環(huán)衛(wèi)所等環(huán)境衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，了解生活垃圾的產(chǎn)生量及其變化情況、垃圾的主要成份、垃圾的收集和處理處置方式；⑤查閱相關(guān)的法律法規(guī)，了解填埋場(chǎng)開采的實(shí)施細(xì)則；⑥調(diào)查垃圾資源化利用的途徑以及國(guó)家對(duì)此是否有特殊的扶持政策。
四、 安全隱患預(yù)測(cè)及防止措施
1.垃圾填埋場(chǎng)地質(zhì)條件不穩(wěn)，有塌陷的可能。解決方法：①提前做項(xiàng)目的地形勘測(cè)，確定垃圾填埋場(chǎng)承載能力；②設(shè)備選用的時(shí)候可選用履帶式挖掘機(jī)，利用履帶增大受力面積。
2.垃圾填埋場(chǎng)開采的過程中，有遇到滲濾液或者沼氣以及有毒有害氣體泄露的可能。解決方法：①?gòu)睦盥駡?chǎng)管理單位獲取垃圾填埋場(chǎng)填埋的具體情況及圖形或者文字資料做參考，盡量避免情況的發(fā)生；②設(shè)置導(dǎo)流溝及污水收集等設(shè)施，避免開挖過程中，降雨造成的垃圾滲濾液隨雨水肆意橫流；③制定應(yīng)急措施，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備便攜收集裝置、安全防護(hù)用具等。
五、 場(chǎng)地布局及設(shè)備選擇
由于垃圾填埋場(chǎng)的礦化垃圾，開挖后需要進(jìn)行晾曬，然后進(jìn)行分揀，因此陳腐垃圾的開采復(fù)用工程，需要較大的用地面積。場(chǎng)地需要?jiǎng)澐譃殚_采區(qū)、晾曬區(qū)、分揀區(qū)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的布局。
1. 若垃圾填埋場(chǎng)周邊有較大的空間或者分揀后的不可再?gòu)?fù)用垃圾部分需要原地進(jìn)行回填，可以選擇就地分揀。
2. 若填埋場(chǎng)周邊空間狹窄或者分揀后不可再利用垃圾選擇運(yùn)輸至新的垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋，可以選擇異地分揀。
其中就地分揀，可以縮短垃圾的運(yùn)輸距離、減少垃圾開采的工序、提高工作效率、縮小污染面積等等優(yōu)點(diǎn)，因此在情況適合的條件下，個(gè)人比較傾向于就地分揀。
根據(jù)場(chǎng)地的布局進(jìn)行設(shè)備的選擇：①若就地分揀，且場(chǎng)地緊湊，可選用挖掘機(jī)、分選設(shè)備、復(fù)用垃圾運(yùn)輸車等；②若就地分揀，場(chǎng)地面積較大，可選用挖掘機(jī)、傳輸設(shè)備、分選設(shè)備、復(fù)用垃圾運(yùn)輸車等；③若異地分揀，可選用挖掘機(jī)、垃圾自動(dòng)裝卸運(yùn)輸車、分選設(shè)備、復(fù)用垃圾運(yùn)輸車等。
六、 開采方案
1.布置場(chǎng)區(qū)；晾曬區(qū)、分揀區(qū)、暫存區(qū)，截污溝，考慮到持續(xù)工作需要的晾曬面積，根據(jù)晾曬時(shí)間前后分區(qū)，分揀區(qū)位置方便垃圾晾曬干濕區(qū)域的變化，暫存區(qū)位置靠近晾曬區(qū)，減少運(yùn)輸。設(shè)置雨棚及截污溝，尤其是南方、多雨的季節(jié)。
2.列出設(shè)備清單、人工配置等。
3.開采過程：
①清除地面雜草，然后用鏟土機(jī)把表層覆蓋土剝離。
②挖截污溝，搭建雨棚。
③用履帶式挖掘機(jī)反鏟將填埋場(chǎng)垃圾挖出，停機(jī)面就設(shè)置在垃圾層上面。正規(guī)分單元填埋場(chǎng)分單元開采，盡量不破壞原有的結(jié)構(gòu)，距離管線較近時(shí)，挖掘深度降低，避免挖斷管線。
④由裝載機(jī)將垃圾中的粗大垃圾清出。
⑤通過運(yùn)輸車或者傳送帶運(yùn)送到晾曬及篩分系統(tǒng)。