第一章 垃圾填埋場的開采技術(shù)及工藝分析
一、 填埋場開采復(fù)用技術(shù)介紹
世界各國學(xué)者對于城市生活垃圾填埋場的可持續(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國內(nèi)的特拉維夫市的城市生活垃圾填埋場實(shí)行開采。至上世紀(jì)60年代，針對城市垃圾填埋場挖掘開采的相關(guān)研究日益增多，在此階段的研究主要是集中在對具體挖掘開采技術(shù)的研究上，美國、德國等發(fā)達(dá)國家在此領(lǐng)域均有所建樹。到80年代后，美國國家環(huán)保部門在整合國內(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挖掘開采的技術(shù)型報告，用以在今后的實(shí)踐中作為技術(shù)指導(dǎo)。
而在國內(nèi)，由于垃圾填埋場興建較國外晚，對于填埋場開采復(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家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對上海老港已封場的廢棄生活垃圾填埋場的開采與挖掘，并對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為研究對象，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開采過程中會遇到許多的安全隱患的問題，因此垃圾填埋場的開采技術(shù)也是至關(guān)重要的。通過資料總結(jié)，國內(nèi)外開采技術(shù)的特征如下：
1. 國內(nèi)、國外的現(xiàn)有技術(shù)特征；
通過對填埋場開采復(fù)用技術(shù)的了解發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外的填埋場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)工作看似很簡單，但是對于整個開采過程來說，并沒有這么簡單。
由于垃圾填埋場的潛在危險性，從挖掘機(jī)進(jìn)場前到垃圾挖掘出填埋場這一系列的過程中，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、 明確填埋場開采目的
1. 填埋場轉(zhuǎn)移，場地修復(fù)再利用。
由于目前城市發(fā)展迅速，土地資源短缺，部分垃圾填埋場的選址也會隨著城市的擴(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。垃圾填埋場轉(zhuǎn)移后，被污染的場地則需要進(jìn)行場地修復(fù)再利用。
2. 陳腐垃圾減量化，場地重復(fù)利用。
在我國，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外相比相對更高，達(dá)９５％，2000年我國發(fā)布的《城市垃圾處理及其污染防止技術(shù)政策》建城[2000]120號文件曾明確指出在“具備衛(wèi)生填埋場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)計年鑒數(shù)據(jù)顯示，截止2015年我國垃圾無害化處理廠890座，其中垃圾填埋場640座，而垃圾填埋場處理量占總的無害化處理能力的60%。目前許多填埋場將要到達(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，最大的不同只是場地的利用問題。但是由于場地的利用目的不同，開采過程中垃圾的存儲與去向就會不同，后續(xù)場地的布局與設(shè)備的采購就會有所差異。
三、 填埋場情況調(diào)查
資料表明，垃圾的開采需要在判斷填埋場基本上達(dá)到礦化穩(wěn)定化之后才能進(jìn)行。通常根據(jù)垃圾填埋場封場的時間進(jìn)行判斷，一般情況下中國南方的垃圾填埋場需要封場8~10年，北方需要封場10~15年，非正規(guī)垃圾填埋場大約需要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。對于我國的基本國情來說，大部分正規(guī)的垃圾填埋場目前還沒有達(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目前還是能達(dá)到開采的條件。另外，由于近年來，政府對環(huán)保工作的重視，許多露天的垃圾堆放場，也會有開采的需求。因此，我們的垃圾填埋場開采復(fù)用工作還是要符合中國環(huán)境保護(hù)工作起步晚，非正規(guī)垃圾填埋場較多且情況復(fù)雜的國情的。
在決定填埋場開采之前，我們必須進(jìn)行垃圾填埋場相關(guān)資料的收集工作，確定垃圾填埋場是否具有開采的價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，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，一旦引發(fā)火災(zāi)后果不堪設(shè)想。正規(guī)垃圾填埋場，場內(nèi)分為多個填埋單元，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)場勘探與取樣分析，對垃圾填埋場的地質(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，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，垃圾填埋場的前期調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括：①填埋場場地及周圍環(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)場確認(rèn)可用土壤、可回用物料、可燃垃圾以及危險廢物的比例；③向有關(guān)部門詢問城市區(qū)域規(guī)劃計劃和土地征用計劃，大多數(shù)填埋場都在近郊，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家對此是否有特殊的扶持政策。
四、 安全隱患預(yù)測及防止措施
1.垃圾填埋場地質(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，確定垃圾填埋場承載能力；②設(shè)備選用的時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從垃圾填埋場管理單位獲取垃圾填埋場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)場準(zhǔn)備便攜收集裝置、安全防護(hù)用具等。
五、 場地布局及設(shè)備選擇
由于垃圾填埋場的礦化垃圾，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。場地需要劃分為開采區(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. 若垃圾填埋場周邊有較大的空間或者分揀后的不可再復(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，個人比較傾向于就地分揀。
根據(jù)場地的布局進(jìn)行設(shè)備的選擇：①若就地分揀，且場地緊湊，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)分單元填埋場分單元開采，盡量不破壞原有的結(jié)構(gòu)，距離管線較近時，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)。