生态聚焦 | 国外生活垃圾填埋场开采技术与管理

（一）开采垃圾筛分

美国最常用的两种机械筛选设备是滚筒筛和振动筛。1991年，美国学者墨菲和斯特塞尔评估了美国科利尔县那不勒斯填埋场开采项目中不同筛选设备的性能后认为，滚筒筛操作问题较少，性能更好。在1992年纽约爱丁堡镇填埋场开采项目中，对两种振动筛和一种滚筒筛的性能进行了评价，结论认为，滚筒筛比振动筛更高效。通常，振动筛比滚筒筛有更多的残留物。

回收土壤的最终用途不同，所采用的筛孔尺寸也不同。如果将回收的土壤用作填埋区的日常覆盖物，则可使用较大尺寸的筛网。如果需要质量更好的土壤（如用于场外施用），则应使用较小尺寸的筛网。能够通过1英寸筛孔的物质主要是土壤、玻璃碎片和可分解的有机物，能够通过3英寸筛孔的物质主要是土壤、纸片和薄膜塑料。美国那不勒斯填埋场开采项目使用了3英寸的筛孔，回收的土壤用作每日的现场覆盖物。爱丁堡镇填埋场开采项目则使用了1英寸的筛孔，回收的土壤主要用于场外施用。克洛维斯市填埋场开采项目使用了2英寸的筛孔，埃斯坎比亚县佩尔迪多填埋场则同时使用了1英寸和3英寸的筛孔。

日本挖掘分选法用反铲挖掘机等设备挖出来的垃圾，首先进行粗选分类，把里面的大件垃圾、危险物分选出去。其次进行机械分选，使用滚筒筛、振动筛等机械设备按粒径大小分级分类。然后进行人工分选及磁选，即人工分选出岩石和混凝土块，使用磁选设备分选出金属类。再进行破碎，岩石和混凝土块经破碎后调整粒度，从而实现有效利用。其他垃圾可以根据需要进行破碎，实现填埋场的减容。最后，对可燃物等进行压缩捆包，安全送到焚烧厂进行焚烧处理。

德国使用挖掘机对3米厚的覆土层的固体垃圾进行开采。一般固体垃圾通过孔径为60毫米的滚筒筛。大件垃圾在放置于滚筒筛上之前被粉碎。在滚筒筛之后，形成了粒度在0到60毫米之间的部分。用滚筒筛进一步筛分，产生了粒度在0到20毫米之间的细颗粒垃圾和粒度在20到60毫米之间的部分。小于20毫米的细颗粒垃圾回填到填埋场，用作覆盖材料。20到60毫米的部分回填到填埋场，用作填埋场的排水层。德国挖掘垃圾筛分工艺见图3。

在英国伯克希尔雷丁案例中，开采填埋场时使用了可360°旋转的挖掘机选择性挖掘垃圾。其原理是，首先根据目视去除较大尺寸的垃圾，然后将垃圾送入三路振动筛分机，根据尺寸分离垃圾。筛分机输出细粒物料垃圾（通过40毫米孔径筛板的物料垃圾）、中等物料垃圾（未通过40毫米孔径筛板的物料垃圾，但通过100毫米间隔的物料垃圾）和大物料垃圾（未通过100毫米筛板的物料垃圾）。对大型材料进行高速吹气以去除轻质塑料，并通过人工挑选去除视觉上不合适的垃圾（木材、纺织品、纸/卡片等）。

（二）开采垃圾的组分

通常，美国填埋场垃圾的组成为：50％～60%重量的土壤、已降解的有机垃圾，20%～30%重量的可燃物（如塑料、纸和木材），10%重量的无机材料（如混凝土、石头和玻璃）和少量重量的金属（主要是黑色金属）。将填埋场垃圾进行筛选后，根据组分、处理程度和用途的不同，对大尺寸垃圾（土壤除外）进行不同形式的管理。通常，除金属可以进行回收再利用外，其他开采出的垃圾，如塑料，将被用作焚烧发电厂的原料，剩余的无法再利用的大尺寸垃圾再作卫生填埋处理。

美国的几项研究报告对从填埋场开采出的垃圾的组分进行了分析，报告数据显示，土壤和已降解的有机垃圾约占开采垃圾的50%～87%重量。开采出的土壤主要以两种方式进行再利用，一是在填埋场内用作每日和中间覆盖物，二是在填埋场外用作建筑填料。其他末端用途将取决于现有需求、土壤质量和再利用的监管框架。

德国从填埋场中挖出的陈旧固体垃圾中，60%～70%的重量部分一般都是由小于40毫米的细颗粒垃圾组成的。在东德之前的填埋场中，由于飞灰成分高，所以小于40毫米的细颗粒垃圾比例通常更高。粗颗粒垃圾中，轻型和重型部分约各占一半。轻型部分主要是塑料薄膜、塑料复合材料、纺织品等，重型部分则是建筑垃圾、金属、木材等。填埋场中很少出现有害物质。在以往的填埋场开采中，有害物质含量一般为0.05%～0.2%，主要为铅蓄能器、电子固体垃圾和滤油器等。细颗粒垃圾及粗颗粒重型成分垃圾可以进行高密度填埋。这两种成分也可用作填埋场地基密封区内的填埋建筑材料，例如将细颗粒垃圾填充在边缘大坝或地表密封下的平衡层里，粗颗粒重型成分则可用作道路施工材料。

2013年，英国克兰菲尔德大学教授从英国7个垃圾填埋场通过钻探方式，获得了95份城市固体垃圾样本，用于研究英国填埋场垃圾组分。他在对垃圾进行筛选和手工分拣后，将其分为塑料、纸张和细粉（园林和食品垃圾）、纺织品、玻璃和金属。结果显示，除有机物垃圾最多外，7个填埋场还含有大量的塑料制品。这是由于多年前生活垃圾不分类，直接用于填埋，而上世纪塑料制品盛行，特别是塑料包装物使用最多，且当时生产的塑料属于不可降解类。所以，废塑料的管理是开采过程需要解决的关键问题之一。

四、开采的环境管理

（一）气体和气味排放管理

美国一般通过在较凉爽的冬季进行作业来减少臭味产生，或使用气体抽取系统，及建立气体浓度行动等级，规定达到监测限值时必须停止工作并处理问题。

在日本，施工前需设置排气管释放气体，在钻孔调查时检测甲烷气体的情况。在施工期间，使用气体检测管定期检查气体产生情况。还可定期喷洒除臭剂，及时覆土或喷涂发泡剂，或用布覆盖垃圾层以防止散发异味。

德国使用的气味稳定系统很有效，即一种混合的通风和吸气系统。

（二）雨水和渗滤液管理

美国大多数开采项目都实施了雨水导流措施。另外，在给定的方向挖掘垃圾，以尽量减少因雨水而产生的渗滤液，并使用围堰防止渗滤液流出填埋场区域。

在日本，挖掘无渗滤液处理设施的填埋场时，可在填埋场四周设置防水墙，防止漏水，同时设置收集排水设施和渗滤液处理设施，对渗滤液进行净化处理，符合标准后再排放。

（三）灰尘和残渣管理

因为挖掘垃圾在许多情况下是潮湿的，灰尘和飘散垃圾问题微乎其微。美国一般使用洒水车在填埋场开采区域周围喷水控制扬尘，还可以使用灰尘控制装置或移动式围栏。

日本认为洒水是一种简单的防尘措施，但存在渗滤液增多的问题，因此需要“定期检查水质”和“加强污水处理设施”。可在移动式帐篷中作业或用苫布等覆盖整个垃圾层，以防止灰尘飞散和雨水进入，同时还能防止噪音。

五、开采的成本管理

美国11个填埋场开采项目的开采垃圾量和开采费用情况是，单座填埋场的开采垃圾量约为4～161万立方米，单座填埋场的开采费用约为2.94～11.51美元/立方米。

日本的情况，以仙南焚烧灰渣及不可燃残渣填埋场为例，新建填埋场所需费用为66.8亿日元，开采扩容所需费用为63.2亿日元，后者在经济性方面更有优势。

在德国，根据相关填埋场开采经验，每1立方米填埋场的开采费用至少约为13欧元。此外，有些费用取决于地点要素，即回收轻型成分和修复裸露的填埋场底部的费用，因此无法一次性计算出总开采费用。虽然固体垃圾的挖掘和回填费用只需要4～5欧元/立方米，但只有当总的处理费用低于15～20欧元/立方米，才能证明全部开采从经济上是可行的。