小型简易垃圾填埋场开挖筛分工艺设计——以浙江某垃圾填埋场为例

小型简易垃圾填埋场的填埋量较小，项目通过场地调查后明确采用“ 开挖筛分+轻质物外运焚烧+腐殖土回填 ”的主要处理工艺，彻底整治污染并释放土地资源。

开挖筛分过程中的筛分规模和工期主要取决于 后端焚烧厂接收筛上轻质可燃物的能力 ，可回收物的存储空间依据其在垃圾中的比例和清运频次进行确认，晾晒场地空间按照存储3d垃圾开挖量布置，筛分车间的大小根据筛分规模来确定。

垃圾开挖区域控制在1000 m ² ，采用分步（层）和接力开挖法进行施工。晾晒后的垃圾含水率降低至30%~40%，采用多级高效垃圾综合分选设备分选并分类处理，场地治理完毕后还需对开挖区域进行治理后评估和跟踪监测，保障场地的最终利用。

由于我国生活垃圾处置的历史发展沿革，目前还存在较多的小型简易垃圾填埋场，这些小型简易垃圾填埋场垃圾填埋量不大，但场底和四周尚无规范的防渗和环保措施，易对周边水体、大气及土壤环境产生二次污染和安全隐患，增加了环境风险和附近居民的健康风险。

随着社会发展及土地开发利用的需求增加，小型简易垃圾填埋场污染现状亟需得到彻底治理，以恢复周边整体的土地利用价值。

《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》 提出： 鼓励采取库容退腾、生态修复、景观营造等推动封场整治。 通过加强生态环境修复与保护，推动当地经济发展，降低污染物对生态环境和人体健康的影响。

由于小型简易垃圾填埋场的填埋量较小，在具有土地开发价值、土地资源紧缺或具有焚烧设施的地区，通过实施垃圾开挖筛分，可彻底治理小型简易垃圾填埋场地的污染源问题，加速周边生态环境的恢复，且能快速盘活土地，满足规划用地需求。

此外，小型简易填埋场的垃圾经开挖筛分 可对其中的金属等可再生资源进行回收、高热值轻质物进行焚烧处理、筛下物经检测合格后回填或资源化利用、大粒径无机物垃圾亦可进行回填，最终实现垃圾资源化或无害化处置 ，然后对原场地进行土壤修复和生态恢复，以达到土地的再利用，取得了直接经济效益与不可低估的间接生态价值。

综上，本研究以浙江省东部某小型简易垃圾填埋场开挖筛分工程为例，探究小型简易垃圾填埋场开挖筛分治理中各阶段的主要工作内容，研究开挖筛分工艺中重要参数和后续指标要求，以期为类似项目提供依据和参考。

本次项目中的小型简易垃圾填埋场占地约为1.3 hm ² ，四周敏感区域多：距离城中心约 3 km，距离河道和农田 50~75 m，距离居住区约 600 m，距离工业区约 150 m；该垃圾填埋场为早期简易就地填埋，未做库底防渗系统和渗滤液及填埋气导排系统。

该简易填埋场 2019 年进行了封场，封场后堆体表面高于地面约 4 m，堆体表面从下到上依次铺设 6.0 mm 厚土工复合排水网、600 g/m ² 非织造土工布、1.0 mm 厚双糙面 HDPE 膜、6.0 mm 厚土工复合排水网、600 mm 厚绿化土层、绿化 （补充厚度），同时在填埋场四周设置了直径为 800 mm 的高压旋喷桩止水帷幕，旋喷桩进入黏土层>1.0 m，平均桩长约为 6.0 m。根据当地的城市控制性详细规划，该垃圾填埋场所属地块的用地性质为商业用地，且周边地块已开始开发施工，快速彻底整治该 小型垃圾填埋场是地块开发利用的重要实施步骤。在项目启动初期，为更好了解填埋场及其周边环境的污染情况，对该填埋场进行了详细的场地调查。 根据场地调查报告计算出需要开挖筛分的垃圾总量为51716.0m ³ （ 不包含表面覆盖土），垃圾土密度为1.3 t/m ³ ，垃圾组分如表 1 所示。

表 1 垃圾组分

       

场地调查显示：本地块的垃圾高位热值区间为 0.16~8.40 MJ/kg，平均值为 4.26 MJ/kg；低位热值区间为 0.12~5.17 MJ/kg，平均值为 2.58 MJ/kg。

根据 《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》及相关资料，热值介于 3.3~5.0 MJ/kg 的垃圾适宜采用焚烧处理，垃圾的含水率分布范围为 22.43%~49.88%，平均含水率为 34.76%。本项目筛分后的轻质物含水率会得到大幅降低，热值会介于低位热值与高位热值之间。因此， 本项目筛分出来的 轻质物适宜进入垃圾焚烧厂焚烧处理。

地块内渗滤液的色度、悬浮物、化学需氧量（COD _Cr ）、五日生化需氧量 （BOD ₅ ）、总氮 （TN）、氨氮 （NH ₃ -N）、总磷、总铬、粪大肠菌群含量均超过规定的排放限值，场内的渗滤液需处理后或委托外部运行处理后达标排放。地块内的土壤样品中检出污染物有镉、铅、铜、镍、砷、汞共 6种，污染物含量均未超过 GB 36600—2018 土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准 （试行）中第二类用地筛选值，因此开挖筛分后的腐殖土和无机物可回填或外部资源化处理。

地块内的地表水样品检测结果中有个别点位的总氮指标超过 GB/T 14848—2017 地下水质量标准中Ⅳ类标准， 其他所有指标均未超过 GB 3838—2002 地表水环境质量标准中Ⅳ类标准值，说明填 埋场对周边环境还是存在一定污染，仍需治理。 地块内气体中的氨、总悬浮颗粒物、氮氧化物、二氧化硫均未超过相应标准值，所有检测点位的臭气浓度、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫未达检出限。

本项目的实施分为 垃圾开挖和筛分两阶段 ，即对填埋场陈腐垃圾开挖后进行晾晒，后通过多级高效筛分系统进行筛分。其中， 筛上轻质物外运至焚烧发电厂综合处置；筛下腐殖土和渣砾经检测合格后回填；金属和玻璃经物质回收公司回收处理 。开挖筛分过程中产生的渗滤液收集后外运至污水处理厂经“两级 A/O+超滤系统+纳滤系统”处理，出水达标后纳入市政污水管网。开挖过程中产生的废气经收集处理后达标排放。其工艺流程如图 1 所示。

       

图 1 项目环境整治工艺流程示意

2.1 垃圾开挖

垃圾开挖时应合理布置开挖和筛分区域，缩短垃圾倒运距离，节省运输费用。为减少垃圾暴露时间，可将填埋场细分成若干开挖单元 （图 2）， 减少臭气散发及雨水的进入，单个开挖单元面积不应超过 1 000 m ² ，非开挖区保持覆盖状态。在上个开挖单元回填至与周围土地标高衔接后方可开始下个单元开挖。

       

图 2 垃圾堆体开挖分区示意

开挖垃圾时，垃圾位于开挖设备停机面以下，开挖区域经常变动，故采用操作方式灵活的反铲挖掘方式进行施工。 开挖的顺序如下：①首先清理垃圾堆体上覆盖的绿化植物和堆体的覆盖层，将绿化植物转移后清理表面的种植土，种植土应与垃圾土隔离开；②开挖时先对垃圾堆体进行降水，将堆体内渗滤液先抽提至渗滤液收集池，未开挖区域利用原有堆体表面的排水沟，将雨水导排出垃圾堆体；③开挖过程中，应将开挖区域内的垃圾开挖至原状土，开挖时挖掘机配置自卸车循环倒运处理；④采用分步（层） 和接力开挖法，分三步挖土，如图 3 所示。

从高处开始土方挖掘，开挖设备和运输车在同一平面上， 每步挖深不宜超过 2.0 m。为保持开挖基坑安全稳定，开挖基坑边坡不得大于 1∶3。

       

图 3 垃圾堆体开挖示意

2.2 垃圾晾晒

垃圾晾晒平台底部铺设 HDPE 膜和 200 g/m ² 土工滤网，上部铺设 C35 混凝土，在混凝土面层上部设置工字钢挡板，晾晒平台高于四周 0.5 m，垃 圾平均堆放高度为 2.0~2.5 m。相邻两个晾晒平台之间开挖宽 1 m、深 1 m 的排水锚固沟，并接引到渗滤液收集池。 排水锚固沟内填充碎石，收集晾晒平台排出的渗滤液并锚固平台的 HDPE 膜。 晾晒平台内的物料含水率达标后进入垃圾筛分系统，各个晾晒平台之间卸料、倒运互不干涉。晾晒平台如图 4 所示。

       

图 4 晾晒平台大样图

2.3 筛分处理

垃圾筛分工艺流程如图 5 所示。垃圾含水率符合筛选要求时，垃圾可直接进入筛选系统，不满足要求的则经通风晾晒等措施后进入后端的筛 选系统。先人工清理大件缠绕物如钢丝和轮胎等容易引起分选设备故障的物质。人工分选后的垃圾经过滚筒筛，分选出粒径>80 mm 的筛分物、50~80 mm 筛分物和<50 mm 的筛分物；不同规格的筛分物后续经磁选、风选、圆盘筛后的产物分别为轻质物、金属类、腐殖土类、无机砖块陶瓷类等物质。 腐殖土和无机砖块陶瓷类物质经环保检测合格或无害化处理达标后在开挖区进行回填；金属类外运回收处理；轻质物 （主要为塑料、纸张等可燃物） 通过皮带机输送至打包机进行压缩打包后外运至生活垃圾焚烧厂处置。

本项目所在城市有 2 座总规模 2 700 t/d 生活垃圾焚烧发电厂可接纳筛上轻质物，焚烧厂余量为 210 t/d。玻璃、金属等可回收物经筛分后由废品回收站回收，可实现资源化回收利用。

根据场地调查报告，因本填埋场内的土壤环境质量满足 GB 36600—2018 中第二类用地筛选值， 可将筛分下来的土壤和砖瓦陶瓷类等无机物一起回填。

为了快速抽提渗滤液，本项目采用了垂直和水平的渗滤液和填埋气收集系统，防止渗滤液和填埋气的外泄，加速垃圾沉降，增强堆体的稳定性，降低垃圾含水率。

水平向渗滤液导排系统通过在填埋堆体坡脚将长距离槽孔排水管水平钻入垃圾堆体，将堆体深层积聚的渗滤液和甲烷气体快速排出垃圾堆体，从而快速降低堆体边坡浸润线，消除安全风险。

水平排渗管材需要具备良好的透水性、耐腐蚀性及耐久性能，水平定向钻成孔后，采用不锈钢网包裹高通量 PE 槽孔排渗花管，以重力自流方式进 行渗滤液导排，排渗管直径为 75 mm。竖向渗滤液导排系统采用深层气驱排渗技术，通过大幅降低填埋场深层的水、气压力，直至排干深层渗滤液的方式，消除渗漏污染源，加速填埋气排出和填埋堆体沉降，垂直竖井可打破填埋场临时覆土形成的夹层结构，联通上下水层，消除滞水，使排水效率大幅提升。

根据场地调查中填埋场渗滤液检测报告和相关工程经验，本项目中渗滤液属于老龄化可生化性 很 差 的 污 水， 渗 滤 液 处 理 排 放 执 行 GB16889—2024 生活垃圾填埋场污染控制标准中表 2 的要求， 由于本项目工期较短且周边尚无污水管道，堆体表面采用 HDPE 膜覆盖后渗滤液量不多，故外运至生活垃圾焚烧厂协同处理，处理工艺为“两级 A/O+超滤+膜深度处理”，经处理达标后排放至城市污水管网 。

在垃圾开挖的过程中，垃圾暴露导致臭气无组织散发，根据高斯扩散模型，若无组织臭气向周边扩散条件良好，将对周边环境造成极其不良的影响。

综合整治需考虑除臭措施的配合使用， 基于“垃圾源头除臭、降低本底臭味和散逸臭气、阻止异味扩散”的总体异味控制思路，对开挖筛分的垃圾填埋场采用“五级立体除臭模式”， 即开挖面垃圾本体除臭+作业面空气除臭+作业区下方气墙围堵+作业区无人机高空压制+外围喷雾除臭等多源立体除臭系统 ，对垃圾堆体挖掘导致的异味进行控制，可以切实减轻垃圾填埋场周边大气污染控制的压力。采用移动雾炮车围绕垃圾开挖

筛分场区外围移动喷洒除臭剂，与作业区外围隔离，形成除臭雾粒“包围圈”，切断异味分子向周边地区的散逸路径。

筛分车间内设置吸风口，利用引风机抽吸至化学洗涤塔，采用“化学洗涤塔洗涤+负压抽吸+高空排放”处理工艺处理达标后经 15 m 排气筒高空排放。

2.4 场地后评估及跟踪监测

待项目开挖筛分和回填完成后，根据场地的 最终用地规划对填埋场地块进行针对性恢复，场地稳定化情况可根据相关标准和要求判定。项目验收后，需委托有资质的第三方监测单位对该地块进行地表水、地下水、土壤、废气等检测和后评估，检测和评估持续到整个区域全部达标后方可进行场地的稳定化利用，可根据 GB/T 25179—2010 生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求的相关指标和参数分阶段实施。

3.1 筛分规模和工期

开挖筛分是整个项目实施的重点，其规模涉及到工程的实施周期和工程投资，而开挖筛分规模主要取决于后端焚烧厂日接纳筛上轻质物的能 力，具体计算过程如下：

式中：Q 为筛分规模，m3/d；m 轻为焚烧厂每日能接纳筛上轻质物的质量，t/d；ω 轻为筛分垃圾中轻 质可燃物的比例，%； ρ 为筛分垃圾的密度，t/m3；η 为筛分效率，一般为 70%~95%，本项目取 85%；V总为垃圾总量，m3；t 为开挖筛分工期，d；1.5 为考虑阴雨天气及设备检修期的修正系数。

根据本项目的场地调查报告，其垃圾各组分量的统计结果如表 2 所示。由表 1 和表 2 可知，V 总=51 716.0 m3，ρ=1.3 t/m3，ω 轻=25.91%，且本项目所在地区的生活垃圾焚烧厂每天能接纳的筛上轻质物的质量 m 轻 为 210 t/d，则可计算出 Q=733m3/d，考虑一定余量，垃圾开挖筛分规模按照 800m3/d 设计，可计算出开挖筛分工期 t=97 d，工期应尽量避开降雨多发季节。

表 2 垃圾各组分数量

       

3.2 可回收物存储空间

对于筛选的金属、玻璃等可回收物暂存于可回收物存放区，定期由废品回收公司收运。 根据垃圾组分，计算出可回收物的总质量，可回收物 的堆放高度按 2 m 计算，根据清运频率计算所需暂存区域占地面积 ，如式 （3） 和式 （4） 所示。

式中：m可回收为金属、玻璃等可回收物的日筛分量，t/d；A 可回收为金属、玻璃等可回收物的暂存区域面 积，m2；ω 可回收 为筛分垃圾中可回收物的质量分数，%；ρ 可回收为可回收物的密度，t/m3；h 可回收为可回收物堆体的高度，m，本项目 h可回收=2 m；n 为清运频次，d/次。本工程中 ω 可回收=0.21%，则计算出 m 可回收=1.86t/d，筛分量较少，可以降低清运频次，可回收区域占地面积也较小。

3.3 垃圾晾晒场地大小

筛分效率与筛分时的垃圾含水率相关，高含水率物料筛分易堵塞，根据刘超然等对垃圾筛分效果分析，垃圾含水率越低，筛分效率越高，当垃圾含水率在 30% 左右时，筛分效率为 78%；垃圾含水率低于 20%，筛分效率提高至88%；垃圾含水率低于 13%，筛分效率可以提高至92%。为便于筛分设备工作，垃圾开挖后将含水率大于 40% 的开挖垃圾运至垃圾沥水晾晒区进一步脱水，待含水率降至 30%~40% 时即可进入垃圾分选系统，以确保分选效率。

脱水有自然沥水和掺生石灰干燥两种措施，具体掺灰比例由运至暂存区的物料实际含水率确定。 沥出的渗滤液通过场地四周水沟收集至渗滤液井。垃圾晾晒场地面积计算如式 （5） 所示。

       

式中：A晾晒为垃圾晾晒场地所需面积，m2；t晾晒为晾晒时间，本项目筛分物料沥水干燥处理时间约为3~7 d；h晾晒为垃圾晾晒场地垃圾的堆高，本项目设 计堆高为 2.0~2.5 m。 本项目开挖筛分垃圾的含水率分布范围为22.43%~49.88%，平均含水率为 34.76%。 开挖出来的垃圾通过晾晒脱水或掺生石灰将含水率降低至 30% 左右，t 晾晒取 3 d，h 晾晒取 2.5 m，则计算出A晾晒=960 m2。项目设计 4 个晾晒区，单个晾晒平台的设计尺寸为 10 m×25 m。

3.4 回填土方量

本项目能回填的砖瓦、陶瓷、灰土和混合渣砾的总量为 49 670.1 t （表 2），上述物质的密度按 1.6 t/m ³  来计算，回填量为 31 043.8 m ³ 。经 civil3D模型计算还需 10 800 m ³ 好土回填至现状地面标高，考虑一定的沉降量，则需外购土量 12 000 m3。

3.5 筛分车间大小和结构

筛分车间主要用于放置筛分设备，兼备各种筛分物的暂存功能。规模 800 m3/d 的筛分车间占地面积约为 1 600 m2 ，车间内包括 2 条筛分设备、筛分上料区、一次筛分筛下物储存区、二次筛分筛下物存储区、小无机骨料存储区、轻质物存储区和轻质筛上物存储区。因小型简易垃圾填埋场整体筛分的周期较短， 建议采用易安装、易拆分的钢结构厂房，后期也可重复利用，降低工程投资。

4.1 渗滤液

堆体开挖过程抽提和晾晒区的渗滤液收集后采用槽罐车外运至污水处理厂进行处理后达标排放，渗滤液的检测指标主要为 SS、pH、COD _Cr 、BOD ₅ 、 TN、NH ₃ -N 和色度，渗滤液处理后的排放执行GB 16889—2024 中表 2 的要求，如表 3 所示。

表 3 渗滤液进出水主要水质要求

       

4.2 无组织废气

针对项目实施过程中的臭气浓度、CH ₄ 、NH ₃ 、H ₂ S 等物质，采用手持式仪器和实验室分析相结合的方法进行检测，检测指标要求达到 GB 16889— 2024、GB 3095—2012 环境空气质量标准中二级浓度限值、GB 14554—1993 恶臭污染物排放标准中二级厂界标准值（新改扩建）的要求，如表 4 所示。

表 4 填埋场场地最终废气指标

       

注：CH4 须符合 GB 16889—2024 生活垃圾填埋场污染控制标准的限值要求，NH ₃ 、H ₂ S 和臭气浓度须符合 GB 14554—1993 恶臭污 染物排放标准中二级厂界标准值 （新改扩建） 的要求。

4.3 腐殖土和大块无机物

筛下的腐殖土和大块无机物根据筛分区域划分，每个筛分区域按照 2 m 为 1 个批次进行筛下物土壤取样和检测，检测指标均符合 GB 36600— 2018 第二类用地筛选值要求，如表 5 所示。

表 5 填埋场场地土壤检测结果

       

4.4 地下水和地表水

本项目开挖筛分施工完成后，场地内 12 000m3 外购土和筛分出来的建筑垃圾与腐殖土进行回填，为防止短期内腐殖土对地下水污染，先将场 内基底层用好土回填 （厚度 1 m） 作为天然防渗层，后将建筑垃圾和腐殖土回填，表面土层覆盖后绿化种植，结合原有四周的垂直防渗墙对该地块形成整体的防渗系统，有效阻隔了场内污染物对地下水的影响。 堆体回填完毕后，让堆体表面形成不小于 10% 的坡度，保证堆体表面的雨水外排出场地。

项目实施完毕后，对地块内及周边的地下水和地表水进行持续性的监测，地表水按照每 2 个月检测 1 次、地下水按照每个季度检测 1 次，其 中地下水指标均满足 GB/T 14848—2017 Ⅳ类标准；堆体表面的地表水指标均满足 GB 3838—2002 Ⅳ类标准，且随着时间的变化，污染物指标呈现下降的趋势。

本项目最终历时 100 d，开挖筛分的筛上轻质可燃物约 17400 t，采用 50 t 垃圾装运车运输至当地生活垃圾焚烧处理厂处理，焚烧处理厂配套了 污水和飞灰处理厂； 采用 20 t 槽罐车将开挖和晾晒过程中约 4 000 t 渗滤液运往污水处理厂协同处理 后达标排放 ， 筛分的建筑垃 圾和腐殖土与12000 m ³  外购土进行回填，回填后土地进行绿化种植，待土地稳定化后进行利用。

通过本项目的实施 （图 6），有效解决了臭气扰民、地下水污染等环境隐患，化解“邻避”问题；实现腐殖土、无机骨料以及筛上轻质可燃物的资源化利用；盘活土地资源 1.3 hm ² ，产生显著经济效益，为当地建设作出了贡献。

       

图 6 简易垃圾填埋场开挖筛分前后对比

本工程垃圾总整治范围为1.3 hm ² ，开挖筛分量为 51716.0 m ³ ，整体工期为 100d，外运 17400t 轻质可燃物至焚烧厂处理，运距为 20 km；外运4000 t 渗滤液至污水处理厂处理，运距为 28 km。项目的总投资约为 2598 万元，其中第一部分工程费用为 2323万元， 包括垃圾开挖筛分和二次污染控制等费用 1733 万元、轻质可燃物外运及焚烧382 万元、渗滤液外运及处理 48 万元、土方回填费用160万元等，本项目单位处置成本为502 元/m ³ 。

通过本实施方案，场地内的污染物得到消除，场地回填后可得到最终利用，项目投资在垃圾开挖筛分类项目中属于正常合理值。本项目采用的 原位筛分异地处置技术与其他处理技术 （如原位封场、全量转运异地处理和原位好氧降解处理）进行对比，结果如表 6 所示。

表 6 本项目处置技术方案比较结果

       

本项目属于小型简易垃圾填埋场，垃圾量较少，项目的实施周期和工艺复杂程度都较为简单 可控，如何将项目做到小而精，在项目决策和实施过程中有以下几点问题值得关注。

1） 场地调查阶段需全面掌握场地的土壤污染情况，若土壤中污染物指标超标则不能就地回填，需要将污染的腐殖土外运至安全填埋场或采取其 他协同处理方式。

2） 开挖筛分过程中，避免雨水进入堆体和晾晒区域，开挖堆体和晾晒区域做好日覆盖，覆盖材料选用防水性好的 HDPE 膜。

3） 堆体在开挖过程中应随时监测各种臭气指标，根据污染物的浓度做好相应的除臭措施。

小型简易垃圾填埋场治理 采用“开挖筛分+轻质物外运焚烧+腐殖土回填”的主要处理工艺，能在较短时间内将垃圾进行分类收集和处理，彻底 整治环境、释放土地资源，其处理成本为 500~600元/m ³ ，是经济可行的。

针对小型简易垃圾填埋场的开挖筛分过程有 以下几点需要重视：

1）小型简易垃圾填埋场开挖筛分前需要做好详尽的场地调查，明确场内的污染物情况，为后续处理方式的选择提供依据；明确垃圾堆体内的渗滤液水位和各种物质的组分可为协同处置费用 的评估提供依据；

2）根据生活垃圾焚烧厂可接纳的轻质可燃物量计算开挖筛分的处理规模，从而计算出开挖筛分所需的时间，合理安排工期，尽量避开雨季， 减少渗滤液的产生；

3）筛分后仍需按批次对筛下腐殖土进行各项土壤指标的检测，为后续的筛下物处理处置提供依据；

4）小型简易垃圾填埋场开挖筛分实施完毕后还需对该地块持续监测，直至场地完全稳定化后作为建设 （商业） 用地进行利用。