青岛市城市生活垃圾处理技术的研究与实践[定稿]_城市生活垃圾处理技术

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关键词：城市生活垃圾；研究；处理；实践

本文以青岛城市生活垃圾的研究及垃圾处理工程的建设为主线，详细论述了青岛市在研究和选择适合青岛实情、满足城市发展需要的垃圾处理方式以及大型垃圾转运、处理工程建设的主要历程；介绍了近几年青岛市环卫科研所围绕垃圾及处理工程所做的科研工作。文中提出了在垃圾处理场的规划和建设方面可供参考的经验和建议。

1.青岛市概况

青岛市位于山东半岛南端，东南濒临黄海，西北连接内陆，环抱胶州湾，总面积10654平方公里，总人口702万人，其中市区面积1102平方公里，市区人口231.94万人。

青岛市地理位置优越、依山傍海、环境优美、气侯宜人，年平均气温13℃左右，降水620mm-700mm。青岛市是一个以轻纺工业、外贸港口、海洋科研、风景旅游为主要特色的沿海开放城市。物产丰富、经济繁荣，是全国经济中心城市之一，也是山东省对外贸易的中心。

青岛市下辖七区和五个县级市，城区部分包括市南、市北、四方、李沧、崂山、城阳、黄岛七区；五市分别是即墨、胶州、胶南、平度和莱西市。

2.青岛市城区居民生活垃圾概况

2.1城市生活垃圾产量及成分分析

青岛市环境卫生主管部门非常重视垃圾原始数据的调查和积累，垃圾成分分析由环卫科研所负责，从1988年就对垃圾物理成分进行跟踪调查分析，每周取样分析一次，这项工作直到现在仍在继续进行。垃圾量的统计由垃圾处理场负责，进场垃圾都要经过地磅计量，然后汇总统计。近几年来青岛市城区生活垃圾物理成分及年垃圾产量数据见图1。

图1青岛市近三年垃圾成分、产量变化图

2.2收运、处理方式及存在问题分析

目前青岛市垃圾收集方式为袋装混合收集，清运方式以垃圾压缩车为主，见图2。各区环卫处负责收集生活垃圾运到垃圾处理场，市垃圾管理处对运来的垃圾进行统一填埋处理。从2000年底开始，青岛市在湛山居民小区试点垃圾分类收集。将垃圾分为厨房垃圾、可回收垃圾、有害垃圾三类。

随着城市建设的飞速发展及居民对环境要求的提高，以前沿用的垃圾简易填埋的方式已远远满足不了需要。研究适合青岛市的城市生活垃圾处理技术、建立一套科学的垃圾收运、处理体系成为青岛市环卫部门的重要任务。

3.青岛市近几年围绕垃圾处理开展的科研工作

围绕城市垃圾处理，主要开展了以下环卫科研工作：

3.1通过编制环境卫生专业规划，促进城市垃圾处理科学、合理发展

项目建设，规划先行。我市将环卫专业规划的编制和实施作为一项极其重要的工作来抓。1990年编制了青岛市第一部环卫专业规划；1995年编制的《青岛市环境卫生专业规划（1996-2010年）》更是全面系统地描绘了今后十五年的环境卫生发展蓝图，此外，崂山区、城阳区也分别编制了详细的环卫专业规划。上述规划的编制和实施，保证了环境卫生事业有序的发展，极大促进了城市垃圾处理水平的提高。

3.2通过科研课题和项目的研究，切实解决垃圾处理中存在的实际问题，为垃圾处理方案的比较、选择提供科学依据。

在垃圾填埋技术研究方面，《生活垃圾填埋场地转化为建设用地的治理技术研究》成果，首次采用生物及工程的方法缩短垃圾填埋的稳定时间，加快垃圾填埋场地的利用。

利用该项技术成功地对青岛市煤制气二期工程用地进行了改造，取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益；《柔性地下防渗帷幕研究》通过试验开发出一种原料价格低廉、工艺简单易行、防水性能可靠的柔性地下防渗帷幕，可应用于防止垃圾填埋场渗滤液对地下水的污染，且对改造我国旧垃圾场具有很高的推广应用价值。

在垃圾资源化利用方面，《生活垃圾制作烧结砖技术研究》、《生活垃圾制作空心砖技术研究》等课题，充分考虑了垃圾综合处理场新场址周围砖场比较多的情况，为垃圾的综合利用开辟了新的途径。

另外，《青岛市城市垃圾物理成分分析》等基础课题调查研究已连续进行了十二年，每周采样分析一次，从不间断。这些第一手分析数据为青岛市的垃圾收运和处理提供了科学、准确的依据。

以上多项课题荣获国家、省部、市级科技进步奖。垃圾处理技术研究为垃圾处理工程的建设打下了坚实的基础。

3.3通过系统的环卫工程可行性研究和设计，使垃圾处理工程建设科学化。

青岛市的垃圾处理工程从选址、地址勘探、环评、可行性研究、设计到建设均严格按照基础设施项目建设程序进行。该项目从1989年就开始选址工作，每一重要环节都是经过专家组及相关各部门的综合评审，并不断修改和完善。目前该项目建设已经过半，下半年即可投入使用。

4.青岛市城市生活垃圾处理方案选择

4.1生活垃圾产生量及成分变化预测

影响垃圾成分构成的因素很多，如：居民生活燃料种类、冬季取暖方式、生活习惯、生活水准以及城市基本建设情况等等，目前，青岛市管道煤气及集中供暖发展很快，垃圾中的煤灰量逐渐减少，垃圾中的可燃成分增幅较快。通过对近年青岛市垃圾产量统计数据和垃圾成分分析数据进行研究，考虑到青岛市人口数量、城市基本建设、人民生活水平等若干变化因素，预测青岛市今后几年垃圾产生量和垃圾成分变化的趋势为：垃圾产生量近几年将会持续增长，垃圾成分中有机物和废品类所占比重继续增加，无机成分将递减，但各种成分的变化幅度较小，垃圾容重逐渐降低，含水率逐步加大。（来源：青岛市园林环卫管理办公室）

4.2指导思想

以“无害化、减量化、资源化”为发展目标，走可持续发展的道路，坚持垃圾的综合处理方针。无害化是垃圾处理的前提，减量化是垃圾处理的必然要求，资源化是垃圾处理、的发展方向。

4.3垃圾处理场的选址及垃圾处理方案的确定

从1989年就开始了新建生活综合处理工程的选址工作，由于当时经费短缺被搁置起来。仍然沿用垃圾简易填埋的方式。1995年起，工程的选址工作重新启动，经过地质及环境调查否定了以前选定的场址，选定市区北部离城区35公里处的盐碱地。划定场区面积658880平方米，距离最近居民点1100米。有比较好的自然隔水层。

垃圾处理方案的选择取决于城市的经济状况、垃圾成分及现有的垃圾处理基础情况。作为青岛市来说最重要的是首先要建设一座高标准、符合规范的垃圾填埋场、解决垃圾的无害化问题。在垃圾无害化的基础上，实现垃圾处理的资源化。

青岛市采用垃圾生化处理工艺的可行性以及工程处理规模成为一个激烈争论的问题。一个非常重要的制约因素是堆肥产品的销路。分析青岛市的堆肥市场主要有以下几点：

——用作城市绿化用土。青岛市地质构造属花岗岩地形，土层较薄，土地较贫瘠，市区的十个山头公园及大量的绿地建设，每年购置腐殖土的费用很高，对有机质含量较高的垃圾腐殖土及高效的复合肥需求量都很大。另外，从管理职能考虑，青岛市环卫和园林是一个局，将垃圾腐殖土用作绿化用土有很多的有利条件。——可以用作土地改良和复垦。小涧西垃圾填埋场建设在盐碱地上，其周围更是有大量的盐碱地，我们正在研究用垃圾腐殖土对盐碱地进行改良，如果可行的话，在当地就可消化大量的垃圾腐殖土。

另外，消耗一定数量的有机垃圾对垃圾填埋也极为有利。

综合以上分析，决定同时建设垃圾生化处理厂。一期处理规模初步定为300吨／日左右，主要处理农贸市场、饭店及双气区居民生活垃圾。

垃圾的处理方案如框图3所示：

4.4防渗方案的选择

4.4.1场区地质情况

场地地层可分为盖层和基底两个单元

1.盖层

为第四系松散沉积层，自上而下可分为：

①粘土层；②淤泥层；③海相砂层；④陆相砂层；⑤陆相淤泥层。

2.基底

场区基底岩为中生界白垩系下统青山组(K1q）和上统王氏组（K2w）。

4.4.2方案选择、调整

防渗方案是垃圾填埋场的关键，经过可研及初设阶段的比较，基于当时的技术现状、场区地质条件及经济方面的考虑，小涧西垃圾填埋场初步设计中的场底防渗推荐采用垂直防渗的方式，即“搅拌桩幕墙”方案。主要是考虑：小涧西填埋库区可以利用底部基岩作为隔水层，适宜采用垂直防渗，且当时与HDPE膜水平防渗相比投资较低。

图3青岛市垃圾综合处理工程一期工程垃圾处理模式图

但是随着这几年技术、经济的发展，现在对垃圾填理场防渗方式有了新的认识，而且《城市生活垃圾处理及污染防治政策》对卫生填埋处理提出更高、更严格的要求。为了满足新政策、标准要求，确保“青岛市城市生活垃圾综合处理工程”的先进性、可靠性，我们专门聘请了高达集团（加拿大）有限公司为该项目的技术顾问，与设计单位合作对小涧西垃圾填埋场防渗等关键工艺进行了进一步研究和评估。国际环保专家也对原防渗设计方案提出一些意见。经过细致的技术、经济比较分析，认为小涧西垃圾填埋场如采取垂直防渗方式将难以达到越来越严格的环保要求，并且污染场区内的地下水，后期运行费用较高。采用HDPE膜水平防渗技术先进，性能安全可靠，同时可保护场区地下水不受污染，在经济性方面，HDPE膜价格已比当时大为降低，采用HDPE膜水平防渗与采用垂直防渗的投资差额大大缩小，随着近几年经济实力的增强和环保项目投资力度的加大，受资金的制约性有所降低，在具有经济可行性的基础上，从技术的先进性、可靠性方面考虑，建议采用HDPE膜水平防渗。

经过再三权衡，最终经过专家评审，将原垂直防渗调整为HDPE膜水平防渗。防渗膜厚度确定为2.0毫米。

4.4.3配合防渗方案调整的研究工作

①进行“地基变形有限元”的计算。小涧西垃圾处理采用水平防渗的最大难题是场区底部淤泥层沉降对防渗膜的影响，为此，我们组织建设部城建院、清华大学针对该问题进行了“地基变形有限元”的计算及研究。计算结果表明，在该地质条件下，采用水平防渗对防渗膜是安全的。

②设置监测装置。准备在防渗膜的下面设置传感装置，监测场区可能发生的沉降情况，在可能的情况下有选择性的进行填埋，降低场区沉降对防渗膜的影响。

5.垃圾转运站的建设

由于市区和小涧西垃圾处理场之间距离较远，采用大型运输车转运更为经济，因此需要建设大型垃圾转运站。目前国内外的垃圾载运方式有简易转运、压缩式转运、分选和压缩结合式转运。从技术的先进性比较，分选和压缩结合式转运为最佳选择。我们也将此模式定为首选方案。但是通过对国内外大型垃圾转运站的实地考察和了解，我们认识到，分选和压缩结合式转运站运行费用高，设备维护费用高，对国内的生活垃圾成分适应性较差，从国内运行的实例看，运行的可持续性差，效率较低。经过认真分析，认为青岛市的实际情况不能很好地满足这种转运方式良好运行所需的各种条件，即使建设了也难以正常运行，从而否定了此种方试。最终从实用性和技术先进性等多方面综合比较分析，确定采用预压块装式转运工艺的压缩式转运。该方式对垃圾成分及产生量的变化适应性强，可靠性较好，扩容灵活方便。经过国内外长期运行实践表明，其技术工艺成熟，操作性和经济性均好，因而得到广泛采用。（来源：青岛市园林环卫管理办公室）

现已建成的太原路大型生活垃圾转运站占地面积53336平方米，采用压缩转运方式，转运能力1500吨／日。

6.项目的运作方式

成立项目法人，负责项目的建设。注册成立了独立法人单位—青岛市固体废物处置有限责任公司，负责整个工程的建设，公司为国有独资公司，注册资本100万元。这种运作方式避免了以往常用的以指挥部为主搞建设的弊端，能做到分工具体，专业性强，责任明确，为保证工程建设有序进行、保证工程质量奠定了基础。

7.经验及建议

7.1政府重视、领导支持

青岛市政府及各级分管领导对垃圾处理问题非常重视，为实现生活垃圾处理的无害化、资源化、减量化及可持续发展，对垃圾处理设施建设给予了大力支持，这保证了垃圾综合处理工程建设的顺利进行，城市生活垃圾综合处理工程被列入1998年市重点工程建设项目。使该项目从一开始就有一个高的起点。

7.2大型垃圾处理设施的建设要有超前意识

为了确保工程的科学性、先进性，广泛吸收和采用国际上的先进、成熟技术和工程建设经验，青岛市专门聘请了高达国际工程顾问公司作为该项目的技术顾问，对整个项目的每一个重要环节提供咨询和技术指导，以世界性的眼光和前瞻思想指导工程建设，使工程具有适度超前性，从而确保工程的先进性。从实践过程来看，顾问公司发挥了良好的作用。如防渗方案的调整就充分采用了高达公司的咨询意见。

7.3建设程序严格、操作规范是保障项目顺利进行的基础。

该工程从一开始就严格按照基础设施项目建设程序进行，从1989年就开始了新建生活垃圾综合处理工程的选址工作，1995年在市计委立项，1998年在国家计委立项。然后顺序完成规划定点，场区水文地质勘探，场区环境影响评价，可行性研究报告，初步设计施工图设计。所有基建工程及材料采购均通过国内、外公开招标确定。关键的标段还邀请国外的专家评标。以上措施使工程建设严格按照规范程序进行，每个环节都进行专家评审，确保工程建设的各个环节科学、合理，从而确保了整个工程建设的先进性和质量可靠性，使工程达到国内领先水平。