垃圾填埋場：世界最大的生態修復案例

曹麗 陳娜 胡朝輝 廖朱瑋 陳朱琦

本文介紹了武漢市金口垃圾填埋場502萬立方庫區通過好氧生物反應器，加速老填埋場穩定化的生態修復技術。這一工程是世界范圍內迄今為止規模最大的老填埋場生態修復的成功案例。修復后的填埋場減少了對周邊的環境污染，成為第十屆中國國際園林博覽會場址，具有顯著的環境效益、社會效益和經濟效益。

一、引言

我國生活垃圾無害化處理是從20世紀80年代起步的。長期以來，我國大多數城市解決生活垃圾的出路，大都以填埋作為最主要的方法。由于受經濟發展水平的限制和技術的制約，很多大中城市初期投資建設的填埋場未按衛生填埋場的標準進行設計，后期亦未采取有效的防護措施，因此出現了一個只有在我國才有的概念——存量垃圾，即堆放于非正規生活垃圾堆放點和不達標的生活垃圾處理設施中的生活垃圾。

根據《中國城鄉建設統計年鑒》的統計數據，截至2013年底，我國已有衛生填埋場、簡易填埋場和以填埋為主的綜合處理場共計1549座，總占地面積36262公頃，綜合處理能力421776噸/日。而在未來的5-15年內，將有1469座填埋場陸續被填滿。除此之外，各地還存在著大量小規模的垃圾堆放點。這些“存量垃圾”正在引發嚴重的環境污染和生態安全問題。比如，填埋氣中含有甲烷和硫化氫等，不但帶有難聞的惡臭，還會引發溫室效應、污染大氣，帶來爆炸和火災等安全隱患；垃圾滲瀝液中更是含有大量的氨氮、重金屬等有毒有害物質，污染地下水、地表水及土壤，嚴重威脅著人民群眾的身體健康。而隨著近年來我國城市化進程的快速發展，城區面積不斷擴大，原有的填埋場已從城市邊緣變為城市的中心或居住區，不僅占用了大量的土地資源，而且正在成為我國可持續發展和城市化進程中的突出制約因素。

國家技術標準《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》（GB50869-2013）規定：“填埋場土地利用前應作出場地穩定化鑒定、土地利用論證。”但是在自然狀態下，老填埋場的存量垃圾穩定需要一個漫長的過程，通常至少需要50-100年。因此，如何對老填埋場進行有效治理，使其在短期內快速轉化為安全穩定、可以利用的建設用地，是一個亟待解決的重要問題。

國發【2010】9號《關于進一步加強城市生活垃圾處理的工作意見》指出，各省（區、市）要開展非正規生活垃圾堆放點和不達標生活垃圾處理設施排查和環境風險評估，并制定治理計劃。國務院于2012年4月19日轉批的《國家環境保護“十二五”規劃》中將存量垃圾的治理列入生活垃圾無害化的六大重點任務之一，明確提出了對垃圾簡易處理或堆放的設施和場所進行整治，對已封場的垃圾填埋場和舊垃圾場要進行生態修復、改造的建設任務。“十二五”期間，預計實施存量垃圾治理項目1882個，其中不達標的填埋場改造項目503個，封場項目802個，非正規堆放點治理項目577個。國務院在2012年128號文《住房城鄉建設部、發展改革委、環境保護部關于開展存量生活垃圾治理工作的通知》中給予了211億元的資金支持。結合“十二五”期間，全國各地對未來的存量垃圾治理工作所制定的計劃，保守預計，“十三五”期間，國家將有超過180億元的資金支持存量垃圾治理工作。

二、金口垃圾填埋場及園博會背景介紹

武漢市連接中國內陸東西部，截至2014年末，全境面積達8494.41平方公里，常住人口約1033.8萬人，城市生活垃圾年清運量高達295萬噸，垃圾無害化處理已成為武漢市可持續發展的迫切需求。

武漢市金口垃圾填埋場位于漢口西北郊金口張公堤外側，場地主體為規則的四邊形，全場用地面積超過40萬平方米，是上世紀1998年為解決漢口地區的垃圾出路而興建的，投入運行以來已累計填埋垃圾量約502萬立方米。由于金口垃圾填埋場選址和建設時間較早，當時的建設標準和要求又比較低，加之資金投入有限，從而造成了填埋場的“先天不足”。此后，由于周邊居民的不斷投訴，武漢市政府決定提前關閉金口垃圾填埋場。2005年7月1日，這座當時武漢市規模最大的垃圾填埋場提前“退役”。關閉后，雖然管理部門對填埋場進行了封場，但是積存的垃圾仍然產生填埋氣體、垃圾滲瀝液等污染物，對周邊環境產生二次污染，存在著比較嚴重的安全隱患。

2012年，金口垃圾填埋場所在的區域被選定為2015年在武漢市舉行的第十屆中國國際園林博覽會主會場，這是國內首次在封場后的垃圾填埋場上修建園林并作為園博會主會場。這一大膽的創意無疑具有深遠的創新示范意義。而為了確保園博會的成功舉辦，必須采取妥善措施，對金口垃圾填埋場進行無害化處理，將沒有異味、沒有污水、垃圾堆體穩定的一方“凈土”，完整地交付給園林設計方。

三、填埋場場地調查

經過充分的工程地質勘察和污染調查后（主要包括全線地形、地貌、巖性、地質構造、不良地質、水文氣象、地震等工程地質條件和填埋氣、滲瀝液、垃圾土、周圍大氣、水、土壤等污染狀況），工程技術人員將金口垃圾填埋場污染區劃分為四個分區（見圖）。

北部擴征區為Ⅰ區，南部填埋庫區分為三區，其中Ⅰ區呈直角梯形，垃圾堆填時間較長；Ⅱ區近似長方形，是大填埋區的西半部分，為垃圾堆填時間較短區；Ⅲ區近似長方形，是大填埋區的東半部分，主要為垃圾翻填區，垃圾填埋時間較短；Ⅳ區同樣近似長方形，為沿張公堤的堤防控制區，垃圾填埋時間較長（分區簡略介紹）。

根據場地污染調查的情況和填埋場場地穩定化利用的判定要求（GB/T25179-2010）（表1），金口垃圾填埋場修復后作為永久性公園，各項指標至少應達到中度利用要求；部分人流密度較大的區域（如北門），應達到高度利用的要求。根據前期的場地調查，現狀場地I區與Ⅱ區接近低度利用場地標準要求，為非穩定區；Ⅲ區與Ⅳ區垃圾接近中度利用場地的標準要求，為基本穩定區。四個區域均不能滿足擬建工程的建設要求，需要進行生態修復。

四、填埋場治理技術及比較

目前，國內外對存量垃圾的治理通常采用以下幾種技術（表2）。

1.規范封場技術，即采取覆蓋封場的方法，在保持堆體厭氧環境下，人為控制污染物的有序排放。該技術成本不高，工藝簡單，主要包括堆體整形坡度、滲瀝液和填埋氣導排、防滲、封場覆蓋等工序，是我國目前應用最多的老填埋場修復技術，如杭州天子嶺填埋場、深圳玉龍坑垃圾填埋場和寶安阿婆髻垃圾填埋場、湖北省枝江填埋場等。

2.開挖篩分/轉運，即將垃圾全部挖出后進行篩分處理或轉運至其它的填埋場進行回填處理，主要工序包括挖掘、篩選、回填、外運等。該技術可徹底消除污染源，但通常投資較高，且存在爆炸等安全隱患。國內應用實例有北京北天堂垃圾填埋場和三海子郊野公園等。

3.好氧修復技術，即以好氧生物反應器為核心的垃圾填埋場治理成套技術，美國、德國、意大利等國已成功應用20年，如德國Kuhstedt、意大利Landfill C、美國NewRiver Regional等，我國的首個實例是北京黑石頭消納場（2008年）[1]。該技術可廣泛應用在有墊層或無墊層的正規或非正規的垃圾填埋場，適用于封場后或正在運行的垃圾填埋場[2]。其基本原理是將垃圾填埋場視為一個巨大的“容器”，在填埋堆體中埋設注氣井、注液井和排氣井，使用高壓風機，通過管道和注氣井，將新鮮空氣加壓后注入垃圾深處，同時把垃圾中的二氧化碳等氣體抽出，并對反應物的溫度與垃圾氣體進行監控，同時將收集的滲瀝液和其它液體回注至垃圾堆體，激活垃圾中的微生物再生，以此營造一個比較理想的有氧反應環境，使反應達到最佳狀態，從而加速垃圾場場地穩定[3]。該技術的最大優勢是治理周期短，一般厭氧自然降解過程需要50-100年，才能完成的垃圾降解穩定化歷程[4]，在1-3年內即可完成，并且在修復過程中氣體產物為二氧化碳，而非傳統厭氧過程中的甲烷，從而大大減少了溫室效應。另外，垃圾滲瀝液通過回灌直接消耗在垃圾填埋場中，水質得到改善，外排量減小，污染強度降低[5]。

五、金口垃圾填埋場治理方案和效果

金口垃圾填埋場的治理方案從設計、建設、運行、驗收等，都經過了專家的多次考察、比選、論證，充分參考并優化了國內外現有的經驗，并且與園博會建設相銜接，在建設和運行中對出現的各種問題及時采取有效的解決措施，力求經濟性與治理效果雙贏。

工程技術人員結合前期調查，Ⅲ區與Ⅳ區填埋齡為基本穩定區，可直接采用規范封場修復；I區與Ⅱ區填埋齡相對較短，若采取規范封場修復，將對場地用于園博會及其后續城市公園形成長期的環境與安全隱患，所以并不可取；若采取原地篩分處置的辦法，預計總費用約4-4.4億元，且工期過長，不能滿足要求。經過綜合對比，依據好氧反應器原理的好氧快速降解方法在短期內實現簡易垃圾填埋場治理具有其它方案不可比擬的優勢，因此最終采取了Ⅲ區與Ⅳ區規范封場、I區與Ⅱ區好氧修復技術的綜合治理方案，總投資約2億元。主要工程內容包括堆體整形、堆體覆蓋、地下防滲墻建設、好氧修復系統安裝及調試（各種井、管道、風機、泵、控制與檢測、監控、預警系統等），填埋氣和滲瀝液導排、收集、監測系統、DTRO成套設備及輔助設施、濃縮液處理設施、填埋氣體火炬燃燒系統（含脫硫、儲氣罐），填埋氣體氧化燃燒系統等。經過十二個月的滿負荷好氧修復運行后，金口垃圾填埋場所有技術指標均達到了國家標準《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》（GB/T25179-2010）規定的中度利用要求，使這處惡臭擾民、污水橫流的“毒地”從此消失，整個場地變身為林木幽幽、花谷茶坡的山體景觀，成為園博會主景區-荊山景區，與張公堤相呼應，實現了“生態山軸”和“景觀山軸”的總體生態格局。除此之外，園博會創新性地在垃圾場上方的荊山上展示了部分生態修復的工程管道和催化氧化燃燒器、修復控制系統及滲瀝液處理工藝流程，未來還將規劃設計一處室內展館，展示金口垃圾填埋場生態修復的全過程，包括技術、目標、成效等，進行科普示范。

金口垃圾填埋場的生態修復是世界范圍內目前規模最大的原位好氧修復老垃圾填埋場的成功案例，其修復難度、工藝復雜程度更是未有先例。該項目對廢棄的垃圾填埋場進行生態修復治理，將垃圾填埋場變廢為寶，不僅極大地改善了周邊的環境狀況，徹底消除了垃圾長期堆填造成的環境污染和安全隱患，提供了一條生態城市的發展思路，而且園博會結束后園址可以保留，可為整個城市帶來良好的社會效益和經濟效益，為武漢市創建更加清潔、衛生的城市，發展武漢城市旅游作出貢獻。

2015年12月10日，在法國巴黎舉行的第21屆聯合國氣候大會上，武漢市憑其對垃圾填埋場生態修復后建設園博園的成功范例，一舉獲得“C40城市氣候領袖群第三屆城市獎”。這是中國內陸城市在應對氣候變化領域獲得的第一個國際獎項，是我國環境修復領域的創舉，其對城市的環境修復、生態環保和資源利用有著重要的指導意義、示范意義和前瞻意義。

參考文獻

[1]邵靖邦，唐嶸，闡霏，蔡中異，王盟.好氧降解加速垃圾填埋場穩定化技術，礦化垃圾資源化利用與填埋場綠化技術研討會論文集[C].北京.2011

[2]范曉平，王雁暉.我國存量垃圾治理技術綜述[J].環境衛生工程. 2015，23（1）

[3]李睿.填埋垃圾原位好氧加速穩定化技術研究[D].2013

[4]Lee J Y， Lee C H， Lee K K. Evaluation of air injection and extraction tests in a landfill site in Korea： Implications for landfill management. Environmental Geology， 2002， 42： 945-954.

[5]Rich C， Gronow J， Voulvoulis N. The potential for aeration of MSW landfills to accelerate completion. Waste Management， 2008， 28： 1039-1048.

（責任編輯：王然）