德國生活垃圾填埋場開挖經驗借鑒

嚴陳玲

（1.北京市城市管理研究院，北京 100028；2.生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京 100028）

在德國，選擇開挖生活垃圾填埋場（以下簡稱填埋場）的理由在于，一方面不再需要考慮老舊填埋場造成的環境風險，另一方面不再產生任何后期維護費用。德國要求填埋場封場后，后期維護期限為30年，且維護費用又受到限制，所以對填埋場進行開挖視為一種可選方案，這是目前的一個決定性因素。環境影響則是需考慮的次要因素。

1 德國填埋場開挖的審批流程

在德國，到目前為止，填埋場的開挖尚未在任何法律法規里規定為特殊事實。對附帶處理填埋物的相關設施的填埋場進行開挖時，可以選擇兩種審批流程。

1.1 采取單一的審批流程

第一種選擇是根據《固體垃圾法》實施審批流程。該審批流程不僅包括對填埋場主體的開挖和處理后的材料進行回填，還包括為待拆除材料建造加工廠。

填埋場開挖時有待實施的措施被允許評定為《循環經濟與固體垃圾法》第31 條第2 款以及1993年4月22日頒布的《投資便利化法案》版本所說的“重大變化”。填埋場或者其運行的“重大變化”需要執行計劃審批流程。在該程序里，根據環境協調性檢測規定必須進行環境協調性檢測。

根據《循環經濟與固體垃圾法》第31 條第3 款，主管機構可確定采取一種簡化的許可程序，而不是計劃審批流程。實施這種許可程序的前提是，這種改變對《環境協調性檢驗法》第2 條第1 款第2 節提及的保護物（人、動物、植物、土壤、水、空氣、環境、景觀）不造成明顯的消極影響，則不必要重新進行環境協調性檢驗。因為填埋場的開挖對受保護的對象沒有明顯的消極影響，相反還會改善這些保護對象場景，一般情況下，《循環經濟與固體垃圾法》法定的許可就足夠了，不需要進行環境協調性檢驗，這就明顯簡化了程序。

在對特別需要進行監督的固體垃圾進行開挖時，因為這些垃圾會對環境造成明顯的污染，根據《循環經濟與固體垃圾法》第31 條第3 款第3 節，程序簡化就不再適用。一般情況下，此時需要實施計劃審批流程。

1.2 采取兩種審批流程

根據《固體垃圾法》，為拆除填埋場主體和再回填處理后的物料實施一種審批流程，而根據《循環經濟與固體垃圾法》第31 條第1 款的規定，按照《環境保護法》為垃圾處理設施實施另外一種審批流程。這里的設施指的是《聯邦污染控制法》第3 條第1 款提及的設施。

按照《聯邦污染控制法》的規定進行審批時，根據每個垃圾處理設施的處理能力來區分：處理能力大于10 t/h 時，根據《聯邦污染控制法》第10 條實施審批流程；處理能力為1～10 t/h 時，根據《聯邦污染控制法》第10 條實施簡化的審批流程，該過程不要求公眾參與。屬于哪類審批流程，參考《聯邦污染控制法》第4 條法令附件中的8.4 條規定。需要審批的設施的運行商義務以及對設施的相應要求參考《聯邦污染控制法》第5 條規定[1]。

2 德國填埋場開挖工藝

2.1 開挖前的調查研究及氣味穩定措施

開挖填埋場前，必須進行詳細的調查研究，并且要考慮現有的填埋場開挖技術是否可行？開挖過程中會產生哪些環境污染？需應對哪些情況變化？開挖費用大概為多少？做出相應評價前，需要參考現有的填埋場開挖經驗。

實踐證明，已實施的填埋場開挖項目中，使用氣味穩定系統很有效，即一種混合的通風和吸氣系統。氣味穩定后有以下直接影響：填埋場主體的環境從厭氧轉變為有氧；陳舊固體垃圾中，在厭氧環境中保存、但可有氧生物降解的有機成分進行了大部分有氧降解；吸取了大部分的現有微量氣體；固體垃圾的含水量明顯降低。

這為開挖填埋場帶來以下良好效果。

效果1：避免填埋氣從厭氧環境下的填埋場主體中泄露出來。

效果2：對不可回收再利用的固體垃圾進行回填后，填埋氣中能檢測到的微量氣體要大幅減少。

效果3：不可回收再利用的固體垃圾在回填后，填埋氣大大減少，滲濾液中有機污染物明顯減少。根據以往的經驗，對陳舊垃圾進行兩周的氣味穩定后，足以實現生物穩定化。實際上，不再需要通過生物手段實現更進一步的穩定化。

效果4：更容易對較干燥的固體垃圾進行分類。

1993年，德國開始對斯圖加特市Ludwigsbug 縣Burghof 填埋場進行開挖，這是德國第一個實施開挖技術的填埋場。除了獲得額外的填埋空間外，該工程的目的還在于驗證填埋場開挖在技術和經濟上的可行性，并檢驗工程對操作人員及周圍地區的影響（圖1）。Burghof 填埋場實施開挖的案例表明，過濾層表面上除了過濾材料的內在氣味外，沒有排放任何異味。此外，生物過濾器中，甲烷和微量氣體含量大大降低。在Burghof 填埋場的開挖過程中，使用生物過濾器之后，檢測不出甲烷，微量氣體濃度平均下降了96%，達到了安全濃度[1]。

圖1 填埋場開挖現場

2.2 開挖時實施垃圾分選

經過大約兩周的氣味穩定后，在對工作人員和周圍居民采用適當保護措施的前提，使用挖掘機對3 m厚的覆土層的固體垃圾進行開挖，并用自卸車運送到加工廠，按照垃圾顆粒大小進行分選，填埋場開挖流程見圖2。固體垃圾通過孔徑為60 mm 的滾筒篩。大件垃圾在放置于滾筒篩之前被粉碎。在滾筒篩分之后，部分粒度在0～60 mm。用滾筒篩進一步篩分，產生了粒度在0～20 mm 的細顆粒垃圾和粒度在20～60 mm 的垃圾。小于20 mm 的細顆粒垃圾回填到填埋場，用作覆蓋材料。粒度20～60 mm 的部分垃圾回填到填埋場，用作填埋場的排水層[2]。

圖2 填埋場開挖流程圖

2.3 開挖后實現了填埋空間的擴容

總體而言，當提取輕型成分時，預計會增加40%～50%的填埋空間。如果沒有提取輕型成分，由于對粗顆粒垃圾進行了粉碎和回填時進行了優化式壓縮，體積增加通常為15%～25%，在某些情況下甚至超過40%。

3 德國填埋場開挖垃圾的組分

一般情況下，從填埋場中挖出的陳舊固體垃圾60%～70%都是由小于40 mm 的細顆粒垃圾組成的。東德之前的填埋場中，由于飛灰成分高，所以小于40 mm的細顆粒垃圾比例通常更高。例如在德國Gro?enhain縣Ba?litz 填埋場中，細小顆粒垃圾占比達到93.4%。粗顆粒垃圾中，輕型和重型部分約各占一半。輕型部分主要是塑料薄膜、塑料復合材料、紡織品等，重型部分則是建筑垃圾、金屬、木材等。填埋場中很少出現有害物質。在以往的填埋場開挖中，有害物質含量一般為0.05%～0.2%，主要為鉛蓄能器、電子固體垃圾和濾油器等。

在處理挖掘出的陳舊固體垃圾后，雖然費用很高，但只能分選出少量的可回收再利用的物質成分，主要是石頭和金屬。因此，在未來的開挖措施中，分選出可回收再利用的物質部分不再起主要作用，或者發揮次要作用（含較多建筑垃圾的填埋場除外）。僅限于分選出需要進行焚燒處理的輕型成分。平均熱值約為18～20 MJ/kg 的輕型成分非常適合進行焚燒。輕型成分的堆積密度較低，提取的固體垃圾總量相對較少，但分選之后也會使填埋容量明顯增加。要分選出輕型成分，必須首先分選出細顆粒垃圾并粉碎粗顆粒垃圾。在某些情況下，對輕型成分不進行分選會更經濟實惠。此時，進行壓縮式回填前，只需粉碎粗顆粒垃圾。 細顆粒垃圾以及重型成分可以進行高密度填埋。這兩種成分也可用作填埋場地基密封區內的填埋建筑材料，例如將細顆粒垃圾填充在邊緣大壩或地表密封下的平衡層里，重型成分用作道路施工材料。

4 德國填埋場開挖后的環境影響

如果采取適當的勞動安全技術措施，如氣味穩定、降塵等，與其他處理固體垃圾的措施相比，填埋場的開挖從總體上來講風險性較低。如果采取了適當措施，可以避免對工作人員和周邊居民健康產生不良影響。

開挖實踐工作表明，對填埋場更陳舊的垃圾進行開挖以來，在沒有預通風的情況下也可進行挖掘。對這些采取的措施進行環境監測時，沒發現異常。值得注意的是，再次回填的固體垃圾排放更高濃度的臭味。造成這種情況的原因在于，固體垃圾沒有被充分氧化而是被部分氧化，因此它立即恢復到酸化階段，而不是恢復到厭氧降解時穩定產生甲烷的階段。通過使用適當的回填技術可以輕松解決這個問題。

例如，在2001年實施的Au?ernzell 填埋場的開挖案例中，對其排放物進行了詳細研究。結果發現，排放物的數值只占比法律上許可的環境標準值的很小一部分。表1、表2和表3說明了Auβernzell 填埋場附近和毗鄰的評估區，塵土及重金屬沉降這些參數的測量點的情況。這些情況同樣適用于其他測量參數[2]。

表1 塵土沉降的月平均值占極限值百分比情況（2001年） %

表2 2001年3—5月重金屬沉降占極限值百分比情況%

表3 2001年6—8月重金屬沉降占極限值百分比情況%

在Burghof 填埋場中，固體垃圾的殘余氣體形成潛力僅為7.5 m3/t，即使填埋場高度為20 m，導致通過地表的殘余排放也只為1.5～2 L/m2·h。因此，不再需要有系統地進行抽氣處理。開挖后填埋的材料中，填埋氣體中的微量氣體濃度明顯低于開挖前被開挖部分產生的氣體濃度，見表4。

表4 開挖前后填埋氣體中微量氣體濃度的比較mg/m3

待填埋的材料易于壓縮，因此具有很少的透水性，這樣就只產生少量且均勻的滲濾液。在有足夠表面傾斜度的未密封的綠化改造過的填埋區，降水部分僅8%～10%產生為滲濾液。對需要再次填埋的物料進行填埋時產生的滲濾液比開挖前產生的滲濾液的污染性要少得多，參見表5。

表5 開挖前后滲濾液污染性的比較mg/L

5 德國填埋場開挖費用

根據相關填埋場開挖經驗，填埋場的開挖費用至少約為13 歐元/m3，這些費用包含以下要素。

開挖之前實施氣味穩定；

將填埋場內的陳舊垃圾運輸到處理廠；

對陳舊垃圾進行分選；

將填埋場內不可回收的垃圾運輸到回填區域進行回填；

對工作人員和周邊居民采取保護措施。

此外，有些費用和所處的位置采取的措施緊密相關，即是否對輕型成分進行回收，對裸露的填埋底部進行修復，因此不能一次性計算出總開挖費用。

固體垃圾的挖掘和回填費用只需要4～5 歐元/m3。只有在需要援引外部處理工序時，才會增加開挖費用。目前最便宜的方案應該是根據德國《垃圾填埋條例》實施填埋的措施。

將固體垃圾安置到現有的填埋場，有助于減少填埋場的排放物。如果必須使用新的填埋區，就需要相應地考慮費用。就純粹的建筑費用而言，10～15 歐元/m3的費用就足夠了。

填埋場的修復費用必須低于15～20 歐元/m3，才能證明實施全范圍的開挖是經濟可行的。如果費用太高，則不太可能實施，除非開挖出來的材料能加以全部使用，而不是用作雜質[3]。

6 德國填埋場開挖的經驗借鑒

德國從20 世紀80年代后期起開展了填埋場開挖研究，通過實踐已取得較明顯的經濟和環境效益。德國填埋場開挖可借鑒的經驗如下。

6.1 德國填埋場的后期維護期限為30年，在后期維護費用高昂的情況下，實施填埋場開挖是一個既經濟實惠又不會造成環境危害的措施。

6.2 填埋場開挖后，必須嚴格按照法律要求，最主要是符合再利用規定以及《循環經濟與固體垃圾法》引入后提出的更嚴格要求。

6.3 為避免實施開挖過程中出現諸多困難，應在早期規劃階段與主管部門就必要的許可證進行協商處理。有必要詳細規劃開挖措施的進程，例如挖掘前的全面分析及風險評估，挖掘后合理的物料處理和回填，為前期規劃開挖預算提供方便。此外，所有相關的工作人員必須接受事故應激反應的培訓，具備開挖過程中緊急事故的處理能力[4]。

6.4 德國填埋場開挖費用控制在13～20 歐元/m3，超出這個范圍則視為不經濟、不實用。對開挖后的填埋物料盡可能做到回收再利用，填埋物料回填時盡可能地節省費用[5]。

6.5 德國填埋場開挖作業顯示出其特有的嚴謹性[6]。德國非常重視填埋場對周邊環境的影響，在采取適當的勞動安全技術措施的情況下，如氣味穩定、降塵等，確保操作人員和周邊居民的安全性。

有必要對填埋垃圾穩定后的填埋場進行開挖技術的研究，加強對填埋場的建設與管理，為將來開挖填埋場創造良好條件。