城市固體廢物處置技術分析

王施娜，姜星星，於 偉

（南通昊宇環保科技有限公司，江蘇 南通 226000）

隨著現代社會經濟的高速發展，社會資源過度開采導致能源枯竭，而且現代城市中人口密集程度較高，使得生態環境日益惡化，已經成為當今世界潮流之外的第3大社會性問題，逐漸成為影響經濟可持續發展的重要因素。城市固體廢物污染環境及巖土廢物污染的特殊之處就在于較難處置，也比較貼近環境，以固體廢物最難處置，因其成分比較復雜、物理性狀多樣，所以具有一定的綜合性特征，既可能直接造成污染問題，也可能造成次生污染。其中固體廢物的污染問題所造成的大氣污染、水污染等，會直接影響到城市環境，尤其是現代城市中的生活垃圾部分，最貼近人們的生活但是也最容易被現代城市中生活的人們所忽視，成為影響現代城市環境建設的最主要問題。

1 城市固體廢物的主要處理方式與優點、缺點對比

當前，現代城市的固體廢物處置方式比較多，包括資源回收再利用、焚燒與熱解及衛生填埋與堆肥等，或者有關部門可以采用結合處理的方式，將回收再利用與衛生填埋結合起來，或將回收再利用與堆肥結合起來，此類的方法可以變廢為寶，將垃圾作為發電的原料。在所有的處理方法中，焚燒是具有高熱值的有機物理廢物處理方法，可以對不同性質的廢棄物進行處理，焚燒以后可以直接減少廢物體積的80%～95%，該結果主要受到灰份多少的影響，以便于進行填埋處理。然而該方法也具有一定的缺點，就是容易造成二次大氣污染，并且最終的廢物形式仍然需要進行填埋處置。衛生填埋是指在土地中填埋，技術人員需要采用防滲、壓實及覆蓋等技術，加強掩埋垃圾對環境的保護力度，需要隔離污染物與土壤。而堆肥技術則是指代使用微生物對有機物進行分解，使之腐熟為肥料。其中填埋的方式是最常見的處理方式，通常來說，幾種方式結合應用，所呈現的處理效果較好。幾種常見的垃圾處理方式優點與缺點如下。

其一，填埋處理方式。其優點為投資相對較少、處理容量大、處理速度快及必要時可重新資源化；缺點為永久性占地面積大、潛在污染大。

現如今，在美國等發達國家都出現過垃圾填埋幾十年后造成環境污染的惡性事件。

其二，堆肥處理方式。其優點為使垃圾變成有機肥；缺點為只能處理有機含量較高的垃圾、垃圾肥的肥效低，銷售有限，發展余地不大。

其三，焚燒處理方式。其優點為回收熱能、減量最徹底（體積減量80%～95%）；缺點為投資巨大、產生二噁英等多種有害氣體污染大氣，仍需要設計終極處理。現如今，建造處理垃圾1 000 t/d的焚燒爐及附屬熱能回收設備，大約需要7億～8億元的人民幣。

其四，回收再利用處理方式。其優點為綜合利用資源化、減少終極垃圾量；缺點為很難實現分揀、仍需要終極處理。

2 城市固體廢物填埋處置方式現狀與經濟指標分析

填埋的處置方式屬于國際上比較普遍的處置方式，各個國家均有使用，并且處理垃圾的質量占比有所不同。如美國使用該方法占總處理量的75%，英國則達到88%，在奧地利、澳大利亞及比利時等國使用該方法處理垃圾的比例則達到了60%以上。此外，日本及荷蘭等國則主要以焚燒為主，比如瑞士80%的垃圾處理方式都是通過焚燒完成的，這些經濟發展較快、環保水平較高的國家之所以選擇焚燒的處理方式，主要是因為國土面積較小，難以選擇用就地填埋的方式處理垃圾，堆肥的方式也比較次要，所以焚燒的處理方式比較符合國情。在堆肥處理方式中，美國占比10%、澳大利亞僅為3%，其他國家則較少。

現代城市廢棄物的處置方式會受到經濟成本的限制，在對幾種處置方法的分析中，以填埋法的成本最低，僅為堆肥法的1/3、焚燒法的1/10，所以在較長的一段時間內，衛生填埋將會成為我國城市垃圾處理的主要發展方向。我國杭州天子嶺、福州紅廟嶺及廣州興豐填埋場等一些經濟指標的狀況見表1。3個填埋場的數據年份均有不同，建設的標準也并不相同，況且3個地點的物價水平不同，由此導致了垃圾填埋場的年運行費與單位垃圾費用相差較大。通過綜合性的分析后，技術人員認為現代城市的可持續發展要在垃圾處理方面形成良性循環，城市垃圾的根本出路在于實行垃圾減量化要求，進一步提升資源利用率，要快速實現資源化、無害化處理，提升垃圾的回收利用率以后，避免或者減少污染問題，但眼下最緊迫的發展要求是現代城市生活造成的垃圾產量較大并且對處理技術的要求較高，采用填埋法是最經濟的方法，也是在現實處理中最容易實踐的方法。

表1 填埋工程的經濟指標分析（參考）

在我國各地均有已建成或者在建設中的衛生填埋場，比如北京、廣州等地，都已經成功建設多座衛生填埋場，主要用于大規模地解決城市生活垃圾問題，以便于控制大量產出的城市生活垃圾，但是因為技術力量或者資金等方面因素的限制，各地填埋場的建設標準并不相同。以往建設的填埋場技術水平較低，運行過程中存在的問題也比較多，但是近年來新建的工程，因為成本投入較大，在技術方面也有較大水平的提升。為更好地解決各地填埋工程建設中存在的諸多問題，現代城市必須發展填埋技術，開展技術研究，綜合性提升我國的填埋技術發展水平。

3 城市固體廢物處置技術中填埋技術的國內外發展現狀

填埋處置的方法屬于一種多學科、多領域交叉的系統性工程，其內容包括工程建設、環境建設及社會資源體系建設等諸多方面的內容，有關部門在建設的過程中需要綜合考慮填埋環境及經濟等方面的因素，比如要考慮陸地環境及大氣環境等相關保護要求；要保證建設的經濟合理及技術可行，需要迎合便利的交通，要滿足日常收集廢物的要求，在工作用水及生活用水等方面應當加以規范，要完善污水處理配套設施，保證其經濟條件和環境要求，需要依靠巖土工程。技術方面的要求主要是以現代巖土工程技術解決的，可以解決生活垃圾填埋過程中的環境問題，通過建立工程來保護生態環境，使得填埋處理方式可以達成較高的環境效益與社會效益。而城市固體廢物填埋技術的關鍵在于設計其工程結構與應用高等級材料，該方法在國外的研究較早，如美國早在20世紀40年代就開始研究該方法，隨著經濟、技術等條件的發展，各項新工藝、新技術在其中得到了良好的應用，而填埋技術也在此階段得到了長足的發展。直到20世紀80年代中后期，該方法已經進入到現代化的發展階段。目前美國的生活垃圾處理技術體系中，填埋技術已經成為現代環境工程和巖土工程的重要研究領域，并且形成了一套比較嚴格的法律規范與技術規程，這在一定程度上推進了立法工作，依然屬于一項處于發展過程中的新技術，這也標志著該項技術還有許多問題需要解決。而美國也承認在理論研究上要落后于工程實踐應用，該項技術發展至今，尚未形成一套完善的且受到公認的規范化技術體系設計，因此，還需要發展與進步。

3.1 工程實踐

我國研究該項技術的起步時間較晚，并且經歷了一定的發展歷程，國內城市發展中產生的固體廢棄物主要是依賴土地堆放及填埋處置，以前屬于分散處理、自然堆放，到現在已經發展為集中堆放的形式，通常是沒有覆土、無害化處理方式的，所以垃圾污水的問題比較嚴重，因為各類污染物的自由排放，導致固體垃圾造成的二次污染問題比較嚴重。這種垃圾處理方式還不能成為填埋技術的應用實踐，因為毫無填埋技術的特征。隨著現代城市環保要求的提升，國內也陸續引入了許多新技術，使得固體垃圾排放造成的污染問題得到有效的控制，可以采取一定的工程措施來完善技術體系的應用，逐步使城市中的生活垃圾得到有效的控制。比如技術人員可以采取底部填土、堆積廢物頂部覆土等簡單性的工程措施，形成了填埋法的雛形。然而因為我國幅員遼闊，各地產生的生活垃圾的量比較大，所以通常是由各地按照自身的標準來完成操作的，并沒有統一的法規或者技術標準加以要求，導致國內對固體垃圾處置的發展速度較慢。直到20世紀80年代中后期，才進入到相對規范的填埋階段，初步形成了填埋的要求。比如杭州天子嶺的填埋場，在1989年開始建設，直到1990年12月份才基本建成一期工程，在1991年正式投入生產。該項工程是按照一定規范建設的、國內最早的垃圾填埋場，在選址、設計及滲濾液收集、處理等方面，都有一定的技術措施，工程的建設、運行方面比較成功。國內已經建成或者正在建設的填埋場綜合數據是比較完善的，這些填埋場基本都是依照建設部發布的《城市生活垃圾衛生填埋技術規范》的標準進行設計的，可以基本滿足我國現代城市對固體廢物的處置要求，對環境的污染大大降低。

3.2 法律法規與技術規范

20世紀80年代末，我國有關部門出臺建設了相關技術標準，使得國內的填埋處置技術是有法可依的，包括《城市生活垃圾衛生填埋技術規范》、GB/T 18772-2008《生活垃圾衛生填埋場環境監測技術標準》等，這些規范標準的發布使得現代城市的填埋處置技術變得有法可依。在1994年，我國發表了《中國21世紀議程》，中國政府部門向世界作出了環保宣言，其中就列舉出了我國對城市固體廢物的管理辦法與處置技術，也點明了該項問題在城市發展中的重要性。1995年，我國又出臺了《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》，正式地從立法的角度確定了關于城市固體廢物處置的內容，并且將固體廢物的處置方法推向了新的發展階段。關于填埋處置技術的推廣與應用，對現代城市發展所產生重要的推動作用，我國在固體廢物的環境污染防治方面取得巨大的突破。在填埋技術的發展方面，法律法規與政策的強制性要求，都為填埋處置法的應用創造了良好的環境條件，也構造了較大的發展空間，使得我國的城市固體廢物處理技術體系變得更加完善，相關填埋場的工程建設日益加快。

3.3 科研方面的研究

我國環衛系統在填埋技術方面已經做出了大量的科學技術研究，與發達國家相比，我國對該項技術的研究雖然起步時間較晚，但是研究的進程較快且成果較多。如沈陽環衛科學研究所帶頭編制的《城市生活垃圾衛生填埋技術標準》中，對填埋技術的研究更加深入，而廣州環境保護科學研究院對該項技術的研究起步時間較早，主要是從環境工程與環保專業的角度出發進行研究。從本質上來說，垃圾填埋處理技術屬于巖土工程技術，在巖土工程技術介入以后，該項技術應用的效果才更加明顯。國內有研究者在該領域做出了許多具有開創性意義的工作，使得國內的填埋技術的研究獲得了巨大的進步。另外，國內的許多大學中的相關專業也開展了研究項目，如中國河海大學、浙江大學等，率先開始了填埋技術的研究，并取得了諸多成果，對于全面推進城市固體廢物填埋技術的應用及研究產生了積極的影響。現代城市固體廢物的處置技術會受到經濟方面的影響，要建設科學的、經濟的填埋工程，有關部門應當對工程建設的結構與材料方面做出深入的研究，對工程的功能狀況加以考慮，要使工程建設能夠滿足城市固體廢物處置的基本要求，進一步探究現代合成材料在工程中的具體應用。在此過程中，有關部門需要解決的問題來自多個方面，比如建設填埋工程的基本要素與相關要求，要保證填埋工程的安全與穩定，對其工程的功能效果進行全面的分析；要考慮工程的填埋功能，實現現代合成材料在填埋工程中的應用，如在工程中應用土工膜材料，需要在此之前對土工膜的防滲與滲漏情況進行試驗研究，通過試驗的數據來研究具體的應用措施。現代合成材料在應用中可能存在問題，關于這一點，有關部門要在應用之前就對其問題與破壞形式加以分析，重點對材料的衰老變化、抗酸堿腐蝕特性及材料摩擦特性等方面加以研究，并擴充試驗條件，做好淤堵的分析及拉伸等條件的研究。

4 結束語

在國內外固體廢棄物的各項處理措施中，填埋處置技術的應用成本較低而且前景比較廣闊，通過對該項技術的經濟指標的分析可見，國內城市固體廢物的處置技術仍然以填埋工程為主，國外也是如此。通過綜合性的處置措施研究，國內填埋工程結構建設與材料等相關問題都可以體現出來，我國在城市固體廢物處置方面的研究之路還非常遙遠，在未來的發展中仍然要踐行降低垃圾對城市環境污染的標準，探尋更為有效的發展目標。此外，我國應當借鑒國外在垃圾處理技術應用中的經驗，采用多種技術結合的方式擴大垃圾處理的優勢，解決當下城市發展的關鍵問題，提升我國城市固體廢物處置的標準與效果。