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(qū)通過好氧生物反應(yīng)器，加速老填埋場穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。這一工程是世界范圍內(nèi)迄今為止規(guī)模最大的老填埋場生態(tài)修復(fù)的成功案例。修復(fù)后的填埋場減少了對周邊的環(huán)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(huán)境效益、社會效益和經(jīng)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(shù)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(jīng)濟發(fā)展水平的限制和技術(shù)的制約，很多大中城市初期投資建設(shè)的填埋場未按衛(wèi)生填埋場的標準進行設(shè)計，后期亦未采取有效的防護措施，因此出現(xiàn)了一個只有在我國才有的概念——存量垃圾，即堆放于非正規(guī)生活垃圾堆放點和不達標的生活垃圾處理設(shè)施中的生活垃圾。

根據(jù)《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2013年底，我國已有衛(wèi)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(nèi)，將有1469座填埋場陸續(xù)被填滿。除此之外，各地還存在著大量小規(guī)模的垃圾堆放點。這些“存量垃圾”正在引發(fā)嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)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(fā)溫室效應(yīng)、污染大氣，帶來爆炸和火災(zāi)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(zhì)，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(fā)展，城區(qū)面積不斷擴大，原有的填埋場已從城市邊緣變?yōu)槌鞘械闹行幕蚓幼^(qū)，不僅占用了大量的土地資源，而且正在成為我國可持續(xù)發(fā)展和城市化進程中的突出制約因素。

國家技術(shù)標準《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》（GB50869-2013）規(guī)定：“填埋場土地利用前應(yīng)作出場地穩(wěn)定化鑒定、土地利用論證。”但是在自然狀態(tài)下，老填埋場的存量垃圾穩(wěn)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(nèi)快速轉(zhuǎn)化為安全穩(wěn)定、可以利用的建設(shè)用地，是一個亟待解決的重要問題。

國發(fā)【2010】9號《關(guān)于進一步加強城市生活垃圾處理的工作意見》指出，各?。▍^(qū)、市）要開展非正規(guī)生活垃圾堆放點和不達標生活垃圾處理設(shè)施排查和環(huán)境風(fēng)險評估，并制定治理計劃。國務(wù)院于2012年4月19日轉(zhuǎn)批的《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)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(wù)之一，明確提出了對垃圾簡易處理或堆放的設(shè)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(tài)修復(fù)、改造的建設(shè)任務(wù)?！笆濉逼陂g，預(yù)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(guī)堆放點治理項目577個。國務(wù)院在2012年128號文《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、發(fā)展改革委、環(huán)境保護部關(guān)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(jié)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(yù)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(nèi)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(xù)發(fā)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(cè)，場地主體為規(guī)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(qū)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(shè)時間較早，當(dāng)時的建設(shè)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(guān)閉金口垃圾填埋場。2005年7月1日，這座當(dāng)時武漢市規(guī)模最大的垃圾填埋場提前“退役”。關(guān)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(chǎn)生填埋氣體、垃圾滲瀝液等污染物，對周邊環(huán)境產(chǎn)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(qū)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(nèi)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(chuàng)意無疑具有深遠的創(chuàng)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(wěn)定的一方“凈土”，完整地交付給園林設(shè)計方。

三、填埋場場地調(diào)查

經(jīng)過充分的工程地質(zhì)勘察和污染調(diào)查后（主要包括全線地形、地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文氣象、地震等工程地質(zhì)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(shù)人員將金口垃圾填埋場污染區(qū)劃分為四個分區(qū)（見圖）。

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

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

四、填埋場治理技術(shù)及比較

目前，國內(nèi)外對存量垃圾的治理通常采用以下幾種技術(shù)（表2）。

1.規(guī)范封場技術(shù)，即采取覆蓋封場的方法，在保持堆體厭氧環(huán)境下，人為控制污染物的有序排放。該技術(shù)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(dǎo)排、防滲、封場覆蓋等工序，是我國目前應(yīng)用最多的老填埋場修復(fù)技術(shù)，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(zhuǎn)運，即將垃圾全部挖出后進行篩分處理或轉(zhuǎn)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(shù)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(nèi)應(yīng)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(fù)技術(shù)，即以好氧生物反應(yīng)器為核心的垃圾填埋場治理成套技術(shù)，美國、德國、意大利等國已成功應(yīng)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(shù)可廣泛應(yīng)用在有墊層或無墊層的正規(guī)或非正規(guī)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(shè)注氣井、注液井和排氣井，使用高壓風(fēng)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(yīng)物的溫度與垃圾氣體進行監(jiān)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(yīng)環(huán)境，使反應(yīng)達到最佳狀態(tài)，從而加速垃圾場場地穩(wěn)定[3]。該技術(shù)的最大優(yōu)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(wěn)定化歷程[4]，在1-3年內(nèi)即可完成，并且在修復(fù)過程中氣體產(chǎn)物為二氧化碳，而非傳統(tǒng)厭氧過程中的甲烷，從而大大減少了溫室效應(yīng)。另外，垃圾滲瀝液通過回灌直接消耗在垃圾填埋場中，水質(zhì)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(shè)計、建設(shè)、運行、驗收等，都經(jīng)過了專家的多次考察、比選、論證，充分參考并優(yōu)化了國內(nèi)外現(xiàn)有的經(jīng)驗，并且與園博會建設(shè)相銜接，在建設(shè)和運行中對出現(xiàn)的各種問題及時采取有效的解決措施，力求經(jīng)濟性與治理效果雙贏。

工程技術(shù)人員結(jié)合前期調(diào)查，Ⅲ區(qū)與Ⅳ區(qū)填埋齡為基本穩(wěn)定區(qū)，可直接采用規(guī)范封場修復(fù)；I區(qū)與Ⅱ區(qū)填埋齡相對較短，若采取規(guī)范封場修復(fù)，將對場地用于園博會及其后續(xù)城市公園形成長期的環(huán)境與安全隱患，所以并不可?。蝗舨扇≡睾Y分處置的辦法，預(yù)計總費用約4-4.4億元，且工期過長，不能滿足要求。經(jīng)過綜合對比，依據(jù)好氧反應(yīng)器原理的好氧快速降解方法在短期內(nèi)實現(xiàn)簡易垃圾填埋場治理具有其它方案不可比擬的優(yōu)勢，因此最終采取了Ⅲ區(qū)與Ⅳ區(qū)規(guī)范封場、I區(qū)與Ⅱ區(qū)好氧修復(fù)技術(shù)的綜合治理方案，總投資約2億元。主要工程內(nèi)容包括堆體整形、堆體覆蓋、地下防滲墻建設(shè)、好氧修復(fù)系統(tǒng)安裝及調(diào)試（各種井、管道、風(fēng)機、泵、控制與檢測、監(jiān)控、預(yù)警系統(tǒng)等），填埋氣和滲瀝液導(dǎo)排、收集、監(jiān)測系統(tǒng)、DTRO成套設(shè)備及輔助設(shè)施、濃縮液處理設(shè)施、填埋氣體火炬燃燒系統(tǒng)（含脫硫、儲氣罐），填埋氣體氧化燃燒系統(tǒng)等。經(jīng)過十二個月的滿負荷好氧修復(fù)運行后，金口垃圾填埋場所有技術(shù)指標均達到了國家標準《生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術(shù)要求》（GB/T25179-2010）規(guī)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(qū)-荊山景區(qū)，與張公堤相呼應(yīng)，實現(xiàn)了“生態(tài)山軸”和“景觀山軸”的總體生態(tài)格局。除此之外，園博會創(chuàng)新性地在垃圾場上方的荊山上展示了部分生態(tài)修復(fù)的工程管道和催化氧化燃燒器、修復(fù)控制系統(tǒng)及滲瀝液處理工藝流程，未來還將規(guī)劃設(shè)計一處室內(nèi)展館，展示金口垃圾填埋場生態(tài)修復(fù)的全過程，包括技術(shù)、目標、成效等，進行科普示范。

金口垃圾填埋場的生態(tài)修復(fù)是世界范圍內(nèi)目前規(guī)模最大的原位好氧修復(fù)老垃圾填埋場的成功案例，其修復(fù)難度、工藝復(fù)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(tài)修復(fù)治理，將垃圾填埋場變廢為寶，不僅極大地改善了周邊的環(huán)境狀況，徹底消除了垃圾長期堆填造成的環(huán)境污染和安全隱患，提供了一條生態(tài)城市的發(fā)展思路，而且園博會結(jié)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(jīng)濟效益，為武漢市創(chuàng)建更加清潔、衛(wèi)生的城市，發(fā)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(lián)合國氣候大會上，武漢市憑其對垃圾填埋場生態(tài)修復(fù)后建設(shè)園博園的成功范例，一舉獲得“C40城市氣候領(lǐng)袖群第三屆城市獎”。這是中國內(nèi)陸城市在應(yīng)對氣候變化領(lǐng)域獲得的第一個國際獎項，是我國環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的創(chuàng)舉，其對城市的環(huán)境修復(fù)、生態(tài)環(huán)保和資源利用有著重要的指導(dǎo)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(wěn)定化技術(shù)，礦化垃圾資源化利用與填埋場綠化技術(shù)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(shù)綜述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程. 2015，23（1）

[3]李睿.填埋垃圾原位好氧加速穩(wěn)定化技術(shù)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(zé)任編輯：王然）