垃圾填埋場(chǎng)：世界最大的生態(tài)修復(fù)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(chǎng)502萬立方庫區(qū)通過好氧生物反應(yīng)器，加速老填埋場(chǎng)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(chǎng)生態(tài)修復(fù)的成功案例。修復(fù)后的填埋場(chǎng)減少了對(duì)周邊的環(huán)境污染，成為第十屆中國(guó)國(guó)際園林博覽會(huì)場(chǎng)址，具有顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

一、引言

我國(guó)生活垃圾無害化處理是從20世紀(jì)80年代起步的。長(zhǎng)期以來，我國(guó)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(jì)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(chǎng)未按衛(wèi)生填埋場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，后期亦未采取有效的防護(hù)措施，因此出現(xiàn)了一個(gè)只有在我國(guó)才有的概念——存量垃圾，即堆放于非正規(guī)生活垃圾堆放點(diǎn)和不達(dá)標(biāo)的生活垃圾處理設(shè)施中的生活垃圾。

根據(jù)《中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2013年底，我國(guó)已有衛(wèi)生填埋場(chǎng)、簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)和以填埋為主的綜合處理場(chǎng)共計(jì)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(chǎng)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(diǎn)。這些“存量垃圾”正在引發(fā)嚴(yán)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(huì)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(yán)重威脅著人民群眾的身體健康。而隨著近年來我國(guó)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，城區(qū)面積不斷擴(kuò)大，原有的填埋場(chǎng)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(guó)可持續(xù)發(fā)展和城市化進(jìn)程中的突出制約因素。

國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《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(chǎng)土地利用前應(yīng)作出場(chǎng)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(chǎng)的存量垃圾穩(wěn)定需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，通常至少需要50-100年。因此，如何對(duì)老填埋場(chǎng)進(jìn)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(gè)亟待解決的重要問題。

國(guó)發(fā)【2010】9號(hào)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)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(diǎn)和不達(dá)標(biāo)生活垃圾處理設(shè)施排查和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并制定治理計(jì)劃。國(guó)務(wù)院于2012年4月19日轉(zhuǎn)批的《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“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(diǎn)任務(wù)之一，明確提出了對(duì)垃圾簡(jiǎn)易處理或堆放的設(shè)施和場(chǎng)所進(jìn)行整治，對(duì)已封場(chǎng)的垃圾填埋場(chǎng)和舊垃圾場(chǎng)要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、改造的建設(shè)任務(wù)?！笆濉逼陂g，預(yù)計(jì)實(shí)施存量垃圾治理項(xiàng)目1882個(gè)，其中不達(dá)標(biāo)的填埋場(chǎng)改造項(xiàng)目503個(gè)，封場(chǎng)項(xiàng)目802個(gè)，非正規(guī)堆放點(diǎn)治理項(xiàng)目577個(gè)。國(guó)務(wù)院在2012年128號(hào)文《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)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(guó)各地對(duì)未來的存量垃圾治理工作所制定的計(jì)劃，保守預(yù)計(jì)，“十三五”期間，國(guó)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(chǎng)及園博會(huì)背景介紹

武漢市連接中國(guó)內(nèi)陸東西部，截至2014年末，全境面積達(dá)8494.41平方公里，常住人口約1033.8萬人，城市生活垃圾年清運(yùn)量高達(dá)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(chǎng)位于漢口西北郊金口張公堤外側(cè)，場(chǎng)地主體為規(guī)則的四邊形，全場(chǎng)用地面積超過40萬平方米，是上世紀(jì)1998年為解決漢口地區(qū)的垃圾出路而興建的，投入運(yùn)行以來已累計(jì)填埋垃圾量約502萬立方米。由于金口垃圾填埋場(chǎng)選址和建設(shè)時(shí)間較早，當(dāng)時(shí)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求又比較低，加之資金投入有限，從而造成了填埋場(chǎng)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(chǎng)。2005年7月1日，這座當(dāng)時(shí)武漢市規(guī)模最大的垃圾填埋場(chǎng)提前“退役”。關(guān)閉后，雖然管理部門對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行了封場(chǎng)，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(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染，存在著比較嚴(yán)重的安全隱患。

2012年，金口垃圾填埋場(chǎng)所在的區(qū)域被選定為2015年在武漢市舉行的第十屆中國(guó)國(guó)際園林博覽會(huì)主會(huì)場(chǎng)，這是國(guó)內(nèi)首次在封場(chǎng)后的垃圾填埋場(chǎng)上修建園林并作為園博會(huì)主會(huì)場(chǎng)。這一大膽的創(chuàng)意無疑具有深遠(yuǎn)的創(chuàng)新示范意義。而為了確保園博會(huì)的成功舉辦，必須采取妥善措施，對(duì)金口垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)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(jì)方。

三、填埋場(chǎng)場(chǎng)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(chǎng)污染區(qū)劃分為四個(gè)分區(qū)（見圖）。

北部擴(kuò)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(shí)間較長(zhǎng)；Ⅱ區(qū)近似長(zhǎng)方形，是大填埋區(qū)的西半部分，為垃圾堆填時(shí)間較短區(qū)；Ⅲ區(qū)近似長(zhǎng)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(shí)間較短；Ⅳ區(qū)同樣近似長(zhǎng)方形，為沿張公堤的堤防控制區(qū)，垃圾填埋時(shí)間較長(zhǎng)（分區(qū)簡(jiǎn)略介紹）。

根據(jù)場(chǎng)地污染調(diào)查的情況和填埋場(chǎng)場(chǎng)地穩(wěn)定化利用的判定要求（GB/T25179-2010）（表1），金口垃圾填埋場(chǎng)修復(fù)后作為永久性公園，各項(xiàng)指標(biāo)至少應(yīng)達(dá)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(dá)到高度利用的要求。根據(jù)前期的場(chǎng)地調(diào)查，現(xiàn)狀場(chǎng)地I區(qū)與Ⅱ區(qū)接近低度利用場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)地的標(biāo)準(zhǔn)要求，為基本穩(wěn)定區(qū)。四個(gè)區(qū)域均不能滿足擬建工程的建設(shè)要求，需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

四、填埋場(chǎng)治理技術(shù)及比較

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(chǎng)技術(shù)，即采取覆蓋封場(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)覆蓋等工序，是我國(guó)目前應(yīng)用最多的老填埋場(chǎng)修復(fù)技術(shù)，如杭州天子嶺填埋場(chǎng)、深圳玉龍坑垃圾填埋場(chǎng)和寶安阿婆髻垃圾填埋場(chǎng)、湖北省枝江填埋場(chǎng)等。

2.開挖篩分/轉(zhuǎn)運(yùn)，即將垃圾全部挖出后進(jìn)行篩分處理或轉(zhuǎn)運(yùn)至其它的填埋場(chǎng)進(jìn)行回填處理，主要工序包括挖掘、篩選、回填、外運(yùn)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(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例有北京北天堂垃圾填埋場(chǎng)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(chǎng)治理成套技術(shù)，美國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)已成功應(yīng)用20年，如德國(guó)Kuhstedt、意大利Landfill C、美國(guó)NewRiver Regional等，我國(guó)的首個(gè)實(shí)例是北京黑石頭消納場(chǎng)（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(chǎng)，適用于封場(chǎng)后或正在運(yùn)行的垃圾填埋場(chǎng)[2]。其基本原理是將垃圾填埋場(chǎng)視為一個(gè)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(jī)，通過管道和注氣井，將新鮮空氣加壓后注入垃圾深處，同時(shí)把垃圾中的二氧化碳等氣體抽出，并對(duì)反應(yīng)物的溫度與垃圾氣體進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)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(yíng)造一個(gè)比較理想的有氧反應(yīng)環(huán)境，使反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，從而加速垃圾場(chǎng)場(chǎng)地穩(wěn)定[3]。該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)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(chǎng)中，水質(zhì)得到改善，外排量減小，污染強(qiáng)度降低[5]。

五、金口垃圾填埋場(chǎng)治理方案和效果

金口垃圾填埋場(chǎng)的治理方案從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、驗(yàn)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，并且與園博會(huì)建設(shè)相銜接，在建設(shè)和運(yùn)行中對(duì)出現(xiàn)的各種問題及時(shí)采取有效的解決措施，力求經(jīng)濟(jì)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(chǎng)修復(fù)；I區(qū)與Ⅱ區(qū)填埋齡相對(duì)較短，若采取規(guī)范封場(chǎng)修復(fù)，將對(duì)場(chǎng)地用于園博會(huì)及其后續(xù)城市公園形成長(zhǎng)期的環(huán)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(yù)計(jì)總費(fèi)用約4-4.4億元，且工期過長(zhǎng)，不能滿足要求。經(jīng)過綜合對(duì)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)治理具有其它方案不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此最終采取了Ⅲ區(qū)與Ⅳ區(qū)規(guī)范封場(chǎng)、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(jī)、泵、控制與檢測(cè)、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(cè)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(chǔ)氣罐），填埋氣體氧化燃燒系統(tǒng)等。經(jīng)過十二個(gè)月的滿負(fù)荷好氧修復(fù)運(yùn)行后，金口垃圾填埋場(chǎng)所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化場(chǎng)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(gè)場(chǎng)地變身為林木幽幽、花谷茶坡的山體景觀，成為園博會(huì)主景區(qū)-荊山景區(qū)，與張公堤相呼應(yīng)，實(shí)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(huì)創(chuàng)新性地在垃圾場(chǎng)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(jì)一處室內(nèi)展館，展示金口垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的全過程，包括技術(shù)、目標(biāo)、成效等，進(jìn)行科普示范。

金口垃圾填埋場(chǎng)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(chǎng)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(xiàng)目對(duì)廢棄的垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)治理，將垃圾填埋場(chǎng)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(zhǎng)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(huì)結(jié)束后園址可以保留，可為整個(gè)城市帶來良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(xiàn)。

2015年12月10日，在法國(guó)巴黎舉行的第21屆聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)上，武漢市憑其對(duì)垃圾填埋場(chǎng)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(jiǎng)”。這是中國(guó)內(nèi)陸城市在應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域獲得的第一個(gè)國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)，是我國(guó)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的創(chuàng)舉，其對(duì)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。

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（責(zé)任編輯：王然）