城市固體廢棄物修復(fù)研究進展

侯蕾 廖浩源 范占煌

摘?要：隨著我國城市化的快速發(fā)展，城市固廢產(chǎn)量飛速增長，其大量堆積不僅占有大量土地、污染環(huán)境，還影響城市面貌，嚴(yán)重制約城市可持續(xù)發(fā)展、新農(nóng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為了能促進城市固體廢棄物修復(fù)工作，本文綜述了城市固體廢棄物在重金屬（重金屬形態(tài)研究，螯合劑處理和鈍化劑處理）、好氧堆肥浸提技術(shù)處理、開發(fā)新產(chǎn)品和對植被影響研究等方面的研究進展，同時還結(jié)合本公司在城市固體廢棄物治理工作經(jīng)驗，提出了修復(fù)治理城市固體廢棄物的意見和建議，認為有較大吸附能力、一定經(jīng)濟價值和觀賞價值的植物是最佳的修復(fù)植物。

關(guān)鍵詞：城市固體廢棄物；重金屬；生物炭；植物修復(fù)

中圖分類號：S565.4??文獻標(biāo)識碼：A

Abstract：With?the?rapid?development?of?urbanization?in?China，the?output?of?urban?solid?waste?increases?rapidly.Its?large?accumulation?not?only?occupies?a?large?amount?of?land?and?pollutes?the?environment，but?also?affects?the?urban?appearance，which?seriously?restricts?the?sustainable?development?of?urban?areas，new?rural?construction?and?the?development?of?rural?revitalization?industries.In?order?to?promote?the?restoration?of?urban?solid?waste，this?paper?summarizes?the?urban?solid?waste?in?heavy?metal（heavy?metal?form?research，chelator?treatment?and?passivator?treatment），aerobic?compostingextraction?technology，development?of?new?products?and?the?influence?on?vegetation?research?progress，also?combined?with?the?company?in?the?urban?solid?waste?management?experience，put?forward?the?opinions?and?Suggestions?of?restoration?of?urban?solid?waste，that?a?large?adsorption?capacity，certain?economic?value?and?ornamental?value?is?the?best?repair?plants.

Keywords：municipal?solid?waste;heavy?metal;biochar;phytoremediation

城市固體廢棄物是城市日常生活中產(chǎn)生的固體廢物及生活垃圾［1］，主要來自居民家庭、商業(yè)、餐飲業(yè)、市政環(huán)衛(wèi)及給排水處理污泥等。近年來，固體廢物產(chǎn)量隨著城市化的快速發(fā)展而飛速增長，年增長6.2%，2019年高達21147.30萬［2］。城市固廢堆積問題已成為阻礙城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素，如占用農(nóng)田、破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及地貌、植被、自然景觀等；有害成分通過地表徑流可進入土壤破壞土壤結(jié)構(gòu)、造成地表水污染；還可引起爆炸、接觸中毒、腐蝕等特殊損傷；甚至還可能通過動植物間接對人體健康造成危害，如重金屬污染等；已成為當(dāng)前我國大多數(shù)城市面臨的一個突出問題，且已處理的固體廢棄物垃圾90%以上都只是進行簡單填埋［3］，有較大的安全隱患和泄露風(fēng)險。城市固體廢棄物污染主要包括重金屬污染（電子垃圾、廢棄染料等含有重金屬的生活垃圾導(dǎo)致）、周邊土壤及地下水環(huán)境污染（長期此地下水均存在致癌風(fēng)險）和惡臭空氣污染（甲硫醇和丙硫醇等硫系物導(dǎo)致），隨時可能會對居民生活環(huán)境、人身安全帶來危害，嚴(yán)重影響我國居民健康及新農(nóng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興工作進程。

因而，如何正確認識城市固體廢棄物的危害，及時做好修復(fù)工作是當(dāng)前改變城市面貌、土壤修復(fù)工作的重點及熱點所在。本文綜述了城市固體廢棄物的來源、危害及當(dāng)前的修復(fù)工作研究進展，同時還結(jié)合本公司的相關(guān)工作經(jīng)驗，提出了一些意見和建議。

1?城市固體廢棄物處理相關(guān)研究

1.1?重金屬處理

1.1.1?重金屬形態(tài)方面的研究

王慶鶴等［4］對貴州某垃圾填埋場及其附近農(nóng)田土壤進行分析發(fā)現(xiàn)，垃圾填埋場及其附近農(nóng)田土壤中Cd、Cr和Zn平均值超標(biāo)（GB?156182018）；Cd主要為弱酸溶態(tài)和殘渣態(tài)，Cr、Pb、Mn主要為還原態(tài)，Zn和Cu為殘渣態(tài)；農(nóng)田土壤重金屬綜合污染1個采樣點為中度污染；生態(tài)風(fēng)險較大的是Pb、C'r、C'd、Mn等重金屬。

1.1.2?螯合劑處理

連江縣某垃圾填埋場因存在電池等重金屬污染物而超標(biāo)（GB?168892008）；因而在回填之前，應(yīng)拌入水性丙烯酸系列螯合劑，使重金屬污染物螯合穩(wěn)定化，避免對土壤及地下水造成重金屬污染［5］。

1.1.3?鈍化劑處理

楊思培等［6］以CaO和NaH2PO4作為鈍化劑處理陳腐垃圾腐殖土，在淋溶試驗中，5%CaO和5%NaH2PO4處理，Zn累計釋放量分別減少了88.71%、50.29%，Cd累計釋放量分別減少97.06%、59.38%；10%CaO和5%NaH2PO4處理對陳腐垃圾腐殖土Zn中鈍化效果最好，使腐殖土中有效態(tài)Zn分別減少了93.5%和37.9%；施用CaO和NaH2PO4兩種鈍化劑改變了陳腐垃圾腐殖土中官能團的結(jié)構(gòu)，部分官能團與Zn和Cd結(jié)合形成穩(wěn)定化合物，使活性態(tài)Zn和Cd向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，能有效防止腐殖土中Zn和Cd對環(huán)境的潛在危害；CaO是鈍化陳腐垃圾腐殖土中Zn和Cd的優(yōu)良鈍化劑。

1.2?好氧堆肥—浸提技術(shù)處理

韓鳳等［7］以某生活垃圾填埋場腐殖土為研究對象，采用好氧堆肥—浸提技術(shù)進行腐殖土中可溶性鹽類、有機質(zhì)、重金屬的有效處理，探究不同措施下腐殖土的處理效果，腐殖土中C/N為25∶1后，添加45L微生物菌液，以1∶1體積比添加浸提劑，浸提8h，重復(fù)2次，清水再浸提1次后，腐殖土能滿足《綠化種植土壤》（CJ/T?340—2016）標(biāo)準(zhǔn)。

1.3?開發(fā)新產(chǎn)品

1.3.1?資源化利用途徑研究

鄭康琪等［8］以填埋齡期23～37a、粒徑<15mm腐殖土為對象，發(fā)現(xiàn)隨著填埋齡期增加，腐殖土特征粒徑d50和d10呈現(xiàn)減小趨勢，比重明顯增大，并在30a后趨于穩(wěn)定；腐殖土中有機質(zhì)含量（18.1%～19.1%）、氮磷鉀含量、浸出液pH值（7.26～8.30）及電導(dǎo)率（1.08～2.51mS/cm）等指標(biāo)均滿足現(xiàn)行《綠化用有機基質(zhì)》要求；腐殖土中重金屬Cu、Zn、Cd、Cr含量均超出國家現(xiàn)行《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》《綠化種植土壤》和《綠化用有機基質(zhì)》的標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)高達15.48～17.95，屬于重度污染類型，且重金屬主要富集在粒徑＜2mm的細顆粒，可采用微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀等技術(shù)處理；處理后的腐殖土可作為園林綠化、填埋場覆蓋以及廢棄礦山修復(fù)的綠化土層。

1.3.2?制作生物炭

生物炭可用于滲濾液處理、覆蓋垃圾填埋場和制作可滲透反應(yīng)墻等［9］，可有效去除填埋場中的有機物及重金屬含量，降低甲烷、VOCs和H2S等惡性氣體排放量［10］，有良好的治理效果。

Ashiq等［11］發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)、殼類、糞污等城市固廢為原料的生物炭比表面積及孔隙率更大，在污染物的吸附和去除能力更強［12］，雞糞等城市固體廢棄物制備的生物炭比表面積較大；以果木等原料制備的生物炭具有較大的孔隙度［13］，且含碳量明顯高于普通生物炭［12］；基于城市固廢的生物炭包括O、H、N和S等多種無機元素［14］。

1.4?對植被影響研究

礦化垃圾腐殖土可增加土壤總孔隙度、毛管孔隙度，提升土壤飽和含水量和田間持水量，降低凋萎系數(shù)，提高土壤中砂粒和濕穩(wěn)性團聚體含量；礦化垃圾腐殖土在綠化應(yīng)用時添加質(zhì)量分數(shù)應(yīng)為25%～50%，垃圾堆肥在50%以下［15］。

林學(xué)瑞等［16］研究發(fā)現(xiàn)，垃圾填埋場內(nèi)土壤的鹽分、含水量、有機質(zhì)、重金屬和填埋氣含量均遠高于對照土壤；填埋場的植被以草本植物為主、灌木為輔，其中先鋒植物是類蘆、加拿大飛篷和勝紅薊；土壤養(yǎng)分、重金屬和填埋氣是影響植被恢復(fù)的制約因素。

聶磊等［17］研究封場超過5a的廣州市番禺區(qū)會江村的垃圾土和添加土壤改良劑（生物質(zhì)焦+磷灰石）對植物生長及抗逆性的影響，發(fā)現(xiàn)垃圾土處理明顯增加黃金香柳、花葉梔子花等植物葉片的電導(dǎo)率和MDA含量，增加植物質(zhì)膜透性和膜脂過氧化程度，最終減少植物生物量的積累，抑制生長；添加土壤改良劑可較明顯地緩解垃圾土對黃金香柳、花葉梔子花、紅花玉芙蓉葉片質(zhì)膜傷害、提高植物的抗逆性、改善植物的生長活性；垃圾土生長環(huán)境下垂枝紅千層、角莖野牡丹、花葉夾竹桃生長良好。

2?意見和建議

綜上所述，針對城市固體廢棄物的治理工作，結(jié)合中節(jié)能大地環(huán)境修復(fù)有限公司和遂昌縣環(huán)境衛(wèi)生服務(wù)中心在該方面的工作經(jīng)驗，提出以下意見和建議：

（1）治理工作宜早不宜晚，因城市固體廢棄物成分復(fù)雜，不僅重金屬含量超標(biāo)，還富含各種有機、無機鹽及惡臭氣體，對居民生活環(huán)境甚至生存都帶來較大影響，尤其是嚴(yán)重影響兒童的身體健康和生命安全；因此相關(guān)治理修復(fù)工作越早開展越好，付出的人力物力等經(jīng)濟成本越少，對社會的環(huán)境危害、居民的日常生活等帶來的不利影響越小。

（2）從經(jīng)濟角度和經(jīng)營可持續(xù)性等角度考慮，宜選用修復(fù)作用較強、抗逆能力強、生物量較大的植物，如對重金屬吸附能力強的蜈蚣草［18］、東南景天［19］等；同時還可選用有一定經(jīng)濟價值和觀賞價值的作物，如油料作物——向日葵、油菜［20］等。

結(jié)語

城市固體廢棄物是城市日常生活中產(chǎn)生的固體廢物及生活垃圾，近年來隨著城市化的快速發(fā)展，城市固廢產(chǎn)量飛速增長，已成為阻礙城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。本文綜述了固體廢棄物處理在重金屬（重金屬形態(tài)研究，螯合劑處理和鈍化劑處理）、好氧堆肥—浸提技術(shù)處理、開發(fā)新產(chǎn)品和對植被影響研究等方面的研究進展，結(jié)合本公司在城市固體廢棄物治理工作經(jīng)驗，認為城市固體廢棄物治理工作宜早不宜晚，有較大吸附能力、一定經(jīng)濟價值和觀賞價值的植物是最佳的修復(fù)植物。

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基金項目：國家重點研發(fā)計劃“場地土壤污染成因與治理技術(shù)”專項——“固體廢物填埋場地土壤污染風(fēng)險管控與凈化技術(shù)”（2018YFC1802305）

作者簡介：侯蕾（1987—?），女，漢族，浙江遂昌人，本科，工程師，從事固體廢棄物治理研究。

*通訊作者：范占煌（1980—?），男，漢族，福建永定人，碩士，高級工程師，從事環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)研究。