生态型填埋场理念探索及工程实践

此文为刊登在《中国环卫》2021年第6期的封面文章

卫生填埋场作为我国生活垃圾处置的主要方式之一，在过去数十年间承担着我国生活垃圾处置的主要任务，未来将作为兜底保障性措施长期存在。随着原生垃圾“零填埋”“碳达峰”“碳中和”等政策的出台，垃圾填埋场的未来发展方向成为新的关注点。本文综述了我国垃圾填埋场的发展历史及现状，针对我国填埋场因历史发展留存的问题及目前普遍存在的问题，提出了“生态型填埋场”的概念，阐述了生态型填埋场建设的必要性，结合生态型填埋场工程应用阐明了生态型填埋场实践方法，实现填埋场绿色、经济、循环、数字化管理。

我国生活垃圾卫生填埋始于20世纪80年代末，近几十年来一直作为我国生活垃圾处置的最主要方式。传统的卫生填埋方式一般是生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾等通过直接填埋进行处置，若处置不当或者未按填埋相关要求处置会引发严重的环境污染问题，不仅造成填埋场区内环境污染，其产生的“邻避效应”影响填埋场周边的居民生活环境及土地资源利用价值。环保趋严对填埋场建设、运营带来了新的挑战，建设生态型填埋场可以增加垃圾填埋场的有效库容、延长填埋场的使用年限，降低垃圾产生的一系列不利影响，保障填埋场所在区域的土地资源的可持续化利用。

1.1 我国垃圾填埋场发展历程

我国生活垃圾卫生填埋技术主要经历了三个阶段：20世纪80年代以垂直防渗为主的卫生填埋场、20世纪90年代以水平防渗为主的卫生填埋场、21世纪垃圾卫生填埋技术、垃圾渗滤液处理技术及填埋气体利用技术完善的卫生填埋场，建设及配套标准见表1[1]。

1.2 我国垃圾填埋场现状

目前，生活垃圾处理方式主要分为卫生填埋、焚烧和堆肥。我国垃圾产生量逐年增加（图1），生活垃圾清运量由2003年的14856.5万吨增长至2020年的23511.7万吨，生活垃圾无害化处理量由2003年的7544.7万吨增长至2020年的23452.3万吨，无害化处理率由50.8%增长至99.7%，其中，卫生填埋占比由2003年的84.9%降低至2020年的33.1%。近年来，我国对环保日益重视，垃圾处理的“减量化、资源化、无害化”的水平逐渐提升，基本实现生活垃圾无害化处理。

图 1我国2003-2020年生活垃圾清运量及无害化处理能力

（数据来源：中国统计年鉴）

我国城市卫生填埋场的数量由2003年的457座增长至2020年的644座（图2）；城市卫生填埋的处理能力由2003年的187092吨/日增长至2020年的337848吨/日，城市卫生填埋处理量由2003年的6404万吨增长至2020年的7772万吨（图3）。近年来随着垃圾焚烧处置方式的推行，填埋场的数量及处理水平增长较为缓慢[2]，2017年垃圾填埋无害化处理量达到最大为12037.6万吨；2018年，填埋场总量及无害化处理能力达到最大值，拥有填埋场663座，无害化处理能力达到373498吨/日。

图2 我国2003-2020年不同类型的无害化处理场数量

（数据来源：中国统计年鉴）

随着国家“十二五”规划、“十三五”规划、《关于进一步加强城市生活垃圾焚烧处理工作的意见》等一系列相关政策的出台，生活垃圾焚烧处置能力不断提升，生活垃圾卫生填埋量将有所下降。卫生填埋处理能力占比从85.6%（2003年）下降至35.1%（2020年）；卫生填埋处理量占比由84.9%（2003年）下降至33.1%（2020年）（图3）。2019年，生活垃圾卫生填埋量为10948.0万吨，占比45.6%；生活垃圾焚烧处置量12174.2万吨，占比50.7%（图3），焚烧处置量首次超过卫生填埋处置量。以垃圾焚烧为主体，以资源化为优先，以卫生填埋为兜底的固废末端处理大格局正在形成[3]，卫生填埋作为生活垃圾处置的兜底保障性处置设施，将永久存在。

图 3 我国2003-2020年不同类型的处置设施无害化处理水平

（数据来源：中国统计年鉴）

1.3 国内垃圾填埋场存在的主要问题

传统的卫生填埋技术在一定程度上解决了垃圾处置的问题，但是它占据了大量的土地资源，带来了一系列的环境问题也直接或间接地影响人们的生产生活，作为新的污染源成为实现生态环境可持续发展的阻碍[4,5]。我国垃圾填埋场主要存在以下几个问题：

（1）选址、建设不规范导致的风险

传统的垃圾填埋场是由垃圾堆发展而来，在选址和建设方面没有进行严格的规划[6]。垃圾或简易裸露堆放，或直接运至城外无序倾倒，没有完善的防渗措施及导气系统[7]。

（2）运营管理不规范导致的风险

国内多数填埋场在运营的过程中存在管理不规范的情况，留下安全隐患，主要表现为接纳不规范垃圾、压实度不够、未按单元填埋作业、无填埋计划和方案、填埋场现场雨污混流、运行管理缺少技术性监督和检测手段等方面，会导致周边环境污染及燃烧、爆炸等安全隐患的发生[8]。

（3）垃圾填埋气及渗滤液处置不当导致的风险

填埋场对环境的影响主要体现在对空气、地下水和土壤造成的污染。填埋气体以二氧化碳和甲烷为主，不仅会加剧温室效应、污染空气、破坏植被，还具有爆炸的风险。垃圾渗滤液处理难度大，污染周边的地下水和土壤，影响居民的身体健康[9,10]。

（4）超负荷运营导致的风险

据统计全国城镇约有2000座卫生填埋场，有近50%的填埋场在满负荷运转，其中又有约一半的填埋场在超负荷运转[2]。《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》中提出原则上将不再新建原生生活垃圾填埋场，并且随着非正规生活垃圾填埋场治理工作的开展，使得正规填埋场负担加大。

（5）资源未进行有效利用

垃圾成分复杂，含有许多宝贵资源，如塑料、金属、纸、木制品、有机物、无机物等，可经处理后实现资源化利用。目前我国垃圾处理方式是混合收集后集中处理，不仅造成垃圾处理费用高，还使得垃圾中资源未得到有效利用。

生态型填埋场是继传统卫生填埋场之后填埋技术发展的新阶段，集污染防渗隔离、填埋资源利用、生态修复于一体，多维技术综合集成应用的可持续、循环型填埋场（国作登字-2020-A-01092310）。

2.1 生态型填埋场建设的必要性

我国城市垃圾产量正在逐年增长，有一半以上的城市陷入“垃圾围城”的困境，如何消除垃圾场的负面影响成为各大城市面临的主要问题[11]。生态型填埋场的建设经过科学选址，采取符合国家标准的工程措施，建成后进行规范的运营管理，按技术规范填埋作业，填埋饱和后进行封场和封场后的维护管理，全过程控制污染。

生态型填埋场建设将实现生活垃圾填埋场有效利用库容增加，提高生活垃圾填埋气的收集及利用效率，降低渗滤液处理量进而降低填埋场运营费用，加速生活垃圾填埋场生态恢复，实现生活垃圾填埋场绿色、经济、可循环的有序发展，具有重要的社会效益、经济效益和环境效益。

2.2 生态型填埋场发展现状

在十八大报告中将生态文明建设纳入社会主义总体布局，从“四位一体”上升到“五位一体”。2011年，国务院批准了住房和城乡建设部等16个部门印发的《关于进一步加强城市固体废物处理的工作意见》，力争到2030年达到城乡固体废物处理水平接近发达国家水平。目前“生态型填埋场”仍处于概念化阶段，填埋处置是我国生活垃圾终端处置的最主要方式之一，未来，将作为我国城市生活垃圾处置的兜底保障性措施长期存在，生态型填埋场的建设将有效保障垃圾填埋场不作为新的污染源存在，以及助力碳达峰、碳中和“3060”的目标实现。

垃圾填埋场的生命周期主要分为三个阶段：建设阶段、运行阶段和封场修复阶段。

3.1 建设阶段

垃圾填埋场应根据《生活垃圾卫生填埋场处理工程项目建设标准》（建标124-2009）建设，建设项目主要包括填埋场主体工程与设备、配套工程和生产管理与辅助设施及生活服务设施等，建设完成后进入运行阶段。

3.2 运行阶段

卫生填埋场运行管理应符合《生活垃圾填埋场运行管理规范》（DB11/T 270-2014）。在运行阶段，生态型填埋场采用 “四色法”（国作登字-2020-L-01092309）对填埋场进行动态划分，即绿色区、黄色区、灰色区和橙色区，详见表2。

通过“四色法”动态划分实现垃圾填埋场“五全法”管理，即“场区表面全密闭、雨污全分流、气液全收集、渗滤液全处理和气体全利用”进行填埋场作业管理。

（1）厂区表面全密闭：使用HDPE膜（高密度聚乙烯膜）对垃圾堆体分区“全密闭”，将工艺除臭和药剂除臭相结合，有效降低臭气散逸。

（2）雨污全分流：通过膜密闭和膜面雨水导排系统的构建实现雨污“全分流”，可降低约50%左右的渗滤液产量。

（3）气液全收集：使填埋气和渗滤液快速、有序的排出垃圾堆体外并“全收集”，使垃圾堆体更加稳定和安全。

（4）渗滤液全处理：收集到的渗滤液，采用生化处理+高级氧化技术进行“全处理”，处理后的水可用于园林灌溉和保洁。

（5）气体全利用：在垃圾堆体内，构建立体填埋气收集系统，使得填埋气收集率达到90%以上，可用于填埋气发电。

3.3 封场及生态修复阶段

在填埋场停止使用后，对填埋场进行封场修复。卫生填埋场封场应按照《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB51220-2017）进行规范封场。将垃圾堆体进行整形压实，依次完成导气系统、防渗隔离系统和雨水导排系统的建设，并增加粘土保护层和植被土层进行生态修复，可做成绿地公园、高尔夫球场等。

填埋场封场后需设置封场监测系统，主要包括地下水、地表水、污水排放、填埋气监测、大气监测，以及垃圾堆体表面沉降监测设施等，根据监测目标确定监测频次，进行垃圾填埋场生态封场后的运营管理。

生态型填埋场建设不仅能解决“垃圾围城”的困境，而且符合我国生态环境可持续发展的目标。卫生填埋作为生活垃圾处置的兜底保障性处置设施，将永久存在，而生态型填埋场在填埋气体控制、臭气治理和综合利用方面优势明显。随着国家环境保护要求的不断提升，建设生态型填埋场无论从经济上、资源利用上还是环境保护上都是十分必要而有益的，生态型填埋场具备广泛的推广应用前景。

参考文献

[1] 翟力新, 王敬民, 刘晶昊. 我国生活垃圾卫生填埋技术的发展[J]. 中国环保产业, 2006, (06):37-39.

[2] E20研究院. 中国固体废物处理行业分析报告[R]. 2020.

[3] 薛涛年度报告(下):垃圾分类之辩—四大博弈红蓝交织[EB/OL]. https://www.h2o-china.com/video/1097.html, 2020-01-22.

[4] 赵培蕾, 王大艳, 王鹏飞. 垃圾填埋场废弃地的生态恢复与可持续景观设计[J]. 华中建筑, 2012, 30(04):114-116.

[5] 乌斯哈乐. 城市废弃垃圾填埋场的景观再造与生态恢复研究—以呼和浩特市成吉思汗公园建设为例[J]. 内蒙古林业调查设计, 2020, 43(4):45-50.

[6] 李磊. 垃圾填埋场污染控制与生态恢复途径[J]. 当代化工研究, 2020, (05):108-109.

[7] 叶子易, 王杰. 城市垃圾填埋场的生态建设—以上海老港垃圾填埋场工程为例[J]. 园林, 2013, (12):34-37.

[8] 张忠原. 垃圾场环境治理工程经验[J]. 环境与发展, 2020, 32(04):94-95.

[9] 许敏. 山西省垃圾填埋场生态环境问题探析[J]. 西部皮革, 2018, 40(04):78.

[10] 郭世辉, 王作芬, 滕波臣. 垃圾填埋的生态环境问题及治理策略探讨[J]. 环境与发展, 2019, 31(08):193-194.

[11] 吴美聪, 邵凤琴. 论建设垃圾卫生填埋场的生态意义[C]. 浙江杭州:首届长三角科技论坛—生态环境与可持续发展分论坛论文集, 2004.