日本垃圾填埋场的全生命周期管理

鞠阿莲，赵立杰

（1.北京市城市管理研究院，北京 100028；2.生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京 100028）

填埋场从选址规划到建设施工，再从开始填埋到封场，再从封场后的管理到废止进行土地再利用，如同人的一生一样，填埋场也有一个全生命周期[1]。全生命周期的每个阶段都离不开精细化的规划与管理，这对于实现填埋垃圾的稳定化、减少对环境的影响、进行土地再利用都具有积极的意义。

1 日本生活垃圾的填埋情况

日本生活垃圾处理方式主要有循环再利用、中间处理（即在填埋之前，通过压实、破碎等物理手段或通过焚烧、热解等化学手段对垃圾进行处理）和填埋3 种。其中焚烧是日本最主要的生活垃圾处理方式，焚烧处理量约占垃圾总产生量的80%[2]，直接填埋的垃圾所占比例较低，直接填埋量基本维持在1%左右。由于垃圾焚烧技术在日本大规模使用，垃圾经焚烧等中间处理后实现减量化，最终填埋量大大缩减，所以日本的垃圾填埋场，基本都作为垃圾处理的最后一步，用于残渣等的最终处置。

根据日本环境省的统计，2019年，日本共有垃圾填埋场1 620 处[3]，同比减少19 处。其中，山间填埋场1 165 处，平地填埋场420 处，海面填埋场25 处，水面填埋场10 处。目前的剩余库容为9 951 万m3，剩余填埋年限为21.4年。在日本一系列减量化措施的推动下，日本的垃圾填埋量不断下降，填埋场的剩余填埋年限也逐渐增加，详见图1。

图1 2010—2019年日本生活垃圾填埋量变化图

2 日本垃圾填埋场的分类

按照填埋物的性质以及填埋物对环境的不同影响，日本的垃圾填埋场可分为三类，第一类是稳定型填埋场，主要用来填埋废塑料类、废橡胶、废金属、废建材、废玻璃及废陶瓷器等性质相对比较稳定的产业垃圾；第二类是封闭型填埋场，主要用来填埋燃渣、煤尘、污泥、矿渣等含有超标重金属、有害化学物质等成分的产业垃圾；第三类是管理型填埋场，不能在稳定型填埋场和封闭型填埋场填埋的其他产业垃圾及生活垃圾均在管理型填埋场进行填埋。稳定型填埋场、封闭性填埋场和管理型填埋场的构造及管理方式有所不同，文中着重研究管理型填埋场。图2 为管理型填埋场的构造示意图。

图2 管理型填埋场示意图

3 日本垃圾填埋场的构造和填埋方式

3.1 填埋场的构造

日本福冈大学的名誉教授花岛正孝将填埋场按其内部的生物环境，即内部的含水率和氧气浓度不同，分别划分为厌氧填埋、厌氧卫生填埋、改良型厌氧卫生填埋、准好氧填埋和好氧填埋5 种，每种填埋方式相对应的特点及其渗滤液水质特点、填埋构造概念图详见表1、表2。

表1 按照微生物环境对填埋方式的分类及其特点

表2 不同填埋方式下渗滤液水质一览表

准好氧填埋技术又称“福冈方式”，是日本福冈大学针对厌氧填埋投资高和好氧填埋运行成本高的缺点，为优化垃圾填埋效率而开始研究的新型卫生填埋技术。福冈大学和福冈市在20 世纪70年代的一项联合研究产生了准好氧垃圾填埋场结构，与厌氧填埋场相比，准好氧填埋技术在填埋场建成后能迅速稳定填埋场。使其能快速功能转化，用于公园和运动开放空间。日本福冈模式的可持续填埋的结构设计，将垃圾填埋场分为若干单元，通过可持续的循环设计，每个单元可以被填充、有氧处理、挖掘和再利用，高效利用土地空间。这种技术不仅消除了昂贵的监测运营成本，而且还允许根据需要对设施检查和维修，以确保设施的系统性和安全性，为福冈市政府节省数千万到数亿美元。目前，该技术现已成为日本国内垃圾填埋场设计的标准模式，并成功应用在多个国家填埋场的设计中。由此可见，日本的垃圾填埋注重在垃圾填埋的开始节点，将填埋目标前置，并为未来的在开发空间预留结构，是一种全过程的垃圾填埋结构设计与资源利用的典范。

3.2 垃圾填埋方式

以东京都为例，23 区产生的垃圾在中央防波堤外侧填埋场和新海面填埋场进行处理，其中新海面填埋场主要填埋生活垃圾，目前在A～E 的5 个区域进行填埋，总面积为319 hm2[4]。

经过中间处理后的垃圾被集装箱或翻斗汽车搬运到填埋地点后，会根据垃圾的种类填埋在规定的区域。填埋地由推土机压平，并进行整形和转压，工作效率高又十分安全。等垃圾达到一定的厚度或修建道路等时将覆盖泥土。覆土分为3 种：每日作业结束后进行“当日覆土”，填埋达到一定深度或一定层数时进行“中期覆土”，填埋处理全部结束后进行“最终覆土”。而且，为了防止垃圾分散和恶臭的发生，采用模块施工法（图3），用土覆盖1 d 的垃圾，覆土采用三明治施工法，即约3 m 的垃圾上覆盖约50 cm 的泥土，以此方法重复操作，三明治施工法可以防止垃圾分散,防止臭气扩散,防止害虫，以及隔绝空气防止火灾等的发生。

图3 模块施工法示意图

4 日本垃圾填埋场的日常维护管理

根据《垃圾最终填埋场指南解说》的说明，填埋场的作用是“以不对生活环境产生影响的方式妥善储存垃圾，并利用自然代谢功能实现垃圾的稳定化和无害化”。由此可见，最重要的是填埋物不对环境产生不利影响，而要确认是否对环境产生影响，日常维护管理必不可少。

日本《生活垃圾填埋场及产业垃圾填埋场相关技术基准的法令》对填埋场的日常管理基准等进行了规定，具体的维护管理基准见表3。填埋场的日常维护管理对于填埋场的安全至关重要，良好的管理可以减少火灾等各类灾害发生的几率。

表3 管理型垃圾填埋场维护管理基准一览表

5 垃圾填埋场的扩容

日本的土地资源非常紧张，因此建设新的填埋场存在极大的困难。为了最大限度地提高现有填埋场的利用效率，对填埋场进行扩容或改建，可以有效扩充现有填埋场的填埋库容，延长填埋场的使用年限。

填埋场扩容的方法主要有两种，一种是挖掘分选法，即将填埋的垃圾挖掘出来后进行筛选再利用；第二种是压缩扩容法，即将已填埋的垃圾进行压实处理。

具体来看，既有填埋场的扩容技术主要有挖掘分选法和无排土孔壁压实法（TLT 法）。

5.1 挖掘分选法

重新挖出填埋场内填埋的垃圾，经过分类与筛选后进行再利用或焚烧。因为填埋垃圾中含有很多可回收再利用的物品，挑出这些物品之后，填埋总量就会降低。

同时，所选文章专业性强、可应用度高。对于理工科德语学习者来说，其本身已具有了相应专业的知识基础，那么如何将这些知识转化为德语并将其应用到实际场景中便是一个很实际性的问题。比如在能源主题中所选的文章，这些文章来源于处在该领域的公司网站，其对于该领域的专业知识介绍专业性和应用性都相对较强，有助于同学们的实际运用。

挖掘分选法的一般流程见图4。用反铲挖掘机等设备挖出来的垃圾，首先进行粗选分类，把里面的大件垃圾、危险物分选出去。其次进行机械分选，使用滚筒筛、 振动筛等机械设备按粒径大小分级分类。然后进行人工分选及磁选，即人工分选出岩石和混凝土块，使用磁选设备分选出金属类。然后进行破碎，岩石和混凝土块经破碎后调整粒度，从而实现有效利用；其他垃圾可以根据需要进行破碎，实现填埋场的减容。最后，可燃物等进行压缩捆包，安全送到焚烧厂进行焚烧处理。

图4 挖掘分选流程示意图

5.2 无排土孔壁压实法（Trash Lift less Tighten，TLT 法）

TLT 法运用“无排土孔壁施工法”原理进行钻孔，不用排出砂土，压实已填埋的垃圾实现填埋空间的扩容。传统的做法是用推土机等设备垂直压实后填埋垃圾，但即使进行了充分碾压，填埋区域内部也会留有40%的空隙。采用TLT 法，在原来压实的填埋区域内使用带有压缩翼的特殊螺旋桨水平压实，就能在这40%的空隙里再填埋垃圾，减小填埋物的体积，补充填埋场的容量。而且，这种方法不需要把已填埋的垃圾挖到地面上，就能实现填埋场的扩容。

该方法的施工顺序为：首先，TLT 设备一边从水平方向上压实已填埋的垃圾，一边钻孔。其次，钻孔结束后，用反铲挖掘机将每个独立孔周围的垃圾移入孔中。最后，特殊螺旋桨反转，将移入孔中的垃圾压实（图5）。

图5 TLT 施工法流程示意图

5.3 环境安全对策

挖掘填埋场的垃圾时，会产生臭气或有害气体等，因此需要采取措施保证环境安全，以下是一些常见的措施。

5.3.1 防尘措施

洒水是一种简单的防尘措施，但存在渗滤液增多的问题，因此需要“定期检查水质”和“加强污水处理设施”。可在移动式帐篷中作业或用苫布等覆盖整个垃圾层，以防止灰尘飞散和雨水进入，同时还能防止噪音。

5.3.2 气体对策

5.3.3 臭气对策

可定期喷洒除臭剂，及时覆土或喷涂发泡剂，或用布覆盖垃圾层以防止散发异味。

5.3.4 排水

挖掘无渗滤液处理设施的填埋场时，可在填埋场四周设置防水墙，防止漏水，同时设置收集排水设施和渗滤液处理设施，对渗滤液进行净化处理，符合标准后再排放。

6 垃圾填埋场的封场和废止

填埋场填满垃圾后，就需要进行封场。封场后填埋场的填埋功能就此结束。封场管理是垃圾填埋场管理的重要组成部分[5]。按照《生活垃圾填埋场及产业垃圾填埋场相关技术基准的法令》的相关规定，封场时需要使用砂土封闭敞口处，砂土厚度要在50 cm 以上。对于有防渗要求的填埋场，需采用与防渗层同等功能的覆盖物盖住敞口处，还要注意保护覆盖物不出现破损。同时填埋物的种类、 数量及维护管理过程中的检查等要专门记录在案，并保存到填埋场废止。

由于垃圾的特性，填埋场在封场后多年才能稳定，潜在的环境问题可能长期才显现[6]。因此从填埋场封场到废止，可能要持续十几甚至几十年的时间，这期间要持续对填埋场进行维护管理。由于封场后填埋场不再有收入来源，为确保维护管理的费用，日本实行“填埋场维护管理公积金”制度，即要求填埋场的管理方在填埋期间每年都要将一定金额的费用存到环境再生保护机构，等填埋场封场后再从该机构支取每年所需的费用。该制度既能确保封场后对填埋场的长期维护管理，也不会给管理方带来大的负担。

封场后的维护管理主要包括渗沥液收集与处理、填埋气收集与处理、防渗与地下水以及最终覆盖层4 个系统的维护管理[7]。经过封场后的维护管理，渗滤液和填埋气体实现长期稳定，达到法规规定的废止基准后，即可向所在地的市长提出废止申请，批准通过后即可废止。废止后的填埋场地便无需进行维护管理，也不再受《垃圾管理法》的约束，可以正式开始进行土地再利用。

7 垃圾填埋场土地再利用

填埋场废止后，就会出现一块空闲的土地。填埋场土地再利用时，要根据填埋场地基的特点（防渗层等）来制定再利用计划，以免对人体健康及周边环境造成不良影响。

填埋场土地再利用的方法主要有表层利用、中层利用和深层利用[1]，一项针对已封场填埋场和已废止填埋场的再生利用情况的调查显示，土地再利用占比最多的是运动设施，例如网球场、足球场、高尔夫球场等，其次是太阳能发电站、多功能广场、公园等[8]。“运动设施”、“多功能广场”、“公园” 等再生利用方法是最常见的方式。近几年来，太阳能发电站因其盈利性也呈现出增长的趋势，成为填埋场土地再利用的重要方式。未进行再利用的理由中，占比最多的是“地理位置比较特殊（例如在山谷的填埋场）导致无法再生利用”，其次是“不具经济性或资金不足”。由此可见，填埋场土地的再利用会受到各种条件的限制，需要因地制宜选择再利用方式。

8 结束语

垃圾填埋场作为处理垃圾的重要手段之一，其整个生命周期都离不开精细化的管理。日本的相关法律法规对填埋前、填埋中、填埋后的相关标准都做了细致明确的规定，技术规范健全，可操作性很强。尤其是封场后的管理，人员与资金配置到位，为后期的土地再利用奠定了良好的基础，形成了良性循环的管理模式。学习借鉴日本的管理经验，对于提高我国垃圾填埋场的管理水平具有积极意义。