城市固体废物处置技术分析

王施娜，姜星星，於 伟

（南通昊宇环保科技有限公司，江苏 南通 226000）

随着现代社会经济的高速发展，社会资源过度开采导致能源枯竭，而且现代城市中人口密集程度较高，使得生态环境日益恶化，已经成为当今世界潮流之外的第3大社会性问题，逐渐成为影响经济可持续发展的重要因素。城市固体废物污染环境及岩土废物污染的特殊之处就在于较难处置，也比较贴近环境，以固体废物最难处置，因其成分比较复杂、物理性状多样，所以具有一定的综合性特征，既可能直接造成污染问题，也可能造成次生污染。其中固体废物的污染问题所造成的大气污染、水污染等，会直接影响到城市环境，尤其是现代城市中的生活垃圾部分，最贴近人们的生活但是也最容易被现代城市中生活的人们所忽视，成为影响现代城市环境建设的最主要问题。

1 城市固体废物的主要处理方式与优点、缺点对比

当前，现代城市的固体废物处置方式比较多，包括资源回收再利用、焚烧与热解及卫生填埋与堆肥等，或者有关部门可以采用结合处理的方式，将回收再利用与卫生填埋结合起来，或将回收再利用与堆肥结合起来，此类的方法可以变废为宝，将垃圾作为发电的原料。在所有的处理方法中，焚烧是具有高热值的有机物理废物处理方法，可以对不同性质的废弃物进行处理，焚烧以后可以直接减少废物体积的80%～95%，该结果主要受到灰份多少的影响，以便于进行填埋处理。然而该方法也具有一定的缺点，就是容易造成二次大气污染，并且最终的废物形式仍然需要进行填埋处置。卫生填埋是指在土地中填埋，技术人员需要采用防渗、压实及覆盖等技术，加强掩埋垃圾对环境的保护力度，需要隔离污染物与土壤。而堆肥技术则是指代使用微生物对有机物进行分解，使之腐熟为肥料。其中填埋的方式是最常见的处理方式，通常来说，几种方式结合应用，所呈现的处理效果较好。几种常见的垃圾处理方式优点与缺点如下。

其一，填埋处理方式。其优点为投资相对较少、处理容量大、处理速度快及必要时可重新资源化；缺点为永久性占地面积大、潜在污染大。

现如今，在美国等发达国家都出现过垃圾填埋几十年后造成环境污染的恶性事件。

其二，堆肥处理方式。其优点为使垃圾变成有机肥；缺点为只能处理有机含量较高的垃圾、垃圾肥的肥效低，销售有限，发展余地不大。

其三，焚烧处理方式。其优点为回收热能、减量最彻底（体积减量80%～95%）；缺点为投资巨大、产生二噁英等多种有害气体污染大气，仍需要设计终极处理。现如今，建造处理垃圾1 000 t/d的焚烧炉及附属热能回收设备，大约需要7亿～8亿元的人民币。

其四，回收再利用处理方式。其优点为综合利用资源化、减少终极垃圾量；缺点为很难实现分拣、仍需要终极处理。

2 城市固体废物填埋处置方式现状与经济指标分析

填埋的处置方式属于国际上比较普遍的处置方式，各个国家均有使用，并且处理垃圾的质量占比有所不同。如美国使用该方法占总处理量的75%，英国则达到88%，在奥地利、澳大利亚及比利时等国使用该方法处理垃圾的比例则达到了60%以上。此外，日本及荷兰等国则主要以焚烧为主，比如瑞士80%的垃圾处理方式都是通过焚烧完成的，这些经济发展较快、环保水平较高的国家之所以选择焚烧的处理方式，主要是因为国土面积较小，难以选择用就地填埋的方式处理垃圾，堆肥的方式也比较次要，所以焚烧的处理方式比较符合国情。在堆肥处理方式中，美国占比10%、澳大利亚仅为3%，其他国家则较少。

现代城市废弃物的处置方式会受到经济成本的限制，在对几种处置方法的分析中，以填埋法的成本最低，仅为堆肥法的1/3、焚烧法的1/10，所以在较长的一段时间内，卫生填埋将会成为我国城市垃圾处理的主要发展方向。我国杭州天子岭、福州红庙岭及广州兴丰填埋场等一些经济指标的状况见表1。3个填埋场的数据年份均有不同，建设的标准也并不相同，况且3个地点的物价水平不同，由此导致了垃圾填埋场的年运行费与单位垃圾费用相差较大。通过综合性的分析后，技术人员认为现代城市的可持续发展要在垃圾处理方面形成良性循环，城市垃圾的根本出路在于实行垃圾减量化要求，进一步提升资源利用率，要快速实现资源化、无害化处理，提升垃圾的回收利用率以后，避免或者减少污染问题，但眼下最紧迫的发展要求是现代城市生活造成的垃圾产量较大并且对处理技术的要求较高，采用填埋法是最经济的方法，也是在现实处理中最容易实践的方法。

表1 填埋工程的经济指标分析（参考）

在我国各地均有已建成或者在建设中的卫生填埋场，比如北京、广州等地，都已经成功建设多座卫生填埋场，主要用于大规模地解决城市生活垃圾问题，以便于控制大量产出的城市生活垃圾，但是因为技术力量或者资金等方面因素的限制，各地填埋场的建设标准并不相同。以往建设的填埋场技术水平较低，运行过程中存在的问题也比较多，但是近年来新建的工程，因为成本投入较大，在技术方面也有较大水平的提升。为更好地解决各地填埋工程建设中存在的诸多问题，现代城市必须发展填埋技术，开展技术研究，综合性提升我国的填埋技术发展水平。

3 城市固体废物处置技术中填埋技术的国内外发展现状

填埋处置的方法属于一种多学科、多领域交叉的系统性工程，其内容包括工程建设、环境建设及社会资源体系建设等诸多方面的内容，有关部门在建设的过程中需要综合考虑填埋环境及经济等方面的因素，比如要考虑陆地环境及大气环境等相关保护要求；要保证建设的经济合理及技术可行，需要迎合便利的交通，要满足日常收集废物的要求，在工作用水及生活用水等方面应当加以规范，要完善污水处理配套设施，保证其经济条件和环境要求，需要依靠岩土工程。技术方面的要求主要是以现代岩土工程技术解决的，可以解决生活垃圾填埋过程中的环境问题，通过建立工程来保护生态环境，使得填埋处理方式可以达成较高的环境效益与社会效益。而城市固体废物填埋技术的关键在于设计其工程结构与应用高等级材料，该方法在国外的研究较早，如美国早在20世纪40年代就开始研究该方法，随着经济、技术等条件的发展，各项新工艺、新技术在其中得到了良好的应用，而填埋技术也在此阶段得到了长足的发展。直到20世纪80年代中后期，该方法已经进入到现代化的发展阶段。目前美国的生活垃圾处理技术体系中，填埋技术已经成为现代环境工程和岩土工程的重要研究领域，并且形成了一套比较严格的法律规范与技术规程，这在一定程度上推进了立法工作，依然属于一项处于发展过程中的新技术，这也标志着该项技术还有许多问题需要解决。而美国也承认在理论研究上要落后于工程实践应用，该项技术发展至今，尚未形成一套完善的且受到公认的规范化技术体系设计，因此，还需要发展与进步。

3.1 工程实践

我国研究该项技术的起步时间较晚，并且经历了一定的发展历程，国内城市发展中产生的固体废弃物主要是依赖土地堆放及填埋处置，以前属于分散处理、自然堆放，到现在已经发展为集中堆放的形式，通常是没有覆土、无害化处理方式的，所以垃圾污水的问题比较严重，因为各类污染物的自由排放，导致固体垃圾造成的二次污染问题比较严重。这种垃圾处理方式还不能成为填埋技术的应用实践，因为毫无填埋技术的特征。随着现代城市环保要求的提升，国内也陆续引入了许多新技术，使得固体垃圾排放造成的污染问题得到有效的控制，可以采取一定的工程措施来完善技术体系的应用，逐步使城市中的生活垃圾得到有效的控制。比如技术人员可以采取底部填土、堆积废物顶部覆土等简单性的工程措施，形成了填埋法的雏形。然而因为我国幅员辽阔，各地产生的生活垃圾的量比较大，所以通常是由各地按照自身的标准来完成操作的，并没有统一的法规或者技术标准加以要求，导致国内对固体垃圾处置的发展速度较慢。直到20世纪80年代中后期，才进入到相对规范的填埋阶段，初步形成了填埋的要求。比如杭州天子岭的填埋场，在1989年开始建设，直到1990年12月份才基本建成一期工程，在1991年正式投入生产。该项工程是按照一定规范建设的、国内最早的垃圾填埋场，在选址、设计及渗滤液收集、处理等方面，都有一定的技术措施，工程的建设、运行方面比较成功。国内已经建成或者正在建设的填埋场综合数据是比较完善的，这些填埋场基本都是依照建设部发布的《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》的标准进行设计的，可以基本满足我国现代城市对固体废物的处置要求，对环境的污染大大降低。

3.2 法律法规与技术规范

20世纪80年代末，我国有关部门出台建设了相关技术标准，使得国内的填埋处置技术是有法可依的，包括《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》、GB/T 18772-2008《生活垃圾卫生填埋场环境监测技术标准》等，这些规范标准的发布使得现代城市的填埋处置技术变得有法可依。在1994年，我国发表了《中国21世纪议程》，中国政府部门向世界作出了环保宣言，其中就列举出了我国对城市固体废物的管理办法与处置技术，也点明了该项问题在城市发展中的重要性。1995年，我国又出台了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，正式地从立法的角度确定了关于城市固体废物处置的内容，并且将固体废物的处置方法推向了新的发展阶段。关于填埋处置技术的推广与应用，对现代城市发展所产生重要的推动作用，我国在固体废物的环境污染防治方面取得巨大的突破。在填埋技术的发展方面，法律法规与政策的强制性要求，都为填埋处置法的应用创造了良好的环境条件，也构造了较大的发展空间，使得我国的城市固体废物处理技术体系变得更加完善，相关填埋场的工程建设日益加快。

3.3 科研方面的研究

我国环卫系统在填埋技术方面已经做出了大量的科学技术研究，与发达国家相比，我国对该项技术的研究虽然起步时间较晚，但是研究的进程较快且成果较多。如沈阳环卫科学研究所带头编制的《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》中，对填埋技术的研究更加深入，而广州环境保护科学研究院对该项技术的研究起步时间较早，主要是从环境工程与环保专业的角度出发进行研究。从本质上来说，垃圾填埋处理技术属于岩土工程技术，在岩土工程技术介入以后，该项技术应用的效果才更加明显。国内有研究者在该领域做出了许多具有开创性意义的工作，使得国内的填埋技术的研究获得了巨大的进步。另外，国内的许多大学中的相关专业也开展了研究项目，如中国河海大学、浙江大学等，率先开始了填埋技术的研究，并取得了诸多成果，对于全面推进城市固体废物填埋技术的应用及研究产生了积极的影响。现代城市固体废物的处置技术会受到经济方面的影响，要建设科学的、经济的填埋工程，有关部门应当对工程建设的结构与材料方面做出深入的研究，对工程的功能状况加以考虑，要使工程建设能够满足城市固体废物处置的基本要求，进一步探究现代合成材料在工程中的具体应用。在此过程中，有关部门需要解决的问题来自多个方面，比如建设填埋工程的基本要素与相关要求，要保证填埋工程的安全与稳定，对其工程的功能效果进行全面的分析；要考虑工程的填埋功能，实现现代合成材料在填埋工程中的应用，如在工程中应用土工膜材料，需要在此之前对土工膜的防渗与渗漏情况进行试验研究，通过试验的数据来研究具体的应用措施。现代合成材料在应用中可能存在问题，关于这一点，有关部门要在应用之前就对其问题与破坏形式加以分析，重点对材料的衰老变化、抗酸碱腐蚀特性及材料摩擦特性等方面加以研究，并扩充试验条件，做好淤堵的分析及拉伸等条件的研究。

4 结束语

在国内外固体废弃物的各项处理措施中，填埋处置技术的应用成本较低而且前景比较广阔，通过对该项技术的经济指标的分析可见，国内城市固体废物的处置技术仍然以填埋工程为主，国外也是如此。通过综合性的处置措施研究，国内填埋工程结构建设与材料等相关问题都可以体现出来，我国在城市固体废物处置方面的研究之路还非常遥远，在未来的发展中仍然要践行降低垃圾对城市环境污染的标准，探寻更为有效的发展目标。此外，我国应当借鉴国外在垃圾处理技术应用中的经验，采用多种技术结合的方式扩大垃圾处理的优势，解决当下城市发展的关键问题，提升我国城市固体废物处置的标准与效果。