重庆市黑石子垃圾填埋场生态修复策略研究

赵秋吉

（西南交通大学，四川 成都 611731）

0 引言

垃圾填埋是主要的垃圾处理方法，随着我国城市化进程快速推进，各类废弃物数量剧增，约2/3 的大中型城市面临“垃圾围城”的困境[1]，大多数垃圾填埋场趋于饱和，需要进行封场处理。人类和土地的和谐关系是营造和谐的城市结构和功能关系的源泉和基础[2]，将被废弃的垃圾填埋场转化为可持续发展的土地，是现阶段城市双修背景下的研究热点。

本文以重庆市黑石子垃圾填埋场为研究对象，从剖析场地现状问题出发，提出土壤修复策略、渗滤液处理策略、排放气体处理策略、资源再利用和景观表现策略，充分利用场地资源，改善受破坏的土地，促进可持续发展，以帮助解决生态文明建设中的垃圾场治理难题。

1 研究区域概况

1.1 垃圾填埋场概况

黑石子垃圾填埋场位于重庆市江北区黑石子村与渝北区燕窝村交界处，该填埋场属Ⅱ级山谷型垃圾填埋场，规模位居重庆第二，主要处理江北区、渝北区和北部新区城市生活垃圾，采用新型厌氧卫生填埋处理工艺，计划使用年限约24.5 年[3]。自2004 年垃圾填埋场项目规划启动后，生态环境被极大破坏，但由于城市垃圾生产量日益增加，现已达到最大库容量。

填埋区域形成谷地地貌，四周高，中间低，谷中低洼地段高程为219m 左右，垃圾坝坝顶高程约235m，最高点高程约为306m，西侧山体坡度较大，平均坡度超过45°，山上植被覆盖丰富。最低处设有渗滤液处理区域。场地降雨量充足，雨水径流量大，东侧山脚下有一人工水渠桥溪河，径流多汇于垃圾填埋核心区域，少部分径流会下渗赋存于土壤中，贮水条件较差。

依照黑石子垃圾处理厂片区用地的相关规划研究，黑石子垃圾场地块预计于2022—2024 年完成出让，并在出让前完成对黑石子垃圾场所在土地的整治改造。该区域是寸滩自由贸易试验区和保税港区的核心区域地段，场地的修复改造将减少对江北区东扩战略的阻碍，极大地促进周边区域的发展。

1.2 垃圾填埋场问题

场地现状问题较多，渗滤液、土壤、填埋气体、废弃资源是影响垃圾场生态系统的主要因子，具体的问题有以下4 点。

（1）土壤污染：受垃圾影响，填埋区域土壤的团粒结构、透气透水性等有所改变，镉、铅等重金属物质在土壤中会危害植物的生长，加速土壤恶化[4]。填埋区域主体的土壤已被垃圾堆体所覆盖，需要进行封场和添加优质新土来修复。

（2）渗滤液污染：垃圾经分解会渗出颜色浓黑、黏稠、气味浓烈的渗滤液[5]。有效的雨污分流措施使场地1000m3/d 渗沥液产生量减少至420m3/d[3]。但受雨水冲刷，渗滤液仍将持续污染土壤、地表水、地下水。

（3）填埋气体污染：填埋气体是垃圾在填埋场内被微生物分解，产生的以甲烷为主要成分的混合气体[6]，其他气体成分主要有硫化氢、氨气等，是散发恶臭的主要来源。同时易引发爆炸，影响周边生物生存，并且加剧温室效应。

（4）资源利用问题：场地内的植物以吸污能力强的乡土植物为主，但病害情况严重、景观效果差，缺少动物栖息地；废弃的厂房、材料、道路有待得到修复与再利用。

2 填埋场生态修复策略研究

垃圾填埋场的生态修复包括了堆体稳定控制、渗滤液处理、地表水排导、气体收集排放等垃圾无害化处理技术，同时也包含了绿化工程技术等[7]。在垃圾填埋场使用好氧法处理堆体，使得地面沉降速率趋于稳定的基础上，本文提出以下生态修复策略，逐步改善受损的环境，为后续景观表现打好基底。

2.1 土壤处理

2.1.1 活性土壤生态修复

覆土治理在封场环节进行到土工布铺设时开始进行。第一步为基础处理，利用金属网或绳网，通过钢筋、水泥等材料固定在地表，并铺设堆石层。第二步为种植土覆盖，主要采用喷附的手段，将植生基材与计量混合搅拌后的先锋植物种子以及其他添加材料分层喷附到经过处理的场地上，形成活性土壤基质，主要成分有普通黏土、有机营养土、土壤改良材料、保水剂、土壤团粒剂等。第三步为铺设无纺布，种植无纺布育苗带植物。根据相关案例，在喷播种子当年就能取得良好的植被恢复效果，2~3 年便能形成早起的植被群落[8]。该方法保证了土壤的良好性质，进而促进了植被的恢复。

2.1.2 生物修复

重金属是主要的土壤污染物，对于此类污染，将主要采取植物萃取技术，即利用植物根系对重金属物的吸收，再通过收割植株的地上部分来除去污染物。此类具有积累高浓度污染物特性的植物称为超富集植物[9]。例如，主要吸收砷的蜈蚣草、吸收镉的龙葵、吸收锰的商陆等，将在修复初期大量种植。此外，植物还可以发挥辅助吸收的作用，拟采用“根系分泌物+生物炭+蚯蚓+微生物”的植物辅助技术来修复土壤。植物的根系分泌物既可以增强土壤与根系之间的离子交换，还可以改善土壤的水、肥、气、热等物理性质，进而促进微生物和蚯蚓的分解活动；而生物炭的添加，增强土壤透水透气性、改良土壤团粒结构、为微生物提供繁殖空间等，通过各自的相互促进作用，加速土壤的生态修复。

2.2 渗滤液处理

2.2.1 减少渗滤液产生

垃圾场封场后，减少场地的雨水径流是减少渗滤液产生的最直接途径，将依照海绵城市设计思路，通过设计蓄水、滞水、净水、用水、排水功能于一体的雨洪管理系统，来实现雨水的合理导排。蓄水主要通过生态模块装置、建筑屋顶以及截洪沟导排至蓄水区来实现。滞水则是设置有净化功能的下凹绿地，达到最大滞留量时通过溢流设施输送至储水区域，可以有效控制面源污染以及利用雨水资源。截洪沟是雨水导排的关键，可以截留高地径流，并输送至储水和净化区域，同时截洪沟内种植茭草等湿生植物，初步净化雨水。净水主要是指利用场地梯田式地形，设计梯田湿地，内部种植美人蕉、再力花等湿生植物，地表径流经梯田湿地可以去除雨水中的轻污染物和杂质。通过上述生态基础设施的建设，初步形成完备的雨水管理系统。

2.2.2 处理现有渗滤液

修复初期，通过石笼竖井对渗滤液采取回灌处理，利用垃圾填埋层“生物滤床”的吸附、降解作用，经过回灌后的渗滤液经输送系统送至现有的渗滤液调节池内。在修复中后期，回灌处理流程暂停，设计组合式人工湿地，有效去除水中的污染物质。湿地北部包括好氧塘、厌氧塘、兼氧塘等生物塘，发挥微生物的净化功能；中部以表面流湿地的形式，设置较大面积的水体；南侧为潜流人工湿地，形成跌水景观的同时，也可曝气为好氧生物提供氧气，再配合植物的根际过滤功能，完成渗滤液和雨水的最终净化，达到Ⅲ类地表水水质标准；原渗滤液调节池将被改造为景观娱乐用水，提供水上活动场所，形成运转良好的水系统。

2.3 填埋气体处理

2.3.1 填埋气体再利用

填埋气体有着较为经济的再利用价值，设置导排输送系统，在抽气风机的作用下通过石笼竖井完成对填埋气体的收集，以甲烷为主要成分的沼气输送至场地附近餐厨垃圾场的沼气储存区，实现资源的再利用，充分体现场地的生态设计原则。

2.3.2 填埋气体净化吸收

填埋气体导排和封场结构无法完全阻止气体的溢出，可以通过吸收和过滤的方式来处理[10]。拟设计气体处理模块装置单元，以垂直绿化的景观形式，利用植物的生理功能吸收有害气体，由植株、杯体、吸水介质层、基盘、转轴构成，转轴可以人工控制转动角度，根据风向可转动装置以实现植物与空气的最大面积接触。所选基盘材料为场地厂房所得的废旧钢板，与此同时，植株基质的填料层可以为微生物栖息繁衍提供适宜的环境，利用微生物新陈代谢的生命活动辅助净化有害气体。装置内植物搭配丰富，丝兰、凤尾兰等植物则对氨气的吸收能力强，玉簪、万寿菊、油麻藤等植物吸收二氧化硫的能力强，共同发挥净化气体的作用。

2.4 废弃资源再利用

在尊重原有场地的基础上，对原有的建筑、设施进行重组、利用和创新改造。例如，将废弃厂房的结构进行加固，改造和分割内部空间，赋予其商业、科普研学等功能。将残留大量的废弃材料，通过分类筛选出可二次使用材料，经过一定的工艺流程，使材料再生成为景观小品、园路、路标、栏杆等装置，既解决场地的资源利用问题，也是一种场地精神的延续。

3 阶段性生态修复规划

城市复杂适应系统理论认为，在干扰较小时，维持力可以确保系统自主维持平衡状态，保留原有的功能；扰动较大时，恢复力发挥作用；而转型力则是指对风险冲击下暴露的脆弱点进行修正，并使系统达到新的平衡状态的能力[11]。基于该理论以及生态修复的可持续性原理，垃圾场的生态修复宜分阶段进行，每一阶段设定不同的目标与修复重点，最终促进场地的更新与演化。

第一阶段：修复初期，为修复项目启动后0~4 年，以恢复力为主导，充分人工干预。通过好氧法处理垃圾堆体，促进堆体稳定，同时设计地形结构，再进行封场覆盖。设计雨洪管理系统减少地表径流；采取回灌方法处理渗滤液；填埋气体主要采取收集利用生产沼气的策略；填埋区覆土种植将采用活性土壤生态修复技术，并引入先锋种和乡土草种，通过植物的生理活动促进土壤修复；管理方面，相关机构成立专家评议组，实时关注修复动态，根据生态监测数据来指导场地修复工作。

第二阶段：修复中期，项目启动后4~8 年，以维持力为主导，让自然做功。此时垃圾堆体稳定度提高，将构建人工湿地、梯田湿地等水体，构建渗滤液湿地净化系统，并完善雨洪管理；引入更丰富的适应物种，增加植物群落丰富度；气体吸收模块装置将继续发挥作用，让空气质量提升，同时增加人的活动空间，引入游览活动。

随着修复的进行，场地将被划分为原生林地、混交林地、梯田湿地、组合式人工湿地、生物滞留设施、生态绿岛等区域，生态系统趋于稳定。

第三阶段：修复后期，项目启动后8~12 年，以转型力为主，提升社会效益。此时垃圾堆体较为稳定，生态环境得到较大改善，植物通过演替将形成较丰富的植物群落，生物多样性增加；游览活动进一步丰富，废弃物产业链得到完善，同时借用景观来展现场地破损记忆和生态修复记忆；场地活力极大提升，并带动周边地区发展。

4 结语

垃圾填埋场想要焕发新生，要从生态修复做起。按照生态系统的演进规律，利用自然和人为力量，依靠生态系统的自我调节能力与自我组织能力，辅以人工措施，进行修理、改良、重建、维护和管理，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展[12]。本文对重庆市黑石子垃圾填埋场展开现场调研，提出生态修复策略与阶段性规划，具体提出针对场地现存的土壤污染、渗滤液、排放气体等问题的具体解决措施，并将生态修复分为3 个阶段，经过数年的演化发展，场地最终的成果将是形成一个自然生态、功能丰富、充满人性关怀、富有场所精神的公园，希望为今后的垃圾填埋场改造设计提供生态修复相关策略的参考。