隨著(zhù)生活水平的不斷提高和城鎮化的高速推進(jìn)，我國城市生活垃圾呈現逐年增加趨勢。填埋技術(shù)作為我國目前生活垃圾的傳統處理處置方法，存在諸多亟需解決的問(wèn)題，為此如何解決生活垃圾資源化循環(huán)不平衡、污染防治失控等關(guān)鍵問(wèn)題，成為社會(huì )、經(jīng)濟、環(huán)境保護和科技關(guān)注的焦點(diǎn)。

中國工程院院刊《Engineering》刊發(fā)《建設可持續型垃圾填埋場(chǎng)——我國城市生活垃圾全過(guò)程處理新觀(guān)點(diǎn)》一文指出，未來(lái)城市生活垃圾的填埋處理方式必然是一個(gè)系統工程，需要前端的分類(lèi)、減量與資源化技術(shù)以及末端的污染物快速消解與防滲漏技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。針對城市生活垃圾處理，文章提出了建設可持續型垃圾填埋場(chǎng)，推動(dòng)城市生活垃圾從以往的被動(dòng)處理向“資源再生和污染防控”處理升級，通過(guò)填埋場(chǎng)循環(huán)利用實(shí)現土地資源節約，并基于生活垃圾資源化利用推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的可持續發(fā)展等建議。

一、引言

由于生活水平的不斷提高和城鎮化的高速推進(jìn)，我國城市生活垃圾年產(chǎn)生量已超過(guò)2×108t，而且呈現逐年增加的趨勢。填埋技術(shù)作為我國目前生活垃圾的傳統處理處置方法，其垃圾處理量占處理總量的60%以上。

我國目前所掌握的填埋技術(shù)存在著(zhù)諸多問(wèn)題[圖1（a）]。首先，絕大多數生活垃圾中的可回收資源無(wú)法得到循環(huán)與利用，這不僅導致資源浪費，還使其脫離可持續循環(huán)圈。其次，由于通過(guò)填埋技術(shù)每年分解和處理的生活垃圾量遠小于每年進(jìn)入填埋場(chǎng)的生活垃圾量，導致垃圾填埋場(chǎng)無(wú)法實(shí)現可持續利用，而需要開(kāi)發(fā)大面積寶貴的土地資源來(lái)建設新填埋場(chǎng)。據初步調查，我國當前超過(guò)400座城市出現了“垃圾圍城”局面，全國垃圾存量占地累計達5×104hm2。再次，生活垃圾在填埋場(chǎng)中產(chǎn)生的大量滲濾液，會(huì )通過(guò)污染空氣、土壤和地下水使得城鄉區域生態(tài)環(huán)境惡化和居民生活質(zhì)量下降。由此可見(jiàn)，我國現有的生活垃圾填埋技術(shù)不僅帶來(lái)了嚴重的社會(huì )和經(jīng)濟問(wèn)題，而且制約著(zhù)人類(lèi)與自然環(huán)境的可持續發(fā)展。

如何解決生活垃圾資源化循環(huán)不平衡、污染防治失控等關(guān)鍵問(wèn)題，已成為社會(huì )、經(jīng)濟、環(huán)境保護和科技關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)，我國政府高度重視改善環(huán)境問(wèn)題，并加大了對生活垃圾處理的投資，這對于我國進(jìn)一步推行綠色發(fā)展模式具有重要意義。在本文中，筆者強調城市生活垃圾全過(guò)程處理的重要性[圖1（b）]，并分別對生活垃圾處理前端的分類(lèi)、減量化與資源化技術(shù)，以及末端的污染物快速消化、防泄漏與修復技術(shù)提出新思路和新建議。

圖1 城市生活垃圾全過(guò)程處理的傳統模式（a）和新興模式（b）

二、垃圾源頭分類(lèi)

在城市生活垃圾全過(guò)程處理中，有意識地對生活垃圾進(jìn)行源頭分類(lèi)是首要推行的政策。然而，生活垃圾分類(lèi)管理在我國的推廣和實(shí)施還相對落后。究其原因主要有：垃圾分類(lèi)的頂層設計和指導思想相對缺乏；垃圾分類(lèi)系統與資源回收系統之間缺乏連通性；城鎮居民缺乏生活垃圾源頭分類(lèi)的理念；居民住宅建筑環(huán)境條件的限制；缺乏相關(guān)法律、法規和政策。針對上述問(wèn)題，潛在的對策包括建立健全的法律法規、監管體系和城鎮生活垃圾分類(lèi)標準；開(kāi)展環(huán)境保護和生活垃圾分類(lèi)的基層教育宣傳，從便利的角度設計和配置垃圾收集設施；使用經(jīng)濟手段促進(jìn)垃圾源頭分類(lèi)的開(kāi)展，推行企業(yè)責任制度。

三、垃圾快速脫水預處理

在現階段，發(fā)展從混合垃圾中分離出可資源化垃圾進(jìn)入循環(huán)利用的新模式是十分必要的。這不僅是因為我國超過(guò)70%的垃圾存量為混合垃圾，同時(shí)也是因為該模式是降低填埋場(chǎng)生活垃圾年增量的有效手段。但是，現有的混合垃圾分類(lèi)技術(shù)對不可資源化垃圾成分的分離具有很大的局限性，主要是由于混合垃圾含有過(guò)高的結晶水，導致垃圾黏稠及不同垃圾成分之間相互纏繞?；旌侠懈鞣N有機組分都含有一定的結晶水，因此需要同時(shí)降解這些有機組分才能較徹底脫出結晶水。但是，降解含有結晶水的不同有機組分通常是由不同的功能微生物來(lái)執行，從而容易產(chǎn)生微生物拮抗作用，不利于混合垃圾的脫水。因此，今后在發(fā)展混合垃圾的分質(zhì)分類(lèi)技術(shù)過(guò)程中，需注重基于元蛋白質(zhì)組學(xué)定向末端靶向選育方法制備出在生活垃圾降解過(guò)程中可以高效脫水和產(chǎn)熱的菌劑。此外，在通過(guò)控制階段性升溫、保溫、降溫的進(jìn)程來(lái)抑制土著(zhù)微生物活性的同時(shí)，創(chuàng )造適合接種微生物生存的獨特環(huán)境也顯得尤為重要。

四、垃圾資源再循環(huán)

通過(guò)分質(zhì)分類(lèi)技術(shù)分離出的金屬和非金屬固相部分可以被分別納入鋼鐵與有色金屬行業(yè)和建材行業(yè)。分離出的具有高熱值的有機固體廢物，包括布、紙和塑料廢物，可以被制成用于供熱和發(fā)電的垃圾衍生燃料（refuse-derived fuel,RDF）。為制備RDF，可以在生活垃圾源頭分類(lèi)中篩選出高熱值組分。此外，可以通過(guò)模擬實(shí)驗研究最終熱解溫度、物料比、賦形劑類(lèi)型和升溫速率對RDF熱解的影響，從而獲得足夠的數據來(lái)完全闡述RDF熱處理的反應過(guò)程和機理。上述理論研究成果必須與市場(chǎng)經(jīng)濟競爭力和生態(tài)經(jīng)濟效益評估相結合，才能促進(jìn)RDF后續的能源化與產(chǎn)業(yè)化。

目前，分離出的熱值較低的有機固體成分主要是通過(guò)堆肥技術(shù)形成施用于農田的肥料產(chǎn)品。但是，現有的堆肥技術(shù)所形成的大部分的肥料產(chǎn)品很難被農戶(hù)接受，造成肥料產(chǎn)品大量殘存并再次成為垃圾廢物[圖1（a）]。這主要是由于這些肥料產(chǎn)品缺乏提升土壤生產(chǎn)力和抗污能力的富含醌基的有機質(zhì)。堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的醌基和小分子酰胺類(lèi)基團的定向偶聯(lián)聚合是提高醌基抗降解能力而使其得以保存的最有效手段。但是這兩種分子化合物之間的定向偶聯(lián)聚合通常很難發(fā)生，主要是由于這兩種分子化合物是在不同的堆肥階段產(chǎn)生，而且容易分解。鑒于混合垃圾中木質(zhì)素和蛋白質(zhì)分別是形成醌基和酰胺類(lèi)基團的主要前體物質(zhì)，因此同時(shí)接種相對應的微生物來(lái)強化木質(zhì)素和蛋白質(zhì)的降解以及發(fā)展動(dòng)態(tài)返混的堆肥技術(shù)，可以實(shí)現混合垃圾中有機固體成分的資源化[圖1（b）]。

五、不可回收垃圾處置

經(jīng)過(guò)分質(zhì)分類(lèi)處理后，不可避免地會(huì )殘留不可資源化的生活垃圾成分。開(kāi)發(fā)快速消解填埋場(chǎng)中老齡垃圾的技術(shù)以騰出更多的空間來(lái)接納新的不可資源化的垃圾是十分必要的，因為這樣可以保證填埋場(chǎng)循環(huán)利用，而不需要開(kāi)發(fā)新的填埋場(chǎng)。腐殖質(zhì)由于具有豐富的氧化還原活性官能團，因此其不僅可以作為胞外電子穿梭體介導污染物的降解轉化，還可以作為電子受體抑制甲烷的排放。因此，我們建議將不可資源化的生活垃圾與人工腐殖質(zhì)進(jìn)行依次分層填埋，這樣不僅可以快速消解垃圾和實(shí)現填埋場(chǎng)中垃圾的年處理量大于年進(jìn)入量[圖1（b）]，而且可以降低填埋場(chǎng)溫室氣體排放對全球變暖的影響。

六、垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污染防治

在垃圾填埋處理過(guò)程中，滲濾液的產(chǎn)生是不可避免的。防滲系統不僅是防止滲濾液進(jìn)入地下水和周?chē)寥赖淖詈笃琳?，而且還承擔著(zhù)對滲濾液進(jìn)行導排的任務(wù)。因此在填埋場(chǎng)的設計中，防滲系統的設計是至關(guān)重要的一環(huán)。

建議對填埋場(chǎng)防滲系統中的滲濾液排水層同時(shí)設計主排水層和輔助排水層，從而實(shí)現對滲濾液的收集與監測，且可以有效地降低滲濾液下滲到地下水的概率。主排水層可以由透水材料組成，其作用是降低上部源頭滲濾液量，并將滲濾液向底部收集器輸送。主排水層的上部是反濾層，在進(jìn)行反濾層材料選擇時(shí)，應確保材料能夠長(cháng)期具備良好的透水性，以避免細粒土的堵塞。主排水層的下部可以由人工防滲膜構成。輔助排水層主要負責對主排水層進(jìn)行檢測，并對透過(guò)主排水層的滲濾液進(jìn)行收集，實(shí)現對滲濾液污染的有效控制。當滲濾液監測井中所測得的滲濾液量小于相應的設計量時(shí)，則表明主排水層系統是可靠的，如果大于臨界量，但在下游地下水中沒(méi)有發(fā)現污染物質(zhì)，則說(shuō)明輔助排水層系統完好。

防滲系統的設計可以精準攔截目標污染物，但是，一旦部分污染物最終不可避免地進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)下方的地質(zhì)層，則會(huì )對地下水和人體健康安全構成嚴重威脅。由于地質(zhì)層中多孔介質(zhì)的非均質(zhì)性，被吸附的污染物在去除過(guò)程中會(huì )反復釋放，導致去除效率低，污染容易反彈。因此，我們建議針對已被污染的垃圾填埋場(chǎng)地下水建立有針對性的修復技術(shù)體系。該體系的主要修復原則是添加綠色低碳和緩釋的復合材料，以迫使污染物進(jìn)入活化還原—自催化氧化—循環(huán)反洗的三級凈化過(guò)程。

七、結論

總之，未來(lái)城市生活垃圾的填埋處理方式必然是一個(gè)系統工程，需要前端的分類(lèi)、減量與資源化技術(shù)以及末端的污染物快速消解與防滲漏技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。我們的理念能夠推動(dòng)城市生活垃圾從以往的被動(dòng)處理向“資源再生和污染防控”處理升級，通過(guò)填埋場(chǎng)循環(huán)利用實(shí)現土地資源節約，并基于生活垃圾資源化利用推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的可持續發(fā)展。