屈紫忱，鄧詩雅，閆榮，田璐，鄭萌，曹會敏

西安交通工程學(xué)院 土木工程學(xué)院

一、引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市人口數(shù)量會驟然增加，生產(chǎn)生活的垃圾也隨之堆積如山，生活中的垃圾急劇增加，垃圾處理方式對生態(tài)環(huán)境的影響不容小覷。由于可用資源的有限性，不可能一直利用開發(fā)不可再生資源來發(fā)展經(jīng)濟(jì)，加之循環(huán)回收再利用比例較低，所以對垃圾進(jìn)行無害化、回收資源化和減量化處理是當(dāng)前面臨的急迫解決的問題[1-2]。

當(dāng)今應(yīng)用較多的垃圾處理方法分為填埋法、堆肥法和燃燒法等，但是這些方法還不能完全解決成分混雜的垃圾所帶產(chǎn)生的眾多問題。目前很多城市提出了垃圾分類措施，通過垃圾分類處理后，可以更便捷地分類處理，這樣可以使垃圾利用率進(jìn)一步提高，但仍有大量不能直接回收利用加工的難處理部分，如何更大限度地回收利用這部分“資源”是一個難題[3-4]。通過對處理方法上進(jìn)行優(yōu)化，加快垃圾處理的進(jìn)度可以節(jié)省垃圾所占用的土地空間，而且還能保證城市周邊環(huán)境被破壞程度的減輕。盡進(jìn)而地讓垃圾“循環(huán)利用、變廢為寶”，使之助力生態(tài)環(huán)境保護(hù)，讓垃圾的資源價值得到充分提升。

二、背景

由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量明顯提高，伴隨而來的卻還有城市垃圾危機(jī)，諸如各類工業(yè)垃圾、生活垃圾對環(huán)境的污染、生態(tài)破壞問題，尤其是城市垃圾帶來的環(huán)境污染尤為普遍，工業(yè)的高速發(fā)展亦造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，而環(huán)境問題具有不可預(yù)見性、過程的不可逆性的危害[5-7]。隨著人類在生產(chǎn)過程和消費(fèi)過程中對資源的不合理利用和浪費(fèi)，導(dǎo)致資源不能充分吸收，排放的廢棄物越來越多，即垃圾產(chǎn)量不斷上升，對生活的周邊環(huán)境造成了困擾。為了改進(jìn)垃圾帶來的環(huán)境污染，因此需要研究新技術(shù)處理垃圾?，F(xiàn)在所使用的資源回收、垃圾回收等措施，就是因為資源的有限性、應(yīng)該尋找可替代的產(chǎn)物，減少浪費(fèi)，同時降低資源消耗所帶來的環(huán)境污染率[8]。

總體而言，雖然大多數(shù)城市垃圾處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，一些城市環(huán)境水平也得到進(jìn)一步改善，但由于一些地區(qū)對垃圾處置問題的重視程度不相同，導(dǎo)致管理水平低下，導(dǎo)致垃圾處理清運(yùn)和處置量跟不上廢棄物生成的速率，從而造成惡性循環(huán)，導(dǎo)致城市土地被垃圾處理占用、地下水污染、環(huán)境污染等問題普遍存。新發(fā)展理念模式下大中型城市都迫切需要對于生活垃圾綠色化處理，可持續(xù)化轉(zhuǎn)型，資源再利用。如此不但能夠解決生態(tài)問題，還能產(chǎn)生相對的經(jīng)濟(jì)效益[9-11]。

三、生物處理技術(shù)應(yīng)用

針對城市垃圾中有很多不能簡單處理的部分如廚余垃圾、生活廢物等，將氣膜技術(shù)引入到垃圾開采、輸送、分選和處理整個過程中。生物處理過程使用日常生活垃圾處理具有高含水量的特性，處理過程后進(jìn)行日常生活垃圾處理的減定量；厭氧技術(shù)中沼氣的誕生，促進(jìn)了日常生活垃圾處理的能量化；好氧堆肥技術(shù)的產(chǎn)物或者厭氧技術(shù)的沼渣可當(dāng)作化肥進(jìn)行土壤施肥，進(jìn)行土壤修復(fù)，對生活垃圾的生物處理流程如圖1 所示。

圖1 生物處理基本流程

（一）生物處理

生物垃圾處置技術(shù)是指運(yùn)用于大自然環(huán)境中所有的有益生物，重要成分是各種微生物，把城市生活垃圾廢棄物中的可被生物垃圾降解處理的天然有機(jī)物等轉(zhuǎn)變能量為有機(jī)能量、物質(zhì)和利用其他生物有益的材料等的一種處置工藝技術(shù)。以資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建為指導(dǎo)，對廣東某大型垃圾填埋場進(jìn)行生物技術(shù)應(yīng)用后可對其原有生態(tài)修復(fù)，轉(zhuǎn)化為循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)用地為研究對象論述。

生物處置技術(shù)主要用來處置有機(jī)廢物，主要包括廚房殘渣(腐敗的水果、蔬菜、飯后殘留等)、哺乳動物大便、植物落葉等。其他不適合生物處理的垃圾包括報紙、塑料盒、玻璃、金屬、皮革、橡膠、衣服等；此外，尚有家庭清潔廢物、涂料、油垃圾等不適合生物處理[8]。簡言之，可用作生物處理的廢物很容易腐爛。

生物處理技術(shù)主要利用生活廢物中的有機(jī)成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化，兩種技術(shù)包括好氧和厭氧技術(shù)。好氧技術(shù)是通入空氣，利用氧氣濃度變化將有機(jī)物氧化的處理方式，可快速反應(yīng)，生成物質(zhì)量好，處理效果顯著。厭氧處理技術(shù)是通過隔絕空氣，制造無氧環(huán)境，利用垃圾中反應(yīng)物自然發(fā)生微生物代謝反應(yīng)，可產(chǎn)生沼氣等有用資源；運(yùn)行成本低，耗能低,利用率更高，但需要更高技術(shù)要求。

好氧技術(shù)和厭氧技術(shù)的代表有堆肥和厭氧消化。預(yù)處理堆肥生產(chǎn)工藝，如垃圾分離、細(xì)菌和有機(jī)物分解、有機(jī)肥料成熟、儲存和處理。厭氧消化流程，先進(jìn)行預(yù)處理(水解)、厭氧發(fā)酵、沼氣收集、發(fā)電或天然氣提純。大多數(shù)微生物技術(shù)包含好氧和厭氧技術(shù)。好氧技術(shù)中有代表性的是堆肥，最后得到有機(jī)肥料和沼氣等高價值產(chǎn)物，一般用于發(fā)電或替代天然氣和燃油使用。

（二）防滲系統(tǒng)選擇

填埋場底部的防滲透體系包括天然防滲透體系(也稱天然防滲透)和人工防滲透體系。滲漏要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況嚴(yán)格確定的,防滲一般有粘土防滲及人工防滲層兩種。以某大型填埋場項目為例，項目場地由含水量較高的紅土形成，粘土滲透系數(shù)也較大，同時場外可用于更換的優(yōu)良粘土量較少，若采用優(yōu)質(zhì)粘土換填法會導(dǎo)致該場地防滲工程量增大，成本增加。考慮采用人工防滲層施工法。

防滲系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)防滲技術(shù)的發(fā)展以及本項目的投資建設(shè)要求，采用經(jīng)濟(jì)實用的復(fù)合防滲系統(tǒng)設(shè)計如下:

在填埋場底部均勻鋪設(shè)一層一米厚挑選過的垃圾，須保證垃圾中不含鋼筋大件金屬和其他有可能造成防滲層損壞的物品。滲濾液排水層設(shè)計用一層厚度為400 um 級配較好的卵石作為滲濾液排水層。 上面鋪設(shè)一層150 g/m2機(jī)制濾水布作為過濾層。在碎石排水層中再鋪設(shè)開孔排水管收集滲濾液導(dǎo)致滲濾液調(diào)節(jié)池。在排水層和防滲膜之間加鋪一層600 g/m2無紡?fù)凉げ紝幼鞣罎B保護(hù)膜，HDPE 底部防水膜采用 1.5 mm 厚的高密度 HDPE膜和雙光土工膜，根據(jù)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接和測試。GCL膨潤土層在防滲膜下覆蓋一層4800 g/m2的GCL 潤土復(fù)合保護(hù)層。在防滲膜受損后起到補(bǔ)漏作用。基底層/地基土基底層將按設(shè)計標(biāo)高平整、壓實，對軟土地方進(jìn)行換土壓實處理，保證地基土的穩(wěn)定。地下水導(dǎo)排層在基底面下1.0 m 的標(biāo)高面采用魚骨狀地下水導(dǎo)排溝，溝內(nèi)設(shè)厚度為400 m 級配較好的碎石作為地下水導(dǎo)排層。在碎石導(dǎo)排層中鋪設(shè)開孔排水管收集地下水并排至場外[3]。其中中溫厭氧+HDPE+RO 處理工藝如圖2所示。

圖2 中溫厭氧+HDPE+RO 處理工藝

（三）濾液收集管網(wǎng)

在調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)過程中，可根據(jù)滲濾液罐中的重力特點(diǎn)。設(shè)置濾液收集管網(wǎng)，將滲濾液收集到管網(wǎng)。滲濾液收集管網(wǎng)通常鋪設(shè)在排水層底部，濾液收集排出層由礫石鋪底。管網(wǎng)里由導(dǎo)排主管與導(dǎo)排支管組成，管道采用HDPE 管材。

（四）濾液調(diào)節(jié)容量池

濾液調(diào)節(jié)容量池是防滲系統(tǒng)中重要的一環(huán)。濾液調(diào)節(jié)容量池容量由于地區(qū)的降雨量在季節(jié)月份都存在分配不均的情況，滲濾液的水質(zhì)也在不同溫度下有很大的變化。并且有大量的水箱可調(diào)節(jié)不同季節(jié)產(chǎn)生的水量，以根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗和填埋經(jīng)驗，減少每天的滲濾液量，處理廢水處理系統(tǒng)。應(yīng)盡量將容量做這樣既可滿足滲濾液嚴(yán)禁外排的環(huán)保要求，又可降低處理廠的沖擊負(fù)荷，保證填埋場的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。從偏安全的角度，考慮采用七日最大降雨量(375.5 mm)來計算調(diào)節(jié)池容積，還考慮到調(diào)節(jié)池庫容的可調(diào)滲濾液量，能否滿足滲濾液儲存一年的可調(diào)滲濾液量控制。必須擁有完整的防滲透結(jié)構(gòu)，防止壓力調(diào)節(jié)罐的防滲透層滲漏污染地下水及土壤環(huán)境。

在場地周圍要還需設(shè)置降排水管網(wǎng)，一方面可以減少雨水對場地內(nèi)土壤的滲透影響，另外一方面可以收集后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，以減少進(jìn)入垃圾填埋場的降雨。

四、結(jié)論與討論

通過對某垃圾填埋場項目采用生物技術(shù)處理的研究，可以看出生物技術(shù)對垃圾處理的優(yōu)勢，能更可能地減少垃圾對生態(tài)環(huán)境的影響。在當(dāng)前快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程下，城市垃圾優(yōu)化處理問題面臨著需要提高垃圾資源回收率，減輕對生態(tài)環(huán)境污染的嚴(yán)峻問題。從垃圾處理的方式上，可以看出常見的掩埋法、燃燒法等會產(chǎn)生大量廢氣廢液等危害，也存在非常多的潛在問題。對比這種粗放型方式，本文從廢物處理過程的無害化、資源化和減量化方向分析，從垃圾填埋場地的選址和優(yōu)化垃圾處理方式進(jìn)行了論述，介紹了一種生物垃圾處置技術(shù)，以解決提高垃圾資源回收率問題，可達(dá)到垃圾資源高效利用，減少垃圾占用空間，改善生存環(huán)境質(zhì)量，提高資源利用率。為解決環(huán)境污染，資源可再生以及生產(chǎn)生活安全等問題提供了借鑒意義。