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  • 全球视野 ——生活垃圾填埋技术发展方向


    填埋作为投资少、易管理、环境友好的生活垃圾处理技术形式以及固体废弃物唯一最终处置方式而广泛应用并不断发展。中国超过80%的城市生活垃圾采用填埋技术处理。填埋技术虽然普遍存在作业环境恶劣以及大气和水污染控制不理想的问题,但仍然是未来生活垃圾处理的主流方式。发达国家如欧盟、美国的城市生活垃圾处理已经向优先循环再生(recycling)、生物反应器填埋(bioreactor landfilling)加速稳定以及稳定后开采资源化利用(reuse)的方向发展。


    生物反应器填埋技术是近几十年发展起来的一种新型生活垃圾填埋技术。生活垃圾填埋场通过渗滤液回灌、气体有组织输导等改善和强化微生物代谢和降解作用的方式,实现填埋场由单一堆填、与环境隔绝以及缓慢稳定化的传统运行模式和功能特点向人工强化调控的巨型生物反应器模式转变。北美固体废弃物组织对生物反应器填埋场的定义是有目的地控制和强化填埋场中的微生物反应,使垃圾中能降解的有机组分在封场后5~10年内完成稳定化过程的卫生填埋场。与其它填埋方式相比,生物反应器填埋能大大地加快垃圾降解与转化的速度和效率。


    国内对于生物反应器填埋场技术的研究起步较晚。20世纪末,徐迪明、李国建、何品晶、何若等(同济大学和浙江大学)开始了渗滤液回灌以及类似模拟生物反应器填埋场的实验室研究,取得了大量有关渗滤液回灌型生物反应器填埋的研究成果。


    美国Florida大学的Timothy G. Townsend等人在2012年采集了两个填埋场分别于1990、1992、1994、2002和2007年填埋的垃圾样品并进行了产甲烷生化势的实验室研究,证明样品衰减速率常数分别为0.47/年和0.21/年,虽然超过了美国EPA公布的传统填埋场衰减速率常数0.05/年,但与国内研究人员得出的生物反应器填埋场(湿填埋场)0.1-0.3/年的结果比较接近,说明垃圾样品实验室测定产甲烷生化势的分析方法对生物反应器填埋场衰减速率常数的估算具有重要的参考价值。


    美国是生物反应器填埋技术发展应用最早、最前沿的国家,根据上述最新研究成果不难发现,现有生物反应器填埋技术人工调控的力度有限,效果不理想:一方面渗滤液回灌量受填埋堆体渗透系数限制,通常只能达到一个较低的水平(0.1 m/a左右),所以有的生物反应器填埋场甲烷产量增幅不大;另一方面稳定化周期与传统厌氧填埋场相比虽然缩短2/3-3/4的时间(按照美国EPA对传统厌氧填埋场垃圾衰减常数0.05/年计算,半衰期需要13.8年,而现有生物反应器填埋场模式下衰减常数按0.3/年计算,半衰期需要2.3年,达到稳定仍需要5-10年),但由于填埋设计使用寿命通常在10年左右,所以现有生物反应器填埋技术还不能实现填埋场循环使用的模式。


    2008年欧盟废弃物框架导则明确规定,各成员国需按照“源头控制、废物预防——直接利用——循环利用——能源回收利用——最终处置”这五层优先顺序来管理废弃物,这基本代表了生活垃圾处理处置最先进的发展理念和方向。受全球气候变化和能源资源短缺的影响,生活垃圾作为城市矿产开发和利用将是大势所趋,具体步骤包括:源头分类收集和回收利用;可降解垃圾利用厌氧技术回收能源或利用好氧堆肥生产有机肥,补充土壤有机质;垃圾填埋场的污染控制措施不断完善,对直接进入垃圾填埋场的可降解垃圾进行限制并逐步下降;垃圾填埋场开采和资源化利用并结合新型生物反应器填埋快速稳定技术,实现生活垃圾填埋场循环可持续利用。




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