可持续的生活垃圾填埋技术——矿化垃圾的表征与利用
1 前言
我国现有700座中等规模以上的城市，3100多座县城，以及31000座小镇。在这些城镇里，居住着3.5亿居民。按照每天每人日产生活垃圾1千克计，每天可产生35万吨生活垃圾，而1年就是1.3亿吨。如果加上市郊居民，城市居民人口估计有4亿以上，年产生活垃圾超过1.5亿吨。生活垃圾经过适当压缩后，比重在0.8吨/立方米。因此，1.5亿吨生活垃圾相当于1.9亿立方米。
根据我国目前的经济现状和未来的发展趋势，在今后的相当长的时间里，卫生填埋仍然是我国处理生活垃圾最重要的方法。一个城市在选择生活垃圾出路时，首先应该考虑的是卫生填埋。卫生填埋场是卫生填埋的载体，其建设周期短，投资相对较低，并且可以分段投入，管理方便，现场运行比较简单。另外，从可持续发展来看，生活垃圾选择填埋场填埋，事实上是一种以资源的形式保存给后代，待一次资源枯竭或科学技术发展后，人们可以对填埋在卫生填埋场中的垃圾资源进行开采和重新利用。
应用卫生填埋方法处理生活垃圾的国家很多。在发展中国家，99%以上的生活垃圾采用卫生填埋（或简单堆放场）处理，对于国土较大的发达国家，也有许多国家采用卫生填埋方法。在我国，99%以上的生活垃圾是采用卫生填埋或简单堆放进行处理或处置的。在建设和运行卫生填埋场过程中，如果严格按照卫生填埋场的标准进行，是不可能产生二次污染的。因此，卫生填埋是一种可靠、卫生和安全的生活垃圾处理方法。
卫生填埋法在我国的应用时间已有十几年的历史。十几年来，我国许多科研部门和应用单位积极探索适合我国的生活垃圾卫生填埋技术，取得了许多宝贵经验。我国地域广阔，南北和东西的气候、生活习惯等差异很大，生活垃圾中的含水率、组成等也有很大差别。比如，南方的生活垃圾含水率就比北方的高。因此，在进行生活垃圾卫生填埋时，应根据当地的实际情况，确定渗滤液和沼气的收集与处理设施的设计与建设方案，以及封场后的管理期限等。
2 生活垃圾填埋场稳定化与矿化垃圾的形成
长期以来同济大学对生活垃圾填埋场稳定化过程进行了深入系统的研究。结果表明，垃圾成分、压实密度、填埋年龄及填埋深度、填埋场地埋位置、水文气象条件等均会影响垃圾的降解速度，从而也影响填埋场稳定化进程。研究发现，填埋场封场数年后(在上海一般至少在8-10年以上，北方地区10-15年以上)，垃圾中易降解物质完全或接近完全降解，垃圾填埋场表面沉降量非常小（如小于1-5mm/a），垃圾自然产生的渗滤液和气体量极少或不产生，垃圾中可生物降解含量（BDM）下降到3%以下，渗滤液COD浓度下降到25-50mg/L以下，此时的垃圾填埋场可以认为达到稳定化状态，所形成的垃圾被称为矿化垃圾。
在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨（老港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万吨）。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。三峡库区、大运河两岸也存在已经搬迁或急需搬迁的几千万吨矿化垃圾。因此矿化垃圾的资源非常充足，可以认为是取之不竭用之不尽的。
研究结果还表明，矿化垃圾有较大的比表面积、松散的结构、较好的水力传导和渗透性能、较好的阳离子交换能力等。另外，矿化垃圾中微生物数量庞大、种类繁多，由于其特殊的形成历程，这些微生物尤以多阶段降解性微生物为主，可降解诸如纤维素、半纤维素、多糖和木质素等难降解有机物，因此是一种性能非常优越的生物介质，完全适合作为一种优良的生物反应器填料或介质，而且有着其它介质（如土壤）所无法比拟的优越性能。
经过反复检验和验证，矿化垃圾中不含O型口蹄疫病毒、致病性大肠杆菌、沙门氏菌、链球菌和金黄色葡萄糖球菌等有害病原菌和细菌。可以肯定的是，生活垃圾在堆场或填埋场填埋若干年后所形成的矿化垃圾是无害的，可以安全开采和利用。
事实上，绝大部分的垃圾填埋场均建于市郊。随着城市的发展，几乎每个城市的垃圾产生量都在增加，所需的填埋场之面积越来越大。但对于寸土寸金的城市，要不断地提供新的填埋场以满足需要是非常困难的，甚至是不可能的。解决这个问题的一个重要而且可行的方法就是把矿化垃圾进行开采，这不仅可以充分利用矿化垃圾中的有机肥料和可回收物品，还可以对腾出的空间重新填入新垃圾，从而极大地延长填埋场使用年限。
建设一座填埋场所需投资一般在4000万元以上，使用年限仅为10-15年。我国有些填埋场（如上海老港填埋场）已使用多年，当中的一部分垃圾已成为矿化垃圾，完全可开采利用，即把填埋场作为垃圾的中转处理场所，而不是最终的归宿。根据申请人的研究结果，矿化垃圾开采、筛分后，可以得到50-60%的有机细料（以下简称矿化垃圾），5-15%的可回收利用的物品（塑料、玻璃、金属等），25－30％的化学纤维和橡胶等，因此一般有80%左右的垃圾可被利用；矿化垃圾除了作为优越的生物介质用于处理有机废水外，还是一种肥料,可用于种植草皮和树木，也可以作为园林绿化的有机肥料，这在上海市当前大规模绿化运动中是很有意义的。可回收物品经适当处理后（清洗等），可以出售给有关厂家再生利用，经济与社会效益相当明显。表1是2003年对上海市老港填埋场1990年至1998年填埋的垃圾进行筛分分析的结果。
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