四、垃圾资源再循环
通过分质分类技术分离出的金属和非金属固相部分可以被分别纳入钢铁与有色金属行业和建材行业。分离出的具有高热值的有机固体废物,包括布、纸和塑料废物,可以被制成用于供热和发电的垃圾衍生燃料(refuse-derived fuel,RDF)。为制备RDF,可以在生活垃圾源头分类中筛选出高热值组分。此外,可以通过模拟实验研究最终热解温度、物料比、赋形剂类型和升温速率对RDF热解的影响,从而获得足够的数据来完全阐述RDF热处理的反应过程和机理。上述理论研究成果必须与市场经济竞争力和生态经济效益评估相结合,才能促进RDF后续的能源化与产业化。
目前,分离出的热值较低的有机固体成分主要是通过堆肥技术形成施用于农田的肥料产品。但是,现有的堆肥技术所形成的大部分的肥料产品很难被农户接受,造成肥料产品大量残存并再次成为垃圾废物[图1(a)]。这主要是由于这些肥料产品缺乏提升土壤生产力和抗污能力的富含醌基的有机质。堆肥过程中产生的醌基和小分子酰胺类基团的定向偶联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。但是这两种分子化合物之间的定向偶联聚合通常很难发生,主要是由于这两种分子化合物是在不同的堆肥阶段产生,而且容易分解。鉴于混合垃圾中木质素和蛋白质分别是形成醌基和酰胺类基团的主要前体物质,因此同时接种相对应的微生物来强化木质素和蛋白质的降解以及发展动态返混的堆肥技术,可以实现混合垃圾中有机固体成分的资源化[图1(b)]。
五、不可回收垃圾处置
经过分质分类处理后,不可避免地会残留不可资源化的生活垃圾成分。开发快速消解填埋场中老龄垃圾的技术以腾出更多的空间来接纳新的不可资源化的垃圾是十分必要的,因为这样可以保证填埋场循环利用,而不需要开发新的填埋场。腐殖质由于具有丰富的氧化还原活性官能团,因此其不仅可以作为胞外电子穿梭体介导污染物的降解转化,还可以作为电子受体抑制甲烷的排放。因此,我们建议将不可资源化的生活垃圾与人工腐殖质进行依次分层填埋,这样不仅可以快速消解垃圾和实现填埋场中垃圾的年处理量大于年进入量[图1(b)],而且可以降低填埋场温室气体排放对全球变暖的影响。
六、垃圾填埋场渗滤液污染防治
在垃圾填埋处理过程中,渗滤液的产生是不可避免的。防渗系统不仅是防止渗滤液进入地下水和周围土壤的最后屏障,而且还承担着对渗滤液进行导排的任务。因此在填埋场的设计中,防渗系统的设计是至关重要的一环。
建议对填埋场防渗系统中的渗滤液排水层同时设计主排水层和辅助排水层,从而实现对渗滤液的收集与监测,且可以有效地降低渗滤液下渗到地下水的概率。主排水层可以由透水材料组成,其作用是降低上部源头渗滤液量,并将渗滤液向底部收集器输送。主排水层的上部是反滤层,在进行反滤层材料选择时,应确保材料能够长期具备良好的透水性,以避免细粒土的堵塞。主排水层的下部可以由人工防渗膜构成。辅助排水层主要负责对主排水层进行检测,并对透过主排水层的渗滤液进行收集,实现对渗滤液污染的有效控制。当渗滤液监测井中所测得的渗滤液量小于相应的设计量时,则表明主排水层系统是可靠的,如果大于临界量,但在下游地下水中没有发现污染物质,则说明辅助排水层系统完好。
防渗系统的设计可以精准拦截目标污染物,但是,一旦部分污染物最终不可避免地进入垃圾填埋场下方的地质层,则会对地下水和人体健康安全构成严重威胁。由于地质层中多孔介质的非均质性,被吸附的污染物在去除过程中会反复释放,导致去除效率低,污染容易反弹。因此,我们建议针对已被污染的垃圾填埋场地下水建立有针对性的修复技术体系。该体系的主要修复原则是添加绿色低碳和缓释的复合材料,以迫使污染物进入活化还原—自催化氧化—循环反洗的三级净化过程。
七、结论
总之,未来城市生活垃圾的填埋处理方式必然是一个系统工程,需要前端的分类、减量与资源化技术以及末端的污染物快速消解与防渗漏技术的协同发展。我们的理念能够推动城市生活垃圾从以往的被动处理向“资源再生和污染防控”处理升级,通过填埋场循环利用实现土地资源节约,并基于生活垃圾资源化利用推动生态环境的可持续发展。
注:本文内容呈现略有调整。
改编原文:
Wenbing Tan,Beidou Xi,Xinyu Zhao,Qiuling Dang.Emerging Views on the Overall Process Treatment of Municipal Domestic Waste for the Sustainable Use of Landfills in China[J].Engineering,2020,6(7):733-735.