城市固体废弃物处理的生态恢复与生态改良

城市固体废弃物处理的生态恢复与生态改良

一垃圾治理的意义垃圾实际上是指城市固体垃圾（msw）的俗称。它包括所有以固体形式存在的无用、未用或丢弃的物质。尽管垃圾的具体组成与当地的社会经济发展水平、地理位置、季节、垃圾的收集与处理方式以及其他许多因素有关,然而垃圾在相当程度上对周边的生态环境造成的破坏与影响,却也是不争之事实。在不同的国家,甚至是同一个国家的不同发展时期,不仅垃圾对环境的影响程度不同,而且治理方式的选择也有较大区别。不过,总体而言,以下四种垃圾处置方法应是比较有代表性的。1.建设生物处理法这种方法主要是指将垃圾归集整理后,用燃烧的方法加以处理。由于这种方法投资较大,且对技术的要求也比较高,因而目前主要在部分发达国家得到推广和应用。与其他的垃圾处理方法相比,焚烧法的主要优点是:能有效减少垃圾的体积与重量(其一般能使垃圾的体积减少约90%,重量下降约75%);通过破坏垃圾中某些成分的结构去除其毒性,并进而使它更容易被最终处置;能破坏垃圾中的可生物降解的部分,从而减少了其被最终处置时产生毒气的可能性;焚烧时所产生的热量还可以产生大量的有用能源(如发电)。焚烧法的优点较多,但缺点也很明显。除了我们前面讲到的投资大、对技术要求高外,还不可避免地造成对大气的严重污染;同时还会生成污染物(如重金属)含量很高的炉灰。尤其是自20世纪70年代从垃圾焚烧炉所排放的废气中检测出带有两种含毒较高的成分多氯代二苯二恶英(polychlorinateddibenzo-p-dioxin,PCDD)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinateddibanzo-furan,PCDF)以后,有关垃圾焚烧对公众健康的影响问题已引起了世界各国的广泛关注,并因此限制了这种方法在许多国家的推广与应用。2.生物处理法作为一种历史悠久、费用便宜且行之有效的垃圾处置方法,堆肥法目前已在世界各地得到了广泛的推广与应用。由于堆肥法能通过微生物的好氧或厌氧降解而将固体废弃物中的有机成分转化为腐殖质的物质,因而其既可用于土壤的改良剂又不致于对环境产生消极影响。加之堆肥法不仅能变废为宝,而且操作方式简便,几乎无资金与技术方面的特别要求,所以其在垃圾处理,尤其是在家庭生活的垃圾处理方面具有很强的适用性。不过,堆肥法由于不适应对垃圾进行规模化处理,而且又受垃圾组成成分的制约,因此在目前的垃圾处理方法中,其很难作为一种主流方法而被加以利用。3.城市固体废弃物覆盖技术从广义上讲,这种方法其实也属于垃圾的土地填埋法,只不过在这一填埋的过程中,其对被填埋垃圾的处理更为慎重与周全。具体的做法是,在卫生填埋场里,城市固体废弃物被铺开并压缩成薄层,填埋至一定厚度后再覆盖一层惰性土壤以减少水分的渗透及防止昆虫和啮齿动物的侵入。用这种方法填满封闭的卫生填埋场,其顶部通常被覆以一层较厚的、主要是由粘性土壤组成的最终覆盖层。虽然卫生填埋法处理效果较为理想,但大规模的推广也并非一件十分容易的事情。4.卫生填埋法的应用作为世界上利用得最广泛的一种垃圾处理方式,土地填埋法主要是指将归集后的垃圾通过在土地中直接填埋的方式来加以处理。应该说,土地填埋并不代表真正的卫生填埋,而且从广义上说,卫生填埋法只能归属于土地填埋法中的一种类别。发展中国家普遍采用直接的土地填埋法(利用这种方法的垃圾处理率高达95%-100%)。据统计,在全球每年产生的多达10亿吨以上的城市固体废弃物中,用土地填埋的方式处理掉的占92%,而这当中又有60%-70%的属于非常简易的填埋处理方式。由于直接的土地填埋法在垃圾处理中应用极其普遍,再加之其处理方式简便,因而对环境造成的污染与破坏很大。因此,我们下面即将展开的关于垃圾填埋场的生态环境污染及其治理问题,着重指的也就是这种直接的土地填埋法。二垃圾填埋与周边环境土地填埋由于具有处理量大、操作工艺简单、运作费用低廉等优点,因而其目前仍是世界上大多数国家与地区的一种重要的城市固体废弃物的处理方式(而且在未来一段较长的时期内,此种情况仍难以得到改观)。然而,垃圾填埋场在其漫长的稳定化过程中所产生的大量的填埋气体及其垃圾渗滤液,却又能在几十年甚至是上百年内持续地对附近的公众健康和环境(如造成水资源污染、大气污染、温室效应、植被破坏、影响周边景观、火灾、爆炸及填埋场本身的沉降等)构成严重威胁。再加之填埋场本身又占用了大量的土地资源,因此实践中我们必须要高度重视这些问题,并采取有效措施来解决。具体说来,垃圾填埋场所造成的生态环境问题主要体现在以下三个方面。1.温室气体组成成分的影响垃圾被集中到填埋场经填埋处理后,填埋场内部微生物的厌氧降解活动会使大部分的有机垃圾转化为气态的最终产物——即以甲烷和二氧化碳为主要成分的填埋气体。以甲烷和二氧化碳为主要成分的填埋气体对环境的影响与破坏主要体现在以下四个方面:一是会加重温室效应。在目前已知的30多种温室气体组成成分中,最重要的就是二氧化碳、甲烷与一氧化二氮。显然,以甲烷与二氧化碳为主要成分的填埋气体必将会导致温室效应的加强。二是造成大气污染。一方面,填埋气体导致其周边地区臭氧气体的形成,从而增加当地居民患癌的潜在可能性;另一方面,其释放大量难闻的气体的成分中具有一定的毒性,因而也会对附近公众的健康构成危害。三是易于造成对植被的破坏。生长于填埋场周边的植物,由于其根系附近的氧气直接被填埋气体所替换或者被甲烷氧化细菌所消耗,因而很容易窒息死亡。另外,高浓度的二氧化碳与填埋气体中的有毒微量气体成分也会影响到植物的正常生长。四是对地下水的污染。一些挥发性的有机污染物可以随着填埋气体的扩散迁移到垃圾填埋场周围的地下水中,从而对地下水资源形成污染(目前国外的一些研究已在远离垃圾填埋场的地下水中检测到了乙烯氯及其他挥发性氢氧化合物的存在)。2.垃圾渗滤液的排放来源渗透进垃圾填埋场内部的水分带走垃圾层中有机、无机的降解中间产物和最终产物,然后再从填埋场往外渗漏,便形成了垃圾渗滤液。应该说,降雨是这些渗透污水的最主要来源,其次则是垃圾被填埋时本身所包含的水分以及垃圾在微生物降解过程中所生成的水。由于垃圾渗滤液中含有较多的有毒成分,因此长期以来,这种渗滤液对周边地区的地表水与地下水的安全构成了严重威胁。此外,垃圾渗滤液通常还能污染其周边地区的土壤与植被,并进而又给周边地区的植被重建与生态恢复带来很大困难。3.考虑污染的影响除前面提到的有毒气体与渗滤液污染环境的问题外,垃圾填埋场的存在及其处理方式还会引发其他相关的环境问题:一是占有大量的土地资源(若再考虑其污染的影响,情况当更为严重)。二是引起地面沉降。随着垃圾成分的不断降解以及淋溶损失,再加上垃圾在填埋时又难以被彻底均匀地压缩,因而垃圾填埋场在其漫长的稳定化过程中通常均会出现不同程度的沉降从而可能会破坏最终覆盖层的结构以及导致局部地区填埋气体和垃圾渗滤液的溢漏。此外,这种不规则的沉降也给植被重建、生态恢复以及重新开发利用造成相当大的负面影响。三是易引发火灾与爆炸。三生活垃圾处理鉴于垃圾填埋场对生态环境造成的巨大压力与风险,因此为实现经济与社会的可持续发展,现阶段采取切实措施来控制垃圾填埋场对生态环境的破坏与污染便有了极为重要的现实意义。1.生活垃圾填埋场的控制措施鉴于垃圾填埋场污染环境的方式、特点及结果,在治理垃圾填埋场对环境的污染与破坏时,选择从生态恢复与生态技术利用的角度入手,势必会具有很强的针对性与效果。(1)以生物学、化学、物理学的办法(或是三者相结合的办法)来妥善处理垃圾渗滤液对环境的污染与影响问题根据垃圾渗滤液产生的原因以及对环境影响的具体方式,在处理这个问题时,我们可以有三种基本的生态技术选择方式:一是生物学处理法。具体说来则又包括了好氧微生物法、厌氧微生物法、微型藻类处理法等方式方法。生物处理法的最大优点就是其既可有效地去除垃圾渗滤液中的可降解有机物,同时又可以起几乎是完全的硝化与反硝化作用。此外,与我们后面要提到的物理及化学方法相比,其不仅费用低,而且一般也不会再产生其他新的固体废弃物。当然,生物处理法也并非无懈可击。例如,经生物处理法处理过的垃圾渗滤液通常仍含大量的COD和AOX(如氯化碳水化合物,ChlorinateCarbohydrate),并且这些污染物还必须要通过其他的处理方法才能被进一步地去除。值得一提的是,由于生物处理法不能去除较小分子的已降解有机物,因而其对旧垃圾填埋场渗滤液的处理效果就并不太理想。在这种情况下,物理与化学的方法便成了理想的选择。二是物理、化学处理法。这种方法主要涉及反向渗透法(其最大优点是对所要去除的化合物的浓度变化反应不敏感,但缺点是其所产生的浓缩液需要被进一步作出处理)、蒸发法(其主要原理是让垃圾渗滤液在一种很薄的塑料膜上蒸发,存在的问题是需要对蒸发过程中排放的恶臭气体进行进一步的处理)、脱氧处理法(也即是在垃圾渗滤液中加入氢氧化钙,并可在短期内除去其中的70%以上的有害氨气)、沉淀法(这种方法在城市污水处理中广泛使用,尤其是其去磷的效果十分明显)、氧化作用等。应该说在控制垃圾渗滤液环境污染问题时,物理与化学处理方法的作用是十分明显的。三是生物学与物理—化学法相结合的处理方法。(2)重视土地处理系统法在处理垃圾渗滤液环境问题中的作用应该说与其他的渗滤液处理方法相比,土地处理法应是比较经济和有效的。总体而言,土地处理系统法主要是利用土壤的物理、化学性质与微生物潜能来对废物进行去毒、降解或钝化。其实,土壤不仅能提供较大面积的吸附表面,而且也具有很好的离子交换能力以及含有能进行生物降解的微生物种群。尽管因土壤本身的组成及性质不同,其去毒效果可能会有差距,但这种方法在世界各国仍得到了广泛采用。当然,土地处理系统法并不完善,其中尚有许多问题需要我们下功夫去解决——如重金属在土壤中的不断积累,不仅有损土壤品质,而且最终也无法处置垃圾渗滤液中的重金属问题;渗滤液的连续淋溶也会导致盐分在土壤中的大量积累;此外,厌氧条件、细菌生长以及渗滤液中高浓度的悬浮物质等因素,最终也会导致土壤的淤塞,并进而使土壤的过滤性能及其对渗滤液的处理效率持续下降。进一步地,饱和后的土壤的修复与反复利用也是需要解决的问题。(3)对已关闭的垃圾填埋场进行植被恢复对已关闭的垃圾填埋场,我们必须进行有效的治理。这种治理不仅能有效减轻这种填埋场潜在的污染威胁,而且也能对有效地改善环境状态具有积极意义。尽管已关闭的垃圾场可以用之于农业、林业、或办娱乐场所等,然而在进行各种开发与利用前,必须进行适当的植被重建与维持。良好的植被重建与生态恢复既是控制已关闭的垃圾填埋场环境污染问题的关键,而且也能有效地改善垃圾填埋场的外部景观并减少其侵蚀作用;此外,这种重建与恢复也对保持公众对垃圾填埋处理方法的认同与支持具有重要意义。怎样对已关闭的垃圾填埋场进行植被恢复,我们认为做好以下五项工作是相当重要的。第一,对垃圾填埋场进行合理的整体规划。为此,要在垃圾填埋场的设计与建造阶段,或者在作业期间或满溢封闭之前确定其未来的开发用途,主要包括农业、林业、自然保护以及露天的公共娱乐设施等四大类。具体选择哪一类,应依覆盖土壤层的状况、性质以及资金状况、周边环境的要求等实际情况来加以选择。千篇一律的格式并不能保证取得理想中的效果。第二,对最终覆盖层进行基质改良。通常,垃圾填埋场在满溢封闭之后,其顶部应盖以一层经高度压缩的、主要是由黏土所组成的最终覆盖层,以防止填埋气体和垃圾渗滤液的泄漏。最终覆盖层的厚度一般应在60厘米以上,而且为减少未来填埋气体和垃圾渗滤液对植物重建的影响,厚度在1米以上则更好。此外,为了有利于植物重建,在对最终覆盖层土壤的物理化学性质进行分析后,还可结合植被重建情况对覆盖层的土壤进行基质改良。如添加石灰以调节pH值、施用有机或无机肥料等。此外,还要在最终覆盖层的上方再铺一层较疏松的生长基质,以利于植物的定居和生长。第三,选择好合适的耐性树种。由于垃圾填埋场现存以及潜在的诸多影响环境的因素,在植被重建过程中进行耐性树种的筛选具有重要意义。一般来说,衡量一个植物种是否适合于垃圾填埋场的植被重建有两个基本原则:能够忍耐填埋场气体和垃圾渗滤液的污染;具有较强的抗旱性。因此,进行野外生态调查应是获得耐性树种的重要途径。另外,国外的实践也证明,浅根系的草本植物及豆科植物是比较适合这类重建工作的。第四,建造填埋气体与垃圾渗滤液的导排系统,并进而获得理想的植被重建环境。第五,在具体的植物种植时,还应先种草本植物,1-2年后再种乔灌木。此外,若面对的是填埋气体较多之地,种植前最好撒上一层木屑以减少气体的侵蚀。2.构建治理垃圾填埋企业的环保体系除了前面提到的技术方面的相关举措外,垃圾填埋场环境污染的治理还需要从制度创新方面寻找出路。依据制度经济学的基本原理,制度创新一般可以分为正式约束的制度创新与非正式约束的制度创新二大类。下面,我们首先以正式约束的制度创新为基础,来寻求有效克服垃圾填埋场对环境造成污染的具体对策。基于垃圾填埋场环境污染的特点以及正式约束制度创新的具体要求,实践中我们应着重考虑以下五点治理对策:一是以产权改革为突破口,明确其中的权、责、利关系。有了明确的产