由浙江大學(xué)承擔(dān)的國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“城市固體廢棄物填埋孕育環(huán)境災(zāi)害與可持續(xù)防控的基礎(chǔ)研究”揭示了高廚余垃圾的三階段降解穩(wěn)定化規(guī)律，提出填埋場(chǎng)災(zāi)變從被動(dòng)控制到主動(dòng)調(diào)控的可持續(xù)防控理論體系，為填埋場(chǎng)環(huán)境災(zāi)害可持續(xù)防控和資源化利用提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

提起生活垃圾填埋場(chǎng)，人們很容易想到刺鼻的味道和烏黑的滲瀝液，這主要是由垃圾中有機(jī)質(zhì)的生化降解造成的。垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)后在微生物和化學(xué)作用下發(fā)生生化降解，使得垃圾的固相質(zhì)量損失，同時(shí)釋放出滲瀝液、填埋氣和污染物溶質(zhì)。國(guó)民的生活習(xí)慣使得我國(guó)各大城市廚余類(lèi)垃圾含量高，其廚余有機(jī)質(zhì)含量和含水率分別高達(dá)60%和50%，顯著高于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的22%和27%。我國(guó)高廚余含量的垃圾常被稱(chēng)為“濕垃圾”，而歐美發(fā)達(dá)國(guó)家高紙類(lèi)含量的垃圾常被稱(chēng)為“干垃圾”。高廚余垃圾填埋后快速降解，產(chǎn)生大量滲瀝液和填埋氣，造成填埋場(chǎng)滲瀝液水位高，液氣運(yùn)移相互阻滯，極易引發(fā)三大環(huán)境災(zāi)害：

（1）垃圾填埋體失穩(wěn)滑坡，導(dǎo)致大量有害滲瀝液及固體廢棄物外泄，污染城市地表環(huán)境；

（2）填埋場(chǎng)底部滲瀝液導(dǎo)排系統(tǒng)和防污系統(tǒng)的負(fù)荷高，難以長(zhǎng)期服役，造成滲瀝液滲漏污染地下水土環(huán)境；

（3）填埋氣導(dǎo)排不暢、收集率低，加劇了填埋氣（惡臭）無(wú)序擴(kuò)散，污染城市空氣。

由于我國(guó)城市生活垃圾高廚余含量的組分特點(diǎn)和垃圾填埋量巨大的現(xiàn)實(shí)，填埋場(chǎng)的三大環(huán)境災(zāi)害防控難度大，滲瀝液排放量大，填埋氣資源化水平低，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的“干垃圾”填埋技術(shù)難以解決我國(guó)“無(wú)害化、減量化、資源化”處置城市生活垃圾的重大戰(zhàn)略需求，我國(guó)必須發(fā)展自己的可持續(xù)填埋技術(shù)。依托環(huán)境巖土工程領(lǐng)域首個(gè)973項(xiàng)目“城市固體廢棄物填埋孕育環(huán)境災(zāi)害與可持續(xù)防控的基礎(chǔ)研究”，在填埋場(chǎng)孕育三大環(huán)境災(zāi)害機(jī)理及防控方面取得了重大突破。通過(guò)災(zāi)變?cè)粗鲃?dòng)調(diào)控及屏障全壽命服役，有效控制了填埋場(chǎng)環(huán)境災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)垃圾處置的無(wú)害化；通過(guò)大幅增加單位土地面積填埋量，減少滲瀝液產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)固廢處置的減量化；通過(guò)高效收集和利用填埋氣，實(shí)現(xiàn)固廢處置的資源化。

該項(xiàng)目通過(guò)巖土工程、環(huán)境工程、地質(zhì)工程等多學(xué)科交叉研究，利用室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法，從城市生活垃圾的物-化-生相變和固-液-氣相互作用特性出發(fā)，揭示了高廚余垃圾填埋后經(jīng)歷快速降解-慢速降解-逐步礦化三個(gè)階段的穩(wěn)定化規(guī)律，闡明了我國(guó)城市生活垃圾廚余有機(jī)質(zhì)含量高，骨架降解弱化嚴(yán)重、產(chǎn)液量大導(dǎo)致填埋體固結(jié)慢是我國(guó)填埋場(chǎng)三大環(huán)境災(zāi)害比歐美國(guó)家“干垃圾”填埋場(chǎng)嚴(yán)重的根源，提出了以滲瀝液液位控制為核心的填埋場(chǎng)災(zāi)害可持續(xù)防控方法，為城市生活垃圾“無(wú)害化和資源化填埋”奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目在綜合各課題成果的基礎(chǔ)上首次提出了基于廚余含量和降解穩(wěn)定化階段的生活垃圾工程分類(lèi)方法。以城市固廢的纖維素/木質(zhì)素（C/L）作為表征指標(biāo)，將我國(guó)高廚余生活垃圾填埋物分為穩(wěn)定化初期垃圾、穩(wěn)定化中期垃圾和后穩(wěn)定化垃圾3種類(lèi)型，將歐美低廚余固廢分為前穩(wěn)定化垃圾和后穩(wěn)定化垃圾兩種類(lèi)型。在生活垃圾工程分類(lèi)的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目結(jié)合大量室內(nèi)外測(cè)試結(jié)果，形成了生活垃圾力學(xué)與降解特性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括不同降解穩(wěn)定化階段垃圾的抗剪強(qiáng)度、壓縮指數(shù)、滲透系數(shù)、持水特性、剩余產(chǎn)液量、剩余產(chǎn)氣潛力、產(chǎn)氣速率等，為填埋場(chǎng)環(huán)境災(zāi)害評(píng)估提供了重要參數(shù)。上述填埋場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)鍵參數(shù)取值已被國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)巖土工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ176-2012）采納，并將被在編的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步采用，指導(dǎo)我國(guó)高廚余垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、災(zāi)害防控、施工運(yùn)營(yíng)和封場(chǎng)再利用。

在生活垃圾綜合分類(lèi)的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目提出了填埋場(chǎng)穩(wěn)定化程度評(píng)估及分階段調(diào)控加速穩(wěn)定化方法。以填埋單元產(chǎn)液度、產(chǎn)甲烷度、固結(jié)度和滲瀝液EEM值為表征指標(biāo)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析，有效評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)填埋單元所處的降解穩(wěn)定化階段，獲得現(xiàn)場(chǎng)填埋單元的產(chǎn)氣、產(chǎn)液剩余潛力、工后沉降量、滲瀝液水質(zhì)等災(zāi)變?cè)磾?shù)據(jù)。在填埋場(chǎng)穩(wěn)定化程度評(píng)估的基礎(chǔ)上，提出了以削減災(zāi)變?cè)簇?fù)荷和縮短災(zāi)變?cè)闯掷m(xù)時(shí)間為目標(biāo)填埋場(chǎng)分階段調(diào)控加速穩(wěn)定方法：在高廚余垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化初期（快速降解）階段采用熟化滲瀝液回灌解除酸化抑制，采用液氣分離立體導(dǎo)排和增強(qiáng)型臨時(shí)覆蓋，削減液氣災(zāi)變?cè)春臀廴矩?fù)荷；穩(wěn)定化中期（慢速降解）階段采用間歇性好氧，縮短降解穩(wěn)定化時(shí)間，削減有機(jī)氮；后穩(wěn)定化階段可采用開(kāi)挖、篩分實(shí)現(xiàn)固廢減量和庫(kù)容再利用。

在理論方法方面，建立的城市生活垃圾降解-溫度-滲流-力學(xué)-溶質(zhì)遷移耦合作用模型，突破了傳統(tǒng)土力學(xué)假定“固相質(zhì)量不變”和環(huán)境工程學(xué)忽略“固結(jié)影響降解”的局限性，解決了填埋場(chǎng)固、液、氣轉(zhuǎn)化、變形和滲流耦合分析的科學(xué)難題。針對(duì)填埋場(chǎng)的防污屏障，明確了擊穿的概念，提出了判斷擊穿的指示污染物，建立了擊穿時(shí)間計(jì)算公式以及可供設(shè)計(jì)使用的防污屏障服役壽命簡(jiǎn)化計(jì)算方法。針對(duì)填埋場(chǎng)的覆蓋屏障，建立了垃圾填埋場(chǎng)土質(zhì)覆蓋屏障理論模型，創(chuàng)新性考慮了植物根系吸水作用、甲烷氧化作用等對(duì)覆蓋屏障水、氣運(yùn)移的影響，提出土質(zhì)覆蓋屏障防水閉氣性能評(píng)估方法。

在填埋場(chǎng)環(huán)境災(zāi)害可持續(xù)防控方面，通過(guò)超重力模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，揭示了液氣聯(lián)合誘發(fā)失穩(wěn)、滲瀝液擊穿防污屏障、生態(tài)型覆蓋屏障防水閉氣與保水固土的機(jī)理，提出了相應(yīng)的服役性能評(píng)價(jià)方法。建立了填埋場(chǎng)多系統(tǒng)協(xié)同工作模型，通過(guò)協(xié)同分析發(fā)現(xiàn)了各子系統(tǒng)存在發(fā)生環(huán)境災(zāi)害的警戒閾值，提出了填埋堆體警戒水位、防污屏障導(dǎo)排層警戒水位、覆蓋屏障警戒氣壓的確定方法。通過(guò)典型填埋場(chǎng)三大環(huán)境災(zāi)害預(yù)測(cè)和重演，發(fā)現(xiàn)滲瀝液液位壅高是誘發(fā)我國(guó)填埋場(chǎng)三大環(huán)境災(zāi)害的最主要原因，提出了以滲瀝液液位控制技術(shù)為核心的填埋場(chǎng)環(huán)境災(zāi)害可持續(xù)防控方法，包括基于穩(wěn)定控制的增容方法、滲瀝液污染地下水土控制方法、填埋氣減排與高效收集方法。滲瀝液液位控制技術(shù)采用水平導(dǎo)排盲溝、深層抽排豎井和水平輻射井進(jìn)行液氣分離導(dǎo)排，解決了填埋堆體內(nèi)液氣運(yùn)移相互阻滯和導(dǎo)排系統(tǒng)極易淤堵的難題，有效地控制了填埋堆體內(nèi)滲瀝液水位。填埋場(chǎng)警戒水位確定方法和水位控制技術(shù)作為國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)巖土工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ176-2012）的強(qiáng)制性條文在全國(guó)推廣執(zhí)行。

該項(xiàng)目提出的基于堆體穩(wěn)定控制的增容技術(shù)解決了填埋場(chǎng)擴(kuò)建或增容過(guò)程中存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，同時(shí)提高了填埋場(chǎng)單位土地的填埋量，實(shí)現(xiàn)了大型集約化填埋目標(biāo)；提出的填埋氣減排和高效收集技術(shù)，顯著提高了填埋氣資源化利用率，并且降低填埋氣無(wú)組織釋放帶來(lái)的環(huán)境危害；提出的水平及豎向組合防污屏障有效地防控滲瀝液泄漏污染地下水土的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)本項(xiàng)目所提出的技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)城市固廢填埋場(chǎng)在全生命周期內(nèi)環(huán)境災(zāi)害可持續(xù)防控的目標(biāo)。

該項(xiàng)目的成果目前已應(yīng)用于杭州天子嶺、上海老港、深圳下坪、西安江村溝等填埋場(chǎng)。在實(shí)現(xiàn)安全服役的同時(shí)，顯著提高了資源化水平，使填埋氣收集率可達(dá)60%～80%，單位土地面積填埋量提高30%～50%，達(dá)到50～75噸/平方米，接近西方發(fā)達(dá)國(guó)家“干垃圾”填埋場(chǎng)水平。

我國(guó)城市土地資源稀缺，用地矛盾日益突出，已有填埋場(chǎng)庫(kù)容接近飽和。該項(xiàng)目提出的可持續(xù)填埋技術(shù)，通過(guò)分階段調(diào)控手段加速生活填埋場(chǎng)的降解穩(wěn)定化過(guò)程，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入后穩(wěn)定化階段的城市固廢填埋場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖、篩分、再利用，實(shí)現(xiàn)生活垃圾的最終減量以及填埋土地的再利用。該技術(shù)可以用于已有填埋場(chǎng)庫(kù)容的循環(huán)利用以及簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)的清污再開(kāi)發(fā)工程，從而大大緩解我國(guó)目前生活垃圾產(chǎn)量巨大和土地資源不足這一突出矛盾。 

致謝：感謝國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“城市固體廢棄物填埋孕育環(huán)境災(zāi)害與可持續(xù)防控的基礎(chǔ)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2012CB719800）的支持。  

專(zhuān)家簡(jiǎn)介

陳云敏：中國(guó)科學(xué)院院士，浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任浙江大學(xué)工學(xué)部主任、國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科浙江大學(xué)巖土工程研究所所長(zhǎng)，兼任Elsevier期刊《Transportation Geotechnics》主編、《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》編委等。長(zhǎng)期從事軟弱土的靜動(dòng)力固結(jié)和降解固結(jié)理論及工程實(shí)踐研究。

詹良通：國(guó)家杰出青年基金獲得者，科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任，兼任巖土類(lèi)國(guó)際權(quán)威期刊《Geotextiles and Geomembranes》和《Canadian Geotechnical Journal》編委等。主要從事非飽和土力學(xué)及環(huán)境巖土工程的教學(xué)與科研工作。