人人都讨厌垃圾，人人都制造垃圾，我国城市垃圾年产量达2.4亿吨，居世界之首。
我国80%以上的垃圾采取填埋技术。填埋技术的特点是投资小、处理量大，可以全天候处理所有种类的垃圾，但存在严重的二次污染风险：垃圾渗出液污染地下水及土壤；垃圾发酵产生的甲烷气体既是火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应，臭气严重影响场地周边的空气质量；松散的垃圾山还很容易产生失稳滑坡，发生事故。填埋场的三大灾害犹如一颗巨型定时“炸弹”，潜伏在城市周围。
浙江大学建工学院陈云敏研究团队从1995年开始关注这一问题，之后又联合了中国市政工程华北设计研究总院、上海市政工程设计研究总院，研究“垃圾山”三大灾害的治理。
“欧美国家垃圾组成中近50%是纸，属于‘干垃圾’，而我国近50%是厨房垃圾，有机质和含水量高达60%。”陈云敏介绍说，降解污水给我国的填埋场带来了许多特有的隐患。
成千上万座中国特色的垃圾山灾害如何防控？填埋场的新建、扩建、运营和治理应该遵循怎样的科学规律？这是课题研究组需要解决的问题。
填埋场水位高，水多了，填埋气体就不像发达国家那样容易跑出来，气出不来就容易引发爆炸。但填埋气的主要成分是甲烷和二氧化碳，搜集起来有效利用便是能源。“我们在测试中发现，水减少后会显著提高导气性。垃圾山中水并不是聚在一起，是分层的存在。这样外国的用单根竖管子抽气的技术就行不通。” 早期杭州第一填埋场采用法国威立雅公司单管抽气井技术，气收集率只有28%也验证了这点。“要想抽气先排水，不同层的水要各个击破。我们设计了水平和垂直的导排井同时工作，在垃圾堆体中形成了一个纵横结合的排水管网，大大提高了排水性。”“为了进一步提高导气性能，我们还研发了双套管抽排竖井，内管抽水，外管施加负压，抽取填埋气，加速渗沥液导排。”这套基于液气分离的填埋气高效采输技术目前已应用我国具有填埋气发电条件的18个大型填埋场，填埋气收集率显著提高。18个填埋场每年新增填埋气收集量 2.06 亿m3，新增碳减排量173 万吨。
垃圾在降解过程中会产生含有各种污染物的液体，填埋场底层的防污屏障就像一件密封的外套，将污染物与地下水分隔开。屏障的使命是在填埋场稳定化之前不能被污染物击穿。如何加强屏障？哪些因素影响着屏障寿命？“屏障什么时候会被击破，不可能等填埋场几十年后再来看。我们利用超重力离心机的缩时效应，100个重力加速度下24小时实验模拟了27.4年的屏障击穿过程，在实验中发现垃圾体水位升高和屏障被受损变形，是导致屏障失效的关键。”知道了问题的症结，研究团队着手研究解决之道。“我们研发了淤堵反冲洗技术，在排水系统淤堵钙化前，使用高压水反冲洗，增加水的导排，延长屏障服役寿命。另外，我们给防污屏障加了特殊的‘筋’，这样即使垃圾体降解沉降产生很大的拉力，也不容易被撕裂，通过实验也验证了。”陈云敏说。
垃圾体本身比较松散，高水位的垃圾山很容易失稳滑坡。为保证垃圾山稳定，要求填埋高度尽量低，但为增加填埋场容量，又要求增加填埋高度，如何在保障稳定条件下实现大幅增容？“这就要研究清楚垃圾强度与变型的关系，多大程度变型会滑坡。”研究团队在全国7大地区、32座填埋场、13年填埋龄期的实地调研中，积累了数据，研发了一套填埋场稳定评估的软件，提供了确保填埋体稳定的警戒水位的方法，并得到了超重力离心模型试验的验证，为填埋场稳定控制和堆高增容提供了依据。2009年，国内首个竖向扩建的苏州七子山填埋场采用课题组技术，将延长填埋年限18年。
“15年时间里，我们慢慢弄清楚了填埋场固、液、气的相互作用规律，建立了填埋场降解-渗漏-压缩耦合模型，形成了填埋场环境土力学基本理论。”陈云敏说，14项技术与方法最终编成了行业规范《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》，为我国填埋场新建、扩建、运营和治理提供了自主核心技术，实现了填埋场设计由传统土力学方法到环境土力学方法的转变，填埋场运营由单纯消纳城市固废到高效利用填埋气和填埋土地的转变。
据悉，项目成果已在全国23省和直辖市的112座填埋场新建、扩建及未达标治理工程中使用。
（文 张鸯/摄影 卢绍庆）
