城市固体废弃物的水文地质环境安全处置研究

前言

中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：

进入20世纪以来，由于科学技术的飞跃发展，社会生产力的迅速发展，人类征服自然的行动空前提高。每年都有数以亿吨计的各种新材料投入使用和废弃物排放。日积月累终于超出了环境自身的净化能力，大自然再无法通过自身的消化吸收，加速了环境污染及其对生态的破坏。

近半个世纪以来，我国发生了多起环境污染造成的公害事件，由人类生产活动引起的污染问题已成为我国面临的最为严重的挑战之一。具体表现为以下两个方面：一是由于不合理开发和利用资源所引起的环境衰退，资源枯竭，生态平衡遭受严重破坏；二是城市化、工业化发展所带来的“三废”和生活垃圾（总称：“城市固体废弃物”）高量排放给环境带来的污染问题。这类环境问题所造成的危害多是潜在的、积累的、慢慢产生影响。严重的污染源参与自然界的大气水循环活动，直接污染浅层地下水，从而影响人类生存的水文地质环境。

本文就城市固体废弃物的水文地质安全处置，谈谈笔者的看法。

目前城市固体废弃物的处置及对水文地质环境的影响

城市生活垃圾

1.1.1 城市生活垃圾的处置现状

城市生活垃圾一般是指城市居民的生活垃圾、商业垃圾、市政管理和维护中所产生的垃圾。随着中国经济的发展，城市规模的扩大和城市化进程的加速，人口密度的集中以及人们生活水平的提高，城市生活垃圾总量在不断增长，至2010年日产量为70万吨。多年来全国未经处理而堆放的垃圾多达100亿吨，占用土地约60万平方公里。而中国历年堆放的垃圾中重金属以及垃圾在腐败过程中产生的病原微生物等，使一些城市的水源遭受污染，造成严重的危害。

面对垃圾围城的危机，中国政府制定了一系列相关的政策并颁布了各类垃圾处理的技术准则规范，提出：“以减量化为基础，以无害化为主体，以资源化为目标”的垃圾治理基本方针，开展了城市垃圾填埋、堆肥、焚烧及资源化利用的科研，开发和示范项目的建项。

1.1.2城市生活垃圾的主要处置方式及对水文地质环境的影响

目前，我国垃圾处理主要有卫生填埋、焚烧、堆肥等方式。每种处理方式都有一定的优点和不足之处，同时都给水文地质环境带来不利的影响。

1.1.2.1垃圾填埋处理

垃圾填埋处理方式是中国目前最主要的处理方式，约占垃圾处理总量的90%以上。在填埋处理中约有80%为简易填埋场。这些填埋场大多有以下特点：不能做到及时覆盖，不具备完善的垃圾渗滤液收集、排导和处理设施。

垃圾填埋处理对水文地质环境的影响：基于上述原因，导致许多垃圾填埋场的渗滤液未能达到排放标准，导致垃圾填埋场周边区域的地下水资源、土壤和大气受到的污染。

1.1.2.2 堆肥处理和焚烧

研究表明，如果将中国每年产生的1.4亿吨城市垃圾用来堆肥，加入粪便、秸秆和菌种，每年可生产1.5亿吨有机肥。垃圾堆肥技术在中小城市得到应用，大多数为静态露天堆肥，这种静态堆肥时产生的臭气和污水没有得到严格处理。对周围浅层地下水有不利影响。

国内很多人均认为城市垃圾焚烧是一种较有效的处置方法。但笔者认为仍存在以下不足之处：焚烧废气中除了粉尘外，还含有包括二噁英在内的大量的有毒气体，处理起来很困难。焚烧炉渣和飞灰中有害物质相当复杂，要占地填埋，并且在处理过程中还有废水排放，垃圾焚烧会使得地下水和大气受到一定的污染。

1.2 工业废渣

1.2.1 工业废渣的处置现状

工业废渣是在工业生产和工业加工过程中以及燃料燃烧、矿物开采、交通运输、环境治理过程中所废弃的固体、半固体物质的总称。

我国是固体废弃物的排放大国，现在中国每年的工业固体废弃物产量约为18亿吨左右。据1991年不完全统计，全国受固体废弃物污染的农田已经超过2万公顷，全国排放到环境中的工业固体废弃物1.5亿吨，其中直接排放入地表水体的有1181万吨。

工业废渣的环境危害可以分为三个方面：

第一、对土壤的污染。大量废渣的堆积毁坏了农田和森林，而且，其中的有害成分又会随着雨水渗入土壤以至使土壤有害物质含量超标。

第二、对水体的污染。如果将固体废弃物直接倾倒于江河湖海中，不但会淤塞河道，其中的有害成分会影响水生生物的生存，造成生物死亡。破坏生物链和生态环境；更主要的是堆积废渣在雨水的作用下往往将其有害成分渗出并渗入地下造成地下污染。

第三、对大气的污染

一方面是废渣在干旱或大风天气下会造成严重的扬尘；另一方面是废渣在某些情况下会产生有害气体，造成对大气的污染。

目前，工业废渣的综合利用率只有40%，处理处置率相当低，多数只是简单地堆放。

1.2.2工业废渣的主要处置方式及对水文地质环境的影响

目前，我国工业废渣的处置方式主要有：综合利用，回收再利用，堆放等方式。

综合利用，回收再利用很好的解决了60%的工业废渣，但是40%左右的废渣没有得到相应的处置，多数只是简单的堆放，严重地污染了地表和地下水。

1.2城市废弃物对水循环的影响

城市废弃物不处置或不合理的处理，对大气、地表水和地下水的污染非常严重，对大气水循环带来不良的影响。

2.城市废弃物的水文地质环境安全的调查、评价

2.1坚持规范性的区域性水文地质调查、评价方法。

2.2建立城市废弃物处置点的水文地质调查、评价方法。

2.3加大水文地质环境评估在项目环评报告的分量。

2.4在处置点区域建立长期水文地质观测点。

3. 城市废弃物的水文地质环境安全处置技术和方法

我国城市废弃物排放量大，而且集中，不但至今基本上未得到妥善处置，而且其数量有大幅度增长趋势，对大气、地表水和地下水的污染非常严重。为此，地质学家要与其他自然科学家一起，研究城市废弃物的地质安全处置技术和方法，实现废弃物的安全处置。

笔者通过多年的研究认为：城市固体废弃物的安全处置是资源化综合利用。其一，资源化才能在处置中产生经济效益，才能吸收引入社会资金介入城市固体废弃物的处置，并形成好的产业链。其二，资源化处置可以95%以上的城市固体废弃物进行综合利用，不产生二次污染。其三，可以实现废物的水文地质安全处置。为此，可以把城市固体废弃物分为有机固体废弃物和无机固体废弃物，并分别利用不同的技术和方法对其进行安全处置。

3.1有机物的水文地质安全处置技术和方法

有机固体废弃物气化技术是笔者通过多年研究出来的专利科技成果。它有效地解决垃圾填埋、堆肥、焚烧林化、食品业有机废渣堆放处置等方法出现的问题，低成本的实现有机废弃物的水文地质安全处置。

有机固体废弃物气化技术基本原理是：有机物废弃物在特定的气化器内，经高温裂解，产生一种主要成分为CO,H2,甲烷等可燃性的气体，经过净化后，可作为民用、工业热能使用。

3.2无机废弃物的水文地质安全处置技术和方法

因为城市垃圾和工业废渣对环境的危害越来越严重，世界各国开始采用积极的态度和有效的措施，着手科学地处理、利用改天废弃物，将固体废弃物列为维护经济持续发展的第二资源，向废弃物要资源，要能源，要效益。下面两种城市废物处理技术和方法，可以实现废物的水文地质安全处置。

3.2.1生态复合建材

生态复合建材是笔者多年的研究成果，2008年参加广西科技活动周活动，受到好评。

生态复合建材是以氧化镁、氯化镁为胶结剂（30%-40%），固体废弃物为骨料（70%-60%）的混凝土材料。它有比水泥混凝土更高的强度、硬度且质轻。可以制作成不同的建筑材料，装饰材料。生态复合建材的骨料可以是无放射性的尾矿砂、废塑料、废木材、废建材等等。其工艺简单，投资和运行成本低，是一个很好的废物地质安全处置方法。

3.2.2生态水泥

所谓生态水泥，是指利用各种固体废物及去焚烧物为主要原料，经过一定的生产工艺制造成无公害的水泥。生态型水泥工业是将资源利用率和二次能源回收率均提高到最高水平，并能循环利用其它工艺的废渣、废料；技术装备上更加强化了环境保护的技术措施，真正实行全面环境保证体系，粉尘、废渣和废气等排放几近于零，做到不仅自身实现零污染、无公害，又可循环利用其它工作废料、废渣。帮助其它工业进行三废处理消化，是最大限度的改善环境，实现废物是安全处置。

3.3 传统处置

对于传统处置方法要采取以下措施，才能实现废物的水文地质安全处置。

①处置点区域表面硬化防渗，特别上层潜水区域。

②处置点雨水、生活用水、污泥等要全部进入集水管网。

③建立仿生氧化塘和人工潜水泽地对废水进行统一处理才能排放。