城市固體廢棄物修復研究進展

侯蕾 廖浩源 范占煌

摘?要：隨著我國城市化的快速發展，城市固廢產量飛速增長，其大量堆積不僅占有大量土地、污染環境，還影響城市面貌，嚴重制約城市可持續發展、新農村建設和鄉村振興產業發展。為了能促進城市固體廢棄物修復工作，本文綜述了城市固體廢棄物在重金屬（重金屬形態研究，螯合劑處理和鈍化劑處理）、好氧堆肥浸提技術處理、開發新產品和對植被影響研究等方面的研究進展，同時還結合本公司在城市固體廢棄物治理工作經驗，提出了修復治理城市固體廢棄物的意見和建議，認為有較大吸附能力、一定經濟價值和觀賞價值的植物是最佳的修復植物。

關鍵詞：城市固體廢棄物；重金屬；生物炭；植物修復

中圖分類號：S565.4??文獻標識碼：A

Abstract：With?the?rapid?development?of?urbanization?in?China，the?output?of?urban?solid?waste?increases?rapidly.Its?large?accumulation?not?only?occupies?a?large?amount?of?land?and?pollutes?the?environment，but?also?affects?the?urban?appearance，which?seriously?restricts?the?sustainable?development?of?urban?areas，new?rural?construction?and?the?development?of?rural?revitalization?industries.In?order?to?promote?the?restoration?of?urban?solid?waste，this?paper?summarizes?the?urban?solid?waste?in?heavy?metal（heavy?metal?form?research，chelator?treatment?and?passivator?treatment），aerobic?compostingextraction?technology，development?of?new?products?and?the?influence?on?vegetation?research?progress，also?combined?with?the?company?in?the?urban?solid?waste?management?experience，put?forward?the?opinions?and?Suggestions?of?restoration?of?urban?solid?waste，that?a?large?adsorption?capacity，certain?economic?value?and?ornamental?value?is?the?best?repair?plants.

Keywords：municipal?solid?waste;heavy?metal;biochar;phytoremediation

城市固體廢棄物是城市日常生活中產生的固體廢物及生活垃圾［1］，主要來自居民家庭、商業、餐飲業、市政環衛及給排水處理污泥等。近年來，固體廢物產量隨著城市化的快速發展而飛速增長，年增長6.2%，2019年高達21147.30萬［2］。城市固廢堆積問題已成為阻礙城市可持續發展的重要因素，如占用農田、破壞農業生產及地貌、植被、自然景觀等；有害成分通過地表徑流可進入土壤破壞土壤結構、造成地表水污染；還可引起爆炸、接觸中毒、腐蝕等特殊損傷；甚至還可能通過動植物間接對人體健康造成危害，如重金屬污染等；已成為當前我國大多數城市面臨的一個突出問題，且已處理的固體廢棄物垃圾90%以上都只是進行簡單填埋［3］，有較大的安全隱患和泄露風險。城市固體廢棄物污染主要包括重金屬污染（電子垃圾、廢棄染料等含有重金屬的生活垃圾導致）、周邊土壤及地下水環境污染（長期此地下水均存在致癌風險）和惡臭空氣污染（甲硫醇和丙硫醇等硫系物導致），隨時可能會對居民生活環境、人身安全帶來危害，嚴重影響我國居民健康及新農村建設和鄉村振興工作進程。

因而，如何正確認識城市固體廢棄物的危害，及時做好修復工作是當前改變城市面貌、土壤修復工作的重點及熱點所在。本文綜述了城市固體廢棄物的來源、危害及當前的修復工作研究進展，同時還結合本公司的相關工作經驗，提出了一些意見和建議。

1?城市固體廢棄物處理相關研究

1.1?重金屬處理

1.1.1?重金屬形態方面的研究

王慶鶴等［4］對貴州某垃圾填埋場及其附近農田土壤進行分析發現，垃圾填埋場及其附近農田土壤中Cd、Cr和Zn平均值超標（GB?156182018）；Cd主要為弱酸溶態和殘渣態，Cr、Pb、Mn主要為還原態，Zn和Cu為殘渣態；農田土壤重金屬綜合污染1個采樣點為中度污染；生態風險較大的是Pb、C'r、C'd、Mn等重金屬。

1.1.2?螯合劑處理

連江縣某垃圾填埋場因存在電池等重金屬污染物而超標（GB?168892008）；因而在回填之前，應拌入水性丙烯酸系列螯合劑，使重金屬污染物螯合穩定化，避免對土壤及地下水造成重金屬污染［5］。

1.1.3?鈍化劑處理

楊思培等［6］以CaO和NaH2PO4作為鈍化劑處理陳腐垃圾腐殖土，在淋溶試驗中，5%CaO和5%NaH2PO4處理，Zn累計釋放量分別減少了88.71%、50.29%，Cd累計釋放量分別減少97.06%、59.38%；10%CaO和5%NaH2PO4處理對陳腐垃圾腐殖土Zn中鈍化效果最好，使腐殖土中有效態Zn分別減少了93.5%和37.9%；施用CaO和NaH2PO4兩種鈍化劑改變了陳腐垃圾腐殖土中官能團的結構，部分官能團與Zn和Cd結合形成穩定化合物，使活性態Zn和Cd向穩定態轉化，能有效防止腐殖土中Zn和Cd對環境的潛在危害；CaO是鈍化陳腐垃圾腐殖土中Zn和Cd的優良鈍化劑。

1.2?好氧堆肥—浸提技術處理

韓鳳等［7］以某生活垃圾填埋場腐殖土為研究對象，采用好氧堆肥—浸提技術進行腐殖土中可溶性鹽類、有機質、重金屬的有效處理，探究不同措施下腐殖土的處理效果，腐殖土中C/N為25∶1后，添加45L微生物菌液，以1∶1體積比添加浸提劑，浸提8h，重復2次，清水再浸提1次后，腐殖土能滿足《綠化種植土壤》（CJ/T?340—2016）標準。

1.3?開發新產品

1.3.1?資源化利用途徑研究

鄭康琪等［8］以填埋齡期23～37a、粒徑<15mm腐殖土為對象，發現隨著填埋齡期增加，腐殖土特征粒徑d50和d10呈現減小趨勢，比重明顯增大，并在30a后趨于穩定；腐殖土中有機質含量（18.1%～19.1%）、氮磷鉀含量、浸出液pH值（7.26～8.30）及電導率（1.08～2.51mS/cm）等指標均滿足現行《綠化用有機基質》要求；腐殖土中重金屬Cu、Zn、Cd、Cr含量均超出國家現行《土壤環境質量農用地土污染風險管控標準（試行）》《綠化種植土壤》和《綠化用有機基質》的標準要求，內梅羅綜合污染指數高達15.48～17.95，屬于重度污染類型，且重金屬主要富集在粒徑＜2mm的細顆粒，可采用微生物誘導碳酸鹽沉淀等技術處理；處理后的腐殖土可作為園林綠化、填埋場覆蓋以及廢棄礦山修復的綠化土層。

1.3.2?制作生物炭

生物炭可用于滲濾液處理、覆蓋垃圾填埋場和制作可滲透反應墻等［9］，可有效去除填埋場中的有機物及重金屬含量，降低甲烷、VOCs和H2S等惡性氣體排放量［10］，有良好的治理效果。

Ashiq等［11］發現，木質、殼類、糞污等城市固廢為原料的生物炭比表面積及孔隙率更大，在污染物的吸附和去除能力更強［12］，雞糞等城市固體廢棄物制備的生物炭比表面積較大；以果木等原料制備的生物炭具有較大的孔隙度［13］，且含碳量明顯高于普通生物炭［12］；基于城市固廢的生物炭包括O、H、N和S等多種無機元素［14］。

1.4?對植被影響研究

礦化垃圾腐殖土可增加土壤總孔隙度、毛管孔隙度，提升土壤飽和含水量和田間持水量，降低凋萎系數，提高土壤中砂粒和濕穩性團聚體含量；礦化垃圾腐殖土在綠化應用時添加質量分數應為25%～50%，垃圾堆肥在50%以下［15］。

林學瑞等［16］研究發現，垃圾填埋場內土壤的鹽分、含水量、有機質、重金屬和填埋氣含量均遠高于對照土壤；填埋場的植被以草本植物為主、灌木為輔，其中先鋒植物是類蘆、加拿大飛篷和勝紅薊；土壤養分、重金屬和填埋氣是影響植被恢復的制約因素。

聶磊等［17］研究封場超過5a的廣州市番禺區會江村的垃圾土和添加土壤改良劑（生物質焦+磷灰石）對植物生長及抗逆性的影響，發現垃圾土處理明顯增加黃金香柳、花葉梔子花等植物葉片的電導率和MDA含量，增加植物質膜透性和膜脂過氧化程度，最終減少植物生物量的積累，抑制生長；添加土壤改良劑可較明顯地緩解垃圾土對黃金香柳、花葉梔子花、紅花玉芙蓉葉片質膜傷害、提高植物的抗逆性、改善植物的生長活性；垃圾土生長環境下垂枝紅千層、角莖野牡丹、花葉夾竹桃生長良好。

2?意見和建議

綜上所述，針對城市固體廢棄物的治理工作，結合中節能大地環境修復有限公司和遂昌縣環境衛生服務中心在該方面的工作經驗，提出以下意見和建議：

（1）治理工作宜早不宜晚，因城市固體廢棄物成分復雜，不僅重金屬含量超標，還富含各種有機、無機鹽及惡臭氣體，對居民生活環境甚至生存都帶來較大影響，尤其是嚴重影響兒童的身體健康和生命安全；因此相關治理修復工作越早開展越好，付出的人力物力等經濟成本越少，對社會的環境危害、居民的日常生活等帶來的不利影響越小。

（2）從經濟角度和經營可持續性等角度考慮，宜選用修復作用較強、抗逆能力強、生物量較大的植物，如對重金屬吸附能力強的蜈蚣草［18］、東南景天［19］等；同時還可選用有一定經濟價值和觀賞價值的作物，如油料作物——向日葵、油菜［20］等。

結語

城市固體廢棄物是城市日常生活中產生的固體廢物及生活垃圾，近年來隨著城市化的快速發展，城市固廢產量飛速增長，已成為阻礙城市可持續發展的重要因素。本文綜述了固體廢棄物處理在重金屬（重金屬形態研究，螯合劑處理和鈍化劑處理）、好氧堆肥—浸提技術處理、開發新產品和對植被影響研究等方面的研究進展，結合本公司在城市固體廢棄物治理工作經驗，認為城市固體廢棄物治理工作宜早不宜晚，有較大吸附能力、一定經濟價值和觀賞價值的植物是最佳的修復植物。

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基金項目：國家重點研發計劃“場地土壤污染成因與治理技術”專項——“固體廢物填埋場地土壤污染風險管控與凈化技術”（2018YFC1802305）

作者簡介：侯蕾（1987—?），女，漢族，浙江遂昌人，本科，工程師，從事固體廢棄物治理研究。

*通訊作者：范占煌（1980—?），男，漢族，福建永定人，碩士，高級工程師，從事環境污染修復技術研究。