重慶市黑石子垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)策略研究

趙秋吉

（西南交通大學(xué)，四川 成都 611731）

0 引言

垃圾填埋是主要的垃圾處理方法，隨著我國城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，各類廢棄物數(shù)量劇增，約2/3 的大中型城市面臨“垃圾圍城”的困境[1]，大多數(shù)垃圾填埋場(chǎng)趨于飽和，需要進(jìn)行封場(chǎng)處理。人類和土地的和諧關(guān)系是營造和諧的城市結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的源泉和基礎(chǔ)[2]，將被廢棄的垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)化為可持續(xù)發(fā)展的土地，是現(xiàn)階段城市雙修背景下的研究熱點(diǎn)。

本文以重慶市黑石子垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，從剖析場(chǎng)地現(xiàn)狀問題出發(fā)，提出土壤修復(fù)策略、滲濾液處理策略、排放氣體處理策略、資源再利用和景觀表現(xiàn)策略，充分利用場(chǎng)地資源，改善受破壞的土地，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，以幫助解決生態(tài)文明建設(shè)中的垃圾場(chǎng)治理難題。

1 研究區(qū)域概況

1.1 垃圾填埋場(chǎng)概況

黑石子垃圾填埋場(chǎng)位于重慶市江北區(qū)黑石子村與渝北區(qū)燕窩村交界處，該填埋場(chǎng)屬Ⅱ級(jí)山谷型垃圾填埋場(chǎng)，規(guī)模位居重慶第二，主要處理江北區(qū)、渝北區(qū)和北部新區(qū)城市生活垃圾，采用新型厭氧衛(wèi)生填埋處理工藝，計(jì)劃使用年限約24.5 年[3]。自2004 年垃圾填埋場(chǎng)項(xiàng)目規(guī)劃啟動(dòng)后，生態(tài)環(huán)境被極大破壞，但由于城市垃圾生產(chǎn)量日益增加，現(xiàn)已達(dá)到最大庫容量。

填埋區(qū)域形成谷地地貌，四周高，中間低，谷中低洼地段高程為219m 左右，垃圾壩壩頂高程約235m，最高點(diǎn)高程約為306m，西側(cè)山體坡度較大，平均坡度超過45°，山上植被覆蓋豐富。最低處設(shè)有滲濾液處理區(qū)域。場(chǎng)地降雨量充足，雨水徑流量大，東側(cè)山腳下有一人工水渠橋溪河，徑流多匯于垃圾填埋核心區(qū)域，少部分徑流會(huì)下滲賦存于土壤中，貯水條件較差。

依照黑石子垃圾處理廠片區(qū)用地的相關(guān)規(guī)劃研究，黑石子垃圾場(chǎng)地塊預(yù)計(jì)于2022—2024 年完成出讓，并在出讓前完成對(duì)黑石子垃圾場(chǎng)所在土地的整治改造。該區(qū)域是寸灘自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)和保稅港區(qū)的核心區(qū)域地段，場(chǎng)地的修復(fù)改造將減少對(duì)江北區(qū)東擴(kuò)戰(zhàn)略的阻礙，極大地促進(jìn)周邊區(qū)域的發(fā)展。

1.2 垃圾填埋場(chǎng)問題

場(chǎng)地現(xiàn)狀問題較多，滲濾液、土壤、填埋氣體、廢棄資源是影響垃圾場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的主要因子，具體的問題有以下4 點(diǎn)。

（1）土壤污染：受垃圾影響，填埋區(qū)域土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、透氣透水性等有所改變，鎘、鉛等重金屬物質(zhì)在土壤中會(huì)危害植物的生長(zhǎng)，加速土壤惡化[4]。填埋區(qū)域主體的土壤已被垃圾堆體所覆蓋，需要進(jìn)行封場(chǎng)和添加優(yōu)質(zhì)新土來修復(fù)。

（2）滲濾液污染：垃圾經(jīng)分解會(huì)滲出顏色濃黑、黏稠、氣味濃烈的滲濾液[5]。有效的雨污分流措施使場(chǎng)地1000m3/d 滲瀝液產(chǎn)生量減少至420m3/d[3]。但受雨水沖刷，滲濾液仍將持續(xù)污染土壤、地表水、地下水。

（3）填埋氣體污染：填埋氣體是垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)被微生物分解，產(chǎn)生的以甲烷為主要成分的混合氣體[6]，其他氣體成分主要有硫化氫、氨氣等，是散發(fā)惡臭的主要來源。同時(shí)易引發(fā)爆炸，影響周邊生物生存，并且加劇溫室效應(yīng)。

（4）資源利用問題：場(chǎng)地內(nèi)的植物以吸污能力強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物為主，但病害情況嚴(yán)重、景觀效果差，缺少動(dòng)物棲息地；廢棄的廠房、材料、道路有待得到修復(fù)與再利用。

2 填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)策略研究

垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)包括了堆體穩(wěn)定控制、滲濾液處理、地表水排導(dǎo)、氣體收集排放等垃圾無害化處理技術(shù)，同時(shí)也包含了綠化工程技術(shù)等[7]。在垃圾填埋場(chǎng)使用好氧法處理堆體，使得地面沉降速率趨于穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，本文提出以下生態(tài)修復(fù)策略，逐步改善受損的環(huán)境，為后續(xù)景觀表現(xiàn)打好基底。

2.1 土壤處理

2.1.1 活性土壤生態(tài)修復(fù)

覆土治理在封場(chǎng)環(huán)節(jié)進(jìn)行到土工布鋪設(shè)時(shí)開始進(jìn)行。第一步為基礎(chǔ)處理，利用金屬網(wǎng)或繩網(wǎng)，通過鋼筋、水泥等材料固定在地表，并鋪設(shè)堆石層。第二步為種植土覆蓋，主要采用噴附的手段，將植生基材與計(jì)量混合攪拌后的先鋒植物種子以及其他添加材料分層噴附到經(jīng)過處理的場(chǎng)地上，形成活性土壤基質(zhì)，主要成分有普通黏土、有機(jī)營養(yǎng)土、土壤改良材料、保水劑、土壤團(tuán)粒劑等。第三步為鋪設(shè)無紡布，種植無紡布育苗帶植物。根據(jù)相關(guān)案例，在噴播種子當(dāng)年就能取得良好的植被恢復(fù)效果，2~3 年便能形成早起的植被群落[8]。該方法保證了土壤的良好性質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)了植被的恢復(fù)。

2.1.2 生物修復(fù)

重金屬是主要的土壤污染物，對(duì)于此類污染，將主要采取植物萃取技術(shù)，即利用植物根系對(duì)重金屬物的吸收，再通過收割植株的地上部分來除去污染物。此類具有積累高濃度污染物特性的植物稱為超富集植物[9]。例如，主要吸收砷的蜈蚣草、吸收鎘的龍葵、吸收錳的商陸等，將在修復(fù)初期大量種植。此外，植物還可以發(fā)揮輔助吸收的作用，擬采用“根系分泌物+生物炭+蚯蚓+微生物”的植物輔助技術(shù)來修復(fù)土壤。植物的根系分泌物既可以增強(qiáng)土壤與根系之間的離子交換，還可以改善土壤的水、肥、氣、熱等物理性質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)微生物和蚯蚓的分解活動(dòng)；而生物炭的添加，增強(qiáng)土壤透水透氣性、改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、為微生物提供繁殖空間等，通過各自的相互促進(jìn)作用，加速土壤的生態(tài)修復(fù)。

2.2 滲濾液處理

2.2.1 減少滲濾液產(chǎn)生

垃圾場(chǎng)封場(chǎng)后，減少場(chǎng)地的雨水徑流是減少滲濾液產(chǎn)生的最直接途徑，將依照海綿城市設(shè)計(jì)思路，通過設(shè)計(jì)蓄水、滯水、凈水、用水、排水功能于一體的雨洪管理系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)雨水的合理導(dǎo)排。蓄水主要通過生態(tài)模塊裝置、建筑屋頂以及截洪溝導(dǎo)排至蓄水區(qū)來實(shí)現(xiàn)。滯水則是設(shè)置有凈化功能的下凹綠地，達(dá)到最大滯留量時(shí)通過溢流設(shè)施輸送至儲(chǔ)水區(qū)域，可以有效控制面源污染以及利用雨水資源。截洪溝是雨水導(dǎo)排的關(guān)鍵，可以截留高地徑流，并輸送至儲(chǔ)水和凈化區(qū)域，同時(shí)截洪溝內(nèi)種植茭草等濕生植物，初步凈化雨水。凈水主要是指利用場(chǎng)地梯田式地形，設(shè)計(jì)梯田濕地，內(nèi)部種植美人蕉、再力花等濕生植物，地表徑流經(jīng)梯田濕地可以去除雨水中的輕污染物和雜質(zhì)。通過上述生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，初步形成完備的雨水管理系統(tǒng)。

2.2.2 處理現(xiàn)有滲濾液

修復(fù)初期，通過石籠豎井對(duì)滲濾液采取回灌處理，利用垃圾填埋層“生物濾床”的吸附、降解作用，經(jīng)過回灌后的滲濾液經(jīng)輸送系統(tǒng)送至現(xiàn)有的滲濾液調(diào)節(jié)池內(nèi)。在修復(fù)中后期，回灌處理流程暫停，設(shè)計(jì)組合式人工濕地，有效去除水中的污染物質(zhì)。濕地北部包括好氧塘、厭氧塘、兼氧塘等生物塘，發(fā)揮微生物的凈化功能；中部以表面流濕地的形式，設(shè)置較大面積的水體；南側(cè)為潛流人工濕地，形成跌水景觀的同時(shí)，也可曝氣為好氧生物提供氧氣，再配合植物的根際過濾功能，完成滲濾液和雨水的最終凈化，達(dá)到Ⅲ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；原滲濾液調(diào)節(jié)池將被改造為景觀娛樂用水，提供水上活動(dòng)場(chǎng)所，形成運(yùn)轉(zhuǎn)良好的水系統(tǒng)。

2.3 填埋氣體處理

2.3.1 填埋氣體再利用

填埋氣體有著較為經(jīng)濟(jì)的再利用價(jià)值，設(shè)置導(dǎo)排輸送系統(tǒng)，在抽氣風(fēng)機(jī)的作用下通過石籠豎井完成對(duì)填埋氣體的收集，以甲烷為主要成分的沼氣輸送至場(chǎng)地附近餐廚垃圾場(chǎng)的沼氣儲(chǔ)存區(qū)，實(shí)現(xiàn)資源的再利用，充分體現(xiàn)場(chǎng)地的生態(tài)設(shè)計(jì)原則。

2.3.2 填埋氣體凈化吸收

填埋氣體導(dǎo)排和封場(chǎng)結(jié)構(gòu)無法完全阻止氣體的溢出，可以通過吸收和過濾的方式來處理[10]。擬設(shè)計(jì)氣體處理模塊裝置單元，以垂直綠化的景觀形式，利用植物的生理功能吸收有害氣體，由植株、杯體、吸水介質(zhì)層、基盤、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，轉(zhuǎn)軸可以人工控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，根據(jù)風(fēng)向可轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)植物與空氣的最大面積接觸。所選基盤材料為場(chǎng)地廠房所得的廢舊鋼板，與此同時(shí)，植株基質(zhì)的填料層可以為微生物棲息繁衍提供適宜的環(huán)境，利用微生物新陳代謝的生命活動(dòng)輔助凈化有害氣體。裝置內(nèi)植物搭配豐富，絲蘭、鳳尾蘭等植物則對(duì)氨氣的吸收能力強(qiáng)，玉簪、萬壽菊、油麻藤等植物吸收二氧化硫的能力強(qiáng)，共同發(fā)揮凈化氣體的作用。

2.4 廢棄資源再利用

在尊重原有場(chǎng)地的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的建筑、設(shè)施進(jìn)行重組、利用和創(chuàng)新改造。例如，將廢棄廠房的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，改造和分割內(nèi)部空間，賦予其商業(yè)、科普研學(xué)等功能。將殘留大量的廢棄材料，通過分類篩選出可二次使用材料，經(jīng)過一定的工藝流程，使材料再生成為景觀小品、園路、路標(biāo)、欄桿等裝置，既解決場(chǎng)地的資源利用問題，也是一種場(chǎng)地精神的延續(xù)。

3 階段性生態(tài)修復(fù)規(guī)劃

城市復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論認(rèn)為，在干擾較小時(shí)，維持力可以確保系統(tǒng)自主維持平衡狀態(tài)，保留原有的功能；擾動(dòng)較大時(shí)，恢復(fù)力發(fā)揮作用；而轉(zhuǎn)型力則是指對(duì)風(fēng)險(xiǎn)沖擊下暴露的脆弱點(diǎn)進(jìn)行修正，并使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的能力[11]?；谠摾碚撘约吧鷳B(tài)修復(fù)的可持續(xù)性原理，垃圾場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)宜分階段進(jìn)行，每一階段設(shè)定不同的目標(biāo)與修復(fù)重點(diǎn)，最終促進(jìn)場(chǎng)地的更新與演化。

第一階段：修復(fù)初期，為修復(fù)項(xiàng)目啟動(dòng)后0~4 年，以恢復(fù)力為主導(dǎo)，充分人工干預(yù)。通過好氧法處理垃圾堆體，促進(jìn)堆體穩(wěn)定，同時(shí)設(shè)計(jì)地形結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行封場(chǎng)覆蓋。設(shè)計(jì)雨洪管理系統(tǒng)減少地表徑流；采取回灌方法處理滲濾液；填埋氣體主要采取收集利用生產(chǎn)沼氣的策略；填埋區(qū)覆土種植將采用活性土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并引入先鋒種和鄉(xiāng)土草種，通過植物的生理活動(dòng)促進(jìn)土壤修復(fù)；管理方面，相關(guān)機(jī)構(gòu)成立專家評(píng)議組，實(shí)時(shí)關(guān)注修復(fù)動(dòng)態(tài)，根據(jù)生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)場(chǎng)地修復(fù)工作。

第二階段：修復(fù)中期，項(xiàng)目啟動(dòng)后4~8 年，以維持力為主導(dǎo)，讓自然做功。此時(shí)垃圾堆體穩(wěn)定度提高，將構(gòu)建人工濕地、梯田濕地等水體，構(gòu)建滲濾液濕地凈化系統(tǒng)，并完善雨洪管理；引入更豐富的適應(yīng)物種，增加植物群落豐富度；氣體吸收模塊裝置將繼續(xù)發(fā)揮作用，讓空氣質(zhì)量提升，同時(shí)增加人的活動(dòng)空間，引入游覽活動(dòng)。

隨著修復(fù)的進(jìn)行，場(chǎng)地將被劃分為原生林地、混交林地、梯田濕地、組合式人工濕地、生物滯留設(shè)施、生態(tài)綠島等區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。

第三階段：修復(fù)后期，項(xiàng)目啟動(dòng)后8~12 年，以轉(zhuǎn)型力為主，提升社會(huì)效益。此時(shí)垃圾堆體較為穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境得到較大改善，植物通過演替將形成較豐富的植物群落，生物多樣性增加；游覽活動(dòng)進(jìn)一步豐富，廢棄物產(chǎn)業(yè)鏈得到完善，同時(shí)借用景觀來展現(xiàn)場(chǎng)地破損記憶和生態(tài)修復(fù)記憶；場(chǎng)地活力極大提升，并帶動(dòng)周邊地區(qū)發(fā)展。

4 結(jié)語

垃圾填埋場(chǎng)想要煥發(fā)新生，要從生態(tài)修復(fù)做起。按照生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)規(guī)律，利用自然和人為力量，依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自我組織能力，輔以人工措施，進(jìn)行修理、改良、重建、維護(hù)和管理，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或使生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展[12]。本文對(duì)重慶市黑石子垃圾填埋場(chǎng)展開現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，提出生態(tài)修復(fù)策略與階段性規(guī)劃，具體提出針對(duì)場(chǎng)地現(xiàn)存的土壤污染、滲濾液、排放氣體等問題的具體解決措施，并將生態(tài)修復(fù)分為3 個(gè)階段，經(jīng)過數(shù)年的演化發(fā)展，場(chǎng)地最終的成果將是形成一個(gè)自然生態(tài)、功能豐富、充滿人性關(guān)懷、富有場(chǎng)所精神的公園，希望為今后的垃圾填埋場(chǎng)改造設(shè)計(jì)提供生態(tài)修復(fù)相關(guān)策略的參考。