由浙江大学承担的国家973计划项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”揭示了高厨余垃圾的三阶段降解稳定化规律，提出填埋场灾变从被动控制到主动调控的可持续防控理论体系，为填埋场环境灾害可持续防控和资源化利用提供了科学基础。

提起生活垃圾填埋场，人们很容易想到刺鼻的味道和乌黑的渗沥液，这主要是由垃圾中有机质的生化降解造成的。垃圾进入填埋场后在微生物和化学作用下发生生化降解，使得垃圾的固相质量损失，同时释放出渗沥液、填埋气和污染物溶质。国民的生活习惯使得我国各大城市厨余类垃圾含量高，其厨余有机质含量和含水率分别高达60%和50%，显著高于欧美发达国家的22%和27%。我国高厨余含量的垃圾常被称为“湿垃圾”，而欧美发达国家高纸类含量的垃圾常被称为“干垃圾”。高厨余垃圾填埋后快速降解，产生大量渗沥液和填埋气，造成填埋场渗沥液水位高，液气运移相互阻滞，极易引发三大环境灾害：

（1）垃圾填埋体失稳滑坡，导致大量有害渗沥液及固体废弃物外泄，污染城市地表环境；

（2）填埋场底部渗沥液导排系统和防污系统的负荷高，难以长期服役，造成渗沥液渗漏污染地下水土环境；

（3）填埋气导排不畅、收集率低，加剧了填埋气（恶臭）无序扩散，污染城市空气。

由于我国城市生活垃圾高厨余含量的组分特点和垃圾填埋量巨大的现实，填埋场的三大环境灾害防控难度大，渗沥液排放量大，填埋气资源化水平低，欧美发达国家的“干垃圾”填埋技术难以解决我国“无害化、减量化、资源化”处置城市生活垃圾的重大战略需求，我国必须发展自己的可持续填埋技术。依托环境岩土工程领域首个973项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”，在填埋场孕育三大环境灾害机理及防控方面取得了重大突破。通过灾变源主动调控及屏障全寿命服役，有效控制了填埋场环境灾害，实现垃圾处置的无害化；通过大幅增加单位土地面积填埋量，减少渗沥液产量，实现固废处置的减量化；通过高效收集和利用填埋气，实现固废处置的资源化。

该项目通过岩土工程、环境工程、地质工程等多学科交叉研究，利用室内外实验和理论分析相结合的方法，从城市生活垃圾的物-化-生相变和固-液-气相互作用特性出发，揭示了高厨余垃圾填埋后经历快速降解-慢速降解-逐步矿化三个阶段的稳定化规律，阐明了我国城市生活垃圾厨余有机质含量高，骨架降解弱化严重、产液量大导致填埋体固结慢是我国填埋场三大环境灾害比欧美国家“干垃圾”填埋场严重的根源，提出了以渗沥液液位控制为核心的填埋场灾害可持续防控方法，为城市生活垃圾“无害化和资源化填埋”奠定了科学基础。

该项目在综合各课题成果的基础上首次提出了基于厨余含量和降解稳定化阶段的生活垃圾工程分类方法。以城市固废的纤维素/木质素（C/L）作为表征指标，将我国高厨余生活垃圾填埋物分为稳定化初期垃圾、稳定化中期垃圾和后稳定化垃圾3种类型，将欧美低厨余固废分为前稳定化垃圾和后稳定化垃圾两种类型。在生活垃圾工程分类的基础上，该项目结合大量室内外测试结果，形成了生活垃圾力学与降解特性基础数据库，包括不同降解稳定化阶段垃圾的抗剪强度、压缩指数、渗透系数、持水特性、剩余产液量、剩余产气潜力、产气速率等，为填埋场环境灾害评估提供了重要参数。上述填埋场基础数据库中关键参数取值已被国家行业标准《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》（CJJ176-2012）采纳，并将被在编的国家标准进一步采用，指导我国高厨余垃圾填埋场设计、灾害防控、施工运营和封场再利用。

在生活垃圾综合分类的基础上，该项目提出了填埋场稳定化程度评估及分阶段调控加速稳定化方法。以填埋单元产液度、产甲烷度、固结度和渗沥液EEM值为表征指标，通过现场钻孔取样和实验室测试分析，有效评估现场填埋单元所处的降解稳定化阶段，获得现场填埋单元的产气、产液剩余潜力、工后沉降量、渗沥液水质等灾变源数据。在填埋场稳定化程度评估的基础上，提出了以削减灾变源负荷和缩短灾变源持续时间为目标填埋场分阶段调控加速稳定方法：在高厨余垃圾填埋场稳定化初期（快速降解）阶段采用熟化渗沥液回灌解除酸化抑制，采用液气分离立体导排和增强型临时覆盖，削减液气灾变源和污染负荷；稳定化中期（慢速降解）阶段采用间歇性好氧，缩短降解稳定化时间，削减有机氮；后稳定化阶段可采用开挖、筛分实现固废减量和库容再利用。

在理论方法方面，建立的城市生活垃圾降解-温度-渗流-力学-溶质迁移耦合作用模型，突破了传统土力学假定“固相质量不变”和环境工程学忽略“固结影响降解”的局限性，解决了填埋场固、液、气转化、变形和渗流耦合分析的科学难题。针对填埋场的防污屏障，明确了击穿的概念，提出了判断击穿的指示污染物，建立了击穿时间计算公式以及可供设计使用的防污屏障服役寿命简化计算方法。针对填埋场的覆盖屏障，建立了垃圾填埋场土质覆盖屏障理论模型，创新性考虑了植物根系吸水作用、甲烷氧化作用等对覆盖屏障水、气运移的影响，提出土质覆盖屏障防水闭气性能评估方法。

在填埋场环境灾害可持续防控方面，通过超重力模型试验和现场监测，揭示了液气联合诱发失稳、渗沥液击穿防污屏障、生态型覆盖屏障防水闭气与保水固土的机理，提出了相应的服役性能评价方法。建立了填埋场多系统协同工作模型，通过协同分析发现了各子系统存在发生环境灾害的警戒阈值，提出了填埋堆体警戒水位、防污屏障导排层警戒水位、覆盖屏障警戒气压的确定方法。通过典型填埋场三大环境灾害预测和重演，发现渗沥液液位壅高是诱发我国填埋场三大环境灾害的最主要原因，提出了以渗沥液液位控制技术为核心的填埋场环境灾害可持续防控方法，包括基于稳定控制的增容方法、渗沥液污染地下水土控制方法、填埋气减排与高效收集方法。渗沥液液位控制技术采用水平导排盲沟、深层抽排竖井和水平辐射井进行液气分离导排，解决了填埋堆体内液气运移相互阻滞和导排系统极易淤堵的难题，有效地控制了填埋堆体内渗沥液水位。填埋场警戒水位确定方法和水位控制技术作为国家行业标准《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》（CJJ176-2012）的强制性条文在全国推广执行。

该项目提出的基于堆体稳定控制的增容技术解决了填埋场扩建或增容过程中存在失稳风险的问题，同时提高了填埋场单位土地的填埋量，实现了大型集约化填埋目标；提出的填埋气减排和高效收集技术，显著提高了填埋气资源化利用率，并且降低填埋气无组织释放带来的环境危害；提出的水平及竖向组合防污屏障有效地防控渗沥液泄漏污染地下水土的风险。通过本项目所提出的技术手段，能够实现城市固废填埋场在全生命周期内环境灾害可持续防控的目标。

该项目的成果目前已应用于杭州天子岭、上海老港、深圳下坪、西安江村沟等填埋场。在实现安全服役的同时，显著提高了资源化水平，使填埋气收集率可达60%～80%，单位土地面积填埋量提高30%～50%，达到50～75吨/平方米，接近西方发达国家“干垃圾”填埋场水平。

我国城市土地资源稀缺，用地矛盾日益突出，已有填埋场库容接近饱和。该项目提出的可持续填埋技术，通过分阶段调控手段加速生活填埋场的降解稳定化过程，对于已经进入后稳定化阶段的城市固废填埋场进行开挖、筛分、再利用，实现生活垃圾的最终减量以及填埋土地的再利用。该技术可以用于已有填埋场库容的循环利用以及简易填埋场的清污再开发工程，从而大大缓解我国目前生活垃圾产量巨大和土地资源不足这一突出矛盾。 

致谢：感谢国家973计划项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”（项目编号：2012CB719800）的支持。  

专家简介

陈云敏：中国科学院院士，浙江大学建筑工程学院教授、博士生导师。现任浙江大学工学部主任、国家重点学科浙江大学岩土工程研究所所长，兼任Elsevier期刊《Transportation Geotechnics》主编、《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》编委等。长期从事软弱土的静动力固结和降解固结理论及工程实践研究。

詹良通：国家杰出青年基金获得者，科技部中青年科技创新领军人才，浙江大学建筑工程学院教授、博士生导师。现任软弱土与环境土工教育部重点实验室常务副主任，兼任岩土类国际权威期刊《Geotextiles and Geomembranes》和《Canadian Geotechnical Journal》编委等。主要从事非饱和土力学及环境岩土工程的教学与科研工作。