浙理工教授「和垃圾打了20年交道」，他的研究讓垃圾填埋場有效擴容30%

數據顯示，杭州一天的垃圾產生量是1.2萬噸，相當於100頭鯨魚的體重，2021年杭州生活垃圾的總量將達到512萬噸，比2016年增長35%。面對如此巨量的生活垃圾，我們該如何找到一個安全有效的處理方法？
浙江理工大學建築工程學院教授、博士生導師張振營的研究項目「城市生活垃圾填埋場穩定性分析關鍵土力學參數測試系統及應用」為垃圾的科學填埋建立了一套有效的理論模型，大大增強了垃圾填埋場的規範性和安全性，並能讓現有的垃圾填埋場擴容30%，有效延長了垃圾填埋場的使用壽命。不久前，張振營受邀參加中國科協新科技成果科普發布，25萬人觀看了這場「科技填埋，綠色未來」直播。

清除垃圾填埋隱患

在我國，垃圾回收除了回收再利用的和焚燒掉的，每年大約60%的垃圾，是以填埋的方式處理的。垃圾填埋場一般堆填高度可達100多米，相當於30層的房子，這麼高的填埋堆，如果防護措施不得當，填埋不規範，很容易造成填埋場失穩坍塌；垃圾滲濾液滲漏和外洩，甲烷等垃圾降解後生成的填埋氣外逸甚至爆燃，造成嚴重的周邊環境和地下水土汙染。據文獻記載，迄今世界各地因垃圾填埋不當而造成的各類事故已經多達60多起，如2000年菲律賓Payatas垃圾填埋場滑坡，造成330人死亡，2017年衣索比亞垃圾山坍塌，造成113人死亡80餘人受傷。

如何有效預防各類因填埋不當造成的事故？張振營團隊通過研究世界範圍內62個垃圾填埋場失穩破壞的案例，分析得出了填埋場失穩破壞的3種模型和5種原因。

「垃圾填埋看起來簡單的很，實際上填多高、怎麼填、怎麼覆膜才不會出危險，這些都是需要經過實際測算的，這些分析如果做得不到位，很容易發生事故。」張振營說。

在力學上，越堆越高的山坡會有一個臨界滑移面，一旦山坡高度或形態達到臨界值出現了滑移面，就會觸發塌方、滑坡等失穩破壞。張振營的研究，就是要找到這個滑移面。這就需要分析滑移面生活垃圾的抗剪強度參數和垃圾滲濾液的滲透性參數，主要包括垃圾的粘聚力、內摩擦角、滲透係數等土力學參數。

團隊進行了大量的研究，找出了這些參數的變化規律，據此建立了生活垃圾抗剪強度與壓縮應變等相關理論模型和預測理論模型，為生活垃圾填埋場穩定性分析提供了準確的土力學參數，保障了填埋場的安全性。

自主研發儀器設備

研究還遇到了另外一個難點。生活垃圾成分複雜、不均質，容易隨時間降解而導致形狀、體積、質量等屬性發生變化。為了有效分析生活垃圾的土力學參數，張振營團隊克服了傳統土工試驗儀器尺度小等缺陷，研製發明並製造了大尺度、模擬垃圾降解過程的土工試驗儀器設備，並進行大量的土工試驗研究。

在浙理工大3號樓的實驗室，張振營每個月都會收到來自各地垃圾填埋場裡挖到的一桶桶垃圾，它們在張振營眼裡都是「寶貝」。

「不同地方的生活垃圾成分不同，得出的參數也不同，這些從各個地方運過來的垃圾，其實是我們研究的原材料。」目前，張振營團隊已經和全國20多個城市建立了合作關係。

在實驗室，記者見到各種各樣的儀器設備，大型高壓固廢壓縮試驗儀器、液壓伺服大型水浴壓縮試驗儀器、大型滲透柱試驗裝置……所有的儀器，都是為了儘量精準地模擬垃圾填埋場的真實環境，從而得到更精準的測量數據。比如大冰櫃的垃圾降解試驗箱，可以模擬垃圾降解，有的還能水浴加熱，為的是模擬垃圾填埋場內部的溫度。

「這些都是我們團隊的發明專利，雖然垃圾的成分不同，但是分析的原理和方法是一致的。」張振營介紹，團隊研發的大型生活垃圾強度與壓縮相關試驗儀器、滲透與壓縮相關試驗儀器等成套儀器設備，首次實現強度、滲透與壓縮的聯合測試，解決了土工參數與壓縮相關性難題。

如今，張振營團隊正在對生活垃圾進行了MBT(機械生化處理)技術研究，經過處理垃圾有可能減量90%，這意味著在未來，原本已經滿負荷的填埋場有望再次延長使用壽命。

「我和垃圾打了20年的交道。」張振營表示，城市生活垃圾的處理是一個龐大的系統工程，關係到城市的環境安全和人民的生命健康，要把源頭分類、中間運輸、後端處理三者緊密銜接起來，實現無縫對接，確保每天產出的生活垃圾能夠及時得到妥善的處理。

來源：科技金融時報（通訊員 石叢珊 記者 付曦地）
編輯：王姝