浙理工教授的这项“黑科技”，让垃圾填埋场有效扩容30%
浙理工教授的这项“黑科技”，让垃圾填埋场有效扩容30% 浙江理工大学经济管理学院
数据显示，杭州一天的垃圾产生量是1.2万吨，相当于100头鲸鱼的体重，2021年杭州生活垃圾的总量将达到512万吨，比2016年增长35%。面对如此巨量的生活垃圾，我们该如何找到一个安全有效的处理方法？
不久前，浙江理工大学建筑工程学院教授，博士生导师张振营的项目“城市生活垃圾填埋场稳定性分析关键土力学参数测试系统及应用”受邀参加中国科协新科技成果科普发布，25万人观看了这场“科技填埋，绿色未来”直播。张振营的这项成果为垃圾的科学填埋建立了一套有效的理论模型，大大增强了垃圾填埋场的规范性和安全性，并能让现有的垃圾填埋场扩容30%，有效延长了垃圾填埋场的使用寿命。
清除垃圾填埋隐患
在我国，垃圾回收除了回收再利用的和焚烧掉的，每年大约60%的垃圾，是以填埋的方式处理的。垃圾填埋场一般堆填高度可达100多米，相当于30层的房子，这么高的填埋堆，如果防护措施不得当，填埋不规范，很容易造成填埋场失稳坍塌，垃圾渗滤液渗漏和外泄，垃圾降解后生成的填埋气外逸甚至爆燃，造成严重的周边环境和地下水土污染。据文献记载，迄今世界各地因垃圾填埋不当而造成的各类事故已经多达60多起，如2000年菲律宾Payatas垃圾填埋场滑坡，造成330人死亡，2017年埃塞俄比亚垃圾山坍塌，造成113人死亡80余人受伤。
如何有效预防各类因填埋不当造成的事故？张振营团队通过研究世界范围内62个垃圾填埋场失稳破坏的案例，分析得出了填埋场失稳破坏的3种模型和5种原因。
“垃圾填埋看起来简单的很，实际上填多少高，怎么填、怎么覆膜才不会出危险，这些都是需要经过实际测算的，这些分析如果做的不到位，很容易发生事故。”张振营说。
在力学上，越堆越高的山坡会有一个临界滑移面，一旦山坡高度或形态达到临界值出现了滑移面，就会触发塌方、滑坡等失稳破坏。张振营的研究，就是要找到这个滑移面。这就需要分析滑移面生活垃圾的抗剪强度参数和垃圾渗滤液的渗透性参数，主要包括垃圾的粘聚力、内摩擦角、渗透系数等土力学参数。
团队进行了大量的研究，找出了这些参数的变化规律，据此建立了生活垃圾抗剪强度与压缩应变等相关理论模型和预测理论模型，为生活垃圾填埋场稳定性分析提供了准确的土力学参数，保障了填埋场的安全性。
自主研发仪器设备
这项研究还有另外一个难点。生活垃圾成分复杂、不均质，容易随时间降解而导致形状、体积、质量等属性发生变化。为了有效分析生活垃圾的土力学参数，张振营团队克服了传统土工试验仪器尺度小等缺陷，研制发明并制造了大尺度、模拟垃圾降解过程的土工试验仪器设备，并进行大量的土工试验研究。
在张振营位于浙江理工大学3号楼的实验室，每个月都会收到各地的垃圾填埋场里挖到的一桶桶垃圾，它们在张振营眼里都是“宝贝”。
“不同地方的生活垃圾成分不同，得出的参数也不同，这些从各个地方运过来的垃圾，其实是我们研究的原材料。”目前，张振营团队已经和全国20多个城市建立了合作关系。
在实验室，记者可以见到各种各样的仪器设备，大型高压固废压缩试验仪器、液压伺服大型水浴压缩试验仪器、大型渗透柱试验装置……所有的仪器，都是为了尽量精准地模拟垃圾填埋场的真实环境，从而得到更精准的测量数据。比如像大冰柜的垃圾降解试验箱，可以模拟垃圾降解，有的还能水浴加热，为的是模拟垃圾填埋场内部的温度。
“这些都是我们团队的发明专利，虽然垃圾的成分不同，但是分析的原理和方法是一致的”。团队研发的大型生活垃圾强度与压缩相关试验仪器、渗透与压缩相关试验仪器等成套仪器设备，首次实现强度、渗透与压缩的联合测试，解决了土工参数与压缩相关性难题。
如今，张振营团队正在对生活垃圾进行MBT（机械生化处理）技术研究，经过处理垃圾有可能减量90%，这意味着在未来，原本已经满负荷的填埋场有望再次延长使用寿命。
“我和垃圾打了二十年的交道”。张振营表示，城市生活垃圾的处理是一个庞大的系统工程，关系到城市的环境安全和人民的生命健康，要把源头分类、中间运输、后端处理三者紧密衔接起来，实现无缝对接，确保每天产出的生活垃圾能够及时得到妥善的处理。