垃圾填埋場好氧生態(tài)修復(fù)技術(shù)與堆體滲濾液水位的特征研究

王浩文 邵靖邦 徐 濤

（武漢景弘生態(tài)環(huán)境股份有限公司，湖北 武漢 430061）

好氧生態(tài)修復(fù)技術(shù)是把垃圾填埋場建設(shè)成為一個(gè)巨大的好氧生物反應(yīng)器，好氧條件下通過微生物加速垃圾生物降解的成套治理技術(shù)。其基本原理是將垃圾填埋場視為一個(gè)巨大的“容器”，在填埋堆體中埋設(shè)注氣井、注液井和排氣井，使用高壓風(fēng)機(jī)將新鮮空氣加壓后通過管道和注氣井注入垃圾深處，并把堆體中的二氧化碳等填埋氣體抽出[1]。同時(shí)，監(jiān)控反應(yīng)堆體溫度與垃圾氣體成分，將收集的滲瀝液和其它液體回注至垃圾堆體，激活垃圾中的微生物再生，以此營造一個(gè)比較理想的有氧環(huán)境，使好氧微生物反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，從而加速垃圾場場地穩(wěn)定[2]。

與傳統(tǒng)厭氧狀態(tài)相比，快速穩(wěn)定化技術(shù)的最大優(yōu)勢是治理周期短，在2～4 年內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)填埋場地的穩(wěn)定化目標(biāo)。此外，通過垃圾滲瀝液回灌技術(shù)，溫度、濕度及氣體成分監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用，好氧修復(fù)后的填埋場可以達(dá)到《生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術(shù)要求》中的規(guī)定利用標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)在國際上相對成熟，在美國、德國、意大利等國已成功應(yīng)用。但在我國的研究起步較晚，首個(gè)實(shí)例是北京黑石頭消納場[3-4]，以及全國目前最大的垃圾填埋場好氧生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，即武漢金口垃圾填埋場好氧生態(tài)修復(fù)工程[5]。

好氧修復(fù)技術(shù)在工程運(yùn)用中，具有很多限制條件及影響因素，例如垃圾堆體的溫度、濕度、堆體的滲濾液水位[6]等，本研究主要針對堆體滲濾液水位變化對好氧技術(shù)的影響，來說明該技術(shù)在高滲濾液水位垃圾填埋場的適用性。

1 工程案例

1.1 案例一

案例一是安新縣留村垃圾填埋場好氧生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于安新鎮(zhèn)留村安新縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)西北面，占地面積67 畝，垃圾堆體面積45 畝，垃圾平均深度6 米，總垃圾堆放量約25 萬立方米，項(xiàng)目于2016 年3 月4 日正式開工建設(shè)，2019 年12 月18日完成該項(xiàng)目的治理運(yùn)行驗(yàn)收。工程采取好氧生態(tài)修復(fù)工藝，修復(fù)周期24 個(gè)月。修復(fù)目標(biāo)為主要指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術(shù)要求》（GB/T25179-2010）中表1 規(guī)定的中度利用指標(biāo)。

該項(xiàng)目主要工程內(nèi)容有：

（1）建井工程：抽氣井29 個(gè)、注氣井35 個(gè)、監(jiān)測井9 個(gè)和滲濾液收集井5 個(gè)；

（2）管道安裝約6000m；

（3）覆土工布完成約10000m2；

（4）現(xiàn)場土方覆蓋、回填約25000m3；

（5）管理房一座；

（6）設(shè)備安裝約40 臺（套）；

（7）好氧修復(fù)運(yùn)行18 個(gè)月。

項(xiàng)目運(yùn)行從2018 年5 月21 日開始，截止到2019 年12 月15 日，連續(xù)運(yùn)行18 個(gè)月，累計(jì)540 天，12,960 小時(shí)。為保證快速達(dá)到治理效果，設(shè)備前期均滿負(fù)荷運(yùn)行，后期運(yùn)行負(fù)荷適當(dāng)降低。累計(jì)注入空氣25,920,000 立方米，滲濾液回灌4,800 立方米，滲濾液收集約4,800 立方米。

在項(xiàng)目運(yùn)行過程中分三個(gè)階段對垃圾堆體進(jìn)行檢測，主要包括CH4，有機(jī)質(zhì)含量及堆體沉降量。定時(shí)對堆體滲濾液水位進(jìn)行監(jiān)測。

1.2 案例二

案例二為武漢岱山垃圾填埋場好氧生態(tài)修復(fù)工程，項(xiàng)目位于武漢江岸區(qū)岱山街岱山村，位于武漢城區(qū)東北面，漢黃路與堤邊路交叉路口附近，張公堤外，毗鄰府河與三環(huán)線，本工程修復(fù)范圍占地面積為4.1 萬平方米（60.84 畝），其中好氧管理區(qū)面積2.15 畝，治理垃圾量79.5 萬立方米。項(xiàng)目于2017 年9 月份正式開工，2019 年4 月份建設(shè)運(yùn)行驗(yàn)收，目前正處于運(yùn)行階段。修復(fù)治理完畢后擬作為環(huán)衛(wèi)基礎(chǔ)設(shè)施用地加以利用，主要考慮生態(tài)修復(fù)治理后填埋垃圾有機(jī)質(zhì)含量、滲濾液、填埋氣體甲烷濃度（CH4）、堆體沉降等指標(biāo)達(dá)到《生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術(shù)要求》（GB/T25179-2010）中規(guī)定的高度利用標(biāo)準(zhǔn)要求。

該項(xiàng)目主要工程內(nèi)容包括：

（1）建井工程：抽氣井181 個(gè)、注氣井163 個(gè)、監(jiān)測井17 個(gè)和滲濾液收集井17 個(gè)；

（2）管道安裝約13000m；

（3）調(diào)節(jié)池一座；

（4）現(xiàn)場土方覆蓋、回填約44900m3；

（5）管理房一座；

（6）設(shè)備安裝約213 臺（套）；

（7）好氧修復(fù)運(yùn)行15 個(gè)月。項(xiàng)目于2019 年10 月1 日正式開始運(yùn)行，目前正處于運(yùn)行階段，已運(yùn)行了10 個(gè)多月。

項(xiàng)目分階段運(yùn)行，并對每個(gè)階段進(jìn)行檢測，主要包括CH4，有機(jī)質(zhì)含量及堆體沉降量。定時(shí)對堆體滲濾液水位進(jìn)行監(jiān)測。

2 結(jié)果與討論

2.1 滲濾液水位監(jiān)測結(jié)果

2.1.1 安新項(xiàng)目滲濾液水位

安新垃圾填埋場東側(cè)有一水塘，與垃圾填埋場僅一堤之隔，在填埋時(shí)期，兩邊水系連通，導(dǎo)致填埋場垃圾長期浸泡在水下，垃圾滲濾液含量較大，項(xiàng)目建設(shè)后采取大量措施逐步降低水位，但由于地勢低洼，依然有較高的滲濾液水位，項(xiàng)目運(yùn)行階段分別于2018 年12 月及2019 年8 月對堆體的滲濾液水位進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，見下表：

從圖1 來看，填埋場滲濾液水位相對較高，且隨季節(jié)變化，雨季較高，平均在3 米以上，達(dá)到了填埋場一半的深度，枯水季節(jié)水位有所下降，但依然在2 米以上，占總深度的三分之一。

圖1 安新項(xiàng)目滲濾液水位對比圖

2.1.2 岱山項(xiàng)目滲濾液水位

項(xiàng)目位于武漢江岸區(qū)岱山街岱山村，位于武漢城區(qū)東北面，漢黃路與堤邊路交叉路口附近，張公堤外，毗鄰府河。項(xiàng)目建設(shè)初期，填埋場周邊及頂部均未做防滲處置，導(dǎo)致堆體內(nèi)滲濾液含量較高，2017 年開始整治以后實(shí)施了好氧修復(fù)及滲濾液處理，逐步減少堆體滲濾液含量。

項(xiàng)目建成后多次對滲濾液水位進(jìn)行監(jiān)測，見表2：

表2 垃圾堆體滲濾液水位圖

從圖2 來看，岱山垃圾填埋場滲濾液水位趨于5 米以上，約占總深度的三分之一，季節(jié)變化性不大，可能與項(xiàng)目的封場效果較好有關(guān)。

圖2 岱山項(xiàng)目滲濾液水位對比圖

2.2 分層垃圾有機(jī)質(zhì)含量

2.2.1 安新項(xiàng)目有機(jī)質(zhì)含量

分別于2016 年4 月23 日、2019 年1 月23 日、2019 年7 月18 日及2018 年11 月11 日對安新縣留村垃圾填埋場好氧修復(fù)區(qū)域進(jìn)行了垃圾有機(jī)質(zhì)樣品采集。分別進(jìn)行分析檢測，單次采樣總數(shù)30 個(gè)，樣品數(shù)量和分布符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)第三方公司北京新奧環(huán)標(biāo)理化分析測試中心檢測結(jié)果，經(jīng)過好氧修復(fù)運(yùn)行，垃圾填埋場中垃圾的有機(jī)質(zhì)含量明顯下降。從趨勢上分析，垃圾有機(jī)質(zhì)含量變化有明顯下降趨勢。上層垃圾下降趨勢明顯大于下層垃圾，且隨時(shí)間推移差距逐漸加大，偏離指數(shù)逐漸加大，分別為4.18%、6.58%、9.31%，見表3、圖3。

表3 安新項(xiàng)目垃圾分層有機(jī)質(zhì)含量

圖3 垃圾有機(jī)質(zhì)降解趨勢對比圖

2.2.2 岱山項(xiàng)目有機(jī)質(zhì)含量

岱山項(xiàng)目目前運(yùn)行了10 個(gè)多月，于2020 年10 月份進(jìn)行了第一階段的運(yùn)行檢測，對好氧區(qū)全區(qū)域進(jìn)行分層檢測，按不同深度分別取上、中、下三層，16 個(gè)取樣點(diǎn)，共計(jì)48 個(gè)樣，，樣品數(shù)量和分布符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

第三方公司北京新奧環(huán)標(biāo)理化分析測試中心對樣品進(jìn)行了有機(jī)質(zhì)的檢測，從結(jié)果來看，岱山項(xiàng)目垃圾有機(jī)質(zhì)在經(jīng)過好氧處理以后，降解效果呈現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，有機(jī)質(zhì)降解量上層依次大于下層，上、中、下層有機(jī)質(zhì)含量（均值）分別為：8.47%、12.06%、12.96%，見表4。

表4 岱山項(xiàng)目垃圾分層有機(jī)質(zhì)含量

3 結(jié)論

3.1 從安新項(xiàng)目的結(jié)果表明，垃圾填埋場在有滲濾液存在和沒有滲濾液的存在的情況下均能進(jìn)行好氧反應(yīng)，下降趨勢明顯。

3.2 從安新及岱山兩個(gè)項(xiàng)目來看，垃圾填埋場的滲濾液水位對堆體的好氧反應(yīng)有明顯的影響。在有滲濾液情況下和沒有滲濾液的情況下，好氧反應(yīng)具有明顯分層現(xiàn)象，安新項(xiàng)目上層垃圾下降趨勢明顯大于下層垃圾，且隨時(shí)間推移差距逐漸加大，偏離指數(shù)逐漸加大，分別為4.18%、6.58%、9.31%。同樣，岱山項(xiàng)目一階段的檢測結(jié)果表明，堆體在有滲濾存在的情況下，好氧反應(yīng)的有機(jī)質(zhì)含量同樣存在分層現(xiàn)象，上、中、下層有機(jī)質(zhì)含量（均值）分別為：8.47%、12.06%、12.96%。