武漢景弘生態(tài)環(huán)境股份有限公司 王浩文，邵靖邦，徐濤

垃圾填埋場(chǎng)好氧生態(tài)修復(fù)技術(shù)是把垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)成為一個(gè)巨大的好氧生物反應(yīng)器，通過人為通入空氣，給堆體造成有氧環(huán)境，在好氧環(huán)境下，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(chǎng)視為一個(gè)巨大的“反應(yīng)器”，在填埋堆體中通過埋設(shè)注氣井、抽氣井和滲濾液抽排井，使用鼓風(fēng)機(jī)將新鮮空氣加壓后通過管道和注氣井注入垃圾堆體深處，并把堆體中的二氧化碳等填埋氣體抽出，凈化后排放[1]。同時(shí)，監(jiān)控反應(yīng)堆體溫度與垃圾氣體成分，充分調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，將收集的滲瀝液和其他液體回注至垃圾堆體，激活垃圾中的微生物再生，以此營(yíng)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(chǎng)場(chǎng)地穩(wěn)定[2]。

與傳統(tǒng)厭氧修復(fù)技術(shù)（即封場(chǎng)技術(shù)）相比，好氧修復(fù)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是治理周期短，在2-3年內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)地的穩(wěn)定化目標(biāo)。此外，通過導(dǎo)入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(chǎng)可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化場(chǎng)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(guó)際上相對(duì)成熟，在美國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)已成功應(yīng)用。但在我國(guó)的研究起步較晚，首個(gè)實(shí)例是北京黑石頭消納場(chǎng)[3][4]，以及全國(guó)目前最大的垃圾填埋場(chǎng)好氧生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，即武漢金口垃圾填埋場(chǎng)好氧生態(tài)修復(fù)工程，也是目前修復(fù)后利用最好的好氧生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目[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、堆體的滲濾液水位等，本研究主要針對(duì)外界環(huán)境的溫度變化對(duì)好氧技術(shù)的影響，來說明該技術(shù)在北方高嚴(yán)寒地區(qū)的應(yīng)用前景。

一、工程案例

（一）工程概況

本研究主要以安新縣留村垃圾填埋場(chǎng)好氧生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目為背景來研究，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(wàn)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。

（二）主要工程內(nèi)容

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(cè)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(chǎng)土方覆蓋、回填約25000m3；（5）管理房一座；（6）設(shè)備安裝約40臺(tái)（套）；（7）好氧修復(fù)運(yùn)行18個(gè)月。

（三）治理目標(biāo)

根據(jù)合同要求，本項(xiàng)目在運(yùn)行完成之后要求達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化場(chǎng)地利用技術(shù)要求》（GB/T-251792010）規(guī)定的中度利用要求，價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）填埋場(chǎng)有機(jī)質(zhì)含量：低于16%。

（2）堆體沉降：相對(duì)均勻，10-30cm/a。

（3）堆體中填埋氣甲烷濃度：1-5%。

（四）運(yùn)行過程

安新縣留村垃圾填埋場(chǎng)的修復(fù)運(yùn)行從2018年5月21日開始，截至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(duì)垃圾堆體進(jìn)行檢測(cè)，主要包括CH4，有機(jī)質(zhì)含量及堆體沉降量。每日對(duì)堆體溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

二、結(jié)果與討論

（一）溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果

1.環(huán)境溫度

根據(jù)安新地方氣象局監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了項(xiàng)目運(yùn)行期間冬季的大氣溫度數(shù)據(jù)，即2019年10月份至2020年3月份的溫度，見下圖，其中包括平均高溫、平均低溫即極限低溫。從圖1中可以看出安新縣整個(gè)冬季平均低溫均在0℃以下，極限低溫甚至在-14℃。

圖1 安新縣冬季溫度分布圖

2.堆體溫度

項(xiàng)目在運(yùn)行過程中對(duì)堆體溫度實(shí)施在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，本文截取了項(xiàng)目2018年10月份至2019年3月份的溫度數(shù)據(jù)，見表1。

表1 項(xiàng)目垃圾堆體監(jiān)測(cè)的平均溫度

從環(huán)境溫度與堆體溫度對(duì)比圖可以看出，堆體溫度與環(huán)境溫度有相同的趨勢(shì)線，但是堆體溫度總體與要高于環(huán)境溫度，且相對(duì)比較穩(wěn)定，受環(huán)境溫度影響較小，總體保持在15℃-25℃，適宜好氧微生物生存。（見圖2）

圖2 環(huán)境溫度與堆體溫度對(duì)比圖

（二）垃圾有機(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(duì)安新縣留村垃圾填埋場(chǎng)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(cè)，單次采樣總數(shù)30個(gè)，樣品數(shù)量和分布符合國(guó)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(cè)試中心檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)過好氧修復(fù)運(yùn)行，垃圾填埋場(chǎng)中垃圾的有機(jī)質(zhì)含量明顯下降。運(yùn)行6個(gè)月后，垃圾有機(jī)質(zhì)的含量從17.82%降低至13.82%；運(yùn)行12個(gè)月后，垃圾有機(jī)質(zhì)含量降低為11.02%；運(yùn)行18個(gè)月之后，垃圾有機(jī)質(zhì)含量降低為9.01%，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中度利用垃圾有機(jī)質(zhì)含量要求，甚至接近高度利用要求。

從趨勢(shì)上分析，垃圾有機(jī)質(zhì)含量變化有明顯下降趨勢(shì)，且處于指數(shù)狀態(tài)下降，即在運(yùn)行前一階段下降速率較快，最后垃圾堆體已經(jīng)基本穩(wěn)定。（見表2、圖3）

表2 項(xiàng)目運(yùn)行階段有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖3 垃圾有機(jī)質(zhì)平均降解趨勢(shì)

（三）堆體沉降

堆體年平均沉降觀測(cè)為第三方檢測(cè)公司的河北大地?cái)?shù)字信息技術(shù)有限公司，根據(jù)其2019年3月20日和2019年10月21日的觀測(cè)成果報(bào)告，截至2019年10月31日，年平均沉降為2.9cm，其中（2019.03-2019.10）平均沉降1.7cm。治理前期堆體沉降較明顯，隨后沉降趨勢(shì)變緩。達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中度利用垃圾沉降要求，甚至接近高度利用要求。（見表3、圖4）

表3 項(xiàng)目運(yùn)行階段有堆體沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖4 垃圾堆體沉降趨勢(shì)圖

（四）環(huán)境空氣質(zhì)量及垃圾氣體成分

1.環(huán)境空氣質(zhì)量

2019年12月3日由北京新奧環(huán)標(biāo)理化分析測(cè)試中心對(duì)治理區(qū)域進(jìn)行了環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)，結(jié)果顯示兩期5個(gè)點(diǎn)位的二氧化硫、可吸入顆粒物、二氧化氮、硫化氫、臭氣濃度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-2012的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB14554-93“惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值二級(jí)新擴(kuò)改建”標(biāo)準(zhǔn)值：20。（見表4）

表4 項(xiàng)目運(yùn)行階段環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.垃圾填埋氣體成分

垃圾填埋場(chǎng)氣體成分分析主要以甲烷濃度判斷，其背景值填埋氣體甲烷濃度平均為5.69%，最高達(dá)10.3%。

在修復(fù)運(yùn)行期間，垃圾氣體在線檢測(cè)儀（AEMS）實(shí)時(shí)對(duì)填埋氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示填埋氣體中甲烷含量在開始運(yùn)行第1個(gè)月內(nèi)迅速下降至5%以下，隨后甲烷含量進(jìn)一步減小，目前甲烷含量低于0.5%，部分現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的甲烷濃度略高，最大值為1.68%，低于5%。（見表5、圖5）

表5 項(xiàng)目運(yùn)行階段垃圾甲烷氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖5 垃圾填埋氣甲烷平均降解趨勢(shì)圖

二氧化碳、一氧化碳、硫化氫濃度在運(yùn)行期間有一定波動(dòng)性，但總體趨勢(shì)為逐漸下降。

三、結(jié)論

（1）項(xiàng)目在冬季運(yùn)行時(shí)，堆體溫度與環(huán)境溫度有相同的趨勢(shì)線，但是堆體溫度總體與要高于環(huán)境溫度，且相對(duì)比較穩(wěn)定，受環(huán)境溫度影響較小，總體保持在15℃-25℃，適宜好氧微生物生存。

（2）好氧生態(tài)修復(fù)工藝對(duì)垃圾填埋場(chǎng)治理效果顯著：有機(jī)質(zhì)含量有明顯下降趨勢(shì)，且處于指數(shù)狀態(tài)下降，即在運(yùn)行前一階段下降速率較快，最后垃圾堆體已經(jīng)基本穩(wěn)定；氣體中甲烷含量在開始運(yùn)行第1個(gè)月內(nèi)迅速下降至5%以下，隨后甲烷含量進(jìn)一步減小，且趨于穩(wěn)定，其他氣體總體為下降趨勢(shì)；堆體沉降在治理前期較為明顯，隨后沉降趨勢(shì)變緩。

（3）生活垃圾填埋場(chǎng)好氧修復(fù)工藝在北方低溫地區(qū)仍然有較好的處理效果，在工程結(jié)束后，治理的檢測(cè)結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)要求，即：填埋場(chǎng)有機(jī)質(zhì)含量：低于16%；堆體沉降：相對(duì)均勻，10-30cm/a；堆體中填埋氣甲烷濃度：1-5%。