垃圾填埋場好氧生態修復技術與堆體滲濾液水位的特征研究

王浩文 邵靖邦 徐 濤

（武漢景弘生態環境股份有限公司，湖北 武漢 430061）

好氧生態修復技術是把垃圾填埋場建設成為一個巨大的好氧生物反應器，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。其基本原理是將垃圾填埋場視為一個巨大的“容器”，在填埋堆體中埋設注氣井、注液井和排氣井，使用高壓風機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，監控反應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，以此營造一個比較理想的有氧環境，使好氧微生物反應達到最佳狀態，從而加速垃圾場場地穩定[2]。

與傳統厭氧狀態相比，快速穩定化技術的最大優勢是治理周期短，在2～4 年內即可實現填埋場地的穩定化目標。此外，通過垃圾滲瀝液回灌技術，溫度、濕度及氣體成分監控技術的運用，好氧修復后的填埋場可以達到《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》中的規定利用標準。該技術在國際上相對成熟，在美國、德國、意大利等國已成功應用。但在我國的研究起步較晚，首個實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修復項目，即武漢金口垃圾填埋場好氧生態修復工程[5]。

好氧修復技術在工程運用中，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的影響，來說明該技術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修復項目，該項目位于安新鎮留村安新縣實驗中學西北面，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，項目于2016 年3 月4 日正式開工建設，2019 年12 月18日完成該項目的治理運行驗收。工程采取好氧生態修復工藝，修復周期24 個月。修復目標為主要指標均達到國家標準《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》（GB/T25179-2010）中表1 規定的中度利用指標。

該項目主要工程內容有：

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

（2）管道安裝約6000m；

（3）覆土工布完成約10000m2；

（4）現場土方覆蓋、回填約25000m3；

（5）管理房一座；

（6）設備安裝約40 臺（套）；

（7）好氧修復運行18 個月。

項目運行從2018 年5 月21 日開始，截止到2019 年12 月15 日，連續運行18 個月，累計540 天，12,960 小時。為保證快速達到治理效果，設備前期均滿負荷運行，后期運行負荷適當降低。累計注入空氣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。

在項目運行過程中分三個階段對垃圾堆體進行檢測，主要包括CH4，有機質含量及堆體沉降量。定時對堆體滲濾液水位進行監測。

1.2 案例二

案例二為武漢岱山垃圾填埋場好氧生態修復工程，項目位于武漢江岸區岱山街岱山村，位于武漢城區東北面，漢黃路與堤邊路交叉路口附近，張公堤外，毗鄰府河與三環線，本工程修復范圍占地面積為4.1 萬平方米（60.84 畝），其中好氧管理區面積2.15 畝，治理垃圾量79.5 萬立方米。項目于2017 年9 月份正式開工，2019 年4 月份建設運行驗收，目前正處于運行階段。修復治理完畢后擬作為環衛基礎設施用地加以利用，主要考慮生態修復治理后填埋垃圾有機質含量、滲濾液、填埋氣體甲烷濃度（CH4）、堆體沉降等指標達到《生活垃圾填埋場穩定化場地利用技術要求》（GB/T25179-2010）中規定的高度利用標準要求。

該項目主要工程內容包括：

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

（2）管道安裝約13000m；

（3）調節池一座；

（4）現場土方覆蓋、回填約44900m3；

（5）管理房一座；

（6）設備安裝約213 臺（套）；

（7）好氧修復運行15 個月。項目于2019 年10 月1 日正式開始運行，目前正處于運行階段，已運行了10 個多月。

項目分階段運行，并對每個階段進行檢測，主要包括CH4，有機質含量及堆體沉降量。定時對堆體滲濾液水位進行監測。

2 結果與討論

2.1 滲濾液水位監測結果

2.1.1 安新項目滲濾液水位

安新垃圾填埋場東側有一水塘，與垃圾填埋場僅一堤之隔，在填埋時期，兩邊水系連通，導致填埋場垃圾長期浸泡在水下，垃圾滲濾液含量較大，項目建設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，項目運行階段分別于2018 年12 月及2019 年8 月對堆體的滲濾液水位進行測量統計，見下表：

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

圖1 安新項目滲濾液水位對比圖

2.1.2 岱山項目滲濾液水位

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

項目建成后多次對滲濾液水位進行監測，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，季節變化性不大，可能與項目的封場效果較好有關。

圖2 岱山項目滲濾液水位對比圖

2.2 分層垃圾有機質含量

2.2.1 安新項目有機質含量

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區域進行了垃圾有機質樣品采集。分別進行分析檢測，單次采樣總數30 個，樣品數量和分布符合國家標準要求。

根據第三方公司北京新奧環標理化分析測試中心檢測結果，經過好氧修復運行，垃圾填埋場中垃圾的有機質含量明顯下降。從趨勢上分析，垃圾有機質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，且隨時間推移差距逐漸加大，偏離指數逐漸加大，分別為4.18%、6.58%、9.31%，見表3、圖3。

表3 安新項目垃圾分層有機質含量

圖3 垃圾有機質降解趨勢對比圖

2.2.2 岱山項目有機質含量

岱山項目目前運行了10 個多月，于2020 年10 月份進行了第一階段的運行檢測，對好氧區全區域進行分層檢測，按不同深度分別取上、中、下三層，16 個取樣點，共計48 個樣，，樣品數量和分布符合國家標準要求。

第三方公司北京新奧環標理化分析測試中心對樣品進行了有機質的檢測，從結果來看，岱山項目垃圾有機質在經過好氧處理以后，降解效果呈現明顯的分層現象，有機質降解量上層依次大于下層，上、中、下層有機質含量（均值）分別為：8.47%、12.06%、12.96%，見表4。

表4 岱山項目垃圾分層有機質含量

3 結論

3.1 從安新項目的結果表明，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行好氧反應，下降趨勢明顯。

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