垃圾填埋好氧生态修复案例武汉景弘环保文档格式.docx
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好氧生态修复技术系统结构图
3.技术特点及优势
序号
好氧生态修复技术特点及优势
1
修复周期短，将常规厌氧降解30~50年的时间缩短到2~3年；
2
渗滤液回灌，降低了渗滤液排放负荷和处理费用；
3
修复过程没有二次污染，封场后无需维护；
4
工程建设周期短，主体工艺设备模块化集成，可重复使用在其他项目，降低了建设投资；
5
垃圾填埋场经好氧生态修复技术治理并建设成公园等设施后，大大提高了周边土地利用价值。
三、应用场景
1.垃圾污染现状
随着国民经济的发展、城市人口的增加、城区面积的扩大，我国城市生活垃圾产生量保持稳步增长的趋势。
根据2007年统计数据，中国城市生活垃圾产生量为1.6亿吨。
在城市生活垃圾的处理方式中，填埋、堆肥、焚烧和其他分别占垃圾量的76.3%，2.6%，12.1%和9.0%，因此垃圾填埋是我国生活垃圾处理的最主要方式。
根据建设部统计，中国产生的这些生活垃圾中，44%进入卫生填埋场，5%被焚烧处置，2%被堆肥处理，29%被简易填埋，另外20%被随意丢弃、倾倒。
目前大量生活垃圾运到城郊裸露堆放，历年堆存量高达40多亿吨，侵占土地5亿多平方米，有200多个城市受生活垃圾的包围的困扰。
简易填埋、堆置等均应归为非控填埋，简易填埋场、简易堆放场则均称为非正规垃圾填埋场。
由此可知，中国城市生活垃圾中仅有44%进入受控填埋场，而有近一半（49%）的填埋场（堆放场）处于失控状态。
国家环保局统计，全国固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，每年因土壤污染造成的经济损失达200亿元。
2.垃圾填埋场存在问题
当前，直接填埋仍然是城市生活垃圾处理的主要方式。
一方面，随着城市化不断发展，城市人口不断增加，生活水平不断提高，填埋城市生活垃圾用地需求不断增加；
另一方面，城市用地也越来越紧，地价也越来越高。
如何节省城市的重要资源—土地，是当务之急，大势所趋。
而污染土地再开发利用，创造其最大利用价值是政府部门更关注和迫切需要解决的问题。
没有经过处理的垃圾场，特别是非正规填埋场对大气、地下水和垃圾场附近的土地造成严重污染，对环境和社会造成负面影响,其主要表现在:
①大气污染：
填埋场在厌氧条件下会产生大量的填埋气体，其成分主要为CH4和C02，还有少量的H2、N2、从、H2S等气体。
产生温室效应。
甲烷（CH4）气体是潜在的温室气体，会导致生态失衡，它对臭氧层的破坏是CO2的40倍，产生的温室效应比CO2高20倍，它对全球变暖的危害仅次于C02，居第二位。
存在爆炸隐患。
当沼气浓度达到爆炸极限（甲烷气5%-15%与空气混合）时，一旦遇到明火就会发生爆炸，对周围环境和人员构成威胁。
填埋气体还可产生令人讨厌的臭气，污染空气，对人体健康造成危害。
填埋气的恶臭气味会引起人的不适，其中含有多种致癌、致畸的有机挥发物。
这些气体如不采取适当措施加以回收处理，而直接向场外排放，会对周围环境和人员造成伤害。
由于垃圾降解产生填埋气稳定产气时间较长，可达到十几年甚至几十年，因此，即使封场后仍然会对场地上的建筑物和人员造成威胁。
②水污染：
垃圾填埋对水产生的污染主要来自于垃圾渗滤液。
这是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水淋刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的污水。
渗滤液成分复杂，其中含有难以生物降解的奈、菲等芳香族化合物、氯代芳香族化合物、磷酸脂、邻苯二甲酸脂、酚类类和苯胺类化合物等。
渗滤液对地面水的影响会长期存在，即使填埋场封闭后一段时期内仍有影响。
渗滤液对地下水也会造成严重污染，主要表现在使地下水水质混浊，有臭味，COD、三氮含量高，油、酚污染严重，大肠菌群超标等。
地下和地表水体的污染，必将会对周边地区的环境、经济发展和人民群众生活造成十分严重的影响。
③土壤污染。
城市生活垃圾中含有大量的玻璃、电池、塑料制品，它们直接进入土壤，会对土壤环境和农作物生长构成严重威胁，使垃圾填埋场占用后的土地几乎全部成为废地。
而在我国许多大城市及人口稠密的东南沿海城市，填埋场建设也存在着无地可用的问题。
3.技术来源
“好氧生物反应器”来源上世纪末美国研究的“填埋场生物反应器”，该技术是近二十年才出现的垃圾填埋场治理新技术。
目的是用科学的方法，使原有的垃圾加速降解，减少或解决垃圾场的环境污染，不仅可以增加垃圾场的使用空间，延长使用寿命，还能大大节省处理垃圾的用地。
以前，好氧法被广泛地用于垃圾堆肥、活性淤泥和有机废水的处理，但用于固体垃圾的处理，特别是对填埋垃圾的处理还是一个比较新的理念。
采用好氧生物法进行有机垃圾降解，就是将新鲜空气加压后，用管道注入垃圾深处，同时把垃圾中的二氧化碳等气体抽出，并对反应物的温度与垃圾气体进行监控，激活垃圾中的微生物再生，创造出一个比较理想的有氧反应环境，使反应达到最佳状态，从而加速有机物的降解，消除有毒有害物质的再生，从而使垃圾场场地重新利用成为可能。
这种方法，比传统的厌氧降解法提高降解速度30倍以上。
治理周期短，一般在1-3年时间内完成厌氧自然降解过程需要50-100年才能完成的垃圾降解稳定化历程。
好氧生物反应器技术可广泛应用在有垫层或无垫层的正规或非正规垃圾填埋场上，使用于封场后或正在运行的垃圾填埋场。
美国环保署和其他机构公认“好氧反应处理提高分解速率，减少有害和有气味气体的释放，并且提高渗滤液的品质。
这些优点对改造填埋场、减少污染具有重大的意义。
”在日本，有些垃圾填埋场设计使用了好氧反应器的处理方法，这种方法可以减少沼气的排放。
好氧反应能提高分解速率，减少有害和有味气体的排放，并且提高渗滤液的品质。
通过对垃圾简易填埋场进行好氧生态修复，2年确保堆体有机质含量、场区空气质量、填埋气体浓度、堆体沉降指标达到《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》规定的“中度利用”要求。
4.技术效益
1）环境效益
圾填埋场封场生态修复工程的实施将极大的改善填埋场及其周边的环境状况，带来良好的环境效益。
一方面，彻底消除垃圾长期堆填可能造成的环境污染和对周边环境的影响，消除环境与安全隐患；
另一方面，对治理后的场地进行绿化或园林建设等合理开发利用，将在治理污染之后产生显著的环境改善效应，有利于创造一个更加清洁、卫生的城市，有利于创造一个更加优美的工作和生活环境，有利于人民群众的身体健康。
2）社会效益
环境状况的改善的同时，还将带来极大的社会效益。
首先，垃圾填埋场产生的沼气影响周边居民的生活，渗滤液污染水体，通过治理能够根除填埋场的恶臭，彻底解决渗滤液问题，让老百姓呼吸新鲜的空气，饮用干净的水源，这完全符合中央提出的构建和谐社会的要求，因此其社会效益不言而喻。
第二，它将缓解广大市民对城市环境卫生状况的不满，提高市民对城市建设的满意率，增强市民的主人翁责任感。
第三，垃圾填埋场采取生态修复治理后，将主要用于公园的建设，作为永久性公园长期存在，将为市民提供一个新的大型的休闲娱乐场所，在改善城市环境的同时也使广大市民得到了更多的实惠。
第四，优美的环境也将创造一个良好的投资和旅游环境，对进一步扩大招商引资，促进经济可持续发展有着重要的意义。
3）经济效益
垃圾填埋场生态修复治理后用于公园建设，不产生直接的经济效益，但其间接经济效益不可轻视。
首先，垃圾填埋场经过修复治理后，即可在较短时间内实现综合开发利用，将需要20年以上的稳定化过程缩短至2年时间内，可大大节约长期维护管理费用。
第二，垃圾填埋场采取好氧降解快速稳定技术进行修复治理，是减少温室气体排放的措施之一，以色列的Taibee填埋场，C02减排量（可实现CO2减排14万吨）已获得《联合国气候变化框架公约》许可上市交易。
因此，对于垃圾填埋场治理，可以减少CO2排放量，这在全球范围内节能减排的大背景下，有着非常积极的经济意义。
第三，治理后的填埋场土地，由于污染和安全的问题已彻底解除，能够释放被污染的土地资源，符合国家关于可持续发展的战略方针，场地迅速实现复合利用用于公园建设，降低成本土地资源，也使需要20年以上时间闲置的场地在2年之内即可进行开发利用。
第四，该场地治理并建设公园等设施后，将使场地近周的环境条件得到显著改善，周边土地利用价值将会显著提升，周边土地的可利用性也将大大提高，使区域土地资源整体利用效果得以提升。
综上所述，本项目建设具有显著的经济、社会和环境效益，对城市建设与管理发展具有十分重要的意义。
四、应用实例
1.实施背景
金口垃圾填埋场位于武汉市张公堤城市公园西段，1998年为解决汉口地区的垃圾出路而兴建，日处理垃圾2000余吨，为当时武汉最大垃圾填埋场，长年的垃圾掩埋让这片土壤中积聚了大量的重金属、水质污染物，由于城市快速发展，垃圾场严重影响周边居民生活，市政府决定提前关闭金口垃圾填埋场。
金口垃圾场累计填埋垃圾量约为503万立方米，2005年6月，这座当时武汉最大的垃圾填埋场提前“退役”。
关闭后这里依然臭气刺鼻，成为周边居民投诉的焦点。
2.治理前的概况
金口垃圾填埋场关闭后，未进行按照国家标准要求进行封场，仅进行了较为简易的覆盖和撒种草籽绿化的工作，局部填埋年限较长的区域种有少量树木。
由于该场建设年代较为久远，建设标准和设施配套水平均较低，防渗方式为夫然粘土层防渗，填埋沼气采取沼气井导出直接排空，垃圾渗滤液收集后经过简单处理后排入市政污水管网，场区内污水处理系统已基本失去功能，填埋区域建有沼气井约100座，部分沼气井已损毁，填埋场严重影响周边环境。
场地污染物主要为：
垃圾层有机质含量较高，有机质含量介于7%与10%间，污染成份主要为NH3-N氮化物与氯化物污染；
填埋区内甲烷浓度较高，甲烷浓度介于4.3%-62.6%之间。
3.系统结构
1）气体系统
气体系统包括注气/抽气系统和气体净化系统，也是该技术的核心系统。
气体系统是指为了实现垃圾填埋场的好氧修复，向垃圾堆体中注入空气，并将反应生成的垃圾填埋气体抽取出来，处理达标后排入大气中，从而保证正常的好氧修复工艺和物质循环的系统。
清洁空气经注气风机加压进入配气站，分配到各二级管道中，最终注入到垃圾堆体。
空气加压后温度升高，需经换热器降温。
堆体内的气体经过气水分离后进入抽气风机，由风机抽吸至气体净化器进行洗涤、消除异味，最终排放至大气。
抽气、注气管道设置流量计和压力表，现场显示瞬时流量、累积流量以及气压，并将信号远传至中控室上位机中。
此外，为了实时监测垃圾堆体内气体浓度，监测井中布设气体采样管，并通过AEMS分析气体成份及浓度，为抽气、注气设备运行提供数据支持。
气体成份及浓度监测数据远传至中控室上位机。
气体系统工艺流程图如下：
气体系统工艺流程图
气体系统设备区
①抽气/注气子系统
注气子系统作用是通过注气风机将空气通过管路注入注气井中，以提高垃圾堆体的含氧量、保证好氧修复正常进行和加速堆体降解。
抽气/注气子系统风机设备
抽气子系统作用是抽取好氧反应过程中生成的垃圾填埋气和未参与反应或过量的空气。
两者相结合组成一个空气循环系统。
为了防止管道积水、堵塞，抽气、注气子系统可根据工作情况相互切换使用。
抽气、注气井是气体进出填埋场堆体的通气口，井内设置抽注气三级管道、温湿度监测套管。
其中，注气井设1根注气管道，抽气井设1根注气管道、1根温度检测套管。
抽气/注气子系统管路
此外，为了对垃圾堆体内部进行检测，填埋场区设置综合监测井，井内设1根温湿度监测套管、1根气体采样套管。
②气体净化子系统
抽气子系统抽出来的混合气体，通过风机送至气体净化系统进行处理。
气体净化系统主体为多级填料湿式净化塔，混合气体在塔内经过喷淋洗涤、降尘、降温和脱水后排入下一级处理单元。
塔内脱水填料层是净化塔的核心组成部分，起到分离气液的作用，同时还可以拦截废气中粉尘、颗粒物和絮状物。
多级填料湿式净化塔为圆形塔体，由贮液箱、水泵、填料层、喷淋段、进风段、布气层、支撑层、脱水填料层、出风段和排水系统等组成。
经多级预处理后的混合气体，存在可能的臭味污染问题。
本工艺采用把异味控制器安装在多级填料湿式净装置出口和烟囱之间的管路中的办法，异味控制器内的粒子为天然植物脱臭分子，该粒子通过分子间非极性相互作用与臭气分子发生非共价结合，从而大大稳定该类分子，降低其活性与刺激性，从而达到彻底去除臭味的效果。
经异味控制器处理后的混合气体通过离心风机引高至15米进行高空排放。
气体净化子系统工艺流程图
2）液体系统
液体系统包括渗滤液收集和回灌系统。
垃圾堆体内产生的渗滤液，通过潜污泵抽吸至收集池中，经过药剂调理达到回灌使用条件，再用输送泵回灌到垃圾堆体中，降低渗滤液外排处理负荷和费用。
为避免垃圾开挖恶臭肆逸，有效保证渗滤液自然收集，收集井采用竖向收集形式，四周钻梅花孔，包裹长丝土工布，通过浮球液位开关，控制潜污泵定期抽排渗滤液至收集池存储。
渗滤液收集井
渗滤液经过PH值调理后，达到回灌要求，经过泵输送至垃圾堆体内。
末端管道采用横井方式布设在垃圾堆体浅层，管道四周采用碎石填充，横井管道底部开梅花孔，让渗滤液以滴灌、渗流方式均匀回灌。
药剂调理罐
3）监测系统
通过先进的专用监测仪器，对垃圾堆体的温度、湿度、气体成份（LFG，包括CO2、CH4、O2、H2S等）和气体液体流量进行监测分析，并提供至中控室；
温湿度监测子系统：
将温湿度探头置入钻井中，根据垃圾堆体深度按上、中、下位置布设探头，经过数据采集器以GPS无线方式传输至中控室，实现实时、在线监控；
气体监测子系统：
在综合监测井内敷设气体采样管道，引至集中的气体监测分析仪，得到垃圾堆体内气体成份和浓度。
采样频率可以设置，采集数据可以上传至控制室。
气体监测分析仪
沉降监测子系统：
在修复区中间隔25m均匀布置沉降观测点，定期测量沉降数据，通过沉降趋势可以判定垃圾堆体的稳定性。
4）控制系统
控制系统是好氧修复运行管理的核心。
所有的监测信息和参数及时地被记录下来，专用软件对这些获取的数据进行分析和运算，然后，根据预设条件，得出最佳设备和设施运行参数，并由自动控制系统对设备和设施进行自动调节。
控制系统处理的主要监测数据包括监测系统所检测的全部项目：
垃圾填埋场的温度、湿度、垃圾填埋气产量及主要气体成分（CO2、CH4、O2、CO、H2S等）。
控制系统主要控制的设备和设施及参数主要包括：
渗滤液的注入量和注入速率、渗滤液的抽取量和抽取速率、渗滤液的正常存储量、空气注入系统注入空气的量和压力、空气抽取和排放系统抽取空气的压力和量等。
根据监测系统提供的数据，对功能设备、气体净化器、渗滤液泵等进行智能运行控制，以实现最佳运行效果。
主要由风机、泵等设备的控制系统组成。
潜污泵置于渗滤液收集井中，通过浮球液位控制，可以现场手动操作控制及自动控制2种方式。
阀门转换器，根据工艺控制需要，抽气、注气管路需要定期的进行切换，通过现场手动控制箱及远程中控室画面控制电动蝶阀组切换工作状态，实现管线切换功能。
风机系统是好氧生态修复的主要工艺设备，用电负荷大，采用现场就地控制及远程中控两种方式，变频调控风机转速，实现抽气注气风量的控制。
高度的自动化控制，减轻了工作人员的工作量，管理工作轻松便捷、扁平化，提高了工作效率，节约了运行成本。
5）动力及辅助系统
动力及辅助系统对整个系统提供动力和辅助功能，以保障整个系统的正常、稳定运行。
4.实施效果
1）有机质含量
垃圾中有机质含量由修复前的12.40%～13.38%下降至修复后的9.07%～10.23%，为垃圾稳定创造了必要的条件。
垃圾有机质平均降解趋势图
2）CH4浓度
CH4浓度平均值由修复前的11.3%～32.7%下降至修复后的0.6%～1.0%，CH4浓度最高值由修复前的50.2%～60.6%下降至修复后的2.7%～3.6%，经修复后气体中的CO2、CO、H2S等气体浓度也得到了有效的控制，同时提高了气体中O2的浓度，大大改善了空气质量。
气体浓度平均降解趋势图
3）地面沉降
垃圾堆体修复前地面沉降未达到稳定，修复过程中累积沉降51.73cm，修复后垃圾堆体基本趋于稳定，为用作公园等建设场地提供了条件。
地面沉降趋势图
金口垃圾填埋场治理前后数据对比表
项目
修复前
修复后
有机质含量
12.40%～13.38%
9.07%～10.23%
CH4浓度平均值
11.3%～32.7%
0.6%～1.0%
CH4浓度最高值
50.2%～60.6%
2.7%～3.6%
地面沉降
未稳定，修复中累积沉降51.73cm
趋于稳定
渗滤液COD
2327.3mg/L～3034.2mg/L
248.2mg/L～453.9mg/L
6
渗滤液BOD
1065.2mg/L～2271.6mg/L
124.6mg/L～197.1mg/L
通过好氧生态修复技术对武汉金口垃圾填埋场修复治理2年后，该垃圾场的堆体有机质含量、场区空气质量、填埋气体浓度、堆体沉降指标均达到《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》规定的“中度利用”要求。
填埋场场地利用标准一览表
低度利用
中度利用
高度利用
利用方式
人与场地非长期接触，主要包括草地、林地、农地等
人与场地不定期接触，主要包括小公园、运动场、运动型公园、野生动物园、游乐场、高尔夫球场等
人与场地长期接触，主要包括学校、办公区、工业区、住宅区等
利用范围
草地、农地、森林
公园
一般仓储或工业厂房
封场年限/a
较短，≥3
稍长，≥5
长，≥10
填埋场有机质含量
稍高，<
20%
较低，<
16%
低，<
9%
地表水水质
满足GB3838相关要求
堆体中填埋气
不影响植物生长
甲烷浓度≤5%
甲烷浓度5%~1%
甲烷浓度<
1%
二氧化碳浓度<
1.5%
场地区域大气质量
--
达到GB3095三级标准
恶臭指标
达到GB14554三级标准
堆体沉降
大，>
35cm/a
不均匀，（10~30）cm/a
小，（1~5）cm/a
植被恢复
恢复初期（以草本植物生长为主）
恢复中期（出现了乔灌木植物）
恢复后期（植物生长旺盛，包括各类草本、花卉、乔木、灌木等）
金口垃圾填埋场过去是一片废弃的土地，上面杂草丛生，可见塑料、布袋、橡胶等垃圾，垃圾场内有绿色的污水，顺着小沟渠流向低洼地带，散发阵阵腥臭味。
金口垃圾填埋场周边有银湖御园、银湖鑫城、卧龙丽景湾等近10个楼盘，周边居民约10万余人。
垃圾场里垃圾堆成山，周边居民经常可闻到阵阵臭味，严重影响到了居民的正常生活。
金口垃圾填埋场经修复后极大改善垃圾填埋场及其周边的环境状况，彻底消除垃圾长期堆填可能给周边居民造成的环境污染和安全隐患。
金口垃圾填埋场项目已于2014年7月通过竣工验收，各项指标均已达到合格标准，并在修复完成的项目上成功举办第十届中国（武汉）国际园林博览会。
这一项目让武汉市从巴黎捧回“C40城市气候领袖奖”的“最佳固体废物治理奖”。
金口垃圾填埋场经好氧生态修复技术治理后，由昔日脏乱不堪，路人掩鼻而过的垃圾场，已经变成了景色秀美的城市景观。
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