垃圾填埋场好氧生态修复技术与堆体渗滤液水位的特征研究

王浩文 邵靖邦 徐 涛

（武汉景弘生态环境股份有限公司，湖北 武汉 430061）

好氧生态修复技术是把垃圾填埋场建设成为一个巨大的好氧生物反应器，好氧条件下通过微生物加速垃圾生物降解的成套治理技术。其基本原理是将垃圾填埋场视为一个巨大的“容器”，在填埋堆体中埋设注气井、注液井和排气井，使用高压风机将新鲜空气加压后通过管道和注气井注入垃圾深处，并把堆体中的二氧化碳等填埋气体抽出[1]。同时，监控反应堆体温度与垃圾气体成分，将收集的渗沥液和其它液体回注至垃圾堆体，激活垃圾中的微生物再生，以此营造一个比较理想的有氧环境，使好氧微生物反应达到最佳状态，从而加速垃圾场场地稳定[2]。

与传统厌氧状态相比，快速稳定化技术的最大优势是治理周期短，在2～4 年内即可实现填埋场地的稳定化目标。此外，通过垃圾渗沥液回灌技术，温度、湿度及气体成分监控技术的运用，好氧修复后的填埋场可以达到《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》中的规定利用标准。该技术在国际上相对成熟，在美国、德国、意大利等国已成功应用。但在我国的研究起步较晚，首个实例是北京黑石头消纳场[3-4]，以及全国目前最大的垃圾填埋场好氧生态修复项目，即武汉金口垃圾填埋场好氧生态修复工程[5]。

好氧修复技术在工程运用中，具有很多限制条件及影响因素，例如垃圾堆体的温度、湿度、堆体的渗滤液水位[6]等，本研究主要针对堆体渗滤液水位变化对好氧技术的影响，来说明该技术在高渗滤液水位垃圾填埋场的适用性。

1 工程案例

1.1 案例一

案例一是安新县留村垃圾填埋场好氧生态修复项目，该项目位于安新镇留村安新县实验中学西北面，占地面积67 亩，垃圾堆体面积45 亩，垃圾平均深度6 米，总垃圾堆放量约25 万立方米，项目于2016 年3 月4 日正式开工建设，2019 年12 月18日完成该项目的治理运行验收。工程采取好氧生态修复工艺，修复周期24 个月。修复目标为主要指标均达到国家标准《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》（GB/T25179-2010）中表1 规定的中度利用指标。

该项目主要工程内容有：

（1）建井工程：抽气井29 个、注气井35 个、监测井9 个和渗滤液收集井5 个；

（2）管道安装约6000m；

（3）覆土工布完成约10000m2；

（4）现场土方覆盖、回填约25000m3；

（5）管理房一座；

（6）设备安装约40 台（套）；

（7）好氧修复运行18 个月。

项目运行从2018 年5 月21 日开始，截止到2019 年12 月15 日，连续运行18 个月，累计540 天，12,960 小时。为保证快速达到治理效果，设备前期均满负荷运行，后期运行负荷适当降低。累计注入空气25,920,000 立方米，渗滤液回灌4,800 立方米，渗滤液收集约4,800 立方米。

在项目运行过程中分三个阶段对垃圾堆体进行检测，主要包括CH4，有机质含量及堆体沉降量。定时对堆体渗滤液水位进行监测。

1.2 案例二

案例二为武汉岱山垃圾填埋场好氧生态修复工程，项目位于武汉江岸区岱山街岱山村，位于武汉城区东北面，汉黄路与堤边路交叉路口附近，张公堤外，毗邻府河与三环线，本工程修复范围占地面积为4.1 万平方米（60.84 亩），其中好氧管理区面积2.15 亩，治理垃圾量79.5 万立方米。项目于2017 年9 月份正式开工，2019 年4 月份建设运行验收，目前正处于运行阶段。修复治理完毕后拟作为环卫基础设施用地加以利用，主要考虑生态修复治理后填埋垃圾有机质含量、渗滤液、填埋气体甲烷浓度（CH4）、堆体沉降等指标达到《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》（GB/T25179-2010）中规定的高度利用标准要求。

该项目主要工程内容包括：

（1）建井工程：抽气井181 个、注气井163 个、监测井17 个和渗滤液收集井17 个；

（2）管道安装约13000m；

（3）调节池一座；

（4）现场土方覆盖、回填约44900m3；

（5）管理房一座；

（6）设备安装约213 台（套）；

（7）好氧修复运行15 个月。项目于2019 年10 月1 日正式开始运行，目前正处于运行阶段，已运行了10 个多月。

项目分阶段运行，并对每个阶段进行检测，主要包括CH4，有机质含量及堆体沉降量。定时对堆体渗滤液水位进行监测。

2 结果与讨论

2.1 渗滤液水位监测结果

2.1.1 安新项目渗滤液水位

安新垃圾填埋场东侧有一水塘，与垃圾填埋场仅一堤之隔，在填埋时期，两边水系连通，导致填埋场垃圾长期浸泡在水下，垃圾渗滤液含量较大，项目建设后采取大量措施逐步降低水位，但由于地势低洼，依然有较高的渗滤液水位，项目运行阶段分别于2018 年12 月及2019 年8 月对堆体的渗滤液水位进行测量统计，见下表：

从图1 来看，填埋场渗滤液水位相对较高，且随季节变化，雨季较高，平均在3 米以上，达到了填埋场一半的深度，枯水季节水位有所下降，但依然在2 米以上，占总深度的三分之一。

图1 安新项目渗滤液水位对比图

2.1.2 岱山项目渗滤液水位

项目位于武汉江岸区岱山街岱山村，位于武汉城区东北面，汉黄路与堤边路交叉路口附近，张公堤外，毗邻府河。项目建设初期，填埋场周边及顶部均未做防渗处置，导致堆体内渗滤液含量较高，2017 年开始整治以后实施了好氧修复及渗滤液处理，逐步减少堆体渗滤液含量。

项目建成后多次对渗滤液水位进行监测，见表2：

表2 垃圾堆体渗滤液水位图

从图2 来看，岱山垃圾填埋场渗滤液水位趋于5 米以上，约占总深度的三分之一，季节变化性不大，可能与项目的封场效果较好有关。

图2 岱山项目渗滤液水位对比图

2.2 分层垃圾有机质含量

2.2.1 安新项目有机质含量

分别于2016 年4 月23 日、2019 年1 月23 日、2019 年7 月18 日及2018 年11 月11 日对安新县留村垃圾填埋场好氧修复区域进行了垃圾有机质样品采集。分别进行分析检测，单次采样总数30 个，样品数量和分布符合国家标准要求。

根据第三方公司北京新奥环标理化分析测试中心检测结果，经过好氧修复运行，垃圾填埋场中垃圾的有机质含量明显下降。从趋势上分析，垃圾有机质含量变化有明显下降趋势。上层垃圾下降趋势明显大于下层垃圾，且随时间推移差距逐渐加大，偏离指数逐渐加大，分别为4.18%、6.58%、9.31%，见表3、图3。

表3 安新项目垃圾分层有机质含量

图3 垃圾有机质降解趋势对比图

2.2.2 岱山项目有机质含量

岱山项目目前运行了10 个多月，于2020 年10 月份进行了第一阶段的运行检测，对好氧区全区域进行分层检测，按不同深度分别取上、中、下三层，16 个取样点，共计48 个样，，样品数量和分布符合国家标准要求。

第三方公司北京新奥环标理化分析测试中心对样品进行了有机质的检测，从结果来看，岱山项目垃圾有机质在经过好氧处理以后，降解效果呈现明显的分层现象，有机质降解量上层依次大于下层，上、中、下层有机质含量（均值）分别为：8.47%、12.06%、12.96%，见表4。

表4 岱山项目垃圾分层有机质含量

3 结论

3.1 从安新项目的结果表明，垃圾填埋场在有渗滤液存在和没有渗滤液的存在的情况下均能进行好氧反应，下降趋势明显。

3.2 从安新及岱山两个项目来看，垃圾填埋场的渗滤液水位对堆体的好氧反应有明显的影响。在有渗滤液情况下和没有渗滤液的情况下，好氧反应具有明显分层现象，安新项目上层垃圾下降趋势明显大于下层垃圾，且随时间推移差距逐渐加大，偏离指数逐渐加大，分别为4.18%、6.58%、9.31%。同样，岱山项目一阶段的检测结果表明，堆体在有渗滤存在的情况下，好氧反应的有机质含量同样存在分层现象，上、中、下层有机质含量（均值）分别为：8.47%、12.06%、12.96%。