垃圾填埋好氧生态修复案例武汉景弘环保

1、垃圾填埋场好氧生态修复技术一、公司简介武汉景弘环保科技股份有限公司成立于武汉东湖新技术开发区，注册资本1.38亿元，是新三板系统成份指数样本股，股票代码为 430284公司涉足大气 污染、水污染防治、固体废弃物处理处置等三个环保领域， 是通过立足自身核心 技术研发，可为用户提供综合治理一体化解决方案的高新技术企业。公司拥有环境工程（大气污染防治工程、固体废物处理处置工程、水污染防 治工程）专项乙级设计资质和环保工程专业承包贰级资质。公司的主营业务主要 有：环保工程咨询、环保工程设计、环保工程总承包、环保设备设计制造及安装、 环保设施运营及管理。景弘环保作为综合型高新技术企业，拥有30余项具备自

2、主知识产权的专利， 其中研发的多项环保领域关键技术达到国际先进水平。 包括垃圾填埋场好氧修复 技术、依托国家863计划，治理PM2.5的“静电激发袋式除尘技术及设备”、同 香港科技大学合作，联合研发的革命性的新型污水处理“SANI技术”等。公司拥有一支高素质的管理和技术团队，有着丰富的大型建设工程管理和项 目实施经验。同时，公司有强大的融资能力和融资背景。作为在全国企业股份转 让系统公开挂牌的上市公司，公司可以通过资本市场发行股票、公司债券、通过 海外金融机构发行债券等途径进行大额融资。景弘环保注重人才的培养和引进，注重企业文化及团队建设。“呵护碧水蓝天，捍卫景秀家园”是景弘环保不懈的追求，景

3、弘环保志在把更多更好的环保新 技术、新产品、新服务带到客户身边。二、技术简介1. 技术原理好氧生态修复技术是一种在好氧条件下加速垃圾的生物降解，以达到对垃圾填埋场生态修复目标的成套技术。好氧生态修复技术的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，通过管道和注气井，向垃 圾填埋场中注入空气，空气中的氧参与垃圾中有机质的降解反应， 在氧气和水的 参与下，通过以好氧为主的生物反应、生物化学反应、化学反应和物理作用，使 垃圾中的可降解有机物快速降解，同时将收集的渗滤液和其他液体回注至垃圾堆 体，使堆体中的有机物在适宜的含氧量、温度、湿度条件下，经好

4、氧微生物的作 用快速降解，使垃圾达到稳定状态，缩短垃圾分解的时间，垃圾中的污染物浓度 大幅度降低，消除其对环境的污染。在好氧修复过程中，垃圾填埋场产生的气体主要是二氧化碳。 通过排气井排 除垃圾堆体中的二氧化碳等气体，并带出好氧反应产生的热量。垃圾渗滤液不外 排，通过回灌直接消耗在垃圾填埋场中，对环境不产生危害。治理结束后，无污 染环境的气体和渗滤液产生。好氧生态修复技术原理图2. 系统结构好氧生态修复技术系统主要由5部分组成：气体系统、液体系统、监测系统、控制系统、动力及辅助系统中央控制垂统;O- 空气02'注气风机流量监测温度监测湿度监测气体监测LFG（好氧反应产生的气体）好寰反应

5、，垃圾降解速度比普通厌氧快20£0倍排筒抽气 凤机气体 净化!塗滤液回灌泵垃圾堆体好氧降解反应潘滤液回灌，保证良好的好氧反应条件渗滤液水系统；渗滤液渗滤液收集泵i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3050年的时间缩短到23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。二、应用场景1. 垃圾污染现状随着国民经

6、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

7、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 重要资源一土地，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

8、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： 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%-158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

9、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。 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

10、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。 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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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系统结构好氧生态修复技术系统主要由5部分组成：气体系统、液体系统、监测系统、 控制系统、动力及辅助系统。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

19、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

20、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：新鲜空气气体淨化磊统冷凝菠井注气站注气井渝屋监测达标排放修皋中的垃圾堆体温度监测湿度监测气体系统工艺流程图气体系统设备区抽气/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墨电- :;_l:f:-!-: .2:tir'_iI->5 f!:-z>a*v;r:J:!t :-a*a*v;-:*isll'l*!* nv;-:.-i:l-lBl,i4s 灼陽聲>-:;-1-=:|?:-«:-;:-:.:

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22、專聲 lr越攜糜 :;:!:爰;:;:;:!,閤羅犠越瞬踽 : = :=:宙!t:;:J:E:f: : :|- . : :»:.*:-!:!:!.:;:; :=:=:-5:-.:肉:-: _ :>,:»:!,-;-1:>-:L.L .il":-l>-.:«-:>K:.'l:-:-.: I»|- :-!;-1:'vll.*:. iE-!:«a!:rs m>.:-."l嵩:!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

23、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。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

24、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米进行高空排放高空排放排放凤管4异味扌空制盎|离心典

25、机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

26、监测仪器，对垃圾堆体的温度、湿度、气体成份（LFG，包括CO2、CH4、02、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

27、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（ C02、CH4、02、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

28、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，

29、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02的浓度，大大改善了空气质量。403530爲201S105o D o o o D . . . U- I I5 5 0 5 0IECH

30、4 (%)IKCO2 %)IK 02 (%)训 IK H2S (ppm)IK CO ippmtiwsE创！>Gorlo毀 £6L9m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。10沉眸里，cm地面沉降趋势图金口垃圾填埋场治理前后数据对比表序号项目修复前修复后1有机质含量12.40 %13.38 %9.07 %10.23%2CH4浓度平均值11.3% 32.7%0.6% 1.0%3CH4浓度最高值50.2% 60.6%2.7% 3.6%4地面沉降未稳定，修复中累积沉降51.73cm趋于稳定5渗滤液COD2327.3 mg/L 3034.2 m