1、390垃垃圾圾填填埋埋场场好好氧氧生生态态修修复复施施工工工工法法1 1前前言言当前，直接填埋仍然是城市生活垃圾处理的主要方式。随着城市化不断发展，城市用地也越来越紧张，城市生活垃圾填埋用地急速增加。而旧有的垃圾填埋场开发再利用，是节约城市土地资源的重要措施之一。但是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了严重污染，对环境和社会造成负面影响。如何进行开发再利用是当务之急、大势所趋，是政府及社会现阶段急需解决的问题。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。采用好氧生态修复法2、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，并对反应物的温度及产生的气体进行监控，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，使氧化反应达到最佳状态，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。2 2工工法法特特XX有限公司在武汉园博园工程施工中对金口垃圾填埋场进行生态修复治理过程，对好氧生态修复技术进行总结并形成本工法，其关键技术为“海绵园博园建造与场地生态修复及织补关键技术”主要创新点之一，成果经XX公司组织鉴定，整体达到国际先进水平。点点2.0.1 治理周期短垃圾填埋场好氧生物反应器(SA3、BR)技术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 13 年时间内完成厌氧自然降解过程所需 50100 年才能完成的垃圾降解稳定化及无害化历程。2.0.2 绿色环保、安全由于有机物经好氧处理的产物是 CO2、H2O 等取代了传统厌氧反应的 CH4、NH3、H2S 等，减少了甲烷气(CH4)的排放，确保了施工过程的安全，同时可以降低温室效应，保护我们的大气层。由于好氧生物反应使垃圾堆体中的温度升高，垃圾堆的蒸发量增大，而垃圾渗滤液回流通过垃圾堆体中，水分蒸发使渗滤液减少 8590%；在渗滤液会回灌的过程中，渗滤中的污染物被垃圾吸附，特别是对氨氮和金属难降解的污染物，有良好4、的吸附作用，降低相关污染物在渗滤液中浓度，特别是有机物和氨氮的浓度，因此将垃圾中有害物质对土壤、大气、水体环境的影响将减少最低程度。由于好氧生物反应时放热反应，垃圾堆体温度升高，可以有效杀灭垃圾中的病原菌，减少对环境的危害。2.0.3 经济可靠垃圾渗滤液由于其成分复杂，污染地下水和地表水，收集后单独处理的难度大，投资和运行的费用高，是目前垃圾填埋场问题的焦点所在。好氧生物反应器技术通过将渗滤液循环，分散在填埋场中，增加固体的湿度，不仅可以提高垃圾中有机物的降解速率，而且可以大大降低渗滤液产生量和污染浓度，从而节省处理投资和运行费用。3913 3适用范围适用范围好氧生态修复技术可广泛应用在有垫层5、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，实现垃圾填埋场的稳定化生态修复和土地资源再生利用。4 4工艺原理工艺原理垃圾填埋场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，在封闭的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，同时设置渗滤液收集井、渗滤液回灌井，将收集的渗滤液和其他液体回注至垃圾堆体，通过综合监测井和控制系统对反应物的温度、湿度和垃圾气体进行6、监测，使堆体中的有机物在适宜的含氧量、温度、湿度条件下，经好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。5 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程图 5.1-1 垃圾填埋场好氧生态修复施工流程图5.2 操作要点操作要点5.2.1 场地平整和边坡修理施工顺序为：去除地表植被土边坡修理平整并压实库底清运杂土库底腐质土清除库底土方平整压实。1 去除地表植被土。除去库区范围内的草木及其根基及其赖以生长的腐质土，挖入老土 100300mm。清除时采用人工与挖掘机配合进行，自上而下分层分段作业。清7、理出来的杂土，边坡较缓地带，采用推土机顺坡推至库底，自卸汽车运走；边坡较陡的地带，采用人工抄板推下库底后运出。2 边坡修理平整并压实。边坡坡度不得大于 1:4，以确保堆体温度，同时便于做库体防渗层。对于相对较高的地表要清平，对于凹陷的地表，采用红粘土回填并夯压实（密实度95%），清平达到要求后，整个边坡要用 10t 压路机压实 12 遍。对于边坡较陡的地方，压路无法开行，采用打夯机配合人工夯实 12 遍。3 库底平整压实。库底平整压实前，要先清除边坡修理下的杂土，然后挖去库底腐植土并入392老土 100300mm，最后才可以进行平整压实。平整压实采用铲运机进行土方短距调配，压路机（10t）进行8、辗压，次数 23 遍。图 5.2.1-1 垃圾填埋场修坡整形5.2.2 建井工程垃圾填埋场清表并采用粘土覆盖压实后，按设计井位测定各类井的位置，主要包括抽气井、注气井和渗滤液收集井以及综合监测井。钻井采用螺旋钻机钻孔，由于垃圾体内有大量填埋气体，且垃圾固结性较差，选用该法施工，不能用干钻法（干钻法一方面在钻井过程中容易垮塌,同时存在填埋气体与空气混合形成爆炸性混合物的可能），因而只能用泥浆护壁法或套管护壁法进行钻井。钻井施工流程如下所示：准备工作，包括现场准备和钻机（桩机）准备。钻机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直偏差不大于 1。控制钻孔或套管深度，确保钻孔偏差在100mm 范围内。长螺旋钻9、孔在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间。拔管速度应控制在 1.21.5mmin 左右。及时下入套管，防止井壁坍塌。在成井后，进行洗井作业。洗井完成后，安装管道和相应设备。1 注气井通过注气井向垃圾堆体注入空气，保持垃圾堆体中的含氧量，以保证好氧修复过程中好氧反应的正常进行，加速降解。注气井直径 50mm，布井方式为网格状，纵横向间距 25m；采用直径 200mm 的中空螺旋钻机在垃圾堆体己经设定的井位钻孔，井深到达垃圾层底界再向下 20cm，在钻井完成后，垂直安装 DN50HDPE 防腐套管,HDPE 花管外包裹 150g/m2 土工布，花管开孔竖向每组间隔 100mm，每组 4 个，孔径10、 6mm，梅花状分布,以使注入的高压空气能顺利地通过周围的砾石向垃圾中迁移。在套管和井壁之间，中部以下填充透气性良好的 16-32mm 砂砾，其粒度比较均匀，最小粒径大于套管的圆孔或条孔孔径；上部采用 1.5m 厚膨润土灌注，保证良好的密封效果。垃圾填埋场中全部的注气井、空气管道的高压鼓风机，构成了空气注入系统。注气井详见图 5.2.2-1。393图 5.2.2-1 注气井2 抽气井抽气井用来抽取垃圾堆体中好氧反应生成的气体和过量的空气，并通过气水分离器、生物过滤器处理后排放。抽气井同时兼做注水井，用于好氧反应液体添加，保证反应环境中的水分和湿度条件。抽气井的结构与注气井完全相同，布井方式为网11、格状且与注气井相间排列，注气井施工与注气井施工同时进行，施工方法也与注气井相同；垃圾填埋场中全部抽气井、空气管道和高压引风机构成抽气系统。3 渗滤液收集井填埋场底部渗滤液汇集，特别是雨季降雨导致的渗滤液位升高和集聚，将对气体的注入和抽出造成影响，渗滤液收集井内安装专用的渗滤液泵，当渗滤液达到设定液位，渗滤液泵将渗滤液抽出汇集至渗滤液收集池；当好氧反应需供水时，再将渗滤液输送至渗滤液回灌沟回灌至垃圾堆体，确保垃圾堆体好氧反应的需水量。渗滤液收集井按井间距 50m 的作用范围进行等间距布置，先用钻机在已经确定的井位钻孔，钻孔的直径为 120cm，井深到达垃圾层底界再向下 20cm，内置 DN80012、HDPE 管作为渗滤液提升井，为保证渗滤液收集井能良好的工作，HDPE 管周围填充压实粘土、膨润土作为保护层，滤液收集井见图 5.2.2-2。钻孔后初步测量水位深度，根据渗滤液水位确定 HDPE 管的开孔高度，要求开孔高度在渗滤液初见水位 1.0m 以上，并采用粒径 16-32mm 的碎石填充于有孔管周围以起到导渗的作用。渗滤液提升井中的碎石导排层外围包裹 300g/m2 的有纺土工布，起到一定的过滤作用，防止碎石层和开孔管的堵塞。图 5.2.2-2 渗滤液收集井3944 综合监测井各种监测项目的监测和采样点根据垃圾填埋场的实际情况合理布置，以保证其具有代表性和客观性，综合监测井采用网格式布置13、，井间距 50m。监测井中安装有温度传感器、湿度传感器、气体采样接口，本系统包括对垃圾堆体的温度、湿度、气体成分等进行在线监测，以优化运行参数。同时对地下水、地表沉降进行监测。温度由设置在监测井中的温度传感器进行测量。在监测井中，根据井深设置监测点。温度传感器的信号通过线路传输到监测系统的记录器中。湿度由设置在监测井中的湿度传感器进行测量。湿度传感器的信号通过线路传输到检测系统的记录器中。气体成分监测通过现场安装的现场气体检测装置进行监测。现场气体检测装置通过安装在监测井中的采样接口进行采样，经导线传输，将监测结果直接传输到场区边的 AEMS 数据处理器中。监测井采用中空螺旋钻钻孔，孔径 2014、0mm，内插 DN110HDPE 传感器套管、DN50HDPE 气体检测管套管和 DN10HDPE 气体检测管，HDPE 套管均自垃圾底 2m 垂直向上开始设置。套管上开孔共三组，每组开孔 500mm，均为竖向每组间隔 100mm，每组 4 个，孔径 6mm，梅花状分布。5.2.3 渗漏液回灌沟通过渗滤液回灌沟向垃圾堆体内添加液体(水或渗滤液)，以保持垃圾堆体的湿度，加快垃圾的好氧降解反应，同时减少渗滤液的排放。渗滤液的回灌采用沟渠回灌，场内布置一套渗滤液回灌系统，渗滤液回灌管与场内的抽注气管铺设在同一管沟内，渗滤液通过渗滤液回灌管将渗滤液输送至渗滤液回灌沟。渗滤液回灌管采用 HDPE 管，热15、熔焊接。每条渗滤液回灌支管上，每间隔 50m 纵向布置 1 个渗滤液回灌沟，渗滤液回灌沟长 50m，宽 2m，深 1m，采用人工配合小型挖机开挖，沟内铺设 HDPE 回灌花管，热熔焊接，沟内填充级配碎石，碎石粒径为 40-100mm。回灌沟铺设间距为 50m，依地势水平布置，渗滤液回灌管沟施工图见图 5.2.3-1。图 5.2.3-1 渗滤液回灌管沟施工图5.2.4 管道工程注气管道、抽气管道和渗漏液回灌主管均敷设在综合管沟内，综合管沟采用人工配合机械开挖，振动碾压实，管道采用 HDPE 管，热熔焊接，管道施工完成后用清水冲洗并进行水压试验，验收合格后管沟内采用粗砂填充密实。395图 5.2.16、4-1 综合管沟5.2.5 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）、渗滤液成分、渗滤液的 pH 值、地下水的成分和 pH 值等。也包括环境温度、湿度等其它气候条件。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17、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。图 5.2.5-1 数据采集与控制系统5.2.5 封场覆盖各类井及管道系统施工完成后进行封场覆盖，保持填埋堆体的气密性，使抽气、充气尽量达到均匀要求，提高气体传导效率。好氧处理区的防渗材料选用 50cm 厚的压实粘土层，振动压路机分层压实。好氧处理区覆盖系统自下至上的层次组成依次为：基础层：现状覆盖与建筑垃圾回填层；防渗层：采用 50cm 厚的压实粘土层，压实度不小于 0.95，渗透系数小于 110-7cm/s；排水层：场顶采用 20050mm 复合材料速排龙，复合材料速排龙用 300g/m2 有纺土工布包裹安装；边坡采18、用 15.5mm 厚复合土工排水网；396植被层：分两层，下层为覆盖支持土层，厚度为 50cm，渗透系数要求大于 110-4cm/s；上层为营养土层，营养土可以外购农田耕植土或用普通土掺 10%(体积比)的东北草炭营养土。图 5.2-7 场顶防渗层施工图 5.2-8 场顶速排龙施工5.2.7 设备调试和运行维护工程建设施工完成和系统设备调试完毕后，进行治理维护运行，保证运行中甲烷气的安全问题和渗滤液对水体的污染问题。通过监测治理区域堆体内的气体成分变化，调节气体的注入和抽排，使堆体保持在一个最佳的厌氧反应状态，保证其在安全范围内运行。6 6材料与设备材料与设备6.0.1 施工机械设备表 6.019、.1-1 施工机械设备配备表序号序号机械或设备名称机械或设备名称型号型号数量数量用途用途1多功能液压步履式螺旋钻KYZJ6T-21M2 台钻井2长螺旋钻机CFG-262 台钻井3反铲挖掘机CAT323D8 台清表、转运4推土机D806 台场平5装载机ZL504 台土方装车6自卸汽车12T10 台转运7吊车10T2 台管道吊装8振动碾YS16TCA252 台压实9振动压路机12t4 台封场压实39710洒水车5T2 台降尘11插入式振捣器100 型6 台混凝土振捣12空压机20m32 台钻井充气13热熔焊机50-800mm4 台管道焊接6.0.2 工艺设备表 6.0.2-1 工艺设备表序号序号设20、备名称设备名称型号型号数量数量用途用途1注气风机50m3/min12 套注气2抽气风机50m3/min12 套抽气3气体过滤装置满足流量1 套抽出气体过滤4渗滤液泵20m3/min25 套渗滤液收集5气体分析仪AEMS4 套气体分析、监测6温度传感器0-100500 只温度监测7温湿度传感器0-100%/0-100100 只温度、湿度监测8温度采集处理装置70 套温度采集处理9湿度采集处理装置35 套湿度采集处理10控制系统PLC2 套数据分析、调节7 7质量控制质量控制7.1 质量标准规范和检验方法质量标准规范和检验方法7.1.1 通过好氧生态修复治理后，确保垃圾填埋场中有机质含量、渗滤液、21、填埋气体甲烷浓度、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）规定的要求，修复治理后垃圾填埋场达到高度利用的要求。7.1.2 根据标准及设计的要求，垃圾填埋场生态修复效果委托专业检测单位进行检测，须满足如下指标：表 7.1.2-1 垃圾填埋场场地修复利用标准表主要技术指标主要技术指标目标值目标值有机质含量9%堆体中填埋气甲烷浓度1%，二氧化碳浓度1.5%地表水水质满足 GB3838 相关要求场地区域大气质量达到 GB3095 二级标准恶臭指标达到 GB14554 二级标准堆体沉降小，15cm/a7.2 施工质量保证措施和管理办法施工质量保证措施和管理办22、法7.2.1 进场的管道、土工布、钢筋、水泥等材料必须有产品合格证书及试验检测资料，对接收的每批材料，必须按照有关规定进行进场检验和验证，认真查验供方的资质证明、营业执照、产品生产许可证、质量检验证明及顾客满意度相关资料，交付后服务的证据、支持能力等，确保其各项质量指标符合和满足工程质量要求，不符合要求产品不得进入施工现场。7.2.2 机械设备进场后应做好检验和验证工作，对各种机械、设备按照采购合同文件的要求，严格进行验证，确保其技术状态良好，运转正常，能够达到应有的施工能力和要求。7.2.3 确保各类井位准确，管道系统密封性良好，满足规范及设计要求。7.2.4 设备安装后进行调试，联合运行验23、收，确保设备系统正常运行。3987.2.5 实时对垃圾填埋场中与好氧修复有关的各种参数进行监测和检测。根据监测和检测结果，及时调节各种控制参数，使好氧反应快速、稳定地进行。7.2.6 重视堆场尾水检测工作，保证尾水各项参数达到设计及规范要求标准后排放。7.2.7 严格“三检”制度，“三检”即：自检、互检、交接检。上道工序不合格，不准进入下道工序，上道工序必须为下道工序服务，即提供可靠的质量保证。8 8安全措施安全措施8.1 综合安全保障措施综合安全保障措施8.1.1 各班组把安全工作纳入生产经营范围，实现安全生产岗位责任制，内部签订安全生产协议书，做到分工明确，责任到人，奖罚分明。8.1.2 24、加强安全教育，提高全员安全意识，开工前进行安全教育和安全培训，上岗前进行安全技术交底，使现场施工人员了解施工区域内的危险源危险点。8.1.3 每道工序开工前，编制详细的安全技术方案和实施措施，报审批后，及时做好施工技术及安全交底，并在施工过程中督促检查。8.1.4 施工过程中需防沼气爆炸，主要措施包括：汽车发动机排气孔安装防火罩；所有电器均进行防爆保护；每台钻机配置一台防爆鼓风机，在钻井的同时通过风管向钻孔内及附近吹入空气，大幅度稀释垃圾填埋场气体中甲烷浓度；钻井和筑井现场配置灭火器材等。8.2 施工机械安全保障措施施工机械安全保障措施8.2.1 施工现场实施机械安全管理及安装验收制度，施工机25、械、机具和电气设备，在使用前按照安全技术标准进行检测，经检测合格后方可使用。8.2.2 各类机械操作员，必须持证上岗，严禁无证操作。对驾驶员、机械操作人员定期进行 安规教育。严禁酒后驾驶车辆和操作机械，车辆严禁“三超”，禁止使用“带病”的车辆、机械和超负荷运转，并坚持“三查一检”制。8.2.3 机械设备在施工现场集中停放。严禁对运转中的机械设备进行检修、保养。机械作业的指挥人员，指挥信号必须准确，操作人员必须听从指挥，严禁违令作业。8.2.4 对机械设备、各种车辆定期检查，对查出的隐患按“三不放过”的原则进行处理，并制定防范措施，防止发生机械伤害事故。全部机械均应分别制定安全操作规程，并挂牌上26、墙。8.3 用电安全措施用电安全措施8.3.1 现场移动式电器设备必须使用橡胶绝缘电缆，横过通道必须穿管埋地敷设。8.3.2 配电箱、开关箱使用 BD 型标准电箱，电箱内开关必须完好无损，接线正确，电箱内设置漏电保护装置；开关箱与用电设备实行一机一闸保险。8.3.3 所有用电设备按规定安装漏电保护装置，并有良好的接地保护措施。9 9环保措施环保措施9.0.1 严格按照绿色施工导则建质2007223 号、环境管理体系要求及使用指南（GB/T24001）和地方有关施工现场环境保护管理规定中各项要求进行施工。9.0.2 加强施工机械管理，确保现场使用的设备具有良好的机况，正确维护施工设备静噪器，尽量27、减少施工设备噪声。9.0.3 合理布置施工场地，生产、生活设施尽量布置在规定范围以内，保护自然环境。9.0.4 在施工期间，根据对建筑工地管理的有关规定，严格对会产生粉尘的施工项目采取洒水、规划操作流程、加强场地清洁管理等措施，车辆出工地时应进行冲洗，防止随车带走泥土，同时对运输土石方等的车辆采取密闭措施，防止沿线抛洒，污染城市环境。9.0.5 运行期间，填埋气体通过抽气系统进入设备区的 LFG 气体净化器，最终实现达标排放。3999.0.6 污水首先集中收集至渗滤液收集池，经调理后参与回灌，剩余部分送至场区预建渗滤液调节池统一处理。1010效益分析效益分析传统的垃圾转运异地处理造价为 16028、 元/吨，好氧生态修复技术综合造价约为 37 元/吨，金口垃圾填埋场好氧生态修复垃圾处理总量约 322 万吨，共节省费用（160-37）元322 万吨=39606万元，同时大大节约了长期维护管理费用。经工程实践证明，垃圾转运异地处理周期至少 7 年，采用好氧生态修复技术工期缩短至 2 年，节约工期约 5 年。表 10-1 效益分析对比表序号序号比较因素比较因素原位好氧生态修复原位好氧生态修复转运异地处理转运异地处理1造价37 元/吨160 元/吨2工期2 年7 年3环保减少有害和有味气体的排放，渗滤液回灌参与好氧反应开挖转运过程释放有害气体，造成环境污染4社会效益原位好氧生态修复后可作为园林用29、地再生利用需大量的垃圾焚烧发电厂或新的卫生填埋场接纳1111应用实例应用实例11.1 武汉市金口垃圾填埋场好氧生态修复治理武汉市金口垃圾填埋场好氧生态修复治理武汉金口垃圾填埋场总面积 40.86 公顷，垃圾量约 503 万 m，按填埋堆体特征分为四个区，北部扩征区为区，南部填埋库区又分为、三个区。其中区面积为 6.40 公顷，填埋垃圾平均厚度为 13m，垃圾总量约为 83 万 m；区面积为 14.93 公顷，填埋垃圾平均厚度 15m，垃圾量为 224 万 m；对污染程度较重、稳定化程度低的区和区采用好氧生态修复施工工艺进行治理，治理后垃圾场作为第十届中国国际园林博览会主会场进行园林建设。工程名称：武汉市金口垃圾填埋场生态修复工程（区）工程地点：湖北省武汉市东西湖区实物工作量：83 万方施工日期：2013.102015.6应用效果：良好图 11.1.1-1 武汉市金口垃圾填埋场好氧生态修复设备400武汉市金口垃圾填埋场好氧生态修复治理工程名称：武汉市金口垃圾填埋场生态修复工程（区）工程地点：湖北省武汉市东西湖区实物工作量：224 万方施工日期：2013.102015.6应用效果：良好图 11-2 武汉市金口垃圾填埋场好氧生态修复效果