国务院近日在国发〖2014〗31号印发"关于促进旅游业改革发展的若干意见"中明确指出;"改革完善旅游用地管理制度,年度土地供应要适当增加旅游业发展用地.推动土地差别化管理与引导旅游供给结构调整相结合,进一步细化利用荒地,荒坡,荒滩,垃圾场,废弃矿山,边远海岛和石漠化土地开发旅游项目的支持措施.财政部,发展改革委,旅游局等2015年6月底前出台具体措施"旅游业是现代服务业的龙头,它和我国稳增长,调结构,促改革的发展背景是紧密联系的,是保持发展新常态的一个重要的突破点.值得注意的是,本次"意见"可操作性非常强,而且突出了土地和财政金融政策扶持的作用.国家在构建一个以增加土地供应为主,财政金融支持为辅的大力促进发展旅游业的'优先发展战略政策大系统."
近些年来我国旅游事业发展迅猛,相关政策措施及时到位,尤其是已实行多年的大,小长假制度促生城市周边园林景区的开发建设.旅游业的良性发展主要依赖于旅游资源的有效开发和良好的景区基础设施建设,而这一切的首要前提是环境保护和可持续发展.
1.2.1侵占土地;据住建部调查统计;我国每年产生的垃圾总量约10亿吨,由于近些年城市疯狂"大拆大建",其生活垃圾与建筑垃圾的比值为6:4.时至今日仍有大量生活垃圾和建筑垃圾被源源不断地偷运到城郊或景区内裸露堆放,历年堆存量高达50多亿吨,侵占土地6亿多平方米,也造成严重环境污染
1.2.2污染水体;生活垃圾及其所产生的渗滤液会造成地面水体和地下水体的污染,是一种危害性极大的,直接影响人民身体健康的有机物,重金属和病原微生物三位一体的重要污染源.
1.2.3污染大气;垃圾填埋场会产生大量的填埋气体,造成大气污染.一般有机固体垃圾降解的产气量为0.012-0.045m3/kg其主要成分是甲烷和二氧化碳,甲烷的含量约为50-60%,二氧化碳的含量约为40%.
生活垃圾无害化治理一直是中国城乡经济发展进程中已成燃眉之急而又争议四起的领域.目前中国绝大多数的大中城市深陷"生活垃圾围城"困局,许多地方甚至是城市建筑已经包围了旧有的垃圾填埋场.我国垃圾填埋场主要分为非正规垃圾填埋场和正规垃圾填埋场.在二十世纪之前我国的填埋场基本上全部是不符合环保规范的非正规垃圾填埋场,全国661个城市,如按平均每一个县,市辖区只有一个非正规垃圾填埋场计算,则全国就有3519个.据有关部门统计现具有较大规模的非正规垃圾填埋场已超过3000多座,历史形成的中,小型非正规垃圾填埋场更是多如牛毛无法统计,特点是分布无序,数量庞大,管理不到位,恶性污染事故不断.尤其是部分地处城市中心,旅游景区或生态保护区内的垃圾填埋场,更是与周边环境形成了强烈的景观污染和环境视觉反差,污染程度更为严重.这些"致命硬伤"严重制约著城市发展和旅游景区的经济效益和旅游文化事业的发展,也极大地影响着周边区域的开发建设.
垃圾填埋场是一种特殊的的土地资源其生态系统和功能严重退化同时其美学价值的使用功能也被严重破坏.如能通过生态治理修复达标,实现废弃污染土地价值的再生利用并通过景观设计实现区域生态系统可持续发展对土地资源实现深度利用和发展文化旅游事业及提升周边土地的使用价值,具有重要的现实意义.一些发达国家在这方面早已走在了前面,且开发应用了一批先进成熟的治理技术
资金是填埋场治理工作的重要保障.城市化进程的加快和旅游业的大发展都需要大量的土地资源和政策上的倾斜与扶持,填埋场修复成功后释放的土地资源使用价值为这种发展提供了巨大的空间,而这种发展也为填埋场的治理提供了经济基础.这也是政府和建设投资方的动力所在.基于此,因地制宜,有针对性的科学的选择好垃圾填埋场的治理方向和治理工艺,实现以较少投资和快速治理并且收到较好的治理效果和土地收益的目标.达到社会效益,环境效益和经济效益的有效统一.在当今全国土地资源极其匮乏且宝贵的大环境形势下,尤显重要
二,垃圾填埋场治理成景区/公园的成功范例;
2.1北京石景山黑石头生活垃圾填埋场地处规划中的全民体育健身文化中心区域,占地14万平方米,填埋总量约140万立方米,属于非正规填埋场.是国内首个引进美国"好氧生物反应器"技术快速治理生活垃圾填埋场项目.经过两年的实际运行取得了明显的治理效果,经检测;垃圾可降解有机物平均含量降至3.1%,场地面平均沉降0.68米,甲烷平均浓度从38.9%降至3.0%以下.治理后本项目所有指标均满足国标(GB/T25179-2010)中填埋场中度开发利用标准,部分关键指标已达到高度开发利用要求,顺利通过验收.2012年中国环境卫生协会专家组评审会实地考核了各项指标,给予了高度评价和认可,建议推广.见图;
2.2城市生态湿地公园开发建设是恢复城市生态呼吸功能的重要手段.如于2004年封场的长春金钱堡简易垃圾填埋场地处规划中的长东北城市生态湿地公园中生态恢复区的"涓流云影"景观区域.总面积为26.5公顷,垃圾总量约为240万立方米,对环境污染十分严重.见图
根据吉林省环保厅 "采取就地封场,生态恢复等措施,在垃圾堆体稳定化后进行园林种植和景观设置,建成后对外开放"的批示.采用了好氧生物反应器加速填埋场稳定化技术进行治理,现工程已进行至后期垃圾场稳定化运行阶段,前期设施运行治理效果显著.
2.3,2012年北京丰台国际园林博览会的园址上原是一处未填满的占地24.3公顷,深30多米的大垃圾坑,通过巧妙构思,因地借势,生态修复等综合措施,变成了有多级跌水瀑布群,花团锦簇,景观别致的'锦绣谷'王牌游览区,是园林博览会的点睛之笔.在废弃垃圾场地上建设园博园是一个新创举,具有重大的生态修复示范意义,是生态文明建设的具体实践.无独有偶,2015年第十届武汉国际园林博览会主会场也是选在汉口的京口生活垃圾填埋场上建设,该填埋场周边已经被高档住宅区,赛马场,高尔夫球场和环城路所包围,治理难度很大.建设方案最终采用"垃圾好氧生物反应器"技术将垃圾场快速治理修复后再进行地上景观建设.该项目进展神速,6月份设备管线已经安装完毕,现已进入运行降解阶段.见图;
从以上成功的治理范例不难看出;这种治理功能是双向的,一方面可以将城区内或城区外的垃圾填埋场治理成公园绿地或游览景区.而另一方面也可以将仍然存在于旅游景区,自然生态保护区内的老旧垃圾填埋场治理成已经无害化可利用的土地资源,拔掉了"眼中钉",恢复了生态功能.
异位治理是将垃圾填埋场中的垃圾搬迁转运出去.该方法仅适用于垃圾存量较小的老旧填埋场,在有新的大型卫生填埋场可以在收取一定处理费用的基础上同意接纳,运距适当,接纳处置费用合理的情况.从本质上讲只是一种要付出高昂运输和挖掘费用的垃圾污染物搬迁,根本没有解决无害化治理的问题.并且在实施过程中存在垃圾开挖和搬迁过程中环境污染(臭气扩散,渣土播撒,蚊蝇粉尘污染等),安全控制(沼气外泄),消纳地点选择,工程周期长等问题.对于中,大型垃圾填埋场的治理来讲,这种所谓的"异位治理"的方法不可取.
原位治理是在垃圾场原地对垃圾进行治理.也是现今积极推广的治理形式.
原位治理的方案有四种;分别为原地封场治理,原地筛分治理,厌氧型反应器治理和好氧型生物反应器治理.这四种治理工艺各有其特点,通过几次工程实践与效果综合比较已经证实;其中的好氧型生物反应器降解工艺是工艺较先进,技术含量较高,治理时间最快,为政府或建设方体现经济利益最大,为社会创造环境效益较好的一种可持续发展环境治理手段,
从上表中可以看出好氧反应器在非正规垃圾填埋场的治理方面具有其他方案不可比拟的多项优势,美国环保局对垃圾好氧生物加速治理工艺的评价是,"好氧反应处理提高分解速率,大量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."
原地加速降解治理就是将垃圾填埋场变为生物反应器,有控制地促进生活垃圾中可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质(Humicsubstance,HS)转化的生物化学过程.改变填埋场中的物理和化学条件,建立符合微生物生长的环境,利用微生物的作用,加速垃圾中可生物降解有机物的分解,可以大大缩短填埋场的垃圾填埋时间.原地加速降解治理主流形式主要为厌氧反应器和好氧反应器两大类.由于厌氧的反应强度较之好氧反应强度低,需要的时间较长,而且厌氧反应不可避免的产生甲烷气等填埋气体,而且渗滤液的产生量不会减少.相反好氧反应器不存在这些问题优势十分明显.但好氧反应器的投资较厌氧反应器高,施工技术和运行操作工艺要求较高.
图1固体好氧生物反应器(SABR)
好氧生物反应法治理垃圾填埋场的原理是通过在填埋堆体中埋设注气井,注液井和排气井,向垃圾堆体内注入空气,并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,经好氧微生物的作用来实现快速降解,缩短垃圾分解的时间.同时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部分热量.抽出来的气体通过装有有机生物填料的生物反应滤箱过滤并反应后排入大气,不会对大气形成二次污染.有机物好氧生物反应式如下:
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所产生的CH4,NH3,H2S等,垃圾渗滤液又回流到垃圾堆体中,因此将垃圾中的有害物质对土壤,大气,水体(地表水,地下水)环境的影响将减少到最低程度.同时由于减少了甲烷气(CH4)的排放(CH4的吸热量是CO2的 21倍),可以降低温室效应,保护地球的大气层.由于好氧生物反应时的放热反应,使垃圾堆体中的温度升高,可以有效杀灭垃圾中的病原菌,极大地减少对环境的危害.治理后的垃圾场由于已实现稳定化和无害化,可进行社会环境有效利用,和有条件的商业或工业土地开发.
固体好氧生物反应器(SABR)技术比传统的填埋场自然降解提高降解速度30倍以上.整个治理周期短,包括施工期和运转降解期在内南方一般为两年,北方一般为两年半至三年.相当于垃圾填埋场自然降解50-100年的效果.工程实施后将迅速恢复垃圾填埋场的生态环境并还原成有价值的土地资源.
据测算;当生活垃圾垃圾含水率为45-50%时,其渗滤液的产量约为70-75kg.垃圾渗滤液由于其成分复杂,严重污染地下水和地表水,收集后单独处理的难度极大,投资和运行的费用高,是目前所有垃圾填埋场问题的焦点所在.通过将渗滤液循环,分散回收滴灌在填埋场中,增加了固体废弃物的湿度,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处理的难度,从而节省投资和运行费用.同时由于垃圾堆体中的温度升高,水分的蒸发量大,渗滤液的量减少.在渗滤液回灌的过程中,渗滤液中的污染物被垃圾吸附,特别是对氨氮和重金属难降解的污染物,有良好的吸附作用,降低相关污染物在渗滤液中的浓度.
4.3 垃圾降解率和反应条件:
垃圾降解速率(甲烷产生速率)和气候区域条件有关,而垃圾降解程度是决定未来土地利用类型的关键因素.
主要控制的工艺参数是:温度,湿度和垃圾中的氧气浓度.
完整的好氧降解反应分为三个阶段;即起始阶段,反应阶段和稳定阶段.
"垃圾好氧生物反应器"系统组成包括以下三个部分,如图2所示:
1)填埋场区域内抽气,注气,渗滤液收集和注液系统,排气系统.
4)这些治理设备可以反复多次使用,设备使用次数最少为3-4次,每次使用2年,使用寿命为6-10年.
2-3年治理周期(一般情况下)内,将达到以下目标:
(1)治理后填埋场垃圾堆体内可降解有机物质(BDM)含量≦3%;
(2)治理后填埋场垃圾堆体内部沼气浓度≦1.5%;
(4)垃圾堆体地面将会产生10%~20%的沉降后,填埋场状态稳定,不再沉降,沉降率≦0.02%/年.
从国外的实用经验并结合我国目前执行的填埋场利用标准看,生活垃圾填埋场采用生物反应器技术治理达到无害化和稳定化后的土地的用途,可有以下几个方面:
1中度利用;恢复为旅游景区,运动和文化娱乐用地.如公园,野生动物园,游乐场,运动场,高尔夫球场,航空站等.
由于垃圾填埋场的特殊性,每一种土地用途都需要对垃圾降解后的土壤和环境情况,进行有针对性的相关数据分析处理,稳定性观察和管理.因此我们建议在治理的同时,需要结合该区域现时的建设需要和未来的规划,做好有针对性的工作.
5.2治理工程投资(建设和运行=达标)
按垃圾存量单位投资估算一般为每立方米25~35元左右.(按2013年中标价)
5.3潜在的土地增值辐射收益;
填埋场治理后,向国家申请新增开发土地指标将会非常容易,同时对周边地区的环境改善,尤其是对项目周边用于可商业开发土地的增值有着非常强烈的辐射作用,难以估量.
5.4潜在的减排交易收益;
在全球合作减排机制(CDM)框架下的全球碳市场交易规模在2009年已经达到87亿吨,交易额达1440亿美元.该技术已成为国际上公认的可以减少温室气体排放的措施之一,全球第一个采用好氧反应器治理封场的垃圾填埋场----以色列的Taibe'e填埋场的CO2减排量(减排14万吨CO2),获得"联合国气候变化框架公约"(UNFCCC)的许可,成功上市成交.我国现已经在上海设立了碳交易市场.今后取得减排补贴,实现效益的途径要比以前简单顺畅的多,我国一般单座大中型生活垃圾填埋场占地面积约30-40公顷,填埋量约400-600万立方米,保守估计减少CO2排放量也有40万吨左右.我们在填埋场治理项目立项之时,就可以准备向国家相关机构申请CO2减排CDM项目的立项工作,以便尽早获得减排补贴,实现效益.
工程开始一般要进行垃圾堆体和场地的整理,然后实施各类井的设置和管线铺设,以及相关设备的安装等.施工组织工作均按图纸要求和有关规定执行,但应特别注意以下两点;
依据"生活垃圾填埋污染控制标准"的规定,进场即开始进行探孔检测可燃气体并记录.特别注意开挖区和相邻区域沼气排放井内沼气浓度,应采取相应的安全措施(开挖阻气沟,暂停开挖,设置气井抽气装置等).
在危险工位安置甲烷气体报警装置,如前沿挖掘机安装可燃气体报警器,报警值设定为1.25%浓度,边挖掘边检测.在挖掘过程中,如遇报警立即停机,人员撤离危险区域,报告现场指挥和安全人员,立即启动"可燃气体浓度超标处置预案".
施工过程中严格执行国家,主管部门制订的有关安全生产的规定和长春市建筑施工现场安全防护标准等.贯彻"安全第一,预防为主"的方针,确保垃圾堆放场在整治的过程中能够符合安全卫生条例,保障生产工人的安全与健康,在设计中严格遵循"工业企业设计卫生标准","建筑防火设计规范"和其他设计规范及标准.
严禁任何人员拾火种进入作业区,并在库区周边设置警告牌.无关人员和车辆不得入内.
建立行之有效的规章制度,定期检查安全卫生措施,建立安全档案,安全作业,采取措施降低甲烷浓度.将事故的隐患消除在萌芽之中.
工程设计要按照业主方对未来填埋场区域治理后的利用模式为原则进行.对抽气,注气,渗滤液收集和注液系统,生物好氧反应器的控制系统,以及生物好氧反应器综合监测系统相关设备和仪表进行设计和选型.
6.3.1空气注入与填埋气抽出系统:
2)抽气和注气井:井可采用中空螺旋钻机,或实心螺杆螺旋钻机.
3)抽注气管线及阀门:抽注气气管线分为三级管线,管径根据不同的通气量而确定得.运行中抽气井和注气井将根据实际转换功能,即抽气井可以用作注气井,注气井用作抽气井.该功能则由多功能换向阀组完成.
4)抽气排放系统:气水分离器,活性炭过滤器消除排气中水分,有害有味气体,安全排放.
1)渗滤液收集井:填埋场底部渗滤液的汇集,特别是雨季降雨导致的渗滤液液位升高和集聚,将对气体的注入和抽出产生一定影响,
2)渗滤液抽取泵:根据填埋场相关设计运行规范要求,采用无电驱动的气动泵.该泵可自动运行,当渗滤液达到设定液位,压缩空气将驱动气动渗滤液泵将渗滤液排出至渗滤液收集管,
设工艺过程监控系统.该系统包括:一台监控计算机,一套组态软件,上位通讯系统,集线器,一台打印机,不间断电源(UPS)等.该系统具有以下功能:
①采集生产过程的工艺参数,设备运行状态.
②通过监控管理计算机CRT动态显示工艺流程图,工艺参数,设备运行状态.
③建立数据库,长时间保存各种工艺参数,运行数据,报警数据,故障数据,并自动生成趋势曲线.通过对数据及参数进行分析,为改进工艺运行方案,提高生产效率提供可靠依据.
④打印各式生产运行报表,报警数据表,故障报表;以及各种图形,曲线;还可对CRT图形画面进行彩色硬拷贝.
④通过通讯总线与PLC进行通讯.向PLC发布命令,并接收PLC传送的信息.
⑤设不间断电源(UPS),向控制系统提供电源并保证在停电故障时系统仍能在一定的时间内安全可靠地运行.
控制室设置可编程序控制器(PLC),UPS电源.PLC采用模块化结构,方便远期扩展.UPS向自控设备及相关检测仪表提供可靠电源.监控内容如下:
①注水装置:水位,水泵等设备的状态监测,控制及参数检测.
②风机房:负责SEA/AI风机等的状态监测,控制及参数检测.
③填埋场:注气井,抽气井温度;垃圾气体温湿度监测井温度,湿度;垃圾气体监测井气体分析.
由于垃圾堆体中的好氧环境的建立和微生物的驯化,需要一定的时间,而且微生物消化分解有机物需要时间,因此填埋场好氧治理与其他工程不同之处在于,需要在现场有1.5-2年左右周期的带负荷降解运行时间,同时需要对运行中设备进行监测和及时维护,而且要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.
① 运行模式1液体注入与高温降温模式,该模式无空气注入,仅注水和抽气;
② 运行模式2好氧运行模式,该模式空气注入,注水和抽气按程序平衡运行;
③ 运行模式3高湿条件模式,该模式仅将空气注入,并抽气,无水注入;
④ 运行模式4停机监测模,该模式停止将空气注入和抽气,无水注入,但仍处于监控数据收集和控制模式.
系统运行检测参数由两部分组成,一部分参数需实时检测,以确保每天每时的好氧治理系统与反应过程安全有效,称之为基本参数;一部分参数只需定期检测,这些参数可以为进一步判定分析好氧生物反应效果,提高运行效率提供数据实验依据,称之为辅助参数.日常运行检测控制的基本参数为:
7.1可降解有机物的含量;当可降解有机物的含量为40~60%时,好氧降解的效果最好.
7.2可降解有机物的组成;在好氧条件下可以进行快速降解的有机组分主要有食品垃圾,纸类,杂草和树叶.速度较慢的有纺织物,橡胶,皮革,木头类,杂物和可降解塑料等.普通塑料属不可降解有机物.
7.3垃圾的含水率;垃圾中有机物的分解,微生物的生长繁殖,水是保持生物活性必不可少的条件.垃圾填埋场好氧降解的最佳含水率为40~50%.当含水率大于60%时,环境将向厌氧方向转化,垃圾降解速度明显降低.当含水率小于30%时,由于不能满足微生物的正常生长需要,有机物分解速度变慢.
7.4.氧浓度;氧气是好氧反应的必要条件,是好氧微生物赖以生存的物质条件.垃圾填埋场好氧反应的适宜氧浓度为15~21%.当氧浓度低于10%时将严重抑制好氧反应的进行.
7.5.温度;填埋场好氧降解的适宜温度以35~55℃为宜.当温度低于15℃或高于70℃时,微生物将进入休眠状态或大量死亡,好氧降解反应变的缓慢甚至停止.
7.6.碳氮比;有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化.微生物自身的碳氮比约为5:1.微生物吸收利用1份氮时需要消耗利用25份有机碳,在此范围内效果最好.
7.7.PH值;垃圾好氧反应的最佳PH值为6.5~7.5
7.8.气体迁移条件;良好的气体迁移条件,是保证好氧降解反应正常进行的必要条件.主要方面包括垃圾的通气性,气体抽排管线分布的合理性和覆盖层的密闭性.
1. 本工艺技术的市场推广符合国家发展旅游事业政策的要求和可持续发展的战略方针.直接经济效益和间接经济效益均有体现,具有显著的经济,社会和环境效益.
3. 对提高环境卫生质量,改变城市面貌和改善投资环境有着极其重要的意义.基于此;群众满意率高,政府和建设方有投资治理动力和积极性.