生物反应器型垃圾填埋场的概念

生物反应器型垃圾填埋场的概念

INTRODUCTION OF BIOREACTOR LANDFILL

1. 垃圾填埋场的概念

垃圾填埋场就是填埋垃圾的场所。世界主要国家都颁布并实施了垃圾填埋场的建设标准和规范。在垃圾填埋场建设规范或标准中，详细规定了垃圾填埋场的选址、建设要求、封场管理等。

一般概念上的垃圾填埋场是指生活垃圾填埋场。

目前新建垃圾填埋场，都应按国家标准和规范进行建设。主要包括（但不限于）：生活垃圾卫生填埋技术规范CJJ17-2004

生活垃圾填埋场污染控制标准（GB 16889-2008 ）

2. 垃圾填埋场的类型

根据中国的实际情况，根据建设时间、建设条件、采用技术等，对垃圾填埋场进行分类。

（1）简易垃圾填埋场

（2）老垃圾填埋场

（3）生活垃圾卫生填埋场

（4）正规垃圾填埋场

（5）非正规垃圾填埋场

（6）受控垃圾填埋场

以上分类都是按是否符合国家标准和规范来划分的，其中简易垃圾填埋场、老垃圾填埋场、非正规垃圾填埋场等的概念相差不大，只是表示方法不同。都不符合国家标准和规范。

生活垃圾卫生填埋场和正规垃圾填埋场意义相同，是符合国家标准和规范的垃圾填埋场。

3. 生物反应器型垃圾填埋场的概念

生物反应器型垃圾填埋场是一种新型的垃圾填埋场。

生物反应器型垃圾填埋场是指在垃圾填埋场的建设和运行过程中采用了生物反应器技术。

也就是说，一般的垃圾填埋场不采用特殊的反应技术。而专门采用生物反应器技术的垃圾填埋场就是生物反应器型垃圾填埋场。

国外，有很多关于生物反应器型垃圾填埋场的应用实例。中国一些新建的垃圾填埋场也开始采用了生物反应器技术。

美国的Waste Management, Inc. 拥有生物反应器型垃圾填埋场技术。

4. 生物反应器型垃圾填埋场的类型

生活垃圾生物反应器型垃圾填埋场根据填埋工艺不同可分为好氧、厌氧、好氧－厌氧及半好氧四种类型。与传统的卫生填埋技术相比较，四种生物反应器填埋技术都有各自的特点。美国的Waste Management Inc.等公司在生物反应器垃圾填埋场技术的开发和实施方面做了大量工作，取得了很明显的效果。

（1）好氧生物反应器型垃圾填埋场

好氧生物反应器，旨在提供优化的好氧菌反应条件以加速生活垃圾的降解。好氧菌是需要氧气进行细胞呼吸的有机体。好氧反应要消耗大量的氧气并产生二氧化碳。同时，由于好氧反应将产生大量的代谢热，因此需要大量的水。在条件适宜的情况下，好氧反应的速度比较快。

好氧生物反应器填埋技术是将渗滤液、其他液体及空气等根据场内垃圾生物降解需要，通过一种可控的方式加入至填埋场（图1）。这样不仅大大地加快填埋垃圾生物降解和稳定速率，减少危害最大的温室气体——甲烷的排放，同时降低渗滤液污染强度和处理费用。研究表明，好氧生物反应器型垃圾填埋场的生活垃圾达到稳定的时间在2～4年左右，温室气体减少50%～90%。由于需要强制通风供氧、渗滤液回灌及其他控制形式，故单位时间内运行费用很高。由于运行维护时间大大缩短，故总的运行维护费用同传统的卫生填埋技术相比，相差不大。

图1 好氧生物反应器填埋场示意图

（2）厌氧生物反应器型垃圾填埋场

厌氧生物反应器，旨在提供优化的厌氧菌反应条件以加速生活垃圾的降解。在厌氧反应中，厌氧菌将垃圾中的有机物质转化为有机酸，最终生成甲烷和二氧化碳。在不加任何干预的情况下，厌氧反应发生于几乎所有的垃圾填埋场。水分在厌氧生物反应器填埋场中，也是影响反应速度的重要因素。

厌氧生物反应器填埋技术是通过向填埋垃圾体回灌渗滤液和注入其他的液体以保持填埋场内最佳的湿度条件，可生物降解垃圾在缺氧的条件下进行厌氧降解，同时快速产生富含CH4的填埋气体（图2）。厌氧生物反应器填埋技术具有加速填埋垃圾降解和稳定，减轻渗滤液有机污染强度，增大甲烷气体产量、产生速率，进而提高甲烷气体回收利用效益等优势，资源化率高，垃圾达到稳定化时间在4～10年左右，CH4气体产量增加约200％～250％，运行维护费用较低。其缺点是渗滤液氨氮浓度长期偏高，不利于渗滤液的生物处理。

图2 厌氧生物反应器填埋场示意图

（3）好氧－厌氧生物反应器型垃圾填埋场

好氧—厌氧生物反应器是将好氧生物反应器和厌氧生物反应器进行有机的结合，以提高垃圾中有机质的降解效率。好氧—厌氧生物反应器又被称之为半好氧生物反应器或准好氧生物反应器。

好氧—厌氧生物反应器填埋技术是对上层较新填埋垃圾进行非强制通风或强制通风供氧，使该阶段的生活垃圾快速降解，从而减少厌氧条件下有机酸的产生对垃圾气体甲烷化作用的不利影响，下层垃圾仍按厌氧方式运行（图3）。同时需对场内的湿度和其他环境条件进行控制，以实现填埋垃圾的无害化和资源化。垃圾达到稳定化时间和运行维护费用间于好氧和厌氧生物反应器填埋技术之间。

图3 好氧－厌氧生物反应器填埋场示意图

（4）兼氧生物反应器型垃圾填埋场

兼氧生物反应器是在向垃圾填埋体内添加液体（主要是渗滤液）时，通过控制高氨氮浓度与传统的厌氧降解反应相结合的一种生物反应器。在该系统中，渗滤液中含的氨含量较高，需通过生化过程进行硝化处理。经过硝化处理，渗滤液中的氨转换成硝酸盐。经过处理的渗滤液，再添加到垃圾堆填区。含有兼氧菌的微生物可以在缺氧条件下通过硝酸盐呼吸。该过程称为反硝化过程，能导致氮气（N2）的产生，从而有效地从系统中去除氮。

与其它类型的生物反应器填埋技术相似，兼氧生物反应器需要有充足的水分以实现最佳的反应效果。渗滤液和其他液体（如生物固体，液体废物，地表水等）用来增加垃圾填埋场的湿度。

图4 兼氧生物反应器填埋场示意图

由于生物反应器技术的诸多优势，近年来，在国内外的正规垃圾卫生填埋场建设和运行中，都采用了生物反应器技术。在我国应用得较多的是自然注氧的好氧-厌氧生物反应器技术，建成的垃圾卫生填埋场多为好氧-厌氧生物反应器（准好氧）垃圾卫生填埋场。

对于已经建成的传统垃圾卫生填埋场，为了加快垃圾的降解速度、缩短垃圾卫生填埋场的稳定化时间、提高能源利用效率，也采取了垃圾填埋场的改造技术，采用准好氧生物反应器技术对传统的垃圾卫生填埋场进行治理。

以上内容为根据公开资料整理。

关于生物反应器型垃圾填埋场的描述中参考了Waste Management Inc.公司和美国EPA的公开宣传材料。

邵靖邦

2010年7月

北京