环保技术-固体垃圾生物处理

好氧生物反应器技术与可持续垃圾填埋场建设

1、城市生活垃圾卫生填埋处理现状及困境

城市生活垃圾卫生填埋处置方式由于具有技术可靠，工艺简单，管理方便；投资相对较省，运行费用低；适用范围广，对生活垃圾成分无严格要求，能完全消纳进场垃圾等一系列优点，在许多地区都得到了广泛的运用。中国的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。填埋仍然是中国目前及将来处理城市生活垃圾的主要方式。

尽管垃圾卫生填埋处理技术拥有以上一系列的优点和得到了广泛的运用，然而这种传统的“干墓式”（Dry T omb ）卫生填埋技术仅把填埋场作为一个被动接受垃圾的系统，在填埋场设计上采用防渗系统。填埋场运行过程中实行单元填埋、每日覆土、中场覆土，封场时再用自然土和粘土甚至土工膜组成最终覆盖层，严格按照上述要求施工的填埋场封场后就成了一个垃圾的“干墓穴”。

随着渗滤液的产生和流出，垃圾自身携带的水分逐渐减少，场内湿度降低，微生物的活性减弱甚至停止，场内垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程，封场后很长一段时间（数十年）内垃圾保持不变或者变化很小。

此时的垃圾填埋场是一个潜在的污染源，一旦填埋场的覆盖层和防渗层部分功能失效，其污染特性必将暴露无疑。

这种垃圾填埋形式实际上人为制造了一个定时炸弹，其实质只是将当代人产生的垃圾这一污染源转移给了下一代或后几代，这不符合可持续发展战略要求。

这种垃圾卫生填埋技术还存在占地面积大的缺点。

另外，还存在如下几个无法避免的缺陷，由此严重的制约了垃圾卫生填埋技术的进一步推广和运用。

⏹传统填埋场渗滤液水质、水量波动较大，处理难度大

现行垃圾填埋场渗滤液产量直接受进入场内的大气降水量的影响，一般填埋场运营期间渗滤液产量大，封场后渗滤液量相应减少；雨季渗滤液产量大，旱季渗滤液量则较少。受垃圾组分，大气降雨量的影响，填埋场渗滤液水质水量季节性波动显著；受填埋垃圾分解阶段的影响，填埋初期渗滤液有机污染物浓度特别高，垃圾填埋后期污染物浓度则逐渐降低。由于一般填埋场据城市污水处理厂距离较远，即使较近大量高污染物特征的渗滤液也会对城市污水处理系统的正常运行带来冲击，故一般填埋场都建设有独立渗滤液处理系统。但包括物理、化学、生物处理法等工艺在内的渗滤液处理系统都无法适应不断变化的渗滤液水质和水量的要求，经常要求随季节以及填埋阶段的不同改建渗滤液处理系统或对系统的有关运行参数进行调整。

⏹传统填埋场渗滤液污染强度高，二次污染严重

传统填埋场渗滤液不仅污染种类繁多，成分复杂，同时污染物浓度极高。部分填埋场渗滤液COD 可能高达近十万mg/L ，氨氮浓度也可能高达近万mg/L ，要使组分复杂，污染物浓度高的渗滤液排放前达到有关排放标准的要求，必须对其进行深度处理。深度处理费用之高，令很多填埋场的运行管理者望而止步。

⏹传统填埋场封场后维护监管期长、风险大、费用高、不利于场地及时复用

尽管传统填埋场不时有雨水进入，但受季节影响进入水量分布不均、受填埋场所布设的覆盖层影响使进入场内水分分布地点不均，因而填埋垃圾得不到均匀的、快速的降解，垃圾体的

污染特征长期存在。美国EPA要求填埋场封场后监管30 年，但有专家认为现行部分垃圾填埋场封场100 年后还有大量垃圾未得到有效降解，仍对周围环境构成潜在威胁。

⏹传统填埋场产气期滞后且历时较长，产气量小，资源化率低

传统填埋场进入甲烷化阶段所需时间长，还因渗滤液连续排放而损失大量可转化为甲烷气体的有机物，从而降低填埋场甲烷气体总产量；由于产气期较长而降低了产甲烷速率，使填埋场在甲烷总量减少的同时还延长了回收甲烷气体所需时间，因而降低了回收甲烷气体作为能源的经济效益。目前，除杭州、广州和深圳已在利用填埋场气体发电外，其余100 多个填埋场都将填埋气体在燃烧后排放或直接排放，造成资源的严重浪费和对环境的负面影响。

⏹传统填埋场垃圾处理费用高

由于传统填埋场的以上不足之处，自然就直接导致较高的单位垃圾填埋处理处置费用，不利于这一垃圾处置方式在更大范围的推广和运用。

2、生物反应器技术

针对上述问题，美国开展了渗滤液回灌技术的研究，发现渗滤液回灌到填埋场一段时间后，其污染物浓度与不经过循环处理的渗滤液浓度相比大大降低。美国ECS 公司提出了生物反应器填埋技术（Aerobic Landfill ）的概念。

与传统的卫生填埋场相比，生物反应器填埋场增加了渗滤液回灌系统，改造了渗滤液收集系统、填埋气收集系统，它除了具有一般卫生填埋场的垃圾贮留功能外，还通过有目的控制手段，为微生物提供了较好的生长环境，使整个填埋场变成了一个“反应堆”，从而加速了填埋垃圾的降解，加快了填埋垃圾的稳定化过程，通过压实废弃物显著增加了废弃物填埋的库容，使垃圾的稳定化过程从20－30 年（乃至100多年）缩短至2－4 年，从而避免了封场后的长期监管和维护，使填埋场同时具有贮留垃圾、隔断污染、生物降解和资源恢复等多个功能，并确保填埋场尽快与周围环境相协调。 好氧生物反应器填埋技术

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。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%。 好氧生物反应器填埋技术优势

生物反应器填埋场能净化渗滤液，大大降低外排渗滤液处理费用。同时，它能加速填埋场内垃圾降解，加速填埋层沉降增大有效填埋容积，缩短填埋场的维护期，减少填埋场的污染年限等优势。

⏹改善渗滤液水质

在垃圾填埋层(可能包括覆盖层)的作用下渗滤液能得到一定程度的净化，其水质将会发生很大的变化。同时，渗滤液量也不同程度地减少。渗滤液进行回灌，垃圾填埋层基本上相当于生物滤床。在垃圾层的作用下，渗滤液中的VFA( 挥发性脂肪酸)、COD、BOD、TOC 浓度下降较快。在生物反应器添埋场中渗滤液回灌能使重金属离子得到固定，通过生物反应器的稳定化作用，渗滤液中Fe、Cd、Zn、Pb 等浓度可降至很低的水平。

⏹加速垃圾的降解

对填埋场进行渗滤液回灌，增加了垃圾的湿度，并且挥发性有机酸和重金属离子浓度下降很快，在填埋场内形成更有利于垃圾降解的环境，因而能加速垃圾的降解速率。同时渗滤液回灌能给填埋场垃圾层带来大量的微生物，从而增加垃圾中的微生物数量，加速产甲烷的速率、垃圾中污染物的容出及有机物的分解。垃圾填埋一年后，渗滤液回灌与不回灌的填埋场相比，