生活垃圾生物反应器填埋技术

生活垃圾生物反应器填埋技术摘要：通过对城市生活垃圾卫生填埋处理方式过程中存在的种种不足和所面临的困境做了详细的叙述，同时介绍了生活垃圾生物反应器填埋技术的种种优势和不同类型的生物反应器填埋技术的特点，结合我国垃圾处理处置现状，得出生物反应器填埋技术是走出我国垃圾填埋处理困境的有效方式。关键字：卫生填埋困境生物反应器填埋技术好氧生物厌氧生物反应器1

城市生活垃垃圾卫生填埋埋处理现状及及困境

城市市生活垃圾卫卫生填埋处置置方式由于具具有技术可靠靠，工艺简单单，管理方便便；投资相对对较省，运行行费用低；适适用范围广，对对生活垃圾成成分无严格要要求，能完全全消纳进场垃垃圾等一系列列优点，在许许多地区和国国家都得到了了广泛的运用用。如1993年美国填埋埋处理量占垃垃圾总处理量量的69.24％[1]，英国1999年垃圾填埋埋处理占垃圾圾总处理量的的67％，1991在德国年垃垃圾填埋处理理量占垃圾总总处理量的60％，在西班班牙占75％，而我国国在2001年统计结果果显示垃圾填填埋处理量占占垃圾总处理理量的80％。尽管垃垃圾卫生填埋埋处理技术拥拥有以上一系系列的优点和和得到了广泛泛的运用，然然而现行传统统的“干穴式”（DryTTomb）卫生填埋埋技术要求填填埋过程中实实行单元填埋埋、每日覆土土、中场覆土土，封场时再再用自然土和和粘土甚至土土工膜组成最最终覆盖层，严严格按照上述述要求施工的的填埋场封场场后就成了一一个垃圾的“干墓穴”，由于湿度度减少，微生生物的活性减减弱甚至停止止，场内垃圾圾的生物降解解是一个无任任何控制的自自然降解过程程，封场后很很长一段时间间（数十年）内内垃圾保持不不变或者变化化很小。此时时的垃圾填埋埋场是一个潜潜在的污染源源，一旦填埋埋场的覆盖层层和防渗层部部分功能失效效，其污染特特性必将暴露露无疑。这种种垃圾填埋形形式实际上人人为制造了一一个定时炸弹弹，其实质只只是将当代人人产生的垃圾圾这一污染源源转移给了下下一代或后几几代，这不符符合可持续发发展战略要求求。现行的垃垃圾卫生填埋埋技术存在占占地面积大的的缺点之外，还还存在如下几几个无法避免免的缺陷，由由此严重的制制约了垃圾卫卫生填埋技术术的进一步推推广和运用。1.1

传统填埋场场渗滤液水质质、水量波动动较大，处理理难度大现行垃圾填填埋场渗滤液液产量直接受受进入场内的的大气降水量量的影响，一一般填埋场运运营期间渗滤滤液产量大，封封场后渗滤液液量相应减少少；雨季渗滤滤液产量大，旱旱季渗滤液量量则较少。受受垃圾组分，大大气降雨量的的影响，填埋埋场渗滤液水水质水量季节节性波动显著著；受填埋垃垃圾分解阶段段的影响，填填埋初期渗滤滤液有机污染染物浓度特别别高，垃圾填填埋后期污染染物浓度则逐逐渐降低。由由于一般填埋埋场据城市污污水处理厂距距离较远，即即使较近大量量高污染物特特征的渗滤液液也会对城市市污水处理系系统的正常运运行带来冲击击，故一般填填埋场都建设设有独立渗滤滤液处理系统统。但包括物物理、化学、生生物处理法等等工艺在内的的渗滤液处理理系统都无法法适应不断变变化的渗滤液液水质和水量量的要求，经经常要求随季季节以及填埋埋阶段的不同同改建渗滤液液处理系统或或对系统的有有关运行参数数进行调整。1.2

传统填埋场场渗滤液污染染强度高，二二次污染严重重传统填埋场场渗滤液不仅仅污染种类繁繁多，成分复复杂，同时污污染物浓度极极高。部分填填埋场渗滤液液COD可能高达近近十万mg/L，氨氮浓度度也可能高达达近万mg/L，要使组分分复杂，污染染物浓度高的的渗滤液排放放前达到有关关排放标准的的要求，必须须对其进行深深度处理。深深度处理费用用之高，令很很多填埋场的的运行管理者者望而止步。2001年7月国家环保保总局下发了了《关于开展展生活垃圾处处理设施环境境影响调查和和监测的通知知》（环办[20011]72号），对全全国垃圾处理理设施的污染染排放情况及及其对周围环环境的影响展展开调查，调调查结果显示示，我国垃圾圾卫生填埋场场渗滤液排放放、地下水水水质及无组织织排放等无一一家达到《生生活垃圾填埋埋场污染控制制标准》（GB166887－1997）之规定，且且二次污染程程度较高[22]。1.3

传统填埋场场封场后维护护监管期长、风风险大、费用用高、不利于于场地及时复复用尽管传统填填埋场不时有有雨水进入，但但受季节影响响进入水量分分布不均、受受填埋场所布布设的覆盖层层影响使进入入场内水分分分布地点不均均，因而填埋埋垃圾得不到到均匀的、快快速的降解，垃垃圾体的污染染特征长期存存在。美国EPA要求填埋场场封场后监管管30年，但有专专家认为现行行部分垃圾填填埋场封场100年后还有大大量垃圾未得得到有效降解解，仍对周围围环境构成潜潜在威胁。长长时间填埋场场监管期不仅仅增加渗滤液液处理、监测测以及其他系系统的维护费费用，还增大大了渗滤液收收集系统、防防渗层等系统统失效的可能能，从而增加加了潜在的二二次污染风险险。1.4

传统填埋场场产气期滞后后且历时较长长，产气量小小，资源化率率低传统填埋场场进入甲烷化化阶段所需时时间长，还因因渗滤液连续续排放而损失失大量可转化化为甲烷气体体的有机物，从从而降低填埋埋场甲烷气体体总产量；由由于产气期较较长而降低了了产甲烷速率率，使填埋场场在甲烷总量量减少的同时时还延长了回回收甲烷气体体所需时间，因因而降低了回回收甲烷气体体作为能源的的经济效益。目目前，除杭州州、广州和深深圳已在利用用填埋场气体体发电外，其其余100多个填埋场场都将填埋气气体在燃烧后后排放或直接接排放，造成成资源的严重重浪费和对环环境的负面影影响。1.5

传统填埋场场垃圾处理费费用高由于传统填埋场场的以上不足足之处，自然然就直接导致致较高的单位位垃圾填埋处处理处置费用用，不利于这这一垃圾处置置方式在更大大范围的推广广和运用。2

生活垃圾圾生物反应器器填埋技术2.1

技术优势[33~6]鉴于传统垃垃圾填埋技术术以上一系列列不足之处和和生物技术在在环境保护中中的广泛运用用，二十世纪纪后期欧美及及日本等国家家开始另一种种改进的填埋埋场方式即生生物反应器填填埋技术的研研究。生物反反应器填埋技技术根据填埋埋垃圾被微生生物降解的机机理和过程，利利用填埋场这这一天然的微微生物活动场场所，通过一一系列手段优优化填埋场内内部环境使其其成为一个可可控生物反应应器，为微生生物大量繁殖殖提供一个最最优的生存空空间。生物反反应器填埋技技术不仅对填填埋场产生的的渗滤液能实实现很大程度度的场内就地地净化，还为为填埋场的提提前稳定创造造了良好条件件，同时还增增加了填埋气气体回收利用用的经济效益益，明显提高高垃圾的生物物降解速度和和效率，从而而提高垃圾的的资源化、无无害化水平。生生活垃圾生物物反应器填埋埋技术较现行行垃圾卫生填填埋技术的主主要优势：（1）通过渗滤滤液回灌，让让渗滤液进一一步参与生物物反应，降低低其污染物浓浓度，从而降降低渗滤液的的处理难度和和处理费用；；（2）加速生活活垃圾的微生生物降解过程程，从而增加加填埋场的有有效容积；（3）通过控制制填埋场内部部的温度和湿湿度等条件，提提高填埋气体体的产气率和和产气量，从从而提高生活活垃圾的资源源化率；（4）加速填埋埋垃圾的稳定定过程，从而而降低填埋场场的运行维护护费用，并进进一步降低对对周围环境的的二次污染风风险等。由此此可见生物反反应器填埋技技术具有传统统卫生填埋技技术不可比拟拟的优点。现现如今生物反反应器填埋技技术在世界各各国得到了广广泛的运用，如如美国EPA已着手修改改现有的垃圾圾管理法规以以推广这一新新型的垃圾填填埋技术。同同样在1979年，生活垃垃圾半好氧生生物反应器填填埋技术被由由日本健康福福利部颁布的的废物最终处处置导则采用用，该工艺还还在马来西亚亚、印尼、菲菲律宾及巴西西等国被广泛泛运用，同时时该技术的培培训课程也在在亚太地区逐逐步开展。2.2

生活垃圾生生物反应器填填埋技术的不不同形式及其其特点生活垃圾生生物反应器填填埋技术根据据填埋工艺不不同可分为好好氧、厌氧、好好氧－厌氧及及半好氧四种种生物反应器器填埋技术。与与传统的卫生生填埋技术相相比较，四种种生物反应器器填埋技术都都有各自的特特点。2.2.11

好氧生物反反应器填埋技技术好氧生物反反应器填埋技技术是将渗滤滤液、其他液液体及空气等等根据场内垃垃圾生物降解解需要，通过过一种可控的的方式加入至至填埋场，概概念图见图1。这样不仅仅大大地加快快填埋垃圾生生物降解和稳稳定速率，减减少危害最大大的温室气体体——甲烷的排放放，同时降低低渗滤液污染染强度和处理理费用。国外外研究表明，好好氧生物反应应器填埋场的的生活垃圾达达到稳定的时时间在2～4年左右，温温室气体减少少50%～90%。由于需要要强制通风供供氧、渗滤液液回灌及其他他控制形式，故故单位时间内内运行费用很很高。由于运运行维护时间间大大缩短，故故总的运行维维护费用同传传统的卫生填填埋技术相比比，相差不大大。图1

好氧生生物反应器填填埋场概念图图2.2.22

厌氧生物反反应器填埋技技术厌氧生物反反应器填埋技技术是通过向向填埋垃圾体体回灌渗滤液液和注入其他他的液体以保保持填埋场内内最佳的湿度度条件，可生生物降解垃圾圾在缺氧的条条件下进行厌厌氧降解，同同时快速产生生富含CH4的填埋气体体，概念图见见图2。它具有加加速填埋垃圾圾降解和稳定定，减轻渗滤滤液有机污染染强度，增大大甲烷气体产产量、产生速速率，进而提提高甲烷气体体回收利用效效益等优势，资资源化率高，垃垃圾达到稳定定化时间在4～10年左右，CH4气体产量增增加约200％～250％，运行维维护费用较低低。缺点是渗渗滤液氨氮浓浓度长期偏高高，不利于渗渗滤液的生物物处理。图2

厌氧生生物反应器填填埋场概念图图2.2.33

好氧－厌氧氧生物反应器器填埋技术好氧—厌氧氧生物反应器器填埋技术是是对上层新填填埋垃圾进行行强制通风供供氧，下层垃垃圾仍按厌氧氧方式运行，概概念图见图3。主要目的的在于降低新新填埋垃圾中中易降解物酸酸化后对厌氧氧垃圾层的危危害，同时向向场内的湿度度和其他环境境条件进行控控制，以实现现填埋垃圾的的无害化和资资源化。垃圾圾达到稳定化化时间和运行行维护费用间间于好氧和厌厌氧生物反应应器填埋技术术之间。图3

好氧－－厌氧生物反反应器填埋场场概念图2.2.44

半好氧生物物反应器填埋埋技术[7]]半好氧型生生物反应器填填埋场利用填填埋场内外气气体压力差，通通过自然进风风方式维持渗渗滤液收集管管、排气管及及中间覆土周周围一定区域域垃圾层的好好氧状态，使使部分垃圾实实现好氧降解解，同时向场场内回灌渗滤滤液和其他液液体，概念图图见图4。其兼具好好氧生物反应应器填埋场的的部分优点，同同时建设成本本和运行费用用同传统的卫卫生填埋技术术相比差别不不大，二次污污染程度低。图4

半好氧氧生物反应器器填埋场概念念图3

我国城市生生活垃圾处理理现状分析2000年年统计结果显显示我国垃圾圾产量已经达达到了1.4亿t，然而能达达到真正意义义上的、符合合环境卫生要要求处理的垃垃圾只有3%左右[8]，大部部分垃圾仍是是通过简单的的“堆填”来消纳。垃垃圾的“堆填”实际上是垃垃圾在某处的的“存放”，它通常既既不设防衬层层，也无渗滤滤液收集处理理和填埋气利利用设施，因因而，并没有有改变垃圾对对环境的污染染状况。由于于我国环保资资金投入和垃垃圾焚烧技术术等方面的限限制，尤其在在我国中西部部地区，垃圾圾低位热值低低，含水率高高等特点，要要大力推广垃垃圾焚烧处理理还有很长一一条路要走。同同时我国未实实现垃圾分类类收集、运输输和处理，垃垃圾堆肥处理理中仍有许多多问题还未解解决，导致堆堆肥产品肥效效低，产品中中含有大量的的玻璃粹渣，农民用户对此反应强烈，市场前景黯淡。有关媒体对四川省第一批利用国债建设的近十个垃圾综合处理厂（堆肥＋焚烧或者堆肥＋填埋）进行了调查，结果显示仅有个别垃圾处理厂能正常运行，究其原因之一是堆肥产品质量达不到预期的效果，市场受挫，垃圾厂变成了堆放垃圾的垃圾场，造成财力、物力和人力资源的巨大浪费。而我国地幅辽远，自然条件千变万化，有许多地方具备了建设填埋场的天然地理条件。2000年建设部、国家环保总局、科技部联合制定了《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》，其总则指出填埋处理是垃圾处理必不可少地最终处置手段，也是现阶段乃至今后相当长一段时间内的一种主要垃圾处理处置模式。4

结束语随着生物技技术的不断进进步和完善以以及人们能源源与环境意识识的加强，世世界垃圾填埋埋技术已从传传统的以贮留留垃圾为主向向多功能方向向发展，即一一个垃圾填埋埋场应同时具具有贮留垃圾圾、隔断污染染、生物降解解和资源恢复复等多个功能能。我国也应应紧跟世界垃垃圾填埋技术术的发展新趋趋势，大力研研发生活垃圾圾生物反应器器填埋技术。鉴鉴于我国现有有生活垃圾处处理处置技术术现有水平和和基本国情，考考虑到经济性性和可操作性性，我国当前前应在回灌型型生物反应器器填埋技术方方面加大研发发和运用力度度。笔者认为为当前研究的的重点应放在在：（1）日覆盖层层和中间覆盖盖层材料的选选择，确保适适当的透气性性和水利渗透透系数；（2）不同回灌灌形式（表面面喷洒、水平平管/沟回灌、竖竖井回灌以及及混合回灌等等）各自的适适用条件和每每种回灌形式式的定量计算算；（3）渗滤液回回灌量、时间间、频率的确确定；（4）由于渗滤滤液回灌可能能导致场内产产酸细菌的大大量繁殖，产产生大量的有有机酸，造成成环境酸的大大量积累，从从而抑止产甲甲烷细菌的生生长繁殖，因因此还需解决决如何有效调调节场内pH值的问题；；（5）由于垃圾圾填埋技术涉涉及到水力学学、微生物学学、环境工程程学等多个学学科，研发过过程中应运用用系统工程学学的原理和方方法，确定最最佳计方案和和运行方式，使使生物反应器器填埋技术在在满足环境保保护的前提下下，实现单位位垃圾建设成成本和运行成成本最低。参考文献1

建设部部标准定额研研究所编.城市生活垃垃圾处理工程程项目建设标标准与技术规规范宣贯教材材.北京：中国国计划出版