固废综合 生物反应器式垃圾填埋场及其应用

生物反应器式垃圾填埋场可以快速的将有机垃圾进行降解与转化。降解与稳定化的快速进行可以通过添加营养液体与空气来强化生物活性。这种垃圾填埋场的发展思路与传统的垃圾填埋有着本质区别。


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1 a$ S$ I& j' o1 g7 a0 W垃圾填埋场管理的未来趋势是发展生物反应式填埋场，用于固体废物处置环境，且提供无害化系统的建设。这些堆填场的构筑可以强化对人类健康和环境产生潜在威胁废物的降解与稳定化。生物反应器式填埋场降解并隔离导致产生不含超标毒性污染物的渗滤液。垃圾渗沥液的循环加速填埋废物的分解并加快沼气的生成。 根据已有的经验可以得出大量固体填埋场推荐的设计与操作实践。

生物反应器式填埋的优点包括：

: G+ _8 C5 g" T! _  X· 垃圾填埋场容量的有效利用
) g8 t9 g& q1 E9 C
· 在较短的时间内垃圾稳定化

: M- F1 |( O$ O+ g  E) h: W· 减少渗滤液的处理成本
$ z. t9 @: Y) `  k/ I2 O+ V
" v: M$ X* X8 D0 ]; K· 减少填埋场封场后的运行成本

$ u; c# d5 q; P/ g( J7 l1 l· 潜在的垃圾填埋场沼气是一种收入来源

· 降低空气排放中含挥发性有机化合物及有害气体

7 p/ ?6 w6 W7 v# q· 使用特殊的填埋场覆盖技术中
; @0 Q0 i8 M  R2 ]  r2 ]; J/ ^
· 减少渗滤液与废弃物的毒性

, `3 F' X1 O" h# n& `  c$ N* r3 s· 符合可持续性填埋场设计理念

5 j- }! i+ z7 R0 v& D* a6 u* O一般有三种类型的生物反应器

$ y+ R6 Q9 D4 C, w! v/ O% W– 好氧-渗滤液再循环过程中涉及额外的水与空气添加
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8 P! p$ |1 u$ @$ K– 厌氧-渗滤液再循环用额外的水，但不与空气接触

– 混合-使用一定顺序排列的好氧/厌氧步骤来降解垃圾，并更快地产生气体
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; O1 h# A- Y7 c2 I& j" i图：厌氧与好氧填埋场

Abs: 生物反应器式垃圾填埋场可以快速的将有机垃圾进行降解与转化。降解与稳定化的快速进行可以通过添加营养液体与空气来强化生物活性。这种垃圾填埋场的发展思路与传统的垃圾填埋有着本质区别。

垃圾填埋场管理的未来趋势是发展生物反应式填埋场，用于固体废物处置环境，且提供无害化系统的建设。这些堆填场的构筑可以强化对人类健康和环境产生潜在威胁废物的降解与稳定化。生物反应器式填埋场降解并隔离导致产生不含超标毒性污染物的渗滤液。垃圾渗沥液的循环加速填埋废物的分解并加快沼气的生成。 根据已有的经验可以得出大量固体填埋场推荐的设计与操作实践。

生物反应器式填埋的优点包括：
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· 垃圾填埋场容量的有效利用

8 R, L3 q8 z+ r9 S" Q  V& C· 在较短的时间内垃圾稳定化

· 减少渗滤液的处理成本
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. v+ X/ {# m. m( @9 d3 a· 减少填埋场封场后的运行成本

0 s) [; p3 z- ?% F% i/ k· 潜在的垃圾填埋场沼气是一种收入来源
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· 降低空气排放中含挥发性有机化合物及有害气体

· 使用特殊的填埋场覆盖技术中
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· 减少渗滤液与废弃物的毒性
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· 符合可持续性填埋场设计理念
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6 T9 [, U- b/ F一般有三种类型的生物反应器
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# U/ l+ w, `4 v+ y5 d3 X7 K– 好氧-渗滤液再循环过程中涉及额外的水与空气添加

– 厌氧-渗滤液再循环用额外的水，但不与空气接触

5 @/ T4 `" i) j9 L– 混合-使用一定顺序排列的好氧/厌氧步骤来降解垃圾，并更快地产生气体



  ^. L5 ]# E% f- V7 w- g& S8 m图：渗滤液循环注射

传统的垃圾填埋场如果无法产生足够的渗滤液维持高含水量，则额外的液体需要添加。这可以是水或其它非危害的液体，例如

- ]! V. v  K7 e$ R* \– 改良性液体，pH为4?9，且必须定义为非危险性物质

– 改良性液体，95-99％为融水成分
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& G2 z; [$ o: M3 ~$ t6 V– 目前生物反应器式填埋场示范点接受的改良液体包括了
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o 生物固体（来自污水处理厂的2％-9％固体含量的新鲜或处理过的污水污泥（原污泥、反应器、调节池））
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2 b. V0 X; A) r* @: so 食品和饮料制造商的液体废料

; R2 |/ K; X# ?3 v; O# H; j- Yo 喷漆涂料废物（丙烯酸类水基涂料）

o 储罐清洁水和油性水（95％水溶液）

o 防冻剂的水，染料和油墨测试水，干井存水
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( m' C) T4 b  ko 来自其它填埋场的渗滤液
9 m2 N6 v9 l2 U2 @6 u8 U; e9 }
o 来自非危废处理厂（商业和工业）的液态污泥
- c# G& Z( C9 |2 t" J) l- J( b
o 专业修复公司提供的改良性液体

– 高浓度可溶解、降解有机液体

不能接受的液体包括：

/ Y6 y/ M! c& k! W* b– 表面活性剂，油或基于石油的燃料，酸洗废弃物，铝渣和含硫量高的废物

– 可快速降解为单糖，如番茄食品废料液体，应与其它水性改良液组合使用，以避免快速发酵成挥发性酸

– 总酚> 2000ppm的液体

– 液体是硫化物或氰化物反应物，具有可燃性，或腐蚀性

– 可以被归类为危险废物的液体
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* Z& x9 b' t7 d0 K/ n: J, i设计考虑包括：
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- r5 x4 c! l6 {& I+ i( I1） 衬垫系统（使用低渗透性材料，例如天然粘土或人造的地工膜）组成的土工膜和粘土层的复合材料衬垫在传统的堆填场广泛使用。双复合衬垫系统也可使用，这进一步防止渗滤液进入周边环境。
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% Z8 ~6 m$ d. W& I2 |+ ~. l传统的垃圾填埋场如果无法产生足够的渗滤液维持高含水量，则额外的液体需要添加。这可以是水或其它非危害的液体，例如
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o 生物固体（来自污水处理厂的2％-9％固体含量的新鲜或处理过的污水污泥（原污泥、反应器、调节池））
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3 R, K9 {; c* x. \- \7 |  ko 专业修复公司提供的改良性液体

0 z7 [9 [" c& f/ r( X– 高浓度可溶解、降解有机液体

不能接受的液体包括：

– 表面活性剂，油或基于石油的燃料，酸洗废弃物，铝渣和含硫量高的废物
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– 可快速降解为单糖，如番茄食品废料液体，应与其它水性改良液组合使用，以避免快速发酵成挥发性酸

– 总酚> 2000ppm的液体

+ w2 h2 T! _( t– 液体是硫化物或氰化物反应物，具有可燃性，或腐蚀性

– 可以被归类为危险废物的液体
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3 l5 a  F3 J# @# F: k* J设计考虑包括：

# L& M) Q9 x4 U1） 衬垫系统（使用低渗透性材料，例如天然粘土或人造的地工膜）组成的土工膜和粘土层的复合材料衬垫在传统的堆填场广泛使用。双复合衬垫系统也可使用，这进一步防止渗滤液进入周边环境。

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图：填埋场底部衬垫的铺设

2） 渗滤液收集和循环系统-渗滤液收集系统：渗滤液收集系统应认真，高效地设计用于收集，去除并管理渗滤液。设计思路需要使系统的渗滤液采集量尽可能最大化。同时由于渗滤液循环注入系统在生物反应器式填埋场的应用，泵抽管线的尺寸和泵送能力需要比传统填埋场情况下的更大。在复杂的生物降解环境中，可能会出现细颗粒堵塞现象，因此需要抽提管路中安装过滤器，以及围绕渗滤液收集井筛设计过滤层。

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图：垃圾渗滤液回收井
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5 a" h! w/ S, S6 X% C5 p5 V( G3） 气体收集和控制系统-生物反应器式填埋场所导致的垃圾快速分解使得气体收集系统的部署是必要的，应该从填埋场运行的早期阶段开始执行气体回收。
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图：填埋场气体收集井

3 c5 V/ B. }' C7 i! p% D  k/ ?$ x4） 日常覆盖物 – 不应阻碍液体或气体向下的流径。覆盖物材料可以是混合后的农业垃圾，比如堆肥材料。这些材料可以降解，并且可以覆盖在固体垃圾以上。其它备选覆盖物的材料还包括聚合海绵物，浆料，回用污泥，可重复使用的土工合成材料和土工织物。相较于这些其他材料，土工膜具有更多的优势。它可以控制雨水渗透的速率。对于生物反应器式填埋场，最终的覆盖物安装需要等到填埋场垃圾的主要沉降过程完成后才能实施，在这之前，可以使用临时的覆盖物。

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* G% C: t# G' x图：日常覆盖物

生物反应器填埋场运行注意事项：

液体再循环- 为了优化渗滤液再循环方案的有效性，操作人员发现，间歇性的渗滤液回用比连续注射渗滤液效果更佳。当渗滤液渗入填埋场区域后，再开始新一轮注射，将渗滤液注入填埋场的渗透引导渠中。

日常覆盖物 -循环液必须能够不受阻碍地在填埋区域内渗入。高度压实的土壤覆盖物会在填埋区域内制造阻碍。可选择的日常覆盖物，且与再循环设计更兼容的材料包括了油布，塑料布和海绵物。另外，也可以使用高渗透性覆盖物比如砂，或在每个新的工作日开始后移除日常覆盖物。为了强化再循环设计，在生物反应器式填埋场，日常覆盖物的铺设最好面相填埋场核心部分呈一定斜度。
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* a# Y4 J/ p& b2 Q/ X8 S工作面 -工作面应预先润湿。预湿工作面可以提高垃圾的水分含量，使垃圾压实并减少垃圾被风吹起的可能。
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垃圾填埋场沼气- 生物反应器式填埋场产生填埋场气体，尤其是在早期的运行阶段，其生成速度比传统的垃圾填埋场更快。而随着垃圾的快速分解，填埋场气体的产生将会在短期内减少。

* O  a) l1 ~3 ~0 Q: L最终盖盖物- 最终覆盖物部署时间需要根据运行和技术方面的要求来决定。渗滤液的循环使得填埋区域不断多出不少空间，区域应该尽可能的利用，因此最终覆盖物的实施要尽可能晚。
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7 A5 ]4 Q" [6 ?, A! Z气味- 严格的气味控制计划应在几乎所有的垃圾填埋场执行，对于再循环/生物反应器的运行也是必不可少的。一些运营方经历了可能与渗滤液循环从而导致加重的气味问题。
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压实- 过于高度密实的垃圾层会使得水分无法在垃圾填埋区域均匀饱和，并可能导致渗滤液淤积的问题。为了优化再循环有效性，更高效的压实步骤可以采取初步松散压实，过一段时间后，当水文已经较为平均的分布在各层后，进行力度更大的压实（顶部40-50英尺）。
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$ Y( i" v' H( L4 K6 `7 H# N冬天做业- 液体循环可以在冬季继续进行，特别是在装有埋地管道分配系统的场地。需要在地面裸露的部分提供防冻保护措施。
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6 S+ k) D6 B! v4 v" d垃圾填埋场将继续在固体废物管理方面发挥重要的角色。随着生物反应器式垃圾填埋场设计与建造的不断完善，如垃圾渗滤液污染，空气污染，降低封场成本等问题可以得到进一步解决，并可以保障公众卫生与环境可持续性。