准好氧填埋在北方地区生活垃圾填埋场的应用

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  【摘 要】我国城镇化进程的加快,使垃圾填埋受到土地的制约。建立准好氧填埋场,加快垃圾的稳定化进程,减排温室气体和改善渗滤液水质,使填埋场地最大限度地安全再利用。
  【关键词】生活垃圾;准好氧填埋;稳定化;应用;
  卫生填埋法是我国城市生活垃圾最常用的处理方法,但在填埋过程中产生的渗滤液成为环境潜在的污染源。好氧填埋场对垃圾的降解速度明显快于厌氧填埋场,但是需要强制通风设备,消耗较多的能源。而准好氧填埋场无需动力供氧,空气自然流入,使得填埋场内部存在好氧区域,有利于硝化和反硝化反应的进行,使得渗滤液所含大量氨氮得到处理,同时加快了垃圾的稳定化,并减少填埋场的环境污染[1]。
  1准好氧填埋场垃圾降解机理和应用优势
  准好氧填埋场中垃圾的降解机理包括吸附、螯合和生物降解等错综复杂的反应,以胶体形态存在的微粒和微生物是垃圾中最活跃的两大组分,对污染物在垃圾层中的迁移和转化起重要作用。通过渗滤液循环,使垃圾本身成为载体,有机物在微生物的分解下尽快形成生物膜,当富含有机物的渗滤液通过生物膜垃圾载体时,增大填埋层的孔隙率,有利于微生物的生长、发育和繁殖,其种类和数量明显增加,会出现一定量的原生动物和大量菌胶团,填埋层相当于一个生物滤池。通过回灌渗滤液,厌氧区中残留的碳和氮运至好氧区,为脱氮过程提供其所需要的碳源和硝态氮,促进反硝化脱氮反应,氮与有机组分一同被去除。同时好氧反应产生的COD溶解在回灌的渗滤液中,减少了COD的排出量,使渗滤液得到净化。
  准好氧填埋场在有机物的早期稳定化方面具有非常大的优势。有关研究表明:同当量CH4的温室效应是CO2的21倍[2] ,准好氧填埋场中CH4产生量比同等规模的厌氧填埋场中的CH4要少,填埋气中甲烷含量只占10%~20%,假设我国1.4亿t垃圾中的一半采用这一工艺,向大气中减少27亿m3甲烷的排放量,极大地减少了甲烷对大气层温室效应的贡献[3]。
  2、影响准好氧填埋场稳定化因素
  当填埋场内垃圾的可降解有机组分达到矿化、浸出的无机盐由渗滤液带走,渗滤液不经处理即可直接排放,垃圾层基本无气体产生,场地表面自然沉降停止,可认为填埋场达到稳定状态。卫生填埋场从垃圾分层、分块填埋,覆土,封场至达到稳定化状态称为稳定化过程[4]。现将影响准好氧填埋场垃圾稳定化进程的主要因素分述如下:
  2.1填埋操作方式
  (1)压实
  填埋作业时,对垃圾进行压实,能减少垃圾携带的氧气量,缩短垃圾好氧降解过程,不利于垃圾快速降解。
  (2)铺设导气管
  有机垃圾生物分解产生气体,填埋层内处于好氧状态时产生二氧化碳,厌氧状态时生成甲烷气体。在准好氧填埋场中,空气经渗滤液收集管进入场内,垃圾最终降解产物CO2和CH4,由填埋层内设置的导气管向外排出,减小了分压,从而有利于垃圾的降解。
  (3)渗滤液收集管道管径
  准好氧填埋场主要通过集水管向填埋层内供给空气,降解有机物。因此,渗滤液收集管的作用非常重要,有机物的去除能力与主集水管的直径成正比。
  ⑷渗滤液回灌
  填埋场渗滤液回灌是国外填埋场常用的减少渗滤液量和处理渗滤液方法,能增大垃圾层的水分含量,并使渗滤液中微生物的营养成分返回到填埋场中,能加快垃圾降解速度,提高填埋场有机物的分解速率,增大填埋场的沉降速率和总沉降幅度。
  2.2垃圾预处理
  垃圾填埋前先进行破碎,对垃圾实行袋装化收集,有利于垃圾运输。但如果不破碎就填埋,打包的垃圾处于相对“封闭”状态,则不利于垃圾降解。垃圾破碎,可减小垃圾粒径、增加填埋垃圾纳人量;增大垃圾比表面积和固液相接触面,有利于大分子有机化合物的分解;并且改善压实效果,减轻垃圾降解不均匀给填埋场后续维护、管理带来的不便。
  2.3垃圾组成
  垃圾组分不同,分解速度不同。果类、蔬菜和粮食等食品分解的速度快,而塑料、橡胶等人工合成高分子材料的分解则很缓慢,玻璃、金属不能分解。
  2.4垃圾水分含量
  水是微生物代谢过程中必不可少的。垃圾水分含量较高,能使其中的微生物容易得到营养物质,有助于微生物繁殖,从而加快垃圾降解速度,在室温(20.5~28.5℃)下对结果发现60%-75%的水分含量最适宜垃圾降解。
  2.5填埋场地气温和降雨量
  垃圾降解为酶催化反应,对温度变化很敏感。当温度高于70℃或低于5℃时,微生物将停止活动,垃圾也不再降解。通过覆盖层渗透到垃圾层的雨水,是填埋场垃圾渗滤液的主要来源。填埋场地气温和降雨量适宜时,有利于微生物的活动和垃圾的降解。
  2.6微生物群落
  垃圾填埋场实际是一个庞大的生物反应器。在不同降解阶段,微生物群落种类及其作用不同。控制适当条件,使不同分解阶段起主导作用的微生物优先大量繁殖,可促进垃圾降解和加速填埋场稳定化。
  3准好氧填埋场应用注意事项
  1)准好氧填埋场结构与厌氧型填埋场在工程设计上的区别主要体现在:填埋场库底导排管沟和填埋气体导流管管径与数量。库底分别设置纵向导渗主盲沟及若干横向支盲沟,主盲沟中铺设DN450mmHDPE多孔管作导流主管,支盲沟中设置DN350 mmHDPE多孔管作导流支管,与导流主管相接,垃圾坝内设置DN500 mm HDPE的渗沥液导出管,与主导流管相接,形成排渗导流管网,盲沟内预埋渗滤液输送管,通过渗滤液输送管输送到渗滤液调节池。
  2)为保证垃圾填埋体的安全与稳定,须及时有效地排除垃圾填埋体内不断产生的填埋气体。根据具体情况,设计宜采用竖向导气石笼集排方式,按40~50 m间距、呈正等边三角形均匀布置。
  3)填埋场温度受填埋场地气温的影响不同,垃圾填埋得越深,其温度受场地气温影响越小。在纬度较高地区的冬天,当填埋场的垃圾填埋深度较小时(如上海老港填埋场为4m),垃圾降解的速度受填埋场地气温影响比较大,填埋深度越大处的垃圾相对降解速度越快[5]。
  4)在垃圾填埋作业时,加入一定量的陈化垃圾或活性污泥,相当于对新鲜垃圾进行细菌接种,可缩短微生物适应期,加快垃圾降解。
  4结论
  准好氧填埋技术在日本应用十分广泛,我国刚刚起步,主要集中于原理研究,工程案例较少。我国北方城市气温低、降雨量少,为加快垃圾分解和堆体稳定化速度,宜采用回流型准好氧填埋垃圾处理工艺,保证垃圾堆高要大于8米。准好氧填埋的渗沥液回灌系统,减少了渗滤液的排放量和对地下水的污染,使渗滤液的水质得到提高。准好氧填埋为垃圾的降解提供了有利条件,缩短了填埋场稳定时间,缩减了填埋场管理、环境监测和渗滤液处理费用,促进垃圾堆体提前沉实,缩小体积,延长垃圾填埋场的服务年限,增大填埋场的有效库容。对己经稳定的垃圾填埋场腾出空间,再填入新垃圾又解决越来越难的填埋场选址问题。
  参考文献:
  [1]王琪,杨玉飞,黄启飞,等.填埋结构对渗滤液水质变化影响研究[J].环境工程,2005,23(4):69—711
  [2]张正安,黄启飞,屈明,等准好氧填埋工艺氧气浓度对甲烷与二氧化碳浓度的影响研究[J].环境科学研究,2006,19(6):81-8
  [3]刘玉强,黄启飞,王琪,等.生活垃圾填埋场不同填埋方式填埋气特性研究[J].环境污染治,2005,27(8):333-336
  [4]沈东升.生活垃圾填埋生物处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003:1
  [5]王罗春,赵由才.城市生活垃圾填埋场稳定化影响因素概述[J].上海环境科学,2000,19(6):294-298
  作者简介
  1.第一作者简介:
  姓名:张喜君,性别:男,出生年月:69年11月,籍贯:黑龙江省五常县人,职务:检验科主任,职称:副主任技师,学历:大学本科,工作单位:大庆市萨尔图区疾病预防控制中心,邮编:163311;
  2.通讯作者:李钟玮
  期刊寄刊地址:黑龙江省大庆市开发区建设大厦环保楼 大庆市环境监测中心站:邮政编码: 163316;收件人:李钟玮 电话: 0459-4303618 手机:13936843055;
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