湖北工業(yè)大學固體廢物生物處理技術.ppt

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第七章固體廢物的生物處理 固體廢物是指人類在生產(chǎn) 生活和消費等活動中產(chǎn)生的固態(tài) 半固態(tài)和高濃度液態(tài)丟棄物 固體廢物種類復雜 按成分可分為有機物和無機物 按形狀可分固體和泥狀的 按其危害狀況可分為有毒的 有害的和一般的 按其來源可分為工業(yè)的 農(nóng)業(yè)的 生活的和混合的等 城市生活垃圾1995年己超過1億t 每年增長10 全世界平均年增長速度8 42 無害化處理的不足10 污水處理廠干污泥每年產(chǎn)生約2 105t 以濕污泥計約為 38 50 l05t 且以每年20 的速度增長 農(nóng)業(yè)廢棄物作物秸稈 草木枝葉 人和畜禽糞便等 作物秸稈每年產(chǎn)量約 5 6 l08t 薪柴 就地焚燒 集約化畜禽生產(chǎn) 糞便年排放量約18 8 108t 1 城市固體有機廢棄物現(xiàn)狀 2 固體有機廢物的處理和處置原則 資源化 無害化 減量化和穩(wěn)定化 資源化有機固體廢物被稱為 放錯地點的原料 為 二次資源 或 再生資源 可用于生產(chǎn)生物能源 生物肥料和飼料 無害化殺滅或去除固體廢棄物中的病原菌 害蟲和寄生蟲 害蟲和寄生蟲卵 雜草種子和有害化學物質 處置過程需符合國家的無害化標準 減量化經(jīng)過最終處理 處置的部分能減量到最少的程度 Mushrooms Agaricusbisporus growingincompost 3 處理有機固體廢物的方法 主要有堆肥法 填埋法 焚燒法 IncineratorDiagram 第一節(jié)堆肥法生物處理 一 堆肥的概念及其優(yōu)缺點1 堆肥的概念堆肥法指的是在控制條件下 利用微生物的生化作用 將廢棄物中的有機物質分解 腐熟并轉化成穩(wěn)定腐殖土的微生物學過程 堆肥處理后 產(chǎn)物中含豐富的氮 磷營養(yǎng)物質和有機物質 故稱為堆肥 Compost 腐熟指莖 葉 稈等難分解有機物經(jīng)發(fā)酵腐爛成有效肥分和腐殖質的過程 腐殖質是指已死的生物體在土壤中經(jīng)微生物分解而形成的有機物質 黑褐色 含有植物生長發(fā)育所需要的一些元素 能改善土壤 增加肥力 影響腐殖質形成的因素有土壤濕度和通氣狀況 溫度 土壤反應及土壤有機質碳氮比值 腐殖質能夠增加可以讓空氣和水進入的空隙 也同樣產(chǎn)生植物必須的氮 硫磺 鉀和磷 腐熟肥料的優(yōu)點 1 提供養(yǎng)份比較全面 有機肥是一種完全肥料 含有作物所需要的營養(yǎng)成份和各種有益元素 而且養(yǎng)份比例全面 許多養(yǎng)分可以被多種植物直接吸收利用 因此 有機肥施得越多 越有利于土壤養(yǎng)分比例平衡 越有利于作物對土壤養(yǎng)分的吸收和利用 不會因多施有機肥而造成土壤某種營養(yǎng)元素大量增加 破壞土壤養(yǎng)份平衡 2 有機肥料可以改善土壤結構 形成微團聚體 微團聚體對自身和加入的水分及營養(yǎng)物質具有較大的吸儲能力 釋供能力和轉化能力 從而改善土壤的理化性質 提高土壤緩沖能力和保肥供肥能力 腐熟肥料的優(yōu)點 3 有機肥在土壤中能形成腐殖質 不僅可以直接營養(yǎng)作物 而且腐殖質以膠膜形式凝聚在礦質顆粒表面 同多種金屬離子形成水溶性和非水溶性的結合物或螯合物對微量元素的有效性起控制作用 4 有機肥可以緩慢 均衡地供給作物所必需的養(yǎng)分 其營養(yǎng)是慢慢溶出 不易發(fā)生濃度障害 而超量的施用化肥極易形成鹽類濃度障害 腐熟肥料的優(yōu)點 5 提高土壤的保肥保水能力 所有的有機肥料都有較強的陽離子代換能力 可以吸收更多的鉀 銨 鎂 鋅等營養(yǎng)元素 防止淋失 提高土壤保肥能力 尤其是腐熟的有機肥保肥能力更明顯 溫室是接近封閉或半封閉的設施 氣密性好 在有機肥分解過程中可釋放出大量的二氧化碳 不易外逸 成為供給植物光合作用原料的重要來源 堆肥法過程是20世紀發(fā)展起來的科學技術 1922年 貝卡里采用密閉容器對有機物料進行厭氧發(fā)酵再通入空氣進行好氧發(fā)酵的方法在意大利取得專利 并在意大利和法國廣泛應用 1925年 印度人愛德華 霍華德將堆肥化推向系統(tǒng)化和工廠化 開發(fā)了用垃圾 人糞尿 污水污泥 樹葉或秸稈等混合物料進行好氧發(fā)酵的班加羅法 將堆肥化技術向前推進了一大步 1932年 荷蘭VAW公司在攪拌方法方面對班加羅法進行改進 采用起重抓斗車翻堆方式 并于1932年建立了范 曼奈法工藝堆肥廠 德國的Schweinfurt和瑞士Biel采用固定式固定床法工藝對磨碎物料進行堆肥 堆肥法技術發(fā)展 1933年 在丹麥出現(xiàn)Dano堆肥裝置 該裝置是一種臥式旋轉圓筒生物反應器 曾在西歐和日本得到廣泛應用 在20世紀70年代最為流行 目前世界上約有150家這樣的工廠 20世紀70年代至80年代 由于城市生活垃圾中的成分日趨復雜 特別是無機成分日益復雜化 限制了一些機械化程度高的堆肥工藝的推廣和利用 堆肥處理曾一度被土地填埋和焚燒所替代 進入80年代后期 由于可供填埋的土地資源日益緊張 焚燒垃圾二次污染嚴重 用堆肥技術來處理各種有機廢棄物又重新引起各國的關注與重視 堆肥法的基本原理 堆肥化的實質是有機固體廢棄物在微生物的作用下 利用生物化學反應實現(xiàn)轉化和穩(wěn)定化的過程 根據(jù)處理過程中起作用的微生物對氧氣的要求的不同 堆肥化可分為好氧法和厭氧法兩種 好氧法是在通氣條件下通過好氣性微生物活動使有機廢棄物得到降解穩(wěn)定的過程 此過程速度快 堆肥溫度高 厭氧堆肥實際是微生物的固體發(fā)酵 對有機固體廢物進行降解與穩(wěn)定化 需通過更復雜的生物化學反應 該過程堆肥速度較慢 堆肥時間是好氧堆肥法的3 4倍甚至更多 好氧堆制定義的含義 原料為可生物降解廢物 固體或半固體 人工控制下進行 多種微生物聯(lián)合作用實現(xiàn) 不同階段 不同的微生物起主導作用 堆制過程好氧 放熱 為穩(wěn)定化過程 能殺死病原菌和寄生蟲和害蟲卵 達到無害化 安全性 四 好氧堆肥的工藝流程 前處理家畜糞尿 污泥 調整水分和C N比 或者添加菌種和酶 城市生活垃圾 破碎和分選 調整垃圾的粒徑去除非堆肥物質目的 a如不去除 會使發(fā)酵倉容積增大 b傳送裝置或翻堆攪拌裝置可能會被纖維 繩子纏卷或被竹 金屬等絞入而影響操作 c非堆肥物質妨礙發(fā)酵過程 d非堆肥物質 不包括電池類 也可在后處理工序去除調整粒徑的目的 均勻化原料 水份 表面積增大 可提高微生物發(fā)酵速度 控制粒徑范圍是2 60mm 物料結構堅固 則粒徑應小些 決定垃圾粒徑大小時 還應從經(jīng)濟方面考慮 因為破碎得越細小 動力消耗就越大 處理垃圾的費用就會增加 2 發(fā)熱階段 主發(fā)酵前期 1 3d 堆肥階段初期 主要由中溫好氧的細菌和真菌利用堆肥中最容易分解的可溶性物質 如淀粉 糖類 迅速增殖 釋放出熱量 使堆肥溫度不斷升高 3 高溫階段 主發(fā)酵 一次發(fā)酵 3 8d 堆肥溫度上升至50 以上 即進入高溫期 是有機質的分解和有害生物的殺滅最有效的時期 腐殖化過程 高溫型好氧微生物成為優(yōu)勢種 主要是好熱性細菌 放線菌和真菌的一些種群 殺滅病原生物 50 60 持續(xù)6 7d 可有效殺滅蟲卵和病原菌 各種好熱性微生物的最適溫度各不相同 因此 隨著堆肥中溫度的上升 好熱性微生物也隨之發(fā)生變化 在50 左右 主要是嗜熱性真菌和放線菌 如嗜熱性真菌屬 Thermomyces 褐色嗜熱放線菌 Actinomycesthermofuscus 普通小單胞菌 Micromonosporavulgaris 等 溫度升高到60 時 真菌幾乎完全停止活動 僅有嗜熱性放線菌和細菌在活動 緩慢的分解有機物 溫度升高到70 時 大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜 相繼大量死亡或進入休眠狀態(tài) 3 高溫階段 主發(fā)酵 一次發(fā)酵 3 8d 幾種常見病菌與寄生蟲的死亡溫度 4 降溫和腐熟保肥階段 后發(fā)酵 二次發(fā)酵 20 30d 主發(fā)酵的半成品中尚未分解的易分解有機物和較難分解的有機物進一進行分解 使之變成腐殖酸 氨基酸等比較穩(wěn)定的有機物 得到完全成熟的堆肥制品 一般把物料堆積到1 2m高 進行后發(fā)酵 并要有防止雨水流入的裝置 有的場合還需要翻堆和通風 通常不進行通風 而是每周進行一次翻堆 5 后處理經(jīng)過兩次發(fā)酵后的物料中 幾乎所有的有機物都變細碎和變形 數(shù)量減少了 然而 城市生活垃圾堆肥時 在預分選工序沒有去除的塑料 玻璃 陶瓷 金屬 小石塊等物依然存在 因此 還需要經(jīng)過一道分選工序 去除雜物 并根據(jù)需要進行再破碎 如生產(chǎn)精制堆肥 6 脫臭部分堆肥工藝和堆肥物在原料 堆制過程和結束后會產(chǎn)生臭味 去除臭氣的方法主要有化學除臭劑除臭 堿水和水溶液過濾 熟堆肥或活性炭 沸石等吸附劑過濾在露天堆肥時 可在堆肥表面覆蓋熟堆肥 以防止臭氣逸散 較為多用的除臭裝置是堆肥過濾器 當臭氣通過該裝置 惡臭成分被堆肥 熟化后的 吸附 被其中好氧微生物分解 也可用特種土壤代替堆肥使用 這種過濾器叫土壤脫臭過濾器 7 貯藏堆肥一般在春秋兩季使用 在夏冬就必須積存 所以要建立儲存六個月生產(chǎn)量的設備儲存方式可直接堆存在發(fā)酵池中或袋裝 要求干燥而透氣 閉氣和受潮會影響制品的質量 Compostingpile 4 堆肥處理的優(yōu)點 有機廢物分解并達到穩(wěn)定化易腐敗的有機廢物和有毒廢物被轉化為比較穩(wěn)定的物質 體積大大縮小 40 60 干有機質被分解 便于處置和運輸 有毒化學品 如農(nóng)藥 形成腐殖質 消除毒性 干化作用人糞尿 動物糞便和污泥含水達80 95 經(jīng)過堆制處理 大大降低其含水率 殺滅有害生物堆制過程釋放大量熱能 堆溫較高 據(jù)測定 60 70 維持3d 可使脊髓灰質炎病毒 病原細菌和蛔蟲卵失活 堆溫50 60 持續(xù)6 7d 即可殺滅病原和蟲卵 堆肥是植物良好的肥料和土壤改良劑 4 堆肥處理的優(yōu)點 5 堆肥處理存在的問題 堆肥質量不易穩(wěn)定 原料來源不同 隨季節(jié)變化 給標準化處理帶來困難 物料溫度不均勻 受社會 文化 經(jīng)濟因素的影響 2 腐熟堆肥的特征 表面呈白色或灰白色 內(nèi)部呈黑褐色或棕黑色 秸稈和糞塊等完全腐熟 質地松軟 無糞臭 散發(fā)出泥土氣味 不招引蚊蠅 pH8 9 呈弱堿性 三 堆制過程中的生物及其演替 1 一般規(guī)律參與的主要是微生物 包括 細菌 含放線菌 真菌原生動物等類群一些無脊椎動物如線蟲 蚯蚓 螨類等 微生物群落的變化規(guī)律 50 左右 高溫菌出現(xiàn) 嗜熱性真菌和細菌 放線菌 為主 堆溫60 時 真菌幾乎完全停止活動 嗜熱性放線菌與細菌繼續(xù)活動 高溫細菌主要是芽孢細菌屬 高溫放線菌屬 中溫型細菌 含放線菌 和真菌首先起作用 65 70 時 大多數(shù)嗜熱性微生物也無法生活 或死亡 或休眠 最后 溫度下降 放線菌重新定殖成為優(yōu)勢菌群 堆肥表面呈現(xiàn)白色或灰色 蛋白質分解產(chǎn)生的氨轉化為硝酸鹽的過程主要在腐熟期進行 嗜熱脂肪芽孢桿菌 StreptomycesandThermomonosporaisolatedfromcompost Thermomonosporaformosensistypestrain 煙曲霉Aspergillusfumigatus 2 特殊規(guī)律 農(nóng)業(yè)廢物以植物殘體為主 堆制過程中的微生物相 細菌 真菌 纖維分解菌 放線菌 能分解本質素的微生物城市污水處理廠剩余污泥 城市生活垃圾堆制過程中 厭氧菌和脫氮菌很多 細菌與放線菌數(shù)量之比可作為堆肥腐熟的指標之一 四 固體廢物好氧堆肥的基本條件 影響堆肥過程的因素有物料的有機質含量 營養(yǎng)平衡 通氣量 水分 溫度和粒徑等 四 固體廢物好氧堆肥的基本條件 1 接種將1 5 腐熟的堆肥或者生物固體 污泥 混入垃圾原料中 稱為接種 接種的目的是為了增加微生物菌源 或者增加微生物分解酶 2 含水量 含水量在50 70 以60 為宜 若有機質含量高 含水量應高一些 有機質含量低 含水量應低一些 3 垃圾原料的營養(yǎng)配比 碳氮比 C N 是營養(yǎng)平衡最重要的參數(shù)之一 物料最佳的C N為25 35之間為宜 物料C N 35 會延長堆制的時間 原料C N 5 氮素會轉化為氨逸出 特別是在高溫 高pH值和強制通氣的情況下氮的逸失更為嚴重 碳磷比 C P 也很重要 適宜的C P為75 l00 原污泥的C P低 需和其它原料配合 C N和堆制時間之間關系 美國加州大學試驗結果 4 足夠的空氣量 通氧的作用充氧 調節(jié)堆溫和排除過多的水分的作用 通氧方式 人工或機械進行間隙或連續(xù)翻料 在堆肥中作通氣孔道 最有效的供氧方式是強制性機械通風 即用泵將空氣壓入或抽出肥堆 實際供氧量為理論供應量的兩倍 不同時期供氧量也不一樣 高溫期是中溫期和熟化期的好幾倍 在機械化連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)可通過測定排氣中氧和CO2的含量來衡量氧氣情況 排氣中氧的體積濃度為14 17 CO2的體積濃度為3 6 為宜 若氧濃度降低到10 以下 好氣發(fā)酵會停止 5 發(fā)酵溫度 兩個主要作用 提高有機物分解速度殺死物料中病原體 堆制過程的適宜溫度較寬 約為35 55 35 以下發(fā)酵速度不高 45 55 發(fā)酵速度增加較快 超過55 發(fā)酵速率減緩 超過65 77 發(fā)酵作用微弱 對大部分病原體來說 超過50 就會失活 一般溫度控制在55 6 pH值 垃圾的pH值約為5 5 8之間 自然堆積法最初2 3個月內(nèi)pH會降低到5以下 其后會上升到8 5左右 好氧條件下 pH應該維持在中性左右 防止pH超過8 5 以免形成NH3而損失氮元素 7 攪拌堆翻 為防止干燥 硬化 并使得水分 溫度均勻 消化過程中應該依據(jù)需要進行適當?shù)臄嚢枧c堆翻 一次發(fā)酵初期應該每天攪拌1次 二次發(fā)酵末期可以3d左右攪拌一次 8 防止有害雜物混入 垃圾原料中應該防止多量的酸堿物或者消毒劑 殺蟲劑等阻礙微生物發(fā)育與妨礙發(fā)酵的工業(yè)和家庭廢棄物 城市生活垃圾堆肥產(chǎn)品質量標準 1 物理評價指標表觀分析法堆肥后期溫度自然降低 不再吸引蚊蠅 不再有令人討厭的臭味 由于真菌生長 出現(xiàn)白色或者灰白色菌絲 呈現(xiàn)疏松的團粒結構 高品質的堆肥應該是深褐色 肉眼看上去均勻 城市生活垃圾堆肥產(chǎn)品質量標準 2 化學評價指標pH值 8 9揮發(fā)性固體含量C N比CO2釋放量水溶性有機酸含量生化需氧量BOD5有機質腐殖化程度生物可降解指數(shù) 城市生活垃圾堆肥產(chǎn)品質量標準 3 生物評價指標植物毒性法 發(fā)芽指數(shù)微生物評價法 城市生活垃圾堆肥產(chǎn)品質量標準 4 光譜分析法13C 核磁共振法紅外光譜法 五 堆肥化主要工藝流程與設備 堆肥化處理流程 堆肥原料 選別 破碎 分離 水分調整 主發(fā)酵 翻堆 一次發(fā)酵 后發(fā)酵 二次發(fā)酵 后處理 成品堆肥處理的主要發(fā)酵設備是指流程中主發(fā)酵和后發(fā)酵兩部分的設備 反應器型堆制發(fā)酵一般分兩階段 第一階段高溫發(fā)酵 發(fā)酵結束以后移出反應器進行二次發(fā)酵 熟化 堆肥工藝 固體廢物堆肥處理的工藝類型很多 操作是否連續(xù) 間歇式堆肥 連續(xù)式堆肥 反應器特點 非反應器型 靜態(tài)堆制工藝 反應器型 機械攪拌式 立倉式堆制工藝 滾筒式堆制工藝等 1 靜態(tài)堆肥工藝 staticcomposting 靜態(tài)堆肥工藝又稱為常規(guī)堆肥工藝 conventionalcomposting 我國長期使用的一種有機肥堆制法 原料預處理 調整含水量和C N 垃圾70 80 與20 30 的稀糞混合 條形堆制 堆底寬2 5 3 0m 高1 75m左右 長度不限 自然通風 堆好后呈龜背形 堆中豎插竹竿或木棒 堆好后用稀泥封堆 以防熱量散失 可插入作物秸稈或草束通氣 2 3d后 堆溫上升至50 以上 中心部位可達65 以上 維持10 20d 整個工藝過程需要60 90d產(chǎn)物才能達到穩(wěn)定 蛔蟲卵致死率90 以上 通氣方式 插竹竿 自然通氣 人工翻堆方式通氣 人工翻堆每周1 2次 機械翻堆可1 2d一次 后期腐熟階段可每周翻一次 場地要求及特點 場地堅實不滲水 有頂棚遮蓋 大風頻繁的地區(qū)應在逆風面設置擋風墻 工藝特點 工藝簡單 設備少 處理成本低 但工藝時間長 2 攪拌式堆肥工藝 mixingcomposting 堆肥在料倉內(nèi)進行 機械攪拌通入空氣 第一階段為前5 7d的動態(tài)發(fā)酵 此階段好氧菌活性強 升溫快 溫度高 有機物分解快 發(fā)酵7d絕大部分致病菌死亡 7d后用皮帶輸送發(fā)酵半成品到另一車間進行靜態(tài)二次發(fā)酵 使有機質進一步降解至穩(wěn)定 20 25d達到腐熟 3 滾筒式堆肥工藝 也稱臥式旋轉法 由丹麥人首先研制和使用的一種連續(xù)推制法 關鍵設備 長20 30m 直徑3 4m 傾角2 3 的可回旋轉動的金屬圓筒 轉速0 5 1轉 M 機械送風 有機廢物被送入滾筒后 隨滾筒的旋轉翻動并向滾筒尾部 出料部位 移動 在此過程中完成有機質的降解 升溫 殺菌等 筒內(nèi)溫度60 以上 物料在反應器內(nèi)停留3 5d 出料后的初產(chǎn)物再靜態(tài)堆制5 6d 達到腐熟穩(wěn)定 達諾 DANO 生物穩(wěn)定法 臥式堆肥發(fā)酵滾筒 4 塔式堆肥工藝 又稱為澤西 Jersey 法 主要設施 立式筒狀發(fā)酵倉 倉高10 15m 分5 6層 主要用于城市垃圾處理 分選 破碎后的垃圾由皮帶輸送至倉頂層 受自重力和柵板的控制每日下降一層 一共停留5 6d 出料后靜態(tài)發(fā)酵30 60d 機械通入空氣 水分從頂部補充 倉內(nèi)溫度高 升溫快 24h可上升至50 以上 70 可維持3d 之后溫度逐漸下降 該工藝占地少 垃圾分解徹底 運行費用低 但水分分布不均勻 箱式堆肥發(fā)酵池 六 接種劑在堆肥處理中的應用 添加劑有三種 天然接種劑 inoculant 微生物接種劑和起爆劑 天然接種劑有糞肥 腐熟堆肥 耕層土壤等 微生物接種劑由從堆肥中分離的或其它來源的細菌 放線菌 霉菌等組成 具有分解蛋白質 脂肪 糖類 纖維素 木質素 蟹殼和除臭等功能 中溫型與高溫型微生物組合使用 起爆劑 starter 不含有微生物接種體 是一些微生物容易分解的有機質如糖蜜 蔗糖和蛋白質等 其作用是為了縮短潛育期 第二節(jié)衛(wèi)生填埋 衛(wèi)生填埋 sanitarylandfill 始于20世紀60年代 是在傳統(tǒng)堆制的基礎上 避免環(huán)境免受二次污染而發(fā)展起來的一種較好的固體廢物處理法 優(yōu)點 投資少 容量大 見效快 與有機垃圾堆肥生物處理不同的是 垃圾衛(wèi)生填埋法是一種自然生物處理法 它是在自然條件下 構建特殊的人工生態(tài)系統(tǒng) 利用土壤微生物 將固體廢物中有機物質分解 使其體積減少而漸趨穩(wěn)定的過程 一 填埋的微生物學過程 根據(jù)垃圾在衛(wèi)生填埋過程中的分解情況 氣體產(chǎn)生和微生物活動情況 將整個過程人為地劃分為三個階段 三個階段的特點分別為 1 好氣氧化階段 在填埋初期 填埋后的數(shù)十天內(nèi) 及在填埋場中有通風設施 土壤微生物中的好氣性微生物利用填埋層中的氧氣 在適當?shù)暮闆r下 將垃圾中的一部分有機物質分解成水 二氧化碳及穩(wěn)定細胞質 并產(chǎn)生氨化作用 使有機氮轉變?yōu)镹H4 N 2 厭氧階段 在缺氧或者無氧的條件下 土壤和垃圾中的厭氧微生物群落 主要是纖維素分解菌 蛋白質水解菌 脂肪分解菌等 相繼起作用 將生物固體和有機垃圾先 液化 使固體物質變成可溶性有機物 然后經(jīng)過酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵兩個階段 將有機物轉變成甲烷 二氧化碳和水 以及穩(wěn)定的細胞質 含氮有機物中的氮也會有一部分變成NH4 N 3 填埋穩(wěn)定階段 在填埋場中 垃圾中較容易分解的有機物經(jīng)過500d后多數(shù)能夠分解穩(wěn)定 二 填埋場地的建設與運行 根據(jù)地形 地貌和土壤條件 水文地質 氣候 運輸距離 出入道路條件等進行選擇 使填埋處理不影響當?shù)鼐用竦纳詈徒】?場地底部要構筑不漏水的防水層 集水管和集水井等設施 四周要防止水流沖刷 防止地下水和地面水受污染 避免一般填埋出現(xiàn)的衛(wèi)生條件差 二次污染頻繁的問題出現(xiàn) 1 場地的建設 選擇填埋場地一般主要考慮以下諸方面因素 垃圾 依據(jù)垃圾的來源 種類 性質和數(shù)量確定場地的規(guī)模 地形 便于施工 避開洼地 土壤容易壓實 防滲能力強 水文 地下水位盡量低 距最下層填埋物至少1 5M 氣候 要蒸發(fā)大于降水 避開高寒區(qū) 噪音 要使運輸及操作設備噪音不影響附近居民的工作和休息 交通 要方便 具有能夠在各種氣候條件下運輸?shù)娜旌蚬?距離與方位 要運輸距離適宜 位于城市的下風向 土地征用 要容易征得 且比較經(jīng)濟 開發(fā) 要便于開發(fā)利用 一場地的設計和利用 填埋場的種類 主要分為反應式填埋場 殘余式填埋場 惰性材料填埋場和地下填埋場4類 其中以反應式填埋場應用最廣 反應式填埋場也稱混合式填埋場 所消納的垃圾主要是混雜的 未經(jīng)處理的居民垃圾 如生活垃圾 市場垃圾 建筑殘余物 類似生活垃圾的加工廠垃圾等 這類填埋場易發(fā)起生化學反應 產(chǎn)生有機物和無機物很高的滲漏液 以及大量的填埋氣體 對水體 地下水 局部大氣環(huán)境和土壤都可能產(chǎn)生危害 殘余式填埋場也稱單項填埋場 這類填埋場所消納的固體殘余物主要是工業(yè)垃圾 如鍋爐房爐渣 鑄造用砂等 有時也會包含一些有害物質 需對有害物質凈化處理 并按不同類型分別填埋在各自獨立的分隔層里 各分隔層用黏土隔開 避免之間發(fā)生反應 這類填埋場的滲透液多半含有較高的鹽分 并含有金屬物 惰性材料填埋場 這類填埋場消納相對干燥的垃圾 如建筑業(yè)拆下來的類似巖石的廢料 輕度使用過的土方等 這些垃圾只發(fā)生微弱的反應 含有不易水提的有害物質 通常情況下 收集到的滲濾液經(jīng)過檢查之后可直接引入排水溝 不需要排放氣體 地下填埋場 地下廢棄的巖洞在個別情況下可專門填埋含有重金屬的垃圾和已固定化的垃圾粉末 這類填埋場是危險廢物填埋場的一種 危險廢物主要有醫(yī)療垃圾 動物尸體 屠宰場垃圾 重金屬殘渣等 ConceptillustrationofaTypicalSanitaryLandfillSite 填埋場的模式 從填埋的地形條件考慮 垃圾填埋場分為 山丘式填埋場 斜坡式填埋場 峽谷式填埋場 坑式填埋場4種類型 2 垃圾填埋處理 將垃圾在填埋場內(nèi)分區(qū)分層進行填埋 每天的垃圾 在限定范圍鋪散為40 75cm的薄層 然后壓實 垃圾層厚度應為2 5 3m 一次性填埋處理垃圾層最大厚度為9m 每層垃圾壓實后覆土20 30cm 廢物層和土壤覆蓋層共同構成一個單元 即填埋單元 cell 當天的垃圾 當天壓實覆土 成為一個填埋單元 具有同樣高度的一系列相互銜接的填埋單元構成一個填埋層 按上述工序完成的衛(wèi)生填埋場由一個或幾個填埋層組成 當填埋到最終的設計高度以后 再在該填埋層上層蓋一層90 120cm的土壤 壓實后就成為一個比較標準的衛(wèi)生填埋場 TheStevensCountySanitaryLandfill openedonJuly5 1979 isafacilitythatwasdesignedtoservethewasteneedsofthecitizensofStevensCounty 三 垃圾填埋氣和滲濾水的處理技術 填埋氣的產(chǎn)生及控制 1氣體的生成 由于微生物的生化降解作用 產(chǎn)生主要氣體和微量氣體 如不處理 會有很大危害 甚至引起爆炸 填埋初期好氧分解CO2 H2O NH3 氧耗盡后厭氧分解CH4 CO2 90 H2O NH3 H2S 2填埋氣的產(chǎn)量及產(chǎn)生速率 1 經(jīng)驗估算 2 化學計量計算 3 化學需氧量法 3填埋氣的控制排氣系統(tǒng)可分為被動排氣和主動排氣 被動排氣裝置是利用垃圾坑中產(chǎn)生氣體的濃度和梯度驅動氣體流動 它利用溝槽 排氣井或帶孔管 周圍填以粗粒料 將產(chǎn)生的氣體引到封蓋之上 主動排氣裝置用于被動裝置不很奏效的場合 它依靠機械設備產(chǎn)出正壓或負壓 迫使氣體運動 可以是豎向的或是橫向的 機械設備的真空泵或鼓風機連接于排氣管的出口端 2 氣體收集 微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷 二氧化碳 氨 一氧化碳 氫氣 硫化氫 氮氣等氣體 填埋場產(chǎn)氣量和氣體成分與被分解的固體廢物的種類有關 并隨填埋年限而變化 每千克揮發(fā)性有機固體的產(chǎn)氣量約為0 013 0 047m3 甲烷發(fā)酵進入穩(wěn)定期的時間為2年后 填埋場氣體一般含有30 40 甚至60 70 的甲烷 以及多種其它種類的氣體 填埋場氣體經(jīng)過處理后可以作為能源加以利用 甲烷的去向 回收作能源 釋放到環(huán)境 微生物氧化 厭氧甲烷氧化菌 好氧甲烷氧化菌 存在于填埋物培土中 甲烷氣體的好氧氧化作用過程 CH4 CH3OH HCHO HCOO CO2 垃圾滲濾液的處理技術 1 浸出液的生成 1 降水和地表涇流 降水包括降雨和降雪 它是浸出液的主要來源 地表涇流是指來自場地表同上坡方向的徑流水 對浸出液的產(chǎn)生數(shù)量也影響較大 2 垃圾含水 除垃圾自身含水外 3 垃圾中的有機組分在填埋場內(nèi)經(jīng)厭氧分解會產(chǎn)生水分 其產(chǎn)生量與垃圾的組成 pH 溫度和菌種等因素有關 2填埋場水的平衡示意圖 3浸出液的性質 對垃圾滲濾液有機污染物進行探討 分析結果表明 從垃圾滲濾液中檢出的有機污染物77種 其中芳烴類29種 烯烴類18種 酸類8種 酯類5種 醇 酚類6種 酮 醛類4種 酰胺類2種 其它5種 對太原生活垃圾填埋場進行監(jiān)測分析 得出結論 除pH和總硬度鋁 鎘 鉻的指標未超過國家標準外 其余指標嚴重超標 其中COD BOD5 氨氮 總磷 砷分別超標100 120 547 90 120倍 4垃圾滲濾液的危害 垃圾填埋場滲濾液對周圍地下水和地表水均會造成嚴重的環(huán)境污染例如 美國曾報導距垃圾處理廠的蓄水池512m遠的一口井中水 其硬度 鈣鎂濃度 總固體量和CO2都有增加德國報導距離填埋場4km遠的地表水下游 水質出現(xiàn)惡化 滲濾液對含水層的影響不僅僅在于表層 而且貫穿于達60m深的垂直截面 滲瀝液中重金屬對周圍環(huán)境及對其后生物處理的毒性影響非常嚴重 國內(nèi)報導廣州市老虎窿填埋場雖然1992年封場 但直至1995年其排放的浸出液BOD COD 氮和磷仍然超標 其中以氮為甚 垃圾填埋不采取防滲措施 對地下水必然造成嚴重污染 主要表現(xiàn)在地下水的水質混濁 有嗅味 COD 三氮含量高 油 酚污染嚴重 細菌 大腸菌超標 5滲濾液收排系統(tǒng) 1 收排系統(tǒng)的作用滲濾液收排系統(tǒng)應保證在填埋場預設壽命期限內(nèi)正常運行 收集并將填埋場內(nèi)滲濾液排至場外指定地點 避免滲濾液在填埋場底部蓄積 2 收排系統(tǒng)的構造滲濾液收排系統(tǒng)由收集系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)組成 收集系統(tǒng)的主要部分是一個位于底部防滲層上面的 由砂或礫石構成的排水層 在排水層內(nèi)設有穿孔管網(wǎng) 以及為防止阻塞鋪設在排水層表面和包在管外的無紡布 滲濾液的輸送系統(tǒng)由滲濾液貯存罐 泵和輸送管道組成 3 典型的填埋場液體收排系統(tǒng)由以下幾個部分組成 a 排水層 由粗砂礫鋪設厚30cm以上構成 必須覆蓋整個填埋場底部襯層上 水平滲透系數(shù)應大于10 2cm s 坡度不小于2 但也可使用人工排水網(wǎng)格 b 管道系統(tǒng) 一般在填埋場內(nèi)平行鋪設 位于襯層的最低處 管道上開有許多小口 管間距要合適 以便能及時迅速地收集滲濾液 應具有一定的縱向坡度 通常在千分之幾 使管道內(nèi)的流動呈重力流態(tài) c 隔水襯層 由粘土或人工合成材料構筑 具有一定厚度 能阻礙滲濾液的下滲 并具有一定坡度 通常2 5 以利于滲濾液流向排水管道 d 集水井 泵 檢修設施 以及監(jiān)測和控制裝置等 畚以接納貯存排水管道所排出的滲濾液 測量并記錄積水坑中的液量 四填埋場的封蓋系統(tǒng) 五填埋場的防滲系統(tǒng) 垃圾填埋場防滲材料 1 高密度聚乙烯 HDPE 地膜和低密度聚乙烯 LDPE 地膜現(xiàn)代化城市垃圾衛(wèi)生填埋場和危險廢物安全填埋場使用的主要防水防滲工程材料 HDPE地膜用于填埋場底部防滲層系統(tǒng)和邊坡防滲層系統(tǒng) 而LDPE地膜則是填埋場封頂覆蓋層中表面密封系統(tǒng)最佳防水防滲工程材料 2 高效薄型膨潤土防滲卷材高效薄型膨潤土防滲卷材厚度只有7 10mm 具有可卷性 滲透系數(shù)可達到10 9 10 11cm s 其防滲性能相當于5 10米厚天然粘土層 再加上自愈合能力強 施工接縫方便 長期防滲性能優(yōu)于HDPE 可單獨使用 也是填埋場高效復合防滲防滲層的重要組成部分 3 高密度聚乙烯排水網(wǎng)格 排水管材和排氣管材 我國的垃圾處理最終應走綜合處理之路 即根據(jù)幾種工藝針對垃圾的不同處理階段或特性加以應用 可能是堆肥和填埋的結合 也可能是焚燒和填埋的結合等等 才能使得各種處理技術優(yōu)勢互補 資源共享 按照垃圾處理的減量化 資源化和無害化原則 實現(xiàn)垃圾處理可持續(xù)發(fā)展