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利用生物好氧技術治理生活垃圾填埋場
時間:2015-02-03 14:26:47
一  垃圾填埋場治理的必要性和政府的聲音

1.1 垃圾填埋場治理的必要性

隨著城市化進程的加快我國城市生活垃圾產生量呈越來越快的增長趨勢,據住建部2014年最新統計我國年產生垃圾總量已達10億噸。在目前城市生活垃圾的處理方式中,填埋、堆肥、焚燒和其他分別占垃圾處理總量的75%、2%、18%5%,可以看出傳統的垃圾填埋仍然是我國生活垃圾處理的最主要方式。在垃圾填埋方式中,40%進入衛生填埋場, 25%被簡易填埋,另外10%被隨意丟棄、傾倒。目前中國超過1/2的大中城市深陷“生活垃圾圍城”困局,許多地方是城市已經包圍了舊有的垃圾填埋場。中國城市幾乎都在興建大型的衛生填埋場和焚燒發電廠,但是生活垃圾無害化治理一直是中國城市已成燃眉之急而又爭議四起的領域。目前仍有大量生活垃圾被運到城郊裸露堆放,歷年堆存量高達50多億噸,侵占土地7億多平方米。在產生的這些生活垃圾中,簡易填埋、隨意堆置等均應歸為非控填埋,

也稱為非正規垃圾填埋場。在過去的幾十年中,中國由于受經濟發展水平的制約,眾多城市的非正規垃圾填埋場未采取有效的防護措施,生活垃圾在非控制的自然降解過程中,產生的廢氣、廢水和廢渣污染了周圍的空氣、地上/地下水和土壤。一般有機固體垃圾降解的產氣量為0.012-0.045m3/kg,其主要成分是甲烷和二氧化碳,甲烷的含量約為50-60%,二氧化碳的含量約為40%。甲烷對臭氧層的破壞是二氧化碳的20倍。沼氣產生處于活躍期且有十分危險的現場燃燒甚至爆炸現象發生。垃圾滲濾液對地面和地下水體的污染,是一種危害性極大的、直接影響人民身體健康的有機物、重金屬和病原微生物三位一體的重要污染源。由于垃圾在地下自然分解需要50~100年時間,其后果是當地的居民生活在被垃圾污染的環境中,同時這些寶貴的土地資源閑置浪費卻不能被開發利用。從而對中國經濟的發展、城市化進程和人民生活健康形成了巨大的威脅,正在成為中國實現可持續發展和城市化進程的突出制約因素。
如能通過生態治理修復達標,實現廢棄污染土地價值的再生或深度利用,不但消除了嚴重的污染問題,也實現了土地資源的有效收益,同時也極大的提升了周邊土地的使用價值。這也是政府和建設投資方(土地開發商)的投資動力所在;诖,因地制宜、有針對性的科學的選擇好垃圾填埋場的治理方向和治理工藝,實現以較少投資和快速治理達到社會效益、環境效益和經濟效益的有效統一。在當今全國土地資源極其匱乏且寶貴的大環境形勢下,尤顯重要

1.2 政府的聲音

針對上述情況,國務院在2006年頒布的《全國土地利用總體規劃綱要(2006-2020年)》中恢復廢棄地生態功能,推進生態環境恢復治理,作為增加土地供應的手段之一。2008年國家環保部頒布了《關于加強土壤污染防治工作的意見》(環發〔2008〕48號),提出到2015年,土壤污染防治規劃全面實施,污染土壤修復與綜合治理示范項目取得明顯成效。2009年國家環境保護總局首次出臺了場地環境保護標準系列標準。
目前在中國還沒有準確的關于城市生活垃圾污染土地的數字,只有北京等少數城市初步開展此項工作。2008年北京建立了“北京污染土地修復聯合攻關基礎條件平臺”,希望能夠解決土地循環利用的問題。截至到2008年底,經18個區縣調查統計,北京市垃圾積存量在200噸以上的非正規垃圾填埋場共有1011處,這些垃圾填埋場以生活垃圾和建筑垃圾(主要是裝修垃圾)為主,總積存量在8000萬噸,占地2萬畝。
 
二  非正規垃圾填埋場的治理方案比較與選擇
 非正規垃圾填埋場的治理方案分為異位治理和原位治理兩大類型。

2.1 異位治理

異位治理是將垃圾填埋場中的垃圾轉運出去。該方法僅適用于老舊填埋場垃圾存量較小,也有新的衛生填埋場可以接納、運距適當、接納處置費用合理的情況。從本質上講只是一種要付出高昂運輸費用的污染物搬遷,沒有解決無害化治理的問題。并且在實施過程中存在垃圾開挖和搬遷過程中環境污染(臭氣、粉塵污染等)、安全控制(沼氣外泄)、消納地點選擇、、工程周期長等問題。

2.2 原位治理

原位治理是在垃圾場原地對垃圾進行治理。這也是當今治理技術主流。
原位治理的方案有四種;分別為原地封場治理、原地篩分治理、厭氧型反應器治理和好氧型生物反應器治理。這四種治理工藝各有特點,經比較;其中的好氧型生物反應器降解工藝是工藝最先進、技術含量最高、治理時間最快、為政府體現經濟利益最大、為社會創造環境效益最好的一種可持續發展環境治理手段,
表2-1  非正規垃圾填埋場原地治理的方案比較
序號 項  目 治理方案
原地封場 原地篩分 厭氧反應器 好氧反應器
1 穩定時間 -
2 填埋氣安全問題 存在 - 存在
3 滲濾液污染問題 存在 - 存在
4 封場后維護 需要 - 需要
5 工程建設周期
6 工程施工與運行難度 復雜
7 工程投資
8 后處置問題
 
 
從上表中可以看出好氧反應器在非正規垃圾填埋場的治理方面具有其他方案不可比擬的優勢,美國環保局對垃圾好氧生物加速治理工藝的評價是,“好氧反應處理提高分解速率,減少有害和有氣味氣體的釋放, 并且提高滲濾液的品質。這些優點對改造填埋場、減少污染具有重大的意義。

三  好氧反應器治理方案技術原理和優勢

3.1 技術原理

原地加速降解治理是將垃圾填埋場改變為一個生物反應器整體,有控制地促進生活垃圾中可被生物降解的有機物向穩定的腐殖質(Humicsubstance,HS)轉化的生物化學過程。改變填埋場中的物理和化學條件,建立符合微生物生長的環境,利用微生物的作用,加速垃圾中可生物降解有機物的分解,縮短填埋場的填埋時間。原地加速降解治理主要為厭氧反應器和好氧反應器兩大類。由于厭氧的反應強度較之好氧反應強度低,需要的時間較長,而且厭氧反應不可避免的產生甲烷氣等填埋氣體,并且滲濾液的產生量不會減少。相反好氧反應器不存在這些問題優勢十分明顯。但好氧反應器的投資較厭氧反應器高,施工技術和運行操作工藝要求較高。
 
“固體好氧生物反應器(SABR)” 來源上世紀末美國研究的“填埋場生物反應器(LBR)”,其結構如圖1所示

 
 

                                                              圖1固體好氧生物反應器(SABR)
好氧生物反應法治理垃圾填埋場的原理是通過在填埋堆體中埋設注氣井、注液井和排氣井,向垃圾堆體內注入空氣,并將收集的滲濾液和其他液體回注至垃圾堆體,使堆體中的有機物在適宜的含氧量、溫度、濕度條件下,經好氧微生物的作用來實現快速降解,縮短垃圾分解的時間。同時通過排氣井排除垃圾堆體中的二氧化碳等氣體,并帶出好氧反應產生的部分熱量。抽出來的氣體通過裝有有機填料的生物反應濾箱后排入大氣。有機物好氧生物反應式如下:


3.2 技術優勢

由于有機物經好氧處理的產物是CO2、H2O等,取代了傳統厭氧反應所產生的CH4、NH3、H2S等,垃圾滲濾液又回流到垃圾堆體中,因此將垃圾中的有害物質對土壤、大氣、水體(地表水、地下水)環境的影響將減少到最低程度。同時由于減少了甲烷氣(CH4)的排放(CH4的吸熱量是CO2的 21倍),可以降低溫室效應,保護地球的大氣層。由于好氧生物反應時放熱反應,使垃圾堆體中的溫度升高,可以有效殺滅垃圾中的病原菌,極大地減少對環境的危害。治理后的垃圾場由于已實現穩定化和無害化,可進行社會環境有效利用和有條件的商業或工業土地開發。
    固體好氧生物反應器(SABR)技術比傳統的填埋場自然降解提高降解速度30倍以上。整個治理周期短,包括施工期和運轉降解期在內南方一般為兩年,北方一般為三年。相當于填埋場自然降解50-100年的效果。工程實施后將迅速恢復垃圾填埋場的生態環境并還原成有價值的土地資源。
垃圾滲濾液由于其成分復雜,污染地下水和地表水,收集后單獨處理的難度極大,投資和運行的費用高,是目前垃圾填埋場問題的焦點所在。通過將滲濾液循環,分散在填埋場中,增加固體廢棄物的濕度,不僅可以提高垃圾中有機物的降解速率,而且可以大大降低滲濾液處理的難度,從而節省投資和運行費用。同時由于垃圾堆體中的溫度升高,水份的蒸發量大,滲濾液的量減少。在滲濾液回灌的過程中,滲濾液中的污染物被垃圾吸附并降解,特別是對氨氮和重金屬難降解的污染物,有良好的吸附作用,降低相關污染物在滲濾液中的濃度。

3.3 垃圾降解率和反應條件:

     垃圾降解速率(甲烷產生速率)和氣候區域條件有關,而垃圾降解程度是決定未來土地利用類型的關鍵因素。
                  表2-1 不同氣候區域的垃圾降解速率
氣候區域 k (/每年)
1 、  寒冷和干燥區 0.04
2 、  較寒冷和較潮濕區 0.11
3 、  炎熱和潮濕區 0.18
 
 
主要反應條件:
反應物:    有機質+水(滲瀝液)+氧
反應條件:  溫度、濕度
生成物:    二氧化碳+水
主要控制的工藝參數是:溫度、濕度和垃圾中的氧氣濃度。

3.4 “垃圾好氧生物反應器”工程系統組成

“垃圾好氧生物反應器”系統組成包括以下三個部分,如圖2所示:
1)填埋場區域內抽氣、注氣、滲濾液收集和注液系統、排氣系統。
2)生物好氧反應器的控制系統
3)生物好氧反應器綜合監測系統
4 )這些治理設備可以反復多次使用,設備使用次數最少為3-4次,每次使用2年,使用壽命為6-10年。

 

 
                                               圖2 “固體好氧生物反應器”系統組成
 

3.5 治理目標

二年治理周期(一般情況下)內,將達到以下目標:
(1)治理后填埋場垃圾堆體內可降解有機物質(BDM)含量≦3%;
(2)治理后填埋場垃圾堆體內部沼氣濃度≦1.5%;
(3)治理后填埋場垃圾滲瀝液產生量大幅減少,滲濾液中主要污染物排放指標COD、BOD5和 NH3-N,符合《污水排入城市下水道水質標準》(CJ3082-1999)中污染物最高允許排放濃度上限,即:BOD5≦300mg/l;COD≦500mg/l;NH3—N≦35mg/l
(4)垃圾堆體地面將會產生10%~20%的沉降后,填埋場狀態穩定,不再沉降,沉降率≦0.02%/年。
(5)實現了垃圾填埋場穩定化。

3.6 治理工作步驟

完整的填埋場治理工程包含以下工作步驟:

3.6.1場地環境調查

包括收集分析垃圾填埋場原始資料,地域氣候條件、填埋年限過程資料、垃圾成分記錄,填埋深度、垃圾成分與分布,進行鉆探取樣、進行物理/化學/填埋氣體組分的分析,調查和評估對周邊土壤/地下水/空氣環境的污染程度。根據國家新要求進行社會穩定風險評估。

3.6.2工程設計

工程設計要按照業主方對未來填埋場區域的利用模式為原則進行。對抽氣、注氣、滲濾液收集和注液系統,生物好氧反應器的控制系統,以及生物好氧反應器綜合監測系統相關設備和儀表進行設計和選型。

3.6.3工程實施

工程開始要進行垃圾堆體和場地的整理,然后實施各類井的設置和管線鋪設,以及相關設備的安裝等

3.6.4運行和維護

由于垃圾堆體中的好氧環境的建立和微生物的馴化,需要一定的時間,而且微生物消化分解有機物需要時間,因此填埋場好氧治理與其他工程不同之處在于,需要在現場有2年左右周期的帶負荷降解運行時間,同時需要對運行中設備進行維護,而且要保證運行中甲烷氣的安全問題和滲濾液對水體的污染問題。

3.7 適用范圍

“垃圾好氧生物反應器”技術因其特點比較適用于老舊垃圾填埋場存量垃圾的治理。
 
四  四分法循環利用垃圾填埋場
 
四分法循環利用垃圾填埋場是我公司在生物反應器填埋技術基礎上研究出來的一種全新概念上的可持續的生物反應器填埋場

4.1 可持續填埋場的概念

可持續填埋的實質是將垃圾及其儲存場所----填埋場在時間和空間上得到有效延續,也使垃圾得到了重復有效的利用。垃圾的利用主要通過兩個途徑進行,一種是以能量釋放的形式進行利用(如焚燒)。另一種是以生物本身進行利用。而填埋場空間的利用主要是在充分利用填埋場內物質的同時,騰出新的空間使之成為一個新的填埋單元,從而提供新的填埋空間。
 
 
                      四分法循環利用垃圾填埋場(見示意圖)

4.2 四分法循環利用垃圾填埋場技術說明

這種填埋→好氧生物降解→挖掘篩分→運走回收→再填埋的開采循環處理方法使生活垃圾快速降解,極大地減少或解決垃圾場的污染,再通過挖掘篩分,就可以增加垃圾場的使用空間,延長使用壽命,這就大大節省處理垃圾的用地。這是一種基本上全部回收利用垃圾中的金屬、玻璃、塑料、橡膠、土壤和土地的綜合資源化處理新概念工藝。垃圾經篩選后約50%的篩上物為低位熱值達10000KJ/KG的燃料,大約40%是一種含有豐富有機質和多種植物營養元素的腐殖土(也稱為礦化垃圾)。據監測;礦化垃圾中的微生物相當豐富,細菌總數在數量級上與較肥沃的土壤相接近。                                                                   
由于垃圾有機物在填埋/治理過程中就基本降解掉,所以填埋場在短時間內基本可以達到穩定化、無害化和減量化,這樣就可以減少封場后填埋場的維護的工作量,降低運行成本,同時可以減少或杜絕了甲烷等危險氣體爆炸的風險,并且多次循環利用了土地。此種工藝比較適用于正在使用或新建的生活垃圾填埋場,盡管國外早已推廣并成功使用,但目前國內尚無工程先例。
4.3.四分法循環使用系統設置
    第一塊區域用于接收新入場的混合垃圾;第二塊區域用于正在進行生物降解反應的區域;第三塊區域用于反應完成后已穩定化的區域,進行挖出篩分和資源回收利用(篩下物同時供給第一區域做日常覆蓋材料)。第四塊區域是將挖出后,對整個系統進行修復整理完成后,又可以具有第一塊區域一樣的功能接受新入場的垃圾。

五  市場預測和工藝技術選擇

5.1 市場預測

現如今垃圾好氧生物反應器填埋技術在世界各國得到了廣泛的運用,如美國EPA已修改了現有的垃圾管理法規以推廣這一新型的垃圾填埋技術。同樣,生活垃圾好氧生物反應器填埋技術被由日本健康福利部頒布的廢物最終處置導則采用。不光在發達國家,該工藝還在馬來西亞、印尼、菲律賓及巴西等發展中國家被廣泛運用。結合我國垃圾處理處置技術相對落后和土地資源稀缺的現狀,可以預見垃圾好氧生物反應器填埋技術是走出我國垃圾填埋處理困境的有效方式。另外,針對我國生活垃圾的特點和南北方的地域氣候差別,這種從美國引進的技術尚有適應、完善和全部實現技術設備國產化的空間和過程。

5.2 工藝技術選擇

“垃圾好氧生物反應器”技術因其特點比較適用于老舊垃圾填埋場存量垃圾的治理。而四分法循環利用垃圾填埋場工藝比較適用于正在使用或新建的生活垃圾填埋場,以上是我們已能掌握的兩種生態環境修復工藝均屬于可持續發展理念的生活垃圾填埋最新處理方法。我們如完全展開此項業務,是完全可以站在該領域的最前沿和制高點。
 
六  土地用途

6.1 土地治理達標后利用方向  

從國外的實用經驗并結合我國目前執行的填埋場利用標準看,生活垃圾填埋場采用生物反應器技術治理達到無害化和穩定化的土地的用途,可有以下幾個方面:
1中度利用;恢復為運動和娛樂用地。如公園,野生動物園,游樂場,運動場,高爾夫球場、航空站等。
2高度工業開發;為物流庫房、停車場、汽車生產廠的周轉車場、建材市場、工業廠房和其它建筑等
3深度商業開發;根據地形/埋深和垃圾成份特點,對垃圾堆體采用分區治理、分片挖深/堆高/造山/開湖等整理手段,使場區具備深度商業開發條件和升值。國外開發先例很多可以借鑒。
 
由于垃圾填埋場的特殊性,每一種土地用途都需要對垃圾降解后的土壤和環境情況,進行有針對性的穩定性觀察和管理及相關數據分析處理,。因此我們建議在治理的同時,需要結合該區域未來的規劃,做好有針對性的工作。

七  治理成本和效益

通過采用固體生物好氧反應器技術來治理老舊或新建垃圾填理場,可以在社會效益、環境效益和經濟效益三方面取得一致,對促進經濟發展和改善居民生活環境條件有極大的意義。

7.1 各項指標

采用固體生物好氧反應器技術治理垃圾場潛在的經濟效益是非?捎^的;

7.1.1單位投資

治理工程按單位投資估算一般為每立方米30~35元左右。(按去年中標價)

7.1.2治理工程投資規模

單項治理工程投資規模按我國目前垃圾填埋場一般占地和埋深估算,形成規模的填埋場投資規模最少的也在5000萬元以上。

7.1.3治理工程總承包施工單位利潤

取得一般均在價格總額的20~30%。(按去年中標價)
如有墊資建設、BOT/BOO模式、設備進口和設備國產化的區別則另計

7.1.4潛在的土地增值輻射收益;

填埋場治理后,向國家申請新增開發土地指標將會非常容易,同時對周邊地區的環境改善,尤其是項目周邊用于可商業開發土地的增值有著非常強烈的輻射作用。

7.1.5潛在的減排交易收益;

   在全球合作減排機制(CDM)框架下的全球碳市場交易規模在2009年已經達到87億噸,交易額達1440億美元。該技術已成為國際上公認的可以減少溫室氣體排放的措施之一,全球第一個采用好氧反應器治理封場的垃圾填埋場----以色列的Taibe’e填埋場的CO2減排量(減排14萬噸CO2),已獲得《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)的許可,可以上市成交。我國現已經在上海設立了碳交易市場。今后取得減排補貼、實現效益的途徑要簡單的多,我國一般單座大中型生活垃圾填埋場占地面積約30-40公頃、填埋量約400-600萬立方米,保守估計減少CO2排放量也有40萬噸左右。我們在填埋場治理項目立項之時,就可以準備向國家相關機構申請CO2減排CDM項目的立項工作,以便盡早獲得減排補貼,實現效益。

7.2 比較優勢

目前用于污染土壤異位修復和其它生活垃圾處理方式(如焚燒廠的建設投資35-45萬元/T)的費用高得令各級政府望而卻步。而更加令政府為難是一些涉及公眾利益的環保項目卻在公眾“鄰避思維”面前束手無策,多家垃圾焚燒廠在公眾抗議聲中停建或搬遷。反觀我們準備推廣的兩種治理技術在價格上具有比較優勢。在實現技術設備全部國產化和重復利用后,這種優勢將更加顯著,在市場上更加容易推廣和接受并形成一波建設浪潮。

7.3 合作伙伴或技術依托;

我公司現有渠道可延續聯合美國SCS公司(美國固體廢物工程與咨詢公司排名第一),吸收和消化目前國際上最先進的“填埋場生物反應器”技術,研發自身的核心技術---- “固體好氧生物反應器(SABR)”,用于城市生活垃圾填埋場的污染治理。通過以往的工程和運行實踐,目前我們有能力、有條件實現這一技術和設備國產化,從而大大降低工程造價,增強市場競爭力。
八  市場可行性分析

8.1 市場銷售對象和操作特點

8.1.1政府是主管部門

我國各市、縣均有數量、規模、等級不一的老舊或在建新建的垃圾填埋場,歸口城市管理局、環境衛生管理局和部分國家級開發區及環保局或建委實行政府管理體制,但實際的土地所有權情況各異且非常復雜。這是從事這一行業的環保公司的主要市場銷售對象和公關目標,同時也是主要的投資建設主體。從行業劃分現由國家建設部委托授權中國環境衛生協會實行等級評估和安全運行及衛生監督方面的管理。需要特別指出的是政府支持力度是決定性因素。這種技術的推廣和實施,并非是一個簡單的管理機構或實施運營企業的盈利行為,其所帶來的生態環境效益和社會效益比經濟效益更為重要
 

8.1.2房地產開發商的介入。

在如今土地資源稀缺且成本價格飛速上漲的市場趨勢逼迫下。一些房地產開發公司也正在試圖進入市場,它們首先瞄準的是已被城市包圍的老舊垃圾填埋場。他們以較低價格從政府手中將閑置并且還要付出管理費用的垃圾填埋場收購,經過處理達標后再進行商業或工業開發。如此政府不但成功地解決了垃圾場對環境的污染問題,并且有了可觀的收入也卸掉了垃圾場封場管理上的財政包袱。開發商也拿到了相對廉價的土地也節省了拆遷成本。這種幾方面共贏的運作模式目前在個別大城市已有先例。

8.2  市場的操作特點

目前這一市場的操作特點主要是讓市場對象了解認識生活垃圾填埋場好氧生物降解治理工藝和盤活土地資源的意義及背后巨大的經濟、環境與社會效益。但是,需要認識到的是這種工藝技術行業是新興的,國內剛開始進入工廠化、市場化階段,市場對象不了解它。目前市場對象主體主要是政府,由于存在政府換屆和主管部門職能變化頻繁及人員流動等問題,這就決定了項目操作時間周期長、主管部門人員更迭頻繁、受財政政策和經濟形勢影響變化大的特點。最近幾年來的項目操作實踐已經證實了以上特點。我們總結近兩年市場運作的結論;首先是前景廣闊,其次是政府感興趣,再次是周期比較長。因此需要我們做大量的推廣工作。
 

8.3 競爭態勢和市場準入門檻

   污染土壤修復作為新興環保產業,盡管我們技術已經比較成熟,但市場應用還處在起步階段,暫時還沒有形成太大的技術壁壘和行業壟斷;而且國家的行業標準和準入制度也都在制訂或修改完善過程中,因此,在土地環境修復市場逐漸成熟后,將會有越來越多從事其他環保產業的企業涌入到垃圾填埋場生態修復行業。我國一些比較成熟的污水治理和大氣治理環保大型企業,開始延伸自身的產業鏈條,涉足土壤修復領域。他們憑借自身的資本、技術、人才優勢,都正在向土壤修復行業滲透。他們將成為這一行業的先行者。
目前,已經有幾個大型環保企業或建工集團進入或正在進入生活垃圾填埋場好氧生物降解治理工程領域。城市管理運營部門、土地開發商和環保企業開始初步認識到這種技術、大容量的市場需求和巨額的利潤空間的優勢。但從目前的競爭態勢看;是商務社會資源層面和技術人才層面并進的競爭,即;誰擁有豐富的商務社會資源和掌握了這種技術就有可能在市場上獲取項目并站穩腳跟。我們起碼目前進入市場不是太難。而未來一兩年之后則必然是商務社會資源和資本層面的壟斷競爭占主導地位的市場態勢。

8.4 市場容量和示范工程

8.4.1.市場容量和面臨的產業局面

.根據環境保護“十二五“規劃,,污染土壤修復領域的新建項目投資需求為3150億元人民幣。在環保產業發達的國家,土壤修復產業所占環保產業的市場份額高達30%-50%,而我國土壤修復產業才剛剛起步,具有資質的處理企業幾乎為零,國家政策倡導下的城市化快速推進催生了被污染場地修復的巨大市場。首先是特別缺乏技術特色突出的實力型修復企業;其次是缺乏修復領域的高層次工程技術人才,由于我國修復工程化的路剛剛起步,有實際經驗的人才鳳毛麟角;第三,污染場地的基礎數據不全,以及數據的公開性較差;第四,缺乏實用技術的成套設備支持,目前修復大多采購國外成套設備,購置成本昂貴,維護成本高,無法體現技術的實用性和經濟性,限制了很多技術的工程轉化。適用技術少,處理成本高、缺乏經濟有效的土壤修復產業化成熟經驗是這個行業的突出問題。為此,城市的管理運營者也在苦苦尋求遺留污染土地的修復之策。

8.4.2.示范工程概況和我們的市場定位




 
1)采用這種技術的已完成示范工程現僅有國內一個項目(北京石景山垃圾消納場好氧生物治理工程),引進美國SCS設備和技術。2012年10月驗收。我公司領導班子成員參與了此項目建設,因而掌握了該項技術。根據我們已進行的前期工作;我們公司在人力資源方面已有儲備且具備技術層面的優勢,前期已經申報成功了兩項實用新型專利。重要的是公司實力的增強使我們具備了最基礎的業務開展條件?梢詷嫵纱髿庵卫砗屯寥佬迯蛢身椫鳡I業務、兩種技術資源和兩個市場推廣并進與雙方互補的有利局面。
2)社會資源和客戶資源的開拓目前是我們需要開展的重點工作。我們需要發揮的優勢首先是;是本行業的先行者,有豐富的工程經驗和技術依托及樣板工程范例。其次是;多年涉足垃圾處理行業市場熟悉,可以有目標的進入這個市場。再次是比較了解我們的市場競爭對手,知己知彼。

九.治理工作步驟與工程實施.

9.1、應注意安全事項、工程開始一般要進行垃圾堆體和場地的整理,然后實施各類井的設置和管線鋪設,以及相關設備的安裝等。施工組織工作均按圖紙要求和有關規定執行,但應特別注意以下兩點;

9.1.1施工過程中對堆體內可燃氣體的控制

依據《生活垃圾填埋污染控制標準》的規定,進場即開始進行探孔檢測可燃氣體并記錄。特別注意開挖區和相鄰區域沼氣排放井內沼氣濃度,應采取相應的安全措施(開挖阻氣溝、暫停開挖、設置氣井抽氣裝置等)。
在危險工位安置甲烷氣體報警裝置,如前沿挖掘機安裝可燃氣體報警器,報警值設定為1.25%濃度,邊挖掘邊檢測。在挖掘過程中,如遇報警立即停機,人員撤離危險區域,報告現場指揮和安全人員,立即啟動“可燃氣體濃度超標處置預案”。

9.1.2.安全施工

施工過程中嚴格執行國家、主管部門制訂的有關安全生產的規定和長春市建筑施工現場安全防護標準等。貫徹“安全第一,預防為主”的方針,確保垃圾堆放場在整治的過程中能夠符合安全衛生條例,保障生產工人的安全與健康,在設計中嚴格遵循《工業企業設計衛生標準》,《建筑防火設計規范》和其他設計規范及標準。
嚴禁任何人員拾火種進入作業區,并在庫區周邊設置警告牌。無關人員和車輛不得入內。
建立行之有效的規章制度,定期檢查安全衛生措施,建立安全檔案,安全作業,采取措施降低甲烷濃度。將事故的隱患消除在萌芽之中。

9.2 治理工作步驟

完整的填埋場治理工程包含以下工作步驟:

9.2.1場地環境調查與地勘分析

包括收集分析垃圾填埋場原始資料,地域氣候條件、填埋年限過程資料、垃圾成分記錄,填埋深度、垃圾成分與分布,進行鉆探取樣、進行物理/化學/填埋氣體組分的分析,調查和評估對周邊土壤/地下水/空氣環境的污染程度。根據國家新要求進行社會穩定風險評估。
 

9.2.2工程設計

工程設計要按照業主方對未來填埋場區域治理后的利用模式為原則進行。對抽氣、注氣、滲濾液收集和注液系統,生物好氧反應器的控制系統,以及生物好氧反應器綜合監測系統相關設備和儀表進行設計和選型。
其他設計如;總平面、建筑、結構、電氣通訊、給排水、環保節能、消防均按國家規范和標準進行

9.3.工程各系統的實施

9.3.1空氣注入與填埋氣抽出系統:

1)抽氣風機和注氣風機站(SVE/AI): SVE/AI系統是垃圾消納場環保治理工程的關鍵設備。
2)抽氣和注氣井:井可采用中空螺旋鉆機,或實心螺桿螺旋鉆機施工。
3)抽注氣管線及閥門:抽注氣氣管線分為三級管線,管徑根據不同的通氣量而確定得。運行中抽氣井和注氣井將根據實際轉換功能,即抽氣井可以用作注氣井,注氣井用作抽氣井。該功能則由多功能換向閥組完成。
4)抽氣排放系統:氣水分離器、活性炭過濾器消除排氣中水份,有害有味氣體,安全排放。

9.3.2滲濾液抽取和液體投加系統

1)滲濾液收集井:填埋場底部滲濾液的匯集,特別是雨季降雨導致的滲濾液液位升高和集聚,將對氣體的注入和抽出產生一定影響,
2)滲濾液抽取泵:根據填埋場相關設計運行規范要求,采用無電驅動的氣動泵。該泵可自動運行,當滲濾液達到設定液位,壓縮空氣將驅動氣動滲濾液泵將滲濾液排出至滲濾液收集管,
 

9.3.3控制系統

設工藝過程監控系統。該系統包括:一臺監控計算機、一套組態軟件、上位通訊系統、集線器、一臺打印機、不間斷電源(UPS)等。該系統具有以下功能:
①采集生產過程的工藝參數、設備運行狀態。
②通過監控管理計算機CRT動態顯示工藝流程圖,工藝參數,設備運行狀態。
③建立數據庫,長時間保存各種工藝參數、運行數據、報警數據、故障數據,并自動生成趨勢曲線。通過對數據及參數進行分析,為改進工藝運行方案,提高生產效率提供可靠依據。
④打印各式生產運行報表,報警數據表、故障報表;以及各種圖形、曲線;還可對CRT圖形畫面進行彩色硬拷貝。
④通過通訊總線與PLC進行通訊。向PLC發布命令,并接收PLC傳送的信息。
⑤設不間斷電源(UPS),向控制系統提供電源并保證在停電故障時系統仍能在一定的時間內安全可靠地運行。
控制室設置可編程序控制器(PLC)、UPS電源。PLC采用模塊化結構,方便遠期擴展。UPS向自控設備及相關檢測儀表提供可靠電源。監控內容如下:
①注水裝置:水位、水泵等設備的狀態監測、控制及參數檢測。
②風機房:負責SEA/AI風機等的狀態監測、控制及參數檢測。
③填埋場:注氣井,抽氣井溫度;垃圾氣體溫濕度監測井溫度、濕度;垃圾氣體監測井氣體分析。
 

9.4.治理運行、

9.4.1監測項目與執行標準

由于垃圾堆體中的好氧環境的建立和微生物的馴化,需要一定的時間,而且微生物消化分解有機物需要時間,因此填埋場好氧治理與其他工程不同之處在于,需要在現場有1.5-2年左右周期的帶負荷降解運行時間,同時需要對運行中設備進行監測和及時維護,而且要保證運行中甲烷氣的安全問題和滲濾液對水體的污染問題。
序號 監測項目 執行標準
1 pH GB/T 6920
2 有機質 CJ/T 96
3 半纖維素、纖維素 GBT23857-2009
4 比好氧速率 GBT23857-2009
5 生物可降解度 GBT23857-2009
6 自熱效應 GBT23857-2009
7 沉降量 DZ/T 0154
8 含水率 CJ/T 3039
9 揮發性有機物 US EPA 8260B
10 半揮發性有機物 US EPA 8270D
 
 

9.4.2.運行模式

① 運行模式1液體注入與高溫降溫模式,該模式無空氣注入,僅注水和抽氣;
② 運行模式2好氧運行模式,該模式空氣注入,注水和抽氣按程序平衡運行;
③ 運行模式3高濕條件模式,該模式僅將空氣注入,并抽氣,無水注入;
④ 運行模式4停機監測模,該模式停止將空氣注入和抽氣,無水注入,但仍處于監控數據收集和控制模式。

9.4.3. 運行控制參數

系統運行檢測參數由兩部分組成,一部分參數需實時檢測,以確保每天每時的好氧治理系統與反應過程安全有效,稱之為基本參數;一部分參數只需定期檢測,這些參數可以為進一步判定分析好氧生物反應效果,提高運行效率提供數據實驗依據,稱之為輔助參數。日常運行檢測控制的基本參數為:
1)填埋場排放氣體 (CH4,CO2,O2,CO2,N2)
2)空氣與液體流量及注入數量
3)垃圾溫度
4)垃圾濕度

十.影響好氧降解作用的幾個主要因素和采用參數

10.1可降解有機物的含量;當可降解有機物的含量為40~60%時,好氧降解的效果最好。
10.2可降解有機物的組成;在好氧條件下可以進行快速降解的有機組分主要有食品垃圾、紙類、雜草和樹葉。速度較慢的有紡織物、橡膠、皮革、木頭類、雜物和可降解塑料等。普通塑料屬不可降解有機物。
10.3垃圾的含水率;垃圾中有機物的分解,微生物的生長繁殖,水是保持生物活性必不可少的條件。垃圾填埋場好氧降解的最佳含水率為40~50%。當含水率大于60%時,環境將向厭氧方向轉化,垃圾降解速度明顯降低。當含水率小于30%時,由于不能滿足微生物的正常生長需要,有機物分解速度變慢。
10.4.氧濃度;氧氣是好氧反應的必要條件,是好氧微生物賴以生存的物質條件。垃圾填埋場好氧反應的適宜氧濃度為15~21%。當氧濃度低于10%時將嚴重抑制好氧反應的進行。
10.5.溫度;填埋場好氧降解的適宜溫度以35~55℃為宜。當溫度低于15℃或高于70℃時,微生物將進入休眠狀態或大量死亡,好氧降解反應變的緩慢甚至停止。
10.6.碳氮比;有機物被微生物分解的速度隨碳氮比變化。微生物自身的碳氮比約為5:1。微生物吸收利用1份氮時需要消耗利用25份有機碳,在此范圍內效果最好。
10.7.PH值;垃圾好氧反應的最佳PH值為6.5~7.5
10.8.氣體遷移條件;良好的氣體遷移條件,是保證好氧降解反應正常進行的必要條件。主要方面包括垃圾的通氣性、氣體抽排管線分布的合理性和覆蓋層的密閉性。
十一.生物好氧技術結論
        本工藝技術的市場推廣符合國家發展旅游事業政策的要求和可持續發展的戰略方針。直接經濟效益和間接經濟效益均有體現,具有顯著的經濟、社會和環境效益。 
        工藝路線簡潔通暢,技術比較先進成熟,有樣板工程經驗,國外普及率高,減排效果顯著,能夠釋放被污染的土地資源,周邊土地利用價值得以提升,比其它處理方式(焚燒/堆肥/異地治理)成本低、效率高,因而具有良好的技術經濟可行性
對提高環境衛生質量、改變城市面貌和改善投資環境有著極其重要的意義;诖;群眾滿意率高,政府和建設方有投資治理動力和積極性
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