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生活垃圾填埋場(SABR)土壤生態修復技術
一:治理方案和優勢
        非正規垃圾填埋場的治理方案分為異位治理和原位治理。異位治理是將填埋場中的垃圾轉運,原位治理是在垃圾場原地對垃圾進行處理,原位治理的方案有三種,分別為原地封場治理、原地篩分處理和原地加速降解治理(生物反應器)
        原地加速降解治理是將填埋場變為生物反應器,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。原地加速降解治理分為厭氧反應器和好氧反應器兩種方法。由于厭氧的反應強度較之好氧反應低,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,而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,但好氧反應器的投資較厭氧反應器高,運行操作相對復雜。
        美國環保局對垃圾好氧治理的評價是,“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。”
“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
 
 

 
         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:

CaHbOcNd+{(4a+b-2c-3d)+2d}O2→aCO2+{(b-3d)+d}H2O+dHNO3-
                               4                                     2

        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,保護我們的大氣層。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,減少對環境的危害。
    固體好氧生物反應器(SABR)技術比傳統的厭氧降解法提高降解速度30倍以上。治理周期短,一般為2-3年。相當于自然降解50-100年減少垃圾填埋場對環境的影響
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。在滲濾液會回灌的過程中,滲濾中的污染物被垃圾吸附,特別是對氨氮和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濃度。
由于垃圾在填埋過程中就基本降解掉,填埋場在短時間內可以達到穩定化,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,同時可以減少甲烷等危險氣體爆炸的風險。
二、系統組成、治理效果、工程造價和經濟效益
“固體好氧生物反應器”系統組成包括以下三個部分,如圖3.5所示:
1)填埋場區域內抽氣、注氣、滲濾液收集和注液系統
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

 
圖3.5  “固體好氧生物反應器”系統組成
二年治理周期時間內,垃圾堆體地面將產生10%~20%的沉降
(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)填埋場狀態穩定,不再沉降,沉降率≦0.02%/年。
 
這些治理設備可以多次重復使用,設備使用次數最少為3次,每次使用2年,使用壽命為6年。
治理工程總造價一般為每立方米垃圾30~45元左右。需要根據地域環境、氣候條件、垃圾成份、填埋深度和封場年限等現場具體條件確定。
通過采用固體生物好氧反應器對垃圾場進行治理,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條件有極大的意義。采用固體生物好氧反應器治理垃圾場潛在的經濟效益是非?陀^的。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。這項工作也是申請CO2減排的基礎數據。我們建議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減排的立項工作,以便盡早獲得《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)的認可,得到補貼。
填埋場治理后,土地收益十分可觀,對周邊地區的土地增值也有有非常重要的作用。
三、用途
由于固體生物反應器技術在中國是一項新的技術,盡管我們已實施了國內的第一個項目,但我們也在摸索該技術的規律。由于是利用微生物對有機物進行降解,而微生物生長環境的培養和微生物自身的生長都需要一定的時間,因此采用該技術治理垃圾填埋場,需要有一定的時間。國外通常的治理時間是3-5年,我們在國內已提至2年,如果需要再更短的時間內達到使填埋場無害化的目標,可能需要更多的投入。但無論如何,微生物有其自身生長的客觀規律,我們也在探索中。
從國外的經驗看,采用生物反應器技術治理達到無害化的土地的用途,有以下三個方面:
① 恢復為作運動和娛樂用地。
② 恢復為林地或復墾為農業用地
③  變成商業用地及物流庫房、停車場等。
由于填埋場的特殊性,每一種用途都需要對垃圾垃圾降解后的土壤和環境情況,進行有針對性的處理,否則會遇到一些與普通土壤不通的問題。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。
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