采用好氧-厭氧兩階段復合式生物填埋處理生活垃圾方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢物資源化領域，特別是一種采用好氧-厭氧兩階段復合式生物 填埋處理生活垃圾方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人們生活水平的日益提高，生活垃圾的產(chǎn)量與日俱增，垃圾組分也越來越復 雜。目前，在我國很多城市已經(jīng)造成了垃圾圍城現(xiàn)象，垃圾的處理處置已經(jīng)成為一個迫不及 待的環(huán)境問題。填埋處理仍是當前及今后生活垃圾主要處理方式。國家城建部、發(fā)改委、環(huán) 保部聯(lián)合印發(fā)的《生活垃圾處理技術指南》中明確指出，填埋法（指傳統(tǒng)厭氧型填埋法）存 在占用土地較多，滲濾液處理難度較高，處理可持續(xù)性差，環(huán)境風險影響時間長，生活垃圾 穩(wěn)定化周期較長，衛(wèi)生填埋場填滿封場后需要進行長期維護等問題。
[0003] 相對于焚燒法，衛(wèi)生填埋具有處理成本低、二次污染可控、處理量大等諸多優(yōu)點。 生活垃圾目前主要的處置方式仍然是厭氧填埋法。然而，厭氧填埋生活垃圾存在諸多問題。 垃圾填埋工藝不可回避的是封場后有機質(zhì)降解速率慢、穩(wěn)定周期長的問題，這造成了大量 的土地占用和長期無法對封場后土地進行再利用。截止2008年，我國垃圾填埋處置所占比 例達到82%，在運營衛(wèi)生填埋場465處，簡易填埋場500余處，全年填埋總量達到8424萬 噸。若按填埋深度7. 5m，覆土與垃圾比1:4和20年穩(wěn)定周期粗略估算，在此期間所占用的 土地面積達468km2,占用掉了將近一個天津市建成區(qū)的面積。另一方面，不穩(wěn)定的埋場需要 長期有效的管理和維護，如滲濾液的收集和處理、生物氣的導排等，這浪費了大量的人力、 物力。最大限度的提高填埋場生物降解效率，尤其是難降解物質(zhì)的降解效率，縮短管理成 本，盡快使填埋土地實現(xiàn)穩(wěn)定化再利用已經(jīng)成為一個具有重大意義的緊迫研宄課題。此外， 厭氧型填埋工藝還存在初期滲濾液中有機污染物濃度過高、溫室氣體排放量大等缺點。
[0004] 在常規(guī)衛(wèi)生填埋場中，目前主要有厭氧型，好氧型及準好氧型三種填埋方法。準好 氧填埋對不均勻沉降要求非常嚴格，不適合以生垃圾為主的填埋方法，而適合焚燒灰渣的 填埋處理。好氧型填埋由于需要連續(xù)強制通風，運行成本較高，且好氧型發(fā)酵盡在易降解物 質(zhì)穩(wěn)定化方面促進效果顯著，對需較長時間穩(wěn)定分解的難降解大分子有機物質(zhì)則不適合采 用。在我國已建或在建衛(wèi)生填埋場中，絕大多數(shù)采用的是厭氧填埋工藝，且沒有進行甲烷氣 體收集回用。
[0005] 厭氧填埋與好氧、準好氧填埋法相比優(yōu)勢主要在于易于管理、建造及運行成本低。 如對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體進行收集，并用于發(fā)電，則可以回收生物質(zhì)能源，同時降低單 位有機碳釋放造成的溫室效應。不足之處在于，厭氧型填埋過程中釋放的滲濾液、填埋氣 (LG)包含大量有機碳污染物、氨氮及氮氧化物等。并且滲濾液中含有許多其它有害成分， 如：油、酚、H2S、硫醇，大腸桿菌群及其它病原菌等。如填埋氣中主要溫室氣體014釋放量不 足以進行收集發(fā)電，而是自然釋放到大氣，還將造成較高的溫室效應。單位摩爾量的〇14對 O3的破壞能力是CO 2的4倍，100年計量周期內(nèi)造成的溫室效應是CO 2的23倍。
[0006] 好氧填埋是與堆肥工藝原理相似的一種填埋處置方法。通過強制通風供氧，垃圾 體內(nèi)氣體快速流通加快了水分蒸發(fā)為水蒸氣，濕度增加。水蒸氣的流通使得營養(yǎng)物質(zhì)更容 易被菌體吸收，菌體得以大量繁殖，加快了有機物的消耗。對比實驗也證實，好氧填埋工藝 對有機物降解速度明顯快于厭氧填埋法，這不僅降低了滲濾液處理難度及所造成污染，而 且有利于填埋場增容以及封場和穩(wěn)定化后土地盡快回用。堆肥方面相關研宄也證實，通過 給有機廢棄物提供空氣和濕度，被激活的好氧降解能夠比厭氧降解以更短的時間實現(xiàn)穩(wěn)定 化。
[0007] 在好氧條件下發(fā)生降解的主要是易降解（以食品類廢物為主）和部分中等降解程 度固廢物質(zhì)（以紙類、織物等為主）。從機理上分析，在好氧降解過程中，垃圾中的可溶性有 機物質(zhì)可透過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物直接吸收，而不溶的膠體及復雜大分子有 機質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細胞。 微生物通過自身的生命代謝活動，進行分解代謝（氧化還原過程）和合成代謝（生物合成 過程），把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，并釋放出生物生長、活動所需的能 量。把另一部分有機物轉化合成為新的細胞物質(zhì)，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。 好氧菌異養(yǎng)呼吸產(chǎn)生的能量為好氧菌提供了適宜的溫度，好氧菌活性的提高加快了有機質(zhì) 降解和填埋場穩(wěn)定速度。在好氧環(huán)境中，細菌將可生物降解有機物大部分分解為CO2和水， 而不是甲烷氣體，殘余物中以難降解腐殖質(zhì)為主。
[0008] 雖然厭氧型填埋對易降解有機物分解速度較慢，對填埋場穩(wěn)定化和滲濾液中有機 質(zhì)污染控制極為不利，但對于難降解有機質(zhì)，如塑料、高強度聚酯纖維等的降解仍有比較優(yōu) 勢。這主要是因為難降解物質(zhì)的分解限速步驟在于水解階段，而厭氧降解過程水解發(fā)酵細 菌產(chǎn)生胞外酶對難降解物質(zhì)的水解效果較好。生活垃圾的水解是其實現(xiàn)由固態(tài)向流態(tài)轉化 的關鍵步驟，能否快速實現(xiàn)水解從很大程度上影響著其生物降解速度。好氧菌對有機質(zhì)吸 收的方式不利于以塑料為代表這類高聚態(tài)有機物質(zhì)的水解發(fā)酵。另一方面，好氧型填埋工 藝的優(yōu)勢在于快速、高效性，且在這一過程中強制通風會消耗大量能量，這不適合用于處理 難降解有機質(zhì)。
[0009] 因此，開發(fā)一種能夠同時發(fā)揮好氧和厭氧兩種發(fā)酵方式的工藝優(yōu)勢，在好氧發(fā)酵 階段對易降解有機質(zhì)快速穩(wěn)定化后，再對剩余難降解物質(zhì)進行厭氧處置的復合工藝能夠同 時解決傳統(tǒng)厭氧衛(wèi)生填埋場污染重，溫室化效應高和穩(wěn)定周期長，以及好氧型填埋法運行 成本高，管理維護困難等多方面問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的是針對上述技術分析和存在問題，提供一種采用好氧-厭氧兩階段復 合式生物填埋處理生活垃圾方法，該方法針對生活垃圾有機質(zhì)降解程度難易不同，前期采 用好氧通風形成好氧發(fā)酵環(huán)境，易降解有機質(zhì)降解基本結束后，針對難降解有機質(zhì)將填埋 體與空氣隔絕，形成厭氧發(fā)酵氛圍，首次獨創(chuàng)性的設計兩階段好氧供氣和厭氧生物氣收集 利用同一管道系統(tǒng)的解決方案，這一措施有效的解決了好氧發(fā)酵向厭氧發(fā)酵轉換的建設難 題，同時避免了管網(wǎng)的浪費，具有填埋周期短、環(huán)境污染小，溫室效應低和建造成本低等多 重優(yōu)勢。
[0011] 本發(fā)明的技術方案：
[0012] 一種采用好氧-厭氧兩階段復合式生物填埋處理生活垃圾方法，步驟如下：
[0013] 1)對生活垃中的易降解組分采用一年的好氧降解周期，該周期內(nèi)，通過埋設在好 氧-厭氧（AE-AN)填埋場不同埋層的填埋體內(nèi)的供氣管道供氣進行全域強制的好氧通風 以使易降解垃圾快速降解并有效縮短穩(wěn)定化時間，供氣速率為每m3填埋體供氣量為0. 2m3/ min ；
[0014] 2)好氧降解周期后直至徹底穩(wěn)定化為厭氧發(fā)酵周期，在該階段對AE-AN填埋場中 的填埋體進行了頂部密封以實現(xiàn)空氣隔絕，同時將供氣泵拆卸并將供氣管道末端連接生物 氣收集裝置，對厭氧菌產(chǎn)生的以〇14為主的可資源化氣體進行收集利用。
[0015] 本發(fā)明的技術分析：
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