[发明专利]采用好氧-厌氧两阶段复合式生物填埋处理生活垃圾方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物资源化领域，特别是一种采用好氧-厌氧两阶段复合式生物填埋处理生活垃圾方法。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，生活垃圾的产量与日俱增，垃圾组分也越来越复杂。目前，在我国很多城市已经造成了垃圾围城现象，垃圾的处理处置已经成为一个迫不及待的环境问题。填埋处理仍是当前及今后生活垃圾主要处理方式。国家城建部、发改委、环保部联合印发的《生活垃圾处理技术指南》中明确指出，填埋法(指传统厌氧型填埋法)存在占用土地较多，渗滤液处理难度较高，处理可持续性差，环境风险影响时间长，生活垃圾稳定化周期较长，卫生填埋场填满封场后需要进行长期维护等问题。

相对于焚烧法，卫生填埋具有处理成本低、二次污染可控、处理量大等诸多优点。生活垃圾目前主要的处置方式仍然是厌氧填埋法。然而，厌氧填埋生活垃圾存在诸多问题。垃圾填埋工艺不可回避的是封场后有机质降解速率慢、稳定周期长的问题，这造成了大量的土地占用和长期无法对封场后土地进行再利用。截止2008年，我国垃圾填埋处置所占比例达到82％，在运营卫生填埋场465处，简易填埋场500余处，全年填埋总量达到8424万吨。若按填埋深度7.5m，覆土与垃圾比1:4和20年稳定周期粗略估算，在此期间所占用的土地面积达468km²，占用掉了将近一个天津市建成区的面积。另一方面，不稳定的埋场需要长期有效的管理和维护，如渗滤液的收集和处理、生物气的导排等，这浪费了大量的人力、物力。最大限度的提高填埋场生物降解效率，尤其是难降解物质的降解效率，缩短管理成本，尽快使填埋土地实现稳定化再利用已经成为一个具有重大意义的紧迫研究课题。此外，厌氧型填埋工艺还存在初期渗滤液中有机污染物浓度过高、温室气体排放量大等缺点。

在常规卫生填埋场中，目前主要有厌氧型，好氧型及准好氧型三种填埋方法。准好氧填埋对不均匀沉降要求非常严格，不适合以生垃圾为主的填埋方法，而适合焚烧灰渣的填埋处理。好氧型填埋由于需要连续强制通风，运行成本较高，且好氧型发酵尽在易降解物质稳定化方面促进效果显著，对需较长时间稳定分解的难降解大分子有机物质则不适合采用。在我国已建或在建卫生填埋场中，绝大多数采用的是厌氧填埋工艺，且没有进行甲烷气体收集回用。

厌氧填埋与好氧、准好氧填埋法相比优势主要在于易于管理、建造及运行成本低。如对厌氧发酵产生的甲烷气体进行收集，并用于发电，则可以回收生物质能源，同时降低单位有机碳释放造成的温室效应。不足之处在于，厌氧型填埋过程中释放的渗滤液、填埋气(LG)包含大量有机碳污染物、氨氮及氮氧化物等。并且渗滤液中含有许多其它有害成分，如：油、酚、H₂S、硫醇，大肠杆菌群及其它病原菌等。如填埋气中主要温室气体CH₄释放量不足以进行收集发电，而是自然释放到大气，还将造成较高的温室效应。单位摩尔量的CH₄对O₃的破坏能力是CO₂的4倍，100年计量周期内造成的温室效应是CO₂的23倍。

好氧填埋是与堆肥工艺原理相似的一种填埋处置方法。通过强制通风供氧，垃圾体内气体快速流通加快了水分蒸发为水蒸气，湿度增加。水蒸气的流通使得营养物质更容易被菌体吸收，菌体得以大量繁殖，加快了有机物的消耗。对比实验也证实，好氧填埋工艺对有机物降解速度明显快于厌氧填埋法，这不仅降低了渗滤液处理难度及所造成污染，而且有利于填埋场增容以及封场和稳定化后土地尽快回用。堆肥方面相关研究也证实，通过给有机废弃物提供空气和湿度，被激活的好氧降解能够比厌氧降解以更短的时间实现稳定化。

在好氧条件下发生降解的主要是易降解(以食品类废物为主)和部分中等降解程度固废物质(以纸类、织物等为主)。从机理上分析，在好氧降解过程中，垃圾中的可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体及复杂大分子有机质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢(氧化还原过程)和合成代谢(生物合成过程)，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并释放出生物生长、活动所需的能量。把另一部分有机物转化合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。好氧菌异养呼吸产生的能量为好氧菌提供了适宜的温度，好氧菌活性的提高加快了有机质降解和填埋场稳定速度。在好氧环境中，细菌将可生物降解有机物大部分分解为CO₂和水，而不是甲烷气体，残余物中以难降解腐殖质为主。