1、第七章 固体废物的生物处理,固体废物是指人类在生产、生活和消费等活动中产生的固态、半固态和高浓度液态丢弃物。 固体废物种类复杂，按成分可分为有机物和无机物，按形状可分固体和泥状的，按其危害状况可分为有毒的、有害的和一般的；按其来源可分为工业的、农业的、生活的和混合的等。,城市生活垃圾 1995年己超过1亿t，每年增长10(全世界平均年增长速度8.42)。无害化处理的不足10。 污水处理厂干污泥 每年产生约2 105 t，以湿污泥计约为(3850) l05t，且以每年20的速度增长。 农业废弃物 作物秸秆、草木枝叶、人和畜禽粪便等。作物秸秆每年产量约（56)l08t。（薪柴、就地焚烧） 集约化畜
2、禽生产，粪便年排放量约18.8108 t。,1、城市固体有机废弃物现状,2、固体有机废物的处理和处置原则,资源化、无害化、减量化和稳定化。 资源化 有机固体废物被称为“放错地点的原料”，为“二次资源”或“再生资源”，可用于生产生物能源、生物肥料和饲料。 无害化 杀灭或去除固体废弃物中的病原菌、害虫和寄生虫（害虫和寄生虫卵）、杂草种子和有害化学物质，处置过程需符合国家的无害化标准。 减量化 经过最终处理、处置的部分能减量到最少的程度。,Mushrooms (Agaricus bisporus) growing in compost,3、处理有机固体废物的方法,主要有堆肥法、填埋法、焚烧法,Inc
3、inerator Diagram,第一节 堆肥法生物处理,一、堆肥的概念及其优缺点 1、堆肥的概念 堆肥法指的是在控制条件下，利用微生物的生化作用，将废弃物中的有机物质分解、腐熟并转化成稳定腐殖土的微生物学过程。,堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物质和有机物质，故称为堆肥(Compost)。,腐熟指茎、叶、秆等难分解有机物经发酵腐烂成有效肥分和腐殖质的过程。腐殖质是指已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。影响腐殖质形成的因素有土壤湿度和通气状况、温度、土壤反应及土壤有机质碳氮比值。腐殖质能够增加可以让空气和水进入的
4、空隙，也同样产生植物必须的氮、硫磺、钾和磷。,腐熟肥料的优点,1、提供养份比较全面。有机肥是一种完全肥料。含有作物所需要的营养成份和各种有益元素，而且养份比例全面，许多养分可以被多种植物直接吸收利用。因此，有机肥施得越多，越有利于土壤养分比例平衡，越有利于作物对土壤养分的吸收和利用，不会因多施有机肥而造成土壤某种营养元素大量增加，破坏土壤养份平衡。 2、有机肥料可以改善土壤结构，形成微团聚体。微团聚体对自身和加入的水分及营养物质具有较大的吸储能力、释供能力和转化能力，从而改善土壤的理化性质，提高土壤缓冲能力和保肥供肥能力。,腐熟肥料的优点,3、有机肥在土壤中能形成腐殖质，不仅可以直接营养作物，
5、而且腐殖质以胶膜形式凝聚在矿质颗粒表面，同多种金属离子形成水溶性和非水溶性的结合物或螯合物对微量元素的有效性起控制作用。 4、有机肥可以缓慢、均衡地供给作物所必需的养分，其营养是慢慢溶出，不易发生浓度障害。而超量的施用化肥极易形成盐类浓度障害。,腐熟肥料的优点,5、提高土壤的保肥保水能力。 所有的有机肥料都有较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁、锌等营养元素，防止淋失，提高土壤保肥能力，尤其是腐熟的有机肥保肥能力更明显。温室是接近封闭或半封闭的设施，气密性好，在有机肥分解过程中可释放出大量的二氧化碳，不易外逸，成为供给植物光合作用原料的重要来源。,堆肥法过程是20世纪发展起来的科学技
6、术。1922年，贝卡里采用密闭容器对有机物料进行厌氧发酵再通入空气进行好氧发酵的方法在意大利取得专利，并在意大利和法国广泛应用。 1925年，印度人爱德华霍华德将堆肥化推向系统化和工厂化，开发了用垃圾、人粪尿、污水污泥、树叶或秸秆等混合物料进行好氧发酵的班加罗法，将堆肥化技术向前推进了一大步。 1932年，荷兰VAW公司在搅拌方法方面对班加罗法进行改进，采用起重抓斗车翻堆方式，并于1932年建立了范曼奈法工艺堆肥厂。 德国的Schweinfurt和瑞士Biel采用固定式固定床法工艺对磨碎物料进行堆肥。,堆肥法技术发展,1933年，在丹麦出现Dano堆肥装置，该装置是一种卧式旋转圆筒生物反应器，
7、曾在西欧和日本得到广泛应用，在20世纪70年代最为流行，目前世界上约有150家这样的工厂。 20世纪70年代至80年代，由于城市生活垃圾中的成分日趋复杂，特别是无机成分日益复杂化，限制了一些机械化程度高的堆肥工艺的推广和利用，堆肥处理曾一度被土地填埋和焚烧所替代。 进入80年代后期，由于可供填埋的土地资源日益紧张，焚烧垃圾二次污染严重，用堆肥技术来处理各种有机废弃物又重新引起各国的关注与重视。,堆肥法的基本原理,堆肥化的实质是有机固体废弃物在微生物的作用下，利用生物化学反应实现转化和稳定化的过程。 根据处理过程中起作用的微生物对氧气的要求的不同，堆肥化可分为好氧法和厌氧法两种。 好氧法是在通气
8、条件下通过好气性微生物活动使有机废弃物得到降解稳定的过程，此过程速度快，堆肥温度高。 厌氧堆肥实际是微生物的固体发酵，对有机固体废物进行降解与稳定化，需通过更复杂的生物化学反应，该过程堆肥速度较慢，堆肥时间是好氧堆肥法的3-4倍甚至更多。,好氧堆制定义的含义,原料为可生物降解废物，固体或半固体； 人工控制下进行 ； 多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的微生物起主导作用。 堆制过程好氧、放热，为稳定化过程 ； 能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、安全性；,四、好氧堆肥的工艺流程,前处理 家畜粪尿, 污泥：调整水分和 C/ N 比，或者添加菌种和酶。 城市生活垃圾：破碎和分选，调整垃圾的
9、粒径 去除非堆肥物质目的：a 如不去除，会使发酵仓容积增大；b 传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、绳子缠卷或被竹、 金属等绞入而影响操作；c 非堆肥物质妨碍发酵过程；d 非堆肥物质（不包括电池类）也可在后处理工序去除 调整粒径的目的：均匀化原料、水份，表面积增大，可提高微生物发酵速度。 控制粒径范围是 2 60 mm 。物料结构坚固，则粒径应小些。决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。,2. 发热阶段（主发酵前期，1-3d）堆肥阶段初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥中最容易分解的可溶性物质（如淀粉、糖类）迅速增殖，释放出热量，
10、使堆肥温度不断升高,3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d）,堆肥温度上升至50以上，即进入高温期。是有机质的分解和有害生物的杀灭最有效的时期。 腐殖化过程 ； 高温型好氧微生物成为优势种。主要是好热性细菌、放线菌和真菌的一些种群； 杀灭病原生物，5060持续67d，可有效杀灭虫卵和病原菌。,各种好热性微生物的最适温度各不相同，因此，随着堆肥中温度的上升，好热性微生物也随之发生变化：在50左右，主要是嗜热性真菌和放线菌，如嗜热性真菌属（Thermomyces）、褐色嗜热放线菌（Actinomyces thermofuscus）、普通小单胞菌（Micromonos poravulgaris）
11、等； 温度升高到60时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌在活动，缓慢的分解有机物； 温度升高到70时，大多数嗜热性微生物已不适宜，相继大量死亡或进入休眠状态。,3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d）,几种常见病菌与寄生虫的死亡温度,4. 降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，20-30d）主发酵的半成品中尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一进行分解，使之变成腐殖酸,氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。一般把物料堆积到 1-2 m 高，进行后发酵，并要有防止雨水流入的装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进行通风，而是每周进行一次翻堆。,5. 后处理 经过
12、两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变形，数量减少了。然而，城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等物依然存在。因此，还需要经过一道分选工序，去除杂物，并根据需要进行再破碎（如生产精制堆肥）。,6. 脱臭 部分堆肥工艺和堆肥物在原料、堆制过程和结束后会产生臭味。 去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，碱水和水溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤 在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气逸散。较为多用的除臭装置是堆肥过滤器，当臭气通过该装置，恶臭成分被堆肥（熟化后的）吸附，被其中好氧微生物分解。也可用特种土壤代替堆肥使用，这种过滤器叫土壤脱
13、臭过滤器。,7. 贮藏 堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬就必须积存，所以要建立储存六个月生产量的设备储存方式可直接堆存在发酵池中或袋装，要求干燥而透气，闭气和受潮会影响制品的质量。,Composting pile,4、堆肥处理的优点,有机废物分解并达到稳定化 易腐败的有机废物和有毒废物被转化为比较稳定的物质，体积大大缩小(4060干有机质被分解) ，便于处置和运输。有毒化学品(如农药) 形成腐殖质，消除毒性。 干化作用 人粪尿、动物粪便和污泥含水达8095，经过堆制处理，大大降低其含水率。,杀灭有害生物 堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测定，6070维持3d，可使脊髓灰质炎病毒、病原细菌和蛔虫
14、卵失活。 堆温5060，持续67d，即可杀灭病原和虫卵。 堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂,4、堆肥处理的优点,5、堆肥处理存在的问题,堆肥质量不易稳定； 原料来源不同、随季节变化，给标准化处理带来困难； 物料温度不均匀； 受社会、文化、经济因素的影响；,2、腐熟堆肥的特征,表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： 秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出泥土气味，不招引蚊蝇； pH8-9，呈弱碱性。,三、堆制过程中的生物及其演替,1一般规律 参与的主要是微生物，包括： 细菌(含放线菌) 真菌 原生动物等类群 一些无脊椎动物如线虫、蚯蚓、螨类等。,微生物群落的变化规律,50左右，高温菌
15、出现，嗜热性真菌和细菌(放线菌)为主。堆温60时，真菌几乎完全停止活动，嗜热性放线菌与细菌继续活动。 高温细菌主要是芽孢细菌属、高温放线菌属。,中温型细菌(含放线菌)和真菌首先起作用，,6570时，大多数嗜热性微生物也无法生活，或死亡，或休眠。 最后，温度下降，放线菌重新定殖成为优势菌群，堆肥表面呈现白色或灰色。 蛋白质分解产生的氨转化为硝酸盐的过程主要在腐熟期进行。,嗜热脂肪芽孢杆菌,Streptomyces and Thermomonospora isolated from compost,Thermomonospora form osensis type strain,烟曲霉 Asper
16、gillus fumigatus,2特殊规律,农业废物以植物残体为主，堆制过程中的微生物相： 细菌、真菌 纤维分解菌放线菌能分解本质素的微生物 城市污水处理厂剩余污泥、城市生活垃圾堆制过程中，厌氧菌和脱氮菌很多 。 细菌与放线菌数量之比可作为堆肥腐熟的指标之一 。,四、固体废物好氧堆肥的基本条件,影响堆肥过程的因素有物料的有机质含量、营养平衡、通气量、水分、温度和粒径等。,四、固体废物好氧堆肥的基本条件,1、接种 将1%-5%腐熟的堆肥或者生物固体（污泥）混入垃圾原料中，称为接种。接种的目的是为了增加微生物菌源，或者增加微生物分解酶。,2、含水量,含水量在5070，以60为宜。 若有机质含量高
17、，含水量应高一些； 有机质含量低，含水量应低一些。,3、垃圾原料的营养配比,碳氮比(C/N)是营养平衡最重要的参数之一。 物料最佳的C/N为2535之间为宜， 物料C/N35，会延长堆制的时间。 原料C/N5，氮素会转化为氨逸出，特别是在高温、高pH值和强制通气的情况下氮的逸失更为严重。 碳磷比(C/P)也很重要。 适宜的C/P为75l00。原污泥的C/P低，需和其它原料配合。,C/N和堆制时间之间关系,美国加州大学试验结果,4、足够的空气量,通氧的作用 充氧，调节堆温和排除过多的水分的作用。 通氧方式： 人工或机械进行间隙或连续翻料； 在堆肥中作通气孔道； 最有效的供氧方式是强制性机械通风，
18、即用泵将空气压入或抽出肥堆。,实际供氧量为理论供应量的两倍。 不同时期供氧量也不一样，高温期是中温期和熟化期的好几倍。 在机械化连续生产系统可通过测定排气中氧和CO2的含量来衡量氧气情况。排气中氧的体积浓度为14%17，CO2的体积浓度为3%6为宜。若氧浓度降低到10以下，好气发酵会停止。,5、发酵温度,两个主要作用： 提高有机物分解速度 杀死物料中病原体。 堆制过程的适宜温度较宽，约为3555。35以下发酵速度不高，4555发酵速度增加较快，超过55，发酵速率减缓，超过6577发酵作用微弱。 对大部分病原体来说，超过50就会失活。一般温度控制在55。,6、pH值,垃圾的pH值约为5.5-8之
19、间，自然堆积法最初2-3个月内pH会降低到5以下，其后会上升到8.5左右。好氧条件下，pH应该维持在中性左右，防止pH超过8.5，以免形成NH3而损失氮元素。,7、搅拌堆翻,为防止干燥、硬化、并使得水分、温度均匀，消化过程中应该依据需要进行适当的搅拌与堆翻。一次发酵初期应该每天搅拌1次，二次发酵末期可以3d左右搅拌一次。,8、防止有害杂物混入,垃圾原料中应该防止多量的酸碱物或者消毒剂、杀虫剂等阻碍微生物发育与妨碍发酵的工业和家庭废弃物。,城市生活垃圾堆肥产品质量标准,1、物理评价指标 表观分析法 堆肥后期温度自然降低；不再吸引蚊蝇；不再有令人讨厌的臭味；由于真菌生长，出现白色或者灰白色菌丝；呈
20、现疏松的团粒结构。高品质的堆肥应该是深褐色，肉眼看上去均匀,城市生活垃圾堆肥产品质量标准,2、化学评价指标 pH值：8-9 挥发性固体含量 C/N比 CO2释放量 水溶性有机酸含量 生化需氧量BOD5 有机质腐殖化程度 生物可降解指数,城市生活垃圾堆肥产品质量标准,3、生物评价指标 植物毒性法：发芽指数 微生物评价法：,城市生活垃圾堆肥产品质量标准,4、光谱分析法 13C-核磁共振法 红外光谱法,五、堆肥化主要工艺流程与设备,堆肥化处理流程：堆肥原料选别破碎分离水分调整主发酵（翻堆、一次发酵） 后发酵（二次发酵） 后处理成品堆肥处理的主要发酵设备是指流程中主发酵和后发酵两部分的设备。,反应器型
21、堆制发酵一般分两阶段，第一阶段高温发酵，发酵结束以后移出反应器进行二次发酵(熟化)。,堆肥工艺,固体废物堆肥处理的工艺类型很多：,操作是否连续,间歇式堆肥,连续式堆肥,反应器特点,非反应器型：静态堆制工艺,反应器型：机械搅拌式、立仓式堆制工艺、滚筒式堆制工艺等,1、静态堆肥工艺(static composting),静态堆肥工艺又称为常规堆肥工艺(conventional composting) 我国长期使用的一种有机肥堆制法； 原料预处理，调整含水量和C/N； 垃圾7080与2030的稀粪混合，条形堆制，堆底宽2.5 3.0 m，高1.75m左右，长度不限，自然通风；,堆好后呈龟背形，堆中竖
22、插竹竿或木棒，堆好后用稀泥封堆，以防热量散失。 可插入作物秸秆或草束通气； 23d后，堆温上升至50以上(中心部位可达65以上)，维持1020 d，整个工艺过程需要6090d产物才能达到稳定； 蛔虫卵致死率90以上。,通气方式,插竹竿，自然通气； 人工翻堆方式通气。 人工翻堆每周12次，机械翻堆可12d一次，后期腐熟阶段可每周翻一次。,场地要求及特点,场地坚实不渗水，有顶棚遮盖，大风频繁的地区应在逆风面设置挡风墙。 工艺特点：工艺简单，设备少，处理成本低，但工艺时间长。,2、搅拌式堆肥工艺(mixing composting),堆肥在料仓内进行；机械搅拌通入空气。 第一阶段为前57d的动态发酵
23、，此阶段好氧菌活性强，升温快，温度高，有机物分解快，发酵7d绝大部分致病菌死亡。 7d后用皮带输送发酵半成品到另一车间进行静态二次发酵，使有机质进一步降解至稳定，2025d达到腐熟。,3. 滚筒式堆肥工艺,也称卧式旋转法，由丹麦人首先研制和使用的一种连续推制法。 关键设备：长2030m、直径34m、倾角23的可回旋转动的金属圆筒，转速0.51转/M，机械送风。,有机废物被送入滚筒后，随滚筒的旋转翻动并向滚筒尾部(出料部位)移动，在此过程中完成有机质的降解、升温、杀菌等，筒内温度60以上。 物料在反应器内停留35d，出料后的初产物再静态堆制56d，达到腐熟稳定。,达诺(DANO)生物稳定法,卧式
24、堆肥发酵滚筒,4塔式堆肥工艺,又称为泽西(Jersey)法。 主要设施：立式筒状发酵仓，仓高1015m，分56层，主要用于城市垃圾处理。 分选、破碎后的垃圾由皮带输送至仓顶层，受自重力和栅板的控制每日下降一层，一共停留56d，出料后静态发酵3060d。,机械通入空气，水分从顶部补充，仓内温度高，升温快，24h可上升至50以上，70可维持3d，之后温度逐渐下降。 该工艺占地少，垃圾分解彻底，运行费用低，但水分分布不均匀。,箱式堆肥发酵池,六、接种剂在堆肥处理中的应用,添加剂有三种：天然接种剂(inoculant)、微生物接种剂和起爆剂。 天然接种剂有粪肥、腐熟堆肥、耕层土壤等。 微生物接种剂由从
25、堆肥中分离的或其它来源的细菌、放线菌、霉菌等组成，具有分解蛋白质、脂肪、糖类、纤维素、木质素、蟹壳和除臭等功能，中温型与高温型微生物组合使用。 起爆剂(starter)不含有微生物接种体，是一些微生物容易分解的有机质如糖蜜、蔗糖和蛋白质等，其作用是为了缩短潜育期。,第二节 卫生填埋,卫生填埋(sanitary landfill)始于20世纪60年代，是在传统堆制的基础上，避免环境免受二次污染而发展起来的一种较好的固体废物处理法； 优点：投资少，容量大，见效快。,与有机垃圾堆肥生物处理不同的是：垃圾卫生填埋法是一种自然生物处理法。它是在自然条件下，构建特殊的人工生态系统，利用土壤微生物，将固体废
26、物中有机物质分解，使其体积减少而渐趋稳定的过程。,一、填埋的微生物学过程,根据垃圾在卫生填埋过程中的分解情况、气体产生和微生物活动情况，将整个过程人为地划分为三个阶段。 三个阶段的特点分别为：,1、好气氧化阶段,在填埋初期（填埋后的数十天内）及在填埋场中有通风设施，土壤微生物中的好气性微生物利用填埋层中的氧气，在适当的含水情况下，将垃圾中的一部分有机物质分解成水、二氧化碳及稳定细胞质，并产生氨化作用，使有机氮转变为NH4+-N。,2、厌氧阶段,在缺氧或者无氧的条件下，土壤和垃圾中的厌氧微生物群落（主要是纤维素分解菌、蛋白质水解菌、脂肪分解菌等）相继起作用，将生物固体和有机垃圾先“液化”，使固体
27、物质变成可溶性有机物，然后经过酸性发酵和碱性发酵两个阶段，将有机物转变成甲烷、二氧化碳和水，以及稳定的细胞质，含氮有机物中的氮也会有一部分变成NH4+-N.,3、填埋稳定阶段,在填埋场中，垃圾中较容易分解的有机物经过500d后多数能够分解稳定。,二、填埋场地的建设与运行,根据地形、地貌和土壤条件、水文地质、气候、运输距离、出入道路条件等进行选择，使填埋处理不影响当地居民的生活和健康。 场地底部要构筑不漏水的防水层、集水管和集水井等设施，四周要防止水流冲刷、防止地下水和地面水受污染，避免一般填埋出现的卫生条件差，二次污染频繁的问题出现。,1、场地的建设,选择填埋场地一般主要考虑以下诸方面因素：,
28、垃圾：依据垃圾的来源、种类、性质和数量确定场地的规模； 地形：便于施工、避开洼地，土壤容易压实，防渗能力强； 水文：地下水位尽量低，距最下层填埋物至少1.5M； 气候：要蒸发大于降水，避开高寒区； 噪音：要使运输及操作设备噪音不影响附近居民的工作和休息； 交通：要方便，具有能够在各种气候条件下运输的全天候公路； 距离与方位：要运输距离适宜，位于城市的下风向； 土地征用：要容易征得，且比较经济； 开发：要便于开发利用。,一 场地的设计和利用,填埋场的种类,主要分为反应式填埋场、残余式填埋场、惰性材料填埋场和地下填埋场4类，其中以反应式填埋场应用最广。 反应式填埋场也称混合式填埋场。所消纳的垃圾主
29、要是混杂的、未经处理的居民垃圾，如生活垃圾、市场垃圾、建筑残余物、类似生活垃圾的加工厂垃圾等。 这类填埋场易发起生化学反应，产生有机物和无机物很高的渗漏液，以及大量的填埋气体，对水体、地下水、局部大气环境和土壤都可能产生危害。,残余式填埋场也称单项填埋场。这类填埋场所消纳的固体残余物主要是工业垃圾，如锅炉房炉渣、铸造用砂等。有时也会包含一些有害物质，需对有害物质净化处理，并按不同类型分别填埋在各自独立的分隔层里，各分隔层用黏土隔开，避免之间发生反应。 这类填埋场的渗透液多半含有较高的盐分，并含有金属物。,惰性材料填埋场，这类填埋场消纳相对干燥的垃圾，如建筑业拆下来的类似岩石的废料，轻度使用过的
30、土方等。这些垃圾只发生微弱的反应，含有不易水提的有害物质。通常情况下，收集到的渗滤液经过检查之后可直接引入排水沟，不需要排放气体。 地下填埋场，地下废弃的岩洞在个别情况下可专门填埋含有重金属的垃圾和已固定化的垃圾粉末。 这类填埋场是危险废物填埋场的一种。危险废物主要有医疗垃圾、动物尸体、屠宰场垃圾、重金属残渣等。,Concept illustration of a Typical Sanitary Landfill Site,填埋场的模式,从填埋的地形条件考虑，垃圾填埋场分为： 山丘式填埋场、 斜坡式填埋场、 峡谷式填埋场、 坑式填埋场4种类型。,2、垃圾填埋处理,将垃圾在填埋场内分区分层进行
31、填埋。 每天的垃圾，在限定范围铺散为4075cm的薄层，然后压实。垃圾层厚度应为2.53m。 一次性填埋处理垃圾层最大厚度为9m。每层垃圾压实后覆土2030 cm。 废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填埋单元(cell)。 当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。,具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元构成一个填埋层。 按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个填埋层组成。 当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋层上层盖一层90120cm的土壤，压实后就成为一个比较标准的卫生填埋场。,The Stevens County Sanitary Landfill, opened on July
32、5, 1979, is a facility that was designed to serve the waste needs of the citizens of Stevens County.,三、垃圾填埋气和渗滤水的处理技术,填埋气的产生及控制,1 气体的生成：由于微生物的生化降解作用，产生主要气体和微量气体，如不处理，会有很大危害，甚至引起爆炸,填埋初期 好氧分解 CO2、 H2O 、NH3,氧耗尽后 厌氧分解 CH4、 CO2( 90%) H2O 、NH3 、H2S,2 填埋气的产量及产生速率,（1）经验估算： （2）化学计量计算 （3）化学需氧量法,3 填埋气的控制排气系统可分
33、为被动排气和主动排气。被动排气装置是利用垃圾坑中产生气体的浓度和梯度驱动气体流动。它利用沟槽、排气井或带孔管，周围填以粗粒料，将产生的气体引到封盖之上。 主动排气装置用于被动装置不很奏效的场合。它依靠机械设备产出正压或负压，迫使气体运动，可以是竖向的或是横向的。机械设备的真空泵或鼓风机连接于排气管的出口端。,2、气体收集,微生物厌氧发酵产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、硫化氢、氮气等气体。 填埋场产气量和气体成分与被分解的固体废物的种类有关，并随填埋年限而变化。每千克挥发性有机固体的产气量约为0.0130.047m3。 甲烷发酵进入稳定期的时间为2年后，填埋场气体一般含有3040甚至60
34、70的甲烷，以及多种其它种类的气体。 填埋场气体经过处理后可以作为能源加以利用。,甲烷的去向： 回收作能源， 释放到环境； 微生物氧化：厌氧甲烷氧化菌、好氧甲烷氧化菌（存在于填埋物培土中）。 甲烷气体的好氧氧化作用过程：CH4 CH3OH HCHO HCOO- CO2,垃圾渗滤液的处理技术,1、浸出液的生成（1）降水和地表泾流：降水包括降雨和降雪，它是浸出液的主要来源。地表泾流是指来自场地表同上坡方向的径流水，对浸出液的产生数量也影响较大。（2）垃圾含水：除垃圾自身含水外，（3）垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与垃圾的组成、pH、温度和菌种等因素有关。,2 填埋场水的平
35、衡示意图,3 浸出液的性质,对垃圾渗滤液有机污染物进行探讨,分析结果表明,从垃圾渗滤液中检出的有机污染物77种,其中芳烃类29种,烯烃类18种,酸类8种,酯类5种,醇、酚类6种,酮、醛类4种,酰胺类2种,其它5种。对太原生活垃圾填埋场进行监测分析,得出结论:除pH和总硬度铝、镉、铬的指标未超过国家标准外,其余指标严重超标。其中COD、BOD5、氨氮、总磷、砷分别超标100、120、547、90、120倍。,4 垃圾渗滤液的危害,垃圾填埋场渗滤液对周围地下水和地表水均会造成严重的环境污染例如：美国曾报导距垃圾处理厂的蓄水池512m远的一口井中水,其硬度、钙镁浓度、总固体量和CO2都有增加德国报导
36、距离填埋场4km远的地表水下游,水质出现恶化。渗滤液对含水层的影响不仅仅在于表层,而且贯穿于达60m深的垂直截面。渗沥液中重金属对周围环境及对其后生物处理的毒性影响非常严重。国内报导广州市老虎窿填埋场虽然1992年封场,但直至1995年其排放的浸出液BOD、COD、氮和磷仍然超标,其中以氮为甚, 垃圾填埋不采取防渗措施,对地下水必然造成严重污染,主要表现在地下水的水质混浊,有嗅味,COD、三氮含量高,油、酚污染严重,细菌、大肠菌超标,5 渗滤液收排系统 （1）收排系统的作用渗滤液收排系统应保证在填埋场预设寿命期限内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。（
37、2）收排系统的构造渗滤液收排系统由收集系统和输送系统组成。收集系统的主要部分是一个位于底部防渗层上面的、由砂或砾石构成的排水层。在排水层内设有穿孔管网，以及为防止阻塞铺设在排水层表面和包在管外的无纺布。渗滤液的输送系统由渗滤液贮存罐、泵和输送管道组成。,(3)典型的填埋场液体收排系统由以下几个部分组成： （a）排水层：由粗砂砾铺设厚30cm以上构成，必须覆盖整个填埋场底部衬层上，水平渗透系数应大于10-2cm/s，坡度不小于2%。，但也可使用人工排水网格。（b）管道系统： 一般在填埋场内平行铺设，位于衬层的最低处。管道上开有许多小口。管间距要合适、以便能及时迅速地收集渗滤液。应具有一定的纵向坡
38、度(通常在千分之几)，使管道内的流动呈重力流态。（c）隔水衬层： 由粘土或人工合成材料构筑，具有一定厚度，能阻碍渗滤液的下渗，并具有一定坡度 (通常2%5%)，以利于渗滤液流向排水管道；（d）集水井、泵、检修设施、以及监测和控制装置等：畚以接纳贮存排水管道所排出的渗滤液，测量并记录积水坑中的液量。,四 填埋场的封盖系统,五 填埋场的防渗系统,垃圾填埋场防渗材料 （1) 高密度聚乙烯（HDPE）地膜和低密度聚乙烯（LDPE）地膜 现代化城市垃圾卫生填埋场和危险废物安全填埋场使用的主要防水防渗工程材料，HDPE地膜用于填埋场底部防渗层系统和边坡防渗层系统，而LDPE地膜则是填埋场封顶覆盖层中表面密
39、封系统最佳防水防渗工程材料。（2）高效薄型膨润土防渗卷材 高效薄型膨润土防渗卷材厚度只有710mm，具有可卷性，渗透系数可达到10-910-11 cm/s,其防渗性能相当于510米厚天然粘土层，再加上自愈合能力强，施工接缝方便，长期防渗性能优于HDPE，可单独使用，也是填埋场高效复合防渗防渗层的重要组成部分。（3）高密度聚乙烯排水网格、排水管材和排气管材,我国的垃圾处理最终应走综合处理之路，即根据几种工艺针对垃圾的不同处理阶段或特性加以应用，可能是堆肥和填埋的结合，也可能是焚烧和填埋的结合等等，才能使得各种处理技术优势互补、资源共享，按照垃圾处理的减量化、资源化和无害化原则，实现垃圾处理可持续发展。,
