生物反应器垃圾填埋场操作指南生物反应器垃圾填埋场操作指南垃圾填埋场开发、运营与监控垃圾填埋场开发、运营与监控版本 1.0 ( 2008年7月1日) 项目资助及开发监管项目资助及开发监管: 美国佛罗里达州环境保护署美国佛罗里达州环境保护署美国美国 Hinkley 固废处理中心固废处理中心作者：作者： 佛罗里达大学环境工程科学系佛罗里达大学环境工程科学系 Timothy G. Townsend, Dinesh Kumar 、Jae Hac Ko 目目 录录生物反应器填埋场基础生物反应器填埋场基础背景 .1 介绍 .3 分类 .5 益处.6 相关 .8 运行 . .9 规则 .12 回灌液体回灌液体 概述.14 系统结构 . . 17 表层回灌系统 .18 深层回灌系统 . . 20 垂直井 水平导流导流渗透层渗漏.24 填埋气体收集填埋气体收集 概述 .26 目标. .27 空气注入空气注入 概述.29 系统结构.31 生物反应器填埋场监控生物反应器填埋场监控.32 专业术语及缩写专业术语及缩写.38 参考文献参考文献 .42 鸣谢鸣谢生物反应器填埋场基础生物反应器填埋场基础背景背景 佛罗里达州环境保护署(FDEP)给予Hinkley固废 处理中心在佛罗里达州进行生物反应器填埋场 技术研究、开发运营和示范工程建设巨大资助。 佛罗里达州Hinkley 固废处理中心根据 FDEP 的资助要求和项目工作计划开展生物反应器填 埋场示范工程开发建设及技术工艺研究，项目 在进行当中受到佛罗里达大学和佛罗里达中心 大学积极参与和帮助。 生物反应器填埋场示范工程的基本目标是: 开发建设一个完整规模的生物反应器填埋场工开发建设一个完整规模的生物反应器填埋场工 程、进行全面的工程技术从设计、建设、运行程、进行全面的工程技术从设计、建设、运行 和监控的研究，从而形成完整的开发运行模式，和监控的研究，从而形成完整的开发运行模式， 以解决佛罗里达州固废处理中的经济、术、环以解决佛罗里达州固废处理中的经济、术、环 境和工程等课题境和工程等课题。针对这一目标，在New River Regional 垃圾填埋场开始进行生物反应器填埋场建设运行实验工程项目。 随着时间的推移，有许多其他垃圾填埋场参与进来，开展项目协作及合作。读者若想获取更多全面相关 信息，可以查阅相关网站 （www.bioreactor.org），网站介绍了生 物反应器填埋场稳定性设计技术和开发运 行程序等方面的内容。这本（生物反应器填埋场开发建设、运行生物反应器填埋场开发建设、运行 及监控指南及监控指南）是为了给垃圾填埋场开发商 及建设单位在今后的相关项目建设运营中 采用生物反应器填埋技术提供一些有用的 信息和科学依据。 这里面包含了两方面内容，一是在这个佛 罗里达示范工程中获取的技术数据和相关 信息，另一方面是作者在世界各地生物反 应器填埋场中获取的共性资料、数据和信 息。 这里要强调的是本书并不是给垃圾填埋场 建设工程设计作为设计参考资料的，而是 给垃圾填埋场开发商和运营商提供相关资 料和有用的信息，为他们采用生物反应器填埋技术建设运供应垃圾填埋场提供科学的决策依据和相关信 息。最后，随着时间推移和生物反应器填埋技术工艺的不断发展，会有更新的相关技术数据和研究成果 提供给读者，因此，本书再版时的部分内容刷新恕不一一通知。 1 佛罗里达州在生物反应器垃圾填埋技术研究领域在全美一直保持领先，佛罗里达在全美较早采用防渗衬底适应 MSW 垃圾填埋场要求的，又因雨量充沛的原因使渗滤液处理成为一个重要的棘手问题。早在 80年代晚期，在佛罗里达就有填埋场进行垃圾填埋场渗滤液回灌循环的应用实验(生物反应器填埋技术的重要组成部分)。Alachua 郡的公共工程部门在 1989 年拨款资助佛罗里达大学开始进行探索使用渗滤液再循环手段加快填埋固废生物降解速度，此外，美国环境保护局后来也提供资金给 Hinkley 固废处理中心进行生物反应器填埋技术应用技术研究，而且在 Hinkley 固废处理中心该项技术研究现在仍在进行当中。佛罗里达州生物反应器填埋场示范工程始于 1998 年,是在州联合郡的新河地区（New River Regional Landfill in Union County）生物反应器填埋场示范工程控制区进行设计、建设的。第一个完整运行周期至2008 年完成，该示范工程扔在继续进行相关生物反应器填埋技术研究。伯克郡北中心区 （ Polk County North Central Landfill）采用生物反应器填埋技术垃圾填埋场于 2006 年竣工开始运营。 在这个垃圾填埋场里，渗滤液回灌循环控制系统采用了所有最先进的监控和数据采集(SCADA) 方式系统。SCADA 系统控制和记录渗滤液回灌注入到填埋垃圾中的流动速率、水平回灌注入管线液体压力和渗滤液回灌总量。建设在佛罗里达州 Sebring 附近的高地垃圾掩埋场（The Highlands County Landfill）也于 1990 年开始进行采用渗滤液回灌技术工艺来加速填埋物质生物降解速度的应用研究。这张照片展示了 1990 年代采用垃圾渗滤液再循环池塘作为生物反应器的垃圾掩埋场早期研究情形。研究人员发现池塘是一种有效直接加湿填埋物的方法,但是研究发现，直接使用水塘加湿填埋物时，暴雨洪灾会冲毁填埋场，而且限制了填埋气体的回收，限制其技术在今天的实际应用。2 生物反应器填埋概况生物反应器填埋概况 生物反应器填埋方式通常是指使用增强微生物稳定可控有效转化和降解方法，加速填埋有机物质的生物降解速度；以此获得比传统的垃圾填埋场(通常是30 至 50 年或以上)更短的降解时间(通常是 5 到 10年)。一个生物反应器垃圾填埋场运营者，应努力管理、监督使垃圾掩埋场成为固体废弃物综减量无害、资源优化过程,而不是简单地根据现行规定填埋物。采用生物反应器技术建设和营运垃圾填埋场，能够比传统填埋场更环保、有效地处理和利用废弃物。生物反应器填埋技术要求对填埋场进行系统设计以达到加强稳定、可控的改进和运作过程。这些方法包括： 注水：注水：增加填埋物的湿度是为了创造一个更稳定良好的生物降解环境 。通常填埋物质的湿度不足以满足填埋物最理想的生物降解要求湿度，因此，要进行设计和建设渗滤液回灌系统，以增加湿度。垃圾渗滤液的再循环是最常见的液体供给系统,也可以使用其他水源。空气注入：空气注入： 有些垃圾填埋场提出了注入空气的方案。注入空气使填埋物获得充足的氧气， 这是与传统填埋物堆肥处理相同的一种方法。比较而言，有氧生物降解速度快于厌氧生物降解，这种技术通常推荐在较寒冷的生物反应器填埋场运行中使用。生物反应器填埋技术定义生物反应器填埋技术定义 “根据北美固废处理协会(SWANA), 一个生物反 应器填埋场是： “一个可控的采用回灌渗滤液液体或空气技术获 得稳定增加填埋物生物降解速度的垃圾填埋场或 垃圾填埋场单元，在这个填埋场中，有机填埋物 获得比其他填埋方式或技术更快更稳定的生物降 解速度和程度。”美国空气清洁法案（美国空气清洁法案（USEPA0）和美国国家空气）和美国国家空气 污染物排放标准（污染物排放标准（Clean Air Act 、40 CFR 63. 1990,National Emissions Standards for Haz- ardous Air Pollutants）生物反应器填埋场定义）生物反应器填埋场定义 是：是： “一个垃圾填埋场或垃圾填埋场一部分，采用可 控的注入液体（渗滤液和填埋气体凝析物除外） 的技术和工艺来增加填埋物湿度（通常与渗滤液 一起）达到至少40%以上，因而增加填埋物生物 降解速度”。在伯克郡Polk County生物反应器垃圾填埋场的填埋 区边坡， 建设了各种渗滤液和水注入管线系统。在 未来管网铺设时，要尽量使管网布置组合方案合理 ，以减少管线穿越填埋区边坡。3 上图显示厌氧生物反应器的主要构成上图显示厌氧生物反应器的主要构成：包括垃圾填埋场渗滤液收集（底部黑色粗实线）系统、渗滤液回灌循环（灰色虚线表示）系统，填埋气回收（上部黄色实线表示）系统、防渗底衬系统等。其他因素其他因素 ： 由于增加湿度，空气影响程度