資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。六里屯垃圾填埋場(chǎng)I期填埋區(qū)(已封場(chǎng))、II期填埋區(qū)的臭味氣體處理方案中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心1月15日目錄TOC\o"1-3"\h\z1概述 21.1現(xiàn)有臭味氣體的主要成分和治理方法 21.2生物處理技術(shù)的特點(diǎn) 31.3現(xiàn)有的生物處理技術(shù) 41.4幾種生物處理技術(shù)的比較 71.5臭味氣體生物處理工藝的選擇 72六里屯垃圾填埋場(chǎng)臭味氣體處理技術(shù)與設(shè)施 103六里屯垃圾填埋場(chǎng)臭味氣體處理方案 113.1已封場(chǎng)的垃圾填埋區(qū)(I期) 113.2填埋場(chǎng)工作區(qū)(II期): 131概述隨著北京市民人均收入和消費(fèi)水平的提高,城市規(guī)模的擴(kuò)展和郊區(qū)小城鎮(zhèn)建設(shè)步伐加快,城市生活垃圾問(wèn)題已日益凸顯。六里屯垃圾填埋場(chǎng)消納的是未經(jīng)處理的生活垃圾,有機(jī)成分多,在填埋一段時(shí)間后,會(huì)產(chǎn)生大量的氣體,其主要成分是甲烷。甲烷濃度在5%——15%之間極易發(fā)生爆炸,對(duì)填埋場(chǎng)是一大隱患。因此,需要用收集導(dǎo)管導(dǎo)出排放。沼氣又是一種溫室氣體,其溫室效應(yīng)為二氧化碳的40倍,對(duì)空氣破壞力極強(qiáng)。同時(shí),產(chǎn)生氣體還含有硫醇類、硫化氫、氨等氣體,異味嚴(yán)重,不但產(chǎn)生強(qiáng)烈的感官刺激,有些惡臭物質(zhì)具有毒性,逸散到空氣中的惡臭物質(zhì)隨著空氣的流動(dòng)擴(kuò)散到各處,又會(huì)帶來(lái)區(qū)域性影響。填埋區(qū)表積污水和作業(yè)面水分蒸發(fā)以及污水處理區(qū)在停留和處理過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生臭味氣體,一期工程填平以后,局部地表被填埋體中產(chǎn)生的氣體頂起,發(fā)生自然釋放現(xiàn)象,由此產(chǎn)生對(duì)周邊環(huán)境的異味污染和擾民問(wèn)題。1.1現(xiàn)有臭味氣體的主要成分和治理方法一般,臭味氣體中的發(fā)臭物質(zhì)的主要成分包括:①含硫化合物,如硫化氫、硫醇、硫醚類;②含氮化合物,如氨、胺類;③低級(jí)脂肪酸,如乙酸、丙酸;④烴類物質(zhì),如苯乙烯等。其中硫化氫、氨和硫醇是主要的臭味物質(zhì)。臭味氣體的處理方法有很多,主要有物理法、燃燒法、化學(xué)氧化法、吸收法、吸附法、生物法等。燃燒法能夠?qū)⒊粑稓怏w中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水,有機(jī)物破壞機(jī)理包括氧化、熱裂解、熱分解。這種方法適于高濃度的臭味氣體處理,其缺點(diǎn)是能耗高,處理不完全會(huì)造成二次污染。利用某些固態(tài)多孔性吸附劑對(duì)氣態(tài)污染物具有很強(qiáng)吸附能力以達(dá)到吸附分離污染物的方法稱為吸附法。與其它方法相比,吸附法具有去除效率高,能耗低,工藝成熟,易于推廣使用的優(yōu)點(diǎn),具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是處理設(shè)備龐大,流程復(fù)雜,當(dāng)氣體中有膠粒物質(zhì)或其它雜質(zhì)時(shí),吸附劑易失效,需要再生,工藝復(fù)雜。利用發(fā)臭污染物在某些液態(tài)溶劑或溶液中具有很好溶解度以達(dá)到分離污染物的目的的方法稱為吸收法。該法不但能消除氣體中的污染物,而且往往能將污染物轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品?？墒俏談┬枰偕?工藝復(fù)雜,還會(huì)產(chǎn)生二次污染。生物法處理臭味氣體具有成本低、操作簡(jiǎn)便、技術(shù)清潔、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),因而更多地受到關(guān)注,成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。荷蘭的J．VanGroenestijn對(duì)幾種廢氣處理方法,在投資及運(yùn)行費(fèi)用方面進(jìn)行了比較,結(jié)果如表1所示。與普通物理、化學(xué)處理技術(shù)相比,生物處理技術(shù)的投資及運(yùn)行費(fèi)用是最低的。表1幾種廢氣處理方法的投資及運(yùn)行費(fèi)用的比較處理技術(shù)投資費(fèi)用(荷蘭盾,按每小時(shí)單位進(jìn)氣量計(jì))運(yùn)行費(fèi)用(荷蘭盾,按1000m3生物濾池8-150.50-5化學(xué)吸收法10-2002.5-25焚燒法25-1506-8催化焚燒法33-9514-181.2生物處理技術(shù)的特點(diǎn)臭味氣體的生物處理方法是利用微生物將臭味氣體中發(fā)臭污染物降解或轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低害類物質(zhì)的過(guò)程。微生物凈化作用是以微生物(一般是細(xì)菌、真菌等)降解化合物的能力為基礎(chǔ),在有氧條件下,將臭味氣體中的有機(jī)物氧化為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物(如水、二氧化碳等)。其中,部分有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞物質(zhì)。與物理化學(xué)處理方法相比,生物法用于處理臭味氣體中污染物的主要優(yōu)點(diǎn)是:1、微生物可將臭味氣體中的污染物氧化和分解,達(dá)到去除的目的,而且污染物不會(huì)被轉(zhuǎn)移到其它地方,不產(chǎn)生二次污染。2、適用范圍廣,能夠縮短工藝流程,利用比較簡(jiǎn)單的工業(yè)設(shè)備,有效地對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行處理。因?yàn)槠湮談┑脑偕軌蛑苯咏?jīng)過(guò)吸收劑中的微生物的作用來(lái)實(shí)現(xiàn),不需要如物化吸收和吸附那樣的專門(mén)再生設(shè)備,從而降低處理費(fèi)用。3、微生物一般是在低營(yíng)養(yǎng)條件下進(jìn)行的,所生成的剩余污泥少。4、設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,投資少,運(yùn)行費(fèi)用低。1.3現(xiàn)有的生物處理技術(shù)生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池是三種主要的臭味氣體生物處理技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,采用的具體方法是根據(jù)臭味氣體中發(fā)臭物質(zhì)的類型與性質(zhì)而選擇的。1.3.1生物濾池(Biofilter)生物濾池是最早被研究和使用的一種處理?yè)]發(fā)性有機(jī)污染物和除臭的生物技術(shù)。1923年Bach就曾利用土壤過(guò)濾床去除污水處理廠散發(fā)的含硫化氫等惡臭物質(zhì)的氣體。早期生物濾池主要用于減少臭味氣體的惡臭氣味。到了二十世紀(jì)八十年代以后,其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到去除許多易被生物降解的揮發(fā)性有機(jī)污染物方面。生物濾池(見(jiàn)圖1)內(nèi)部充填活性填料,臭味氣體經(jīng)加壓預(yù)濕后,從底部進(jìn)入生物濾池,與填料上附著生長(zhǎng)的生物膜(微生物)接觸,被生物膜吸收,最終降解為水和二氧化碳,處理過(guò)的氣體從生物濾池的頂部排出。生物濾池處理技術(shù)的特點(diǎn)是生物相和液相都是不流動(dòng)的,而且只有一個(gè)反應(yīng)器,氣-液接觸面積大、運(yùn)行和啟動(dòng)容易、運(yùn)行費(fèi)用低。適于處理的發(fā)臭污染物范圍廣,因而應(yīng)用最廣泛。圖1生物濾池圖1生物濾池臭味氣體)水1.3.2生物洗滌塔(Bioscrubber)生物洗滌塔一般由一個(gè)裝有填料的洗滌器和一個(gè)具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成(見(jiàn)圖2)。洗滌器里的噴淋柱將微小的水珠逆著氣流噴灑,使臭味氣體中的發(fā)臭污染物與填料表面的水接觸,被水吸收而轉(zhuǎn)入液相,從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞過(guò)程。如果污染物的濃度較低、水溶性較高,則極易被水吸收,帶入生物反應(yīng)器。在生物反應(yīng)器內(nèi),發(fā)臭污染物質(zhì)經(jīng)過(guò)活性污泥中微生物的氧化作用,最終被去除。與生物濾池不同的是,生物洗滌塔工藝中的液相(一般帶有懸浮微生物)是流動(dòng)的,在兩個(gè)分開(kāi)部分連續(xù)循環(huán)。這有利于控制反應(yīng)條件,便于添加營(yíng)養(yǎng)液、緩沖劑和更換液體,除去多余的產(chǎn)物。其反應(yīng)的溫度和pH值等因素也能夠監(jiān)測(cè)、控制。為了防止活性污泥沉積和降解有機(jī)物,活性污泥反應(yīng)器需要曝氣設(shè)備,并控制有關(guān)條件,如溫度,pH值,碳、氮、磷之間比率,以確保微生物在最佳條件下發(fā)揮作用。在洗滌塔中,VOCs從氣相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)過(guò)程是必經(jīng)過(guò)程,因而與其它生物反應(yīng)器相比,氣-液的傳質(zhì)效率尤為重要。一般,親水性物質(zhì)的傳質(zhì)效率高于疏水性物質(zhì)的傳質(zhì)效率。生物洗滌塔適用于處理親水性的污染物質(zhì)。排放(氣)排放(氣)臭氣惰性填料圖2生物洗滌塔空氣洗滌塔排水沉淀池活性污泥反應(yīng)器1.3.3生物滴濾池(Biotricklingfilter)圖3生物滴濾池圖3生物滴濾池排放(氣)水營(yíng)養(yǎng)液液體循環(huán)臭氣長(zhǎng)有生物膜的惰性填料排放(水)生物滴濾池被認(rèn)為是介于生物濾池和生物洗滌塔之間的處理技術(shù)。廢氣中污染物的吸收和生物降解同時(shí)發(fā)生在一個(gè)反應(yīng)裝置內(nèi)(見(jiàn)圖3)。滴濾池內(nèi)填充填料,循環(huán)水不斷噴灑在填料上,填料表面被微生物形成的生物膜所覆蓋。臭味氣體經(jīng)過(guò)滴濾池時(shí),臭味氣體中的污染物被微生物降解。生物滴濾池只有一個(gè)反應(yīng)器,設(shè)備較簡(jiǎn)單,生物相靜止而液相流動(dòng),世代周期長(zhǎng)的微生物也能很好地生存。但生物滴濾池填料的比表面積(即單位柱體積接觸面積)比較低,為100-300m2m1.4幾種生物處理技術(shù)的比較生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池各有其特點(diǎn)和應(yīng)用條件(表2)。因此,應(yīng)根據(jù)廢氣中污染物的特性和條件,選擇適宜的處理技術(shù)。表2廢氣生物處理技術(shù)特點(diǎn)比較特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)生物濾池單一反應(yīng)器;微生物和液相固定。氣/液表面積比值高;設(shè)備簡(jiǎn)單;運(yùn)行費(fèi)用低。反應(yīng)條件不易控制;進(jìn)氣濃度發(fā)生變化適應(yīng)慢;占地面積大。生物洗滌塔兩個(gè)反應(yīng)器;微生物懸浮于液體中;液相流動(dòng)。設(shè)備緊湊;低壓力損失;反應(yīng)條件易于控制。傳質(zhì)表面積低;需大量提供氧才能維持高降解率;需處理剩余污泥;投資和運(yùn)行費(fèi)用高。生物滴濾池單個(gè)反應(yīng)器;微生物固定,液相流動(dòng)。與生物洗滌塔相比設(shè)備簡(jiǎn)單。傳質(zhì)表面積低;需處理剩余污泥;運(yùn)行費(fèi)用高。1.5臭味氣體生物處理工藝的選擇已報(bào)道的能夠利用生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池降解的發(fā)臭污染物包括:含硫化合物、含氮化合物、羧酸類、烷烴類、醛類、醇類、酮類、酯類、醚類、烯烴類、以及多數(shù)芳烴類化合物等。一般認(rèn)為,用生物法處理惡臭物質(zhì)需經(jīng)過(guò)以下三個(gè)階段:1.污染物由氣相轉(zhuǎn)移到液相;2.進(jìn)入液相中的污染物被微生物吸收;3.進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)物在代謝過(guò)程中作為能源及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解,從而轉(zhuǎn)化為無(wú)害的無(wú)機(jī)物質(zhì)。其中,揮發(fā)性有機(jī)污染物從氣相轉(zhuǎn)移到液相表面并到達(dá)微生物表面是整個(gè)生物處理系統(tǒng)的關(guān)鍵。臭味氣體中的污染物可分為疏水性和親水性兩類物質(zhì)。疏水性物質(zhì)不溶于水,而親水性物質(zhì)在水中的溶解度也相差很大,其溶解度大小可經(jīng)過(guò)亨利系數(shù)來(lái)判斷。根據(jù)亨利定律:P=Cl×H(1)對(duì)于理想氣體:P=CgRT(2)因此:H=(Cg/Cl)RT=HcRT(3)Hc=H/(RT)(4)式中Cl—某污染物在液相中的濃度(molm-3);Cg—某污染物在氣相中的濃度(molm-3);P—某污染物在氣相中的分壓力(Pa);H—亨利系數(shù)(Pam3mol-1);Hc—用某污染物在氣相中的濃度與液相中的濃度之比表示的亨利系數(shù),(Hc=Cg/Cl);R—?dú)怏w常數(shù)(8.314Pam3mol-1K-1);T—溫度(K)由式(3)可知,在一定溫度、壓力下,當(dāng)Cl較小,即某污染物在液相中的濃度較低時(shí),亨利系數(shù)H較高;當(dāng)Cl較大,即某污染物在液相中的濃度較高時(shí),亨利系數(shù)H較低。在實(shí)際中,一般使用無(wú)量綱的Hc代替H判斷氣體的溶解度大小。Hc與H可經(jīng)過(guò)式(2-4)換算(當(dāng)溫度為298K,即25℃時(shí),RT值為2.48KPam3mol-1資料表明,當(dāng)亨利系數(shù)較低(Hc≤0.01),易溶于水的污染物質(zhì)適于用生物洗滌塔處理;亨利系數(shù)較高(Hc≥1),難溶于水的污染物質(zhì)適于用生物濾池處理;溶解性介于兩者之間的污染物質(zhì)(0.01<Hc<1)則可用生物滴濾池處理。而當(dāng)污染物質(zhì)的亨利系數(shù)大于10,極難溶于水時(shí),由于其界面?zhèn)髻|(zhì)速率低而不適于用生物方法處理[4]。當(dāng)然,處理技術(shù)的選擇并不是絕正確,某些污染物既能夠用生物滴濾池處理也能夠用生物濾池處理;對(duì)于某些Hc>10的污染物質(zhì),還可利用真菌進(jìn)行降解。2六里屯垃圾填埋場(chǎng)臭味氣體處理技術(shù)與設(shè)施常規(guī)的除臭生物反應(yīng)器,主要采用細(xì)菌作為微生物的主體,細(xì)菌適合于在水中或潮濕的環(huán)境中生存。因此,對(duì)于水溶性好的污染物,利用細(xì)菌進(jìn)行生物降解,會(huì)得到很好的去除效果?？墒?對(duì)于在水中溶解度低的物質(zhì),細(xì)菌表面的水層將影響傳質(zhì)速率,導(dǎo)致處理效率降低。真菌降解疏水性或水溶性差的污染物的效率高于細(xì)菌,可在較干燥的環(huán)境中生長(zhǎng),無(wú)需連續(xù)噴灑水來(lái)維持濕潤(rùn)環(huán)境,這就使得臭味物質(zhì)可直接與微生物接觸并被降解;真菌適應(yīng)的pH值為3-6,處理酸性臭氣或出現(xiàn)酸性積累時(shí),不需要加堿調(diào)整pH值。實(shí)際上,臭氣中所含的污染物是多樣而復(fù)雜的,既有疏水性物質(zhì),也有親水性物質(zhì),單一地利用細(xì)菌或真菌都難以同時(shí)有效地去除。針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)排放的氣體的特點(diǎn),本方案采用中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研制開(kāi)發(fā)的復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器處理排放的臭味氣體,該生物除臭反應(yīng)器克服了單一生物除臭反應(yīng)器的缺陷,利用細(xì)菌、真菌的協(xié)同作用,經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與條件控制,使不同類型的微生物在反應(yīng)器的不同功能區(qū)內(nèi)生長(zhǎng),能有效地將臭味氣體中的親水性和疏水性揮發(fā)性有機(jī)污染物和惡臭物質(zhì)同時(shí)去除,達(dá)到凈化和除臭的目的。本技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低、處理效果穩(wěn)定。臭味氣體處理工藝如圖1所示。氣體收集氣體收集臭味氣體排放氣泵生物除臭系統(tǒng)圖1垃圾填埋場(chǎng)臭味處理工藝流程圖圖1垃圾填埋場(chǎng)臭味處理工藝流程圖3六里屯垃圾填埋場(chǎng)臭味氣體處理方案為了有針對(duì)性地處理已封場(chǎng)的垃圾填埋區(qū)、垃圾填埋場(chǎng)作業(yè)區(qū)的臭味氣體,在本方案中分別采用不同的方式。3.1已封場(chǎng)的垃圾填埋區(qū)(I期)對(duì)于已封場(chǎng)的垃圾填埋區(qū)(I期),表面覆蓋膜后,在周邊或中央建立生物除臭系統(tǒng)。為了保持適宜微生物生長(zhǎng)的適宜溫度,防止夏季除臭設(shè)備被高溫暴曬以及冬季水管爆裂,除臭系統(tǒng)放置在簡(jiǎn)易房?jī)?nèi)。為了便于將覆蓋膜下的臭味氣體抽送至生物除臭反應(yīng)器,在覆蓋膜前,應(yīng)使封場(chǎng)的覆土表面形成一些土梗,以使覆蓋膜與地面有一定的空間,保證氣體的流動(dòng)通暢。土梗的高度在5cm左右即可。3.1.1產(chǎn)氣量估算封場(chǎng)的垃圾填埋區(qū)(I期),已填埋垃圾350萬(wàn)噸,總填埋高度為28m,占地面積160×104m23.1.2覆蓋膜方案(已經(jīng)組織施工)I期填埋區(qū)于8月前,完成了土壤覆蓋,平均覆土厚度為600mm,由于垃圾堆體的不均勻沉降,在垃圾堆體表面出現(xiàn)了許多不規(guī)則裂縫,為了強(qiáng)化控制土壤覆蓋層和裂縫中臭氣對(duì)空排放,特別是防止沼氣收集過(guò)程中,局部負(fù)壓造成空氣倒流進(jìn)入垃圾堆體,形成爆炸隱患。因此采用高密度聚乙烯(HDPE)膜(厚1.0mm)進(jìn)行臨時(shí)覆蓋,施工工期約為1個(gè)月。HDPE土工膜是綜合性能優(yōu)良的防滲膜,其機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、抗老化性、抗戳穿、易鋪設(shè)、防水性能好、不透氣使用壽命長(zhǎng),也是覆蓋層的理想材料,特別適用于堆體表面大及高程變化較大的情況。在臨時(shí)覆蓋層的下面鋪設(shè)0.3～0.5但由于覆蓋后,覆蓋土?xí)驗(yàn)槔洋w發(fā)酵溫度升高,造成土壤變干,同時(shí)土壤中的微生物等也會(huì)因?yàn)樗值汀囟雀叨セ钚?截留臭氣的能力減弱。另外垃圾氣體向上逸出后在HDPE膜下積聚,由于HDPE膜致密的不透氣性,形成沼氣積累,有爆炸的潛在危險(xiǎn)?；谏鲜鲈?覆蓋HDPE膜后,應(yīng)及時(shí)把膜下積聚氣體抽出凈化后排放。3.1.3處理方案本方案主要是解決HDPE膜下積聚氣體。為了保證抽氣效率,同時(shí),考慮到因HDPE膜破損,抽氣時(shí)空氣會(huì)進(jìn)入膜下,處理臭氣量將高于實(shí)際產(chǎn)生量。建立10套同樣大小的處理系統(tǒng),分區(qū)域處理。設(shè)計(jì)每套系統(tǒng)處理臭味氣體量為100m3/h,每日運(yùn)行8小時(shí),每套系統(tǒng)的氣體日處理量為800m3其中:復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器總體積為1.44m3(長(zhǎng)×寬×高=2.5×1.8×1.8;有效體積6.1m3;停留時(shí)間為3.66min),占地面積生物除臭系統(tǒng),包括:生物除臭反應(yīng)器、氣泵、清水泵、水箱(3.0m3)、止回閥、管道,保溫系統(tǒng),數(shù)字微控機(jī),發(fā)電機(jī)等,總占地面積約10m3.1.4投資經(jīng)費(fèi)估算臭味氣體處理工藝主要設(shè)備費(fèi)用估算如下表所示。表3臭味處理工藝主要設(shè)備投資費(fèi)用(單位:萬(wàn)元)名稱規(guī)格數(shù)量(套)單價(jià)萬(wàn)元)合計(jì)(萬(wàn)元)生物除臭系統(tǒng)2.5m×1.8m×1.8m(長(zhǎng)×寬×高)104.5(包括水箱、管道)45.0防爆氣泵(10用10備)100m3201.020.0清水泵100.55.0保溫系統(tǒng)102.525.0數(shù)字微控機(jī)102.020.0發(fā)電機(jī)101.515.0接種菌劑500.5/立方米填料25.0設(shè)計(jì)費(fèi)(按上述5％)7.75調(diào)試費(fèi)(按上述10％)7.75總計(jì)170.53.2填埋場(chǎng)工作區(qū)(II期):對(duì)于正在進(jìn)行垃圾填埋的工作區(qū)域(II期),共計(jì)16×104m2,考慮到運(yùn)輸車(chē)進(jìn)出場(chǎng)道路約占2×104m2,黃土覆蓋后不作業(yè)超過(guò)半年的區(qū)域面積為1×104m2,每周必須的作業(yè)區(qū)域約為2×104m2,可進(jìn)行HDPE膜覆蓋的