六里屯垃圾填埋场臭味气体处理专项方案.doc

六里屯垃圾填埋场I期填埋区（已封场）、II期填埋区臭味气体解决方案中华人民共和国科学院生态环境研究中心1月15日目 录1 概述21.1 既有臭味气体重要成分和治理办法21.2 生物解决技术特点31.3 既有生物解决技术41.4几种生物解决技术比较71.5 臭味气体生物解决工艺选取72 六里屯垃圾填埋场臭味气体解决技术与设施103 六里屯垃圾填埋场臭味气体解决方案113.1已封场垃圾填埋区（I期）113.2填埋场工作区（II期）：131 概述随着北京市民人均收入和消费水平提高，都市规模扩展和郊区小城乡建设步伐加快，都市生活垃圾问题已日益凸显。六里屯垃圾填埋场消纳是未经解决生活垃圾，有机成分多，在填埋一段时间后，会产生大量气体，其重要成分是甲烷。甲烷浓度在5%15%之间极易发生爆炸，对填埋场是一大隐患。因而，需要用收集导管导出排放。沼气又是一种温室气体，其温室效应为二氧化碳40倍，对空气破坏力极强。同步，产气愤体还具有硫醇类、硫化氢、氨等气体，异味严重，不但产生强烈感官刺激，有些恶臭物质具备毒性，逸散到空气中恶臭物质随着空气流动扩散到各处，又会带来区域性影响。填埋区表积污水和作业面水分蒸发以及污水解决区在停留和解决过程中也会产生臭味气体，一期工程填平后来，局部地表被填埋体中产气愤体顶起，发生自然释放现象，由此产生对周边环境异味污染和扰民问题。1.1 既有臭味气体重要成分和治理办法普通，臭味气体中发臭物质重要成分涉及： 含硫化合物，如硫化氢、硫醇、硫醚类； 含氮化合物，如氨、胺类； 低档脂肪酸，如乙酸、丙酸； 烃类物质，如苯乙烯等。其中硫化氢、氨和硫醇是重要臭味物质。臭味气体解决办法有诸多，重要有物理法、燃烧法、化学氧化法、吸取法、吸附法、生物法等。燃烧法可以将臭味气体中有机物质转化成二氧化碳和水，有机物破坏机理涉及氧化、热裂解、热分解。这种办法适于高浓度臭味气体解决，其缺陷是能耗高，解决不完全会导致二次污染。运用某些固态多孔性吸附剂对气态污染物具备很强吸附能力以达到吸附分离污染物办法称为吸附法。与其她办法相比，吸附法具备去除效率高，能耗低，工艺成熟，易于推广使用长处，具备较好环境和经济效益。缺陷是解决设备庞大，流程复杂，当气体中有胶粒物质或其他杂质时，吸附剂易失效，需要再生，工艺复杂。运用发臭污染物在某些液态溶剂或溶液中具备较好溶解度以达到分离污染物目办法称为吸取法。该法不但能消除气体中污染物，并且往往能将污染物转化为有用产品。但是吸取剂需要再生，工艺复杂，还会产生二次污染。生物法解决臭味气体具备成本低、操作简便、技术清洁、无二次污染等长处，因而更多地受到关注，成为当前研究热点。荷兰JVan Groenestijn 对几种废气解决办法，在投资及运营费用方面进行了比较，成果如表1所示。与普通物理、化学解决技术相比，生物解决技术投资及运营费用是最低。表1 几种废气解决办法投资及运营费用比较解决技术投资费用（荷兰盾，按每小时单位进气量计）运营费用（荷兰盾，按1000m3气量计）生物滤池8-150.50-5化学吸取法10-2002.5-25焚烧法25-1506-8催化焚烧法33-9514-181.2 生物解决技术特点臭味气体生物解决办法是运用微生物将臭味气体中发臭污染物降解或转化为无害或低害类物质过程。微生物净化作用是以微生物（普通是细菌、真菌等）降解化合物能力为基本，在有氧条件下，将臭味气体中有机物氧化为简朴无机物（如水、二氧化碳等）。其中，某些有机物被转化为新细胞物质。与物理化学解决办法相比，生物法用于解决臭味气体中污染物重要长处是：1、微生物可将臭味气体中污染物氧化和分解，达到去除目,并且污染物不会被转移到其他地方，不产生二次污染。2、合用范畴广，可以缩短工艺流程，运用比较简朴工业设备，有效地对挥发性有机物进行解决。由于其吸取剂再生可以直接通过吸取剂中微生物作用来实现，不需要如物化吸取和吸附那样专门再生设备，从而减少解决费用。3、微生物普通是在低营养条件下进行，所生成剩余污泥少。4、设备简朴，操作简便，投资少，运营费用低。1.3 既有生物解决技术生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池是三种重要臭味气体生物解决技术。在实际应用中，采用品体办法是依照臭味气体中发臭物质类型与性质而选取。1.3.1 生物滤池（Biofilter） 生物滤池是最早被研究和使用一种解决挥发性有机污染物和除臭生物技术。1923年Bach就曾运用土壤过滤床去除污水解决厂散发含硫化氢等恶臭物质气体。初期生物滤池重要用于减少臭味气体恶臭气味。到了二十世纪八十年代后来，其应用范畴已扩展到去除许多易被生物降解挥发性有机污染物方面。生物滤池（见图1）内部充填活性填料，臭味气体经加压预湿后，从底部进入生物滤池，与填料上附着生长生物膜（微生物）接触，被生物膜吸取，最后降解为水和二氧化碳，解决过气体从生物滤池顶部排出。生物滤池解决技术特点是生物相和液相都是不流动，并且只有一种反映器，气-液接触面积大、运营和启动容易、运营费用低。适于解决发臭污染物范畴广，因而应用最广泛。 图1 生物滤池臭味气体 砾石排放(水)水排 放 (气)活性填料1.3.2 生物洗涤塔（Bioscrubber） 生物洗涤塔普通由一种装有填料洗涤器和一种具备活性污泥生物反映器构成（见图2）。洗涤器里喷淋柱将微小水珠逆着气流喷洒，使臭味气体中发臭污染物与填料表面水接触，被水吸取而转入液相，从而实现质量传递过程。如果污染物浓度较低、水溶性较高，则极易被水吸取，带入生物反映器。在生物反映器内，发臭污染物质通过活性污泥中微生物氧化作用，最后被去除。与生物滤池不同是，生物洗涤塔工艺中液相（普通带有悬浮微生物）是流动，在两个分开某些持续循环。这有助于控制反映条件，便于添加营养液、缓冲剂和更换液体，除去多余产物。其反映温度和pH值等因素也可以监测、控制。为了防止活性污泥沉积和降解有机物，活性污泥反映器需要曝气设备，并控制关于条件，如温度，pH值，碳、氮、磷之间比率，以保证微生物在最佳条件下发挥作用。在洗涤塔中，VOCs 从气相转移到液相传质过程是必通过程，因而与其她生物反映器相比，气-液传质效率尤为重要。普通，亲水性物质传质效率高于疏水性物质传质效率。生物洗涤塔合用于解决亲水性污染物质。排放(气) 水营养液臭气惰性填料图2 生物洗涤塔空气洗涤塔排水 沉淀池活性污泥 反映器1.3.3 生物滴滤池（Biotrickling filter） 图3 生物滴滤池排放(气) 水营养液液体循环臭气长有生物膜惰性填料排放(水)生物滴滤池被以为是介于生物滤池和生物洗涤塔之间解决技术。废气中污染物吸取和生物降解同步发生在一种反映装置内（见图3）。滴滤池内填充填料，循环水不断喷洒在填料上，填料表面被微生物形成生物膜所覆盖。臭味气体通过滴滤池时，臭味气体中污染物被微生物降解。生物滴滤池只有一种反映器，设备较简朴，生物相静止而液相流动，世代周期长微生物也能较好地生存。但生物滴滤池填料比表面积（即单位柱体积接触面积）比较低，为100-300 m2m-3，它不适于解决含水溶性差污染物臭味气体。1.4几种生物解决技术比较 生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池各有其特点和应用条件（表2）。因而，应依照废气中污染物特性和条件，选取适当解决技术。表2 废气生物解决技术特点比较特 点优 点缺 点生物滤池单一反映器；微生物和液相固定。气/液表面积比值高；设备简朴；运营费用低。反映条件不易控制；进气浓度发生变化适应慢；占地面积大。生物洗涤塔两个反映器;微生物悬浮于液体中;液相流动。设备紧凑;低压力损失;反映条件易于控制。传质表面积低;需大量提供氧才干维持高降解率;需解决剩余污泥;投资和运营费用高。生物滴滤池单个反映器;微生物固定,液相流动。与生物洗涤塔相比设备简朴。传质表面积低;需解决剩余污泥;运营费用高。1.5 臭味气体生物解决工艺选取已报道可以运用生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池降解发臭污染物涉及：含硫化合物、含氮化合物、羧酸类、烷烃类、醛类、醇类、酮类、酯类、醚类、烯烃类、以及多数芳烃类化合物等。普通以为，用生物法解决恶臭物质需通过如下三个阶段：1.污染物由气相转移到液相；2.进入液相中污染物被微生物吸取；3.进入微生物体内有机物在代谢过程中作为能源及营养物质被分解，从而转化为无害无机物质。其中，挥发性有机污染物从气相转移到液相表面并到达微生物表面是整个生物解决系统核心。臭味气体中污染物可分为疏水性和亲水性两类物质。疏水性物质不溶于水，而亲水性物质在水中溶解度也相差很大，其溶解度大小可通过亨利系数来判断。依照亨利定律： P = ClH (1)对于抱负气体： P = Cg RT (2)因而： H = (Cg/Cl) RT = Hc RT (3) Hc = H/（RT） (4)式中 Cl 某污染物在液相中浓度(molm-3);Cg 某污染物在气相中浓度(molm-3);P 某污染物在气相中分压力(Pa);H 亨利系数(Pa m3mol-1)；Hc 用某污染物在气相中浓度与液相中浓度之比表达亨利系数，（Hc= Cg/Cl）;R 气体常数(8.314 Pa m3mol-1K-1);T 温度(K)由式(3)可知,在一定温度、压力下,当Cl较小，即某污染物在液相中浓度较低时,亨利系数H较高;当Cl较大,即某污染物在液相中浓度较高时,亨利系数H较低。在实际中，普通使用无量纲Hc代替H判断气体溶解度大小。Hc与H可通过式(2-4)换算（当温度为298K，即25时，RT值为2.48 KPam3mol-1）。资料表白，当亨利系数较低（Hc0.01）,易溶于水污染物质适于用生物洗涤塔解决;亨利系数较高(Hc1),难溶于水污染物质适于用生物滤池解决;溶解性介于两者之间污染物质(0.01Hc10污染物质,还可运用真菌进行降解。2 六里屯垃圾填埋场臭味气体解决技术与设施常规除臭生物反映器，重要采用细菌作为微生物主体，细菌适合于在水中或潮湿环境中生存。因而，对于水溶性好污染物，运用细菌进行生物降解，会得到较好去除效果。但是，对于在水中溶解度低物质，细菌表面水层将影响传质速率，导致解决效率减少。真菌降解疏水性或水溶性差污染物效率高于细菌，可在较干燥环境中生长，无需持续喷洒水来维持湿润环境，这就使得臭味物质可直接与微生物接触并被降解；真菌适应pH值为3-6，解决酸性臭气或浮现酸性积累时，不需要加碱调节pH值。 事实上，臭气中所含污染物是多样而复杂，既有疏水性物质，也有亲水性物质，单一地运用细菌或真菌都难以同步有效地去除。针对垃圾填埋场排放气体特点，本方案采用中华人民共和国科学院生态环境研究中心研制开发复合式生物除臭反映器解决排放臭味气体，该生物除臭反映器克服了单毕生物除臭反映器缺陷，运用细菌、真菌协同作用，通过构造优化与条件控制，使不同类型微生物在反映器不同功能区内生长，能有效地将臭味气体中亲水性和疏水性挥发性有机污染物和恶臭物质同步去除，达到净化和除臭目。本技术设备简朴、运营操作简便、运营成本低、解决效果稳定。臭味气体解决工艺如图1所示。气体收集臭味气体排放气泵生物除臭系统图1 垃圾填埋场臭味解决工艺流程图3 六里屯垃圾填埋场臭味气体解决方案为了有针对性地解决已封场垃圾填埋区、垃圾填埋场作业区臭味气体，在本方案中分别采用不同方式。3.1已封场垃圾填埋区（I期）对于已封场垃圾填埋区（I期），表面覆盖膜后，在周边或中央建立生物除臭系统。为了保持适当微生物生长适当温度，防止夏季除臭设备被高温暴晒以及冬季水管爆裂，除臭系统放置在简易房内。为了便于将覆盖膜下臭味气体抽送至生物除臭反映器，在覆盖膜前，应使封场覆土表面形成某些土梗，以使覆盖膜与地面有一定空间，保证气体流动畅通。土梗高度在5cm左右即可。3.1.1产气量估算封场垃圾填埋区（I期），已填埋垃圾350万吨，总填埋高度为28m,占地面积160104 m2，中期封场约1年时间，沼气收集系统，于8月建成并使用，燃烧沼气约24005100m3/天。3.1.2覆盖膜方案（已经组织施工）I期填埋区于8月前，完毕了土壤覆盖，平均覆土厚度为600mm，由于垃圾堆体不均匀沉降，在垃圾堆体表面浮现了许多不规则裂缝，为了强化控制土壤覆盖层和裂缝中臭气对空排放，特别是防止沼气收集过程中，局部负压导致空气倒流进入垃圾堆体，形成爆炸隐患。因而采用高密度聚乙烯（HDPE）膜（厚1.0mm）进行暂时覆盖，施工工期约为1个月。HDPE土工膜是综合性能优良防渗膜，其机械性能、耐化学腐蚀性、抗老化性、抗戳穿、易铺设、防水性能好、不透气使用寿命长，也是覆盖层抱负材料，特别合用于堆体表面大及高程变化较大状况。在暂时覆盖层下面铺设0.30.5米厚好土层，以保证垃圾堆体表面没有尖锐物体。但由于覆盖后，覆盖土会由于垃圾堆体发酵温度升高，导致土壤变干，同步土壤中微生物等也会由于水分低、温度高而失去活性，截留臭气能力削弱。此外垃圾气体向上逸出后在HDPE膜下积聚，由于HDPE膜致密不透气性，形成沼气积累，有爆炸潜在危险。基于上述因素，覆盖HDPE膜后，应及时把膜下积聚气体抽出净化后排放。3.1.3 解决方案本方案重要是解决HDPE膜下积聚气体。为了保证抽气效率，同步，考虑到因HDPE膜破损，抽气时空气会进入膜下，解决臭气量将高于实际产生量。建立10套同样大小解决系统，分区域解决。设计每套系统解决臭味气体量为100 m3/h，每日运营8小时，每套系统气体日解决量为800 m3，10套系统每日解决气体8000m3。其中：复合式生物除臭反映器总体积为1.44 m3（长宽高=2.51.81.8；有效体积6.1m3；停留时间为3.66min），占地面积4.5m2。生物除臭系统，涉及：生物除臭反映器、气泵、清水泵、水箱（3.0m3）、止回阀、管道，保温系统，数字微控机，发电机等，总占地面积约10m2。3.1.4 投资经费估算臭味气体解决工艺重要设备费用估算如下表所示。表3 臭味解决工艺重要设备投资费用（单位：万元）名称规格数量（套）单价万元)共计(万元)生物除臭系统2.5m1.8m1.8m(长宽高)104.5(涉及水箱、管道)45.0防爆气泵(10用10备)100 m3/h201.020.0清水泵100.55.0保温系统102.525.0数字微控机102.020.0发电机101.515.0接种菌剂500.5/立方米填料25.0设计费(按上述5)7.75调试费(按上述10)7.75总计170.53.2填埋场工作区（II期）：对于正在进行垃圾填埋工作区域（II期），共计16104m2,考虑到运送车进出场道路约占2104m2，黄土覆盖后不作业超过半年区域面积为1104m2，每周必要作业区域约为2104m2，可进行HDPE膜覆盖区域约为11104m2。由于II期垃圾填埋采用暂时覆盖，即堆体4m高时，进行2030cm黄土覆盖，过滤效果弱于一期中场覆盖区（60cm），因而，臭味气体散发量、浓度高于一期.本区域臭味气体依然采用就近收集就近解决方式，并且生物除臭设备为可移动式，底部安装移动架，除臭系统可以随着垃圾填埋作业推动移动。选取6000m2区域进行先期除臭效果实验。3.2.1正在进行填埋作业填埋深层垃圾产气（已盖土某些）：解决面积：11104平方米，填埋深度8-10m(某些16m)。3.2.1.1覆盖膜与地面之间空间计算11104平方米，按覆盖膜距地面10cm计算，覆盖膜与地面空间为：111040.10=11000（m3）3.2.1.2解决方案设计解决臭味气体量为200m3/h，每日运营8小时，每日解决气体量为1600m3。其中，复合式生物除臭反映器总体积为11.4m3（长宽高=3.51.81.8；有效体积8.5 m3；停留时间为2.6min），占地面积约6.3m2。生物除臭系统，涉及：生物除臭反映器、气泵、清水泵、水箱（4.5m3）、止回阀、管道、保温系统、数字微控机、发电机等，总占地面积约20m2。3.2.1.3经费估算表4 臭味解决工艺重要设备投资费用（单位：万元）名称规格数量（套）单价万元)共计(万元)生物除臭系统3.5m1.8m1.8m(长宽高)105.5(涉及水箱、管道)55防爆气泵(10用10备)200 m3/h201.530清水泵100.88.0接种菌剂700.5/立方米填料35发电机102.020.0保温系统102.525.0数字微控机102.020.0设计费(按上述5)9.7调试费(按上述10)9.7总计212.4项目总投资为：212.4+170.5=382.9（万元）