(一)填埋坑中微生物的活動過程
1.好氧分解階段 隨著垃圾填埋,垃圾孔隙中存在著大量空氣也同樣被埋入其中,因此開始階段垃圾只是好氧分解,此階段時間的長短取決于分解速度,可以由幾天到幾個月。好氧分解將填埋層中氧耗盡以后進入第二階段。
2.厭氧分解不產甲烷階段 在此階段,微生物利用硝酸根和硫酸根作為氧源,產生硫化物、氮氣和二氧化碳,硫酸鹽還原菌和反硝化細菌的繁殖速度大于產甲烷細菌。當還原狀態達到一定程度以后,才能產甲烷,還原狀態的建立與環境因素有關,潮濕而溫暖的填埋坑能迅速完成這一階段而進入下一階段。
3.厭氧分解產甲烷階段 此階段甲烷氣的產量逐漸增加,當坑內溫度達到55℃左右時,便進入穩定產氣階段。
4.穩定產氣階段 此階段穩定地產生二氧化碳和甲烷。
(二)填埋場滲瀝水
垃圾分解過程中產生的液體以及滲出的地下水和滲入的地表水,統稱為填埋場滲瀝水。滲瀝水的性質主要取決于所埋垃圾的種類。滲瀝水的數量取決于填埋場滲瀝水的來源、填埋場的面積、垃圾狀況和下層土壤等等。
為了防止滲瀝水對地下水的污染,需在填埋場底部構筑不透水的防水層、集水管、集水井等設施將產生的滲瀝水不斷收集排出。對新產生的滲瀝水,最好的處理方法為厭氧、好氧生物處理;而對已穩定的填埋場滲瀝水,由于已經歷厭氧發酵,使其可生化的有機物的含量減少到最低點,再用生物處理其效果不明顯,最好采用物理化學處理方法。滲瀝水除采用傳統方法進行處理外,在旱季或干旱地區還可采用滲瀝水再循環的方法,用于噴灑灌溉、地面流水灌溉等方法,使滲瀝水被蒸發或被植物吸收。滲瀝水再循環的優點在于能加速垃圾穩定作用和省略水處理系統。
(三)填埋場氣體收集
垃圾填埋以后,由于微生物的厭氧發酵,產生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氫氣、硫化氫、氮氣等氣體。填埋場的產氣量和成分與被分解的固體廢物的種類有關,并隨填埋年限而變化。由于填埋場中存在著許多不能控制因素,所以用各種方式進行估算的結果與實際情況偏離很大。填埋場產氣范圍每公斤揮發性有機固體0.013m3~0.047m3。甲烷發酵最旺盛期間通常在填埋后的5年內。填埋場氣體一般含有40%~50%的二氧化碳和30%~40%的甲烷,以及其他各種氣體。因此,填埋場的氣體經過處理以后可以作為能源加于利用 三、厭氧發酵(消化)不管是作物秸桿、樹干莖葉、人畜糞便、城市垃圾,還是污水處理廠的污泥,都是厭氧發酵的原料。在發酵過程中,廢物得到處理,同時獲得能源。在我國農村,沼氣發酵不僅作為農業生態系統中的一個重要環節,處理各類廢棄物來制成農家肥,而且獲得生物質能用來照明或作為燃料。城市污水處理廠的污泥厭氧消化使污泥體積減少,產生的甲烷用來發電,降低處理廠的運行費用。
固體廢棄物的厭氧發酵(消化)過程影響因素如下:
1.有機物投入量 在厭氧發酵罐(或稱為消化罐)中,從攪拌時液體的流動性,攪拌動力的關系考慮,發酵原料液的固形物濃度的極限約為是10%~12%,污水處理廠污泥是 2%~5%,家畜糞尿是2%~8%,其他有機廢水中的固形物濃度極限是8%。適宜的有機物投入量根據菌體的性質、發酵溫度等決定。如對于單槽方式的發酵法,豬糞作為基質時,中溫發酵的有機負荷是2kg(VS)/m3·d~3kg(VS)/m3·d,高溫發酵的有機負荷是 5kg(VS)/m3·d~6kg(VS)/m3·d,固形物中有機物含量通常是60%~80%,甲烷發酵后是35%~45%。
2.營養 為了使甲烷發酵順利進行,碳氮比和碳磷比是重要因素,產生甲烷的最佳碳氮比是12~16。
3.粒度 希望粒度小,因為發酵過程是在可溶性有機物中進行的。
4.發酵溫度 厭氧發酵分為中溫發酵和高溫發酵,中溫發酵控制在30℃~37℃,高溫發酵控制在50℃~58℃。
5.發酵槽的攪拌 為了使發酵槽內充分混合并使浮渣充分破碎,在發酵罐內必須進行適當的攪拌。攪拌方式有泵循環、機械攪拌、浮渣破碎機、氣體攪拌等。
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