利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在其体外进行生化反应的固体废物处置填埋系统。生物反应器填埋场需要较高的管理水平，对水、气的调节控制要求较高，是好氧-厌氧复合的填埋体系，垃圾填埋初期是好氧过程，迅速降解易降解有机物，后期是厌氧过程。

现行传统垃圾填埋处理技术仅把填埋场作为一个被动接受垃圾的系统，垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程。由于垃圾组成成分复杂，物理、化学和生物学的特性差异大，以及垃圾填埋场结构设计上的问题——垃圾的“干墓穴”填埋，湿度低，无法为微生物生长提供一个适宜的条件，填埋垃圾的生物降解受到了限制。封场后很长一段时间(数十年)内垃圾保持不变或变化很小。

生物反应器垃圾填埋技术由于增加了渗滤液的循环、垃圾水分的控制等措施，为微生物提供了较好的生长环境，微生物的活力增强，垃圾的降解量和降解速率得到了明显的提高。与常规无控制的卫生填埋方法相比，生物反应器填埋场具有较好的动力学特性。包括可获得较高的填埋气产量和甲烷含量，消纳能力和使用寿命增加，渗滤液稳定快，甚至无需渗滤液处理设施等。生物反应器垃圾填埋技术实现了填埋场从传统的以贮留垃圾为主向多功能方向发展，即一个垃圾填埋场应同时具有贮留垃圾、隔断污染、生物降解和资源恢复等多个功能。

与常规卫生填埋场相比，生物反应器垃圾填埋场除了增加液体添加和水分调节系统外，它的填埋气收集系统、渗滤液收集系统和覆盖方法也有明显的差别。

液体添加和水分调节系统

城镇生活垃圾成分复杂多样，这有利于满足厌氧微生物对各种养分的需求。但不少地区的垃圾含水率较低，不能满足微生物生命活动对水分的需要。此外，由于垃圾组分的复杂性、填埋位置的不同等。造成填埋场中各处的水分分布不均。在水分不足的地方，厌氧微生物的活动受到限制甚至完全停止活动，垃圾的降解速率会变慢、降解就不完全、产气量也会明显降低甚至完全停止产气。研究表明，保持填埋场内部垃圾含水率在40%～45%对厌氧微生物的生长活动最为适宜。采用生物反应器填埋场系统即在填埋垃圾的同时，在每个操作单元内铺设渗滤液回流管道，并在管道上每隔一定的间隔设置一个出水控制阀和水分传感器，将各操作单元内的回流管道与主管道连接，从而形成了一个渗滤液回流与布水网络系统。管道上的水分传感器用于测量各处垃圾的含水率，如某处含水率低于设定值，控制计算机操作打开水泵和该处控制阀，把主管道中的渗滤液泵入该处以调整该处水分，以保证整个填埋场内各处垃圾的含水大致均布并尽可能达到设定值。

填埋气收集系统

填埋气的产生是垃圾中有机物厌氧消化降解的结果。填埋气产出速率、产量和甲烷含量是反映垃圾生物降解速率和降解程度的重要指标。为避免填埋场内部气体的积聚和气压的升高，产生的填埋气需要及时完全的排出，以增加填埋气得率和填埋气的继续产生，在生物反应器填埋场的内部铺设有与液体添加系统相似的填埋气抽取管道网络系统。该系统有两个特点，一是通过气体压力传感器与抽气泵配合，保持导气管道内始终处于微负压状态，以加快填埋气的抽取；二是每个操作单元的面上先铺盖一层切碎的废旧轮胎，然后再加覆土层，在抽气管道周围充填的也是切碎的废旧轮胎。切碎的废旧轮胎的透气性好，便于填埋气的迁移和抽取，同时还解决了废旧轮胎的处置问题，从而使填埋场内部产生的填埋气得到几乎100%的收集。

渗滤液收集和监测系统

生物反应器填埋场的底部是常规的防渗系统，但在最后一层衬里上铺设了一层切碎的废旧轮胎，以聚集产生的渗滤液，其水位数据可通过传感器监测并被传到控制计算机里。当需要时，渗滤液就会通过回流管道被水泵抽出用于调节填埋场内部垃圾的水分。被循环的渗滤液在自上而下的流动过程中，经过垃圾的吸附、过滤等生物、物理和化学过程，其自身可得到净化处理。填埋垃圾实际上可看做是一个“复合净化反应器”。为保持40%～45%的垃圾含水率，生物反应器填埋场的渗滤液常需全部循环，有时还需额外添加水分。因此，生物反应器填埋场一般不需渗滤液处理设施，因而可节约埋场投资和后期管理费用。

生物反应器填埋场与传统卫生填埋场相比具有较明显的优势，具体可概括如下：

1．增加填埋场有效容积：一方面填埋垃圾快速分解而体积减少、沉降加快，增大了填埋能力；另一方面使用其他日覆盖层也可使土和垃圾之比小于传统填埋场1：4的比例，提高填埋场的空间利用率，最终减少填埋场占地。

2．降低渗滤液污染强度：填埋前期渗滤液中污染物浓度很高，此时可将渗滤液全部回灌，待填埋场进人甲烷化阶段后再根据现场情况排放部分污染强度已较低的渗滤液。

3．减小渗滤液水量水质波动对场外处理系统的冲击，减小渗滤液处理系统的设计风险：生物反应器填埋场内垃圾体的巨大缓冲能力完全可以均衡如降雨等外因造成的渗滤液水量和水质波动，从而使外排的渗滤液能保持一定程度的稳定，减少对渗滤液处理系统的冲击。由于生物反应器填埋场初期渗滤液不需排放，故完全可以根据前期渗滤液特点针对性地设计渗滤液处理系统，避免了传统填埋场渗滤液处理系统事前盲目设计造成的实用性和处理效率误差。

4．提高气体产量和产气速率：由于优化了微生物生长环境，生物反应器填埋场快速进人甲烷化阶段，使产气时间提前，产气期更集中，单位垃圾产气量更大，因而更具回收利用价值。

5．加速填埋场稳定化进程：生物反应器填埋场能在封场后较短一段时间内实现稳定，从而使生活垃圾卫生填埋场的设计单位实现从“年”到“月”甚至“周”的转换。填埋场提前稳定可缩短封场后维护监管时间，减小控制系统后期可能失效的长期潜在风险，还可提前复用填埋场地。

6．降低填埋垃圾处理成本：Pohland(1995)将采用渗滤液回灌的生物反应器填埋场与传统填埋场的经济性进行了比较，生物反应器填埋场经济优势非常明显。在考虑缩短封场后监管期、成矿开采和场地提前复用带来的经济效益后，生物反应器填埋场还实现了平均年度利润-1.0TACU[TotalAnnualCostUnites，年总费用单位，1TACU相当于约2500美元/hm·年)。

目前研究和应用的生物反应器填埋主要有回灌型生物反应器填埋、两相型生物反应器填埋和序批式生物反应器填埋。

渗滤液回灌型生物反应器填埋场

渗滤液回灌提高了填埋场内垃圾含水率，促进了水分在垃圾填埋场中的均匀分布，增加了微生物与固体垃圾的接触机会，为微生物的生长繁殖创造了良好的环境条件，从而可以加速垃圾降解和稳定，同时进行原位处理渗滤液，提高产气量和产气率。回灌型生物反应器填埋场的核心技术是渗滤液回灌技术。

两相型生物反应器填埋场

实质上是对回灌型生物反应器填埋场的改良。最初的两相型厌氧工艺始于1987年Zwart等人用两相厌氧法处理生活垃圾中的纤维素。两相反应器把产酸和产甲烷阶段分开在两个反应器内进行，并将产甲烷反应器的出水回流到产酸反应器中，这样不但消除了有机酸在反应器内的积累，解除有机物降解的“青贮”现象，使得反应器即使在有机物负荷很高的情况下，也能稳定运行。长期运行还能削弱产酸相的甲烷活性，产酸菌的发酵类型发生改变，产生还原程度比乙酸高的乙醇、丙酸、丁酸等发酵产物，使得产甲烷反应器中90%～95%的挥发性脂肪酸转化成甲烷，从而为加速有机物降解创造了条件。

序批式生物反应器填埋场

是指在垃圾填埋场中，将老填埋区韵渗滤液回灌到新填埋区中，从新填埋区中出来的渗滤液再回灌至老垃圾填埋区，当新填埋区的渗滤液pH达到6．5，产生的生物气中甲烷含量达到30%时，则进行渗滤液直接回灌。序批式生物反应器填埋场实质上可看作对回灌型生物反应器填埋场的改进和两相型生物反应器填埋场概念的扩展，其本质与两相型生物反应器填埋场一致，区别在于渗滤液处理载体的选取和回灌条件的控制。