一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统及其应用

摘要

本发明涉及一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统，该系统包括填埋层、设置在填埋层底部的渗滤液收集导排层、与渗滤液收集导排层相连通的渗滤液收集井、设置在填埋层中的准好氧填埋导气单元、设置在填埋层上部的渗滤液回灌层以及将渗滤液回灌层与渗滤液收集井相连通的渗滤液循环管路，所述的填埋层由原生生活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣混合填埋而成。与现有技术相比，本发明系统整体结构简单，施工方便，建造成本低，节能环保，对传统的原生生活垃圾准好氧填埋技术进行改进，可强化原生生活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣混合填埋时的准好氧稳定过程，使用范围广，具有很好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成 系统及其应用。

背景技术

生活垃圾焚烧炉渣占垃圾焚烧量的15％-25％，我国“十二五”全国城镇生活 垃圾无害化处理设施建设规划中要求生活垃圾焚烧处理比例应达到35％，新增焚 烧处理量大于20万吨/日。目前，最优的炉渣利用条件下，炉渣中5％-10％的金属 和有机可燃物可分选回收，80％无机物可用于建材集料，仍有5-15％的炉渣需要填 埋。根据填埋场自身条件和炉渣填埋比例的不同，生活垃圾焚烧炉渣与原生生活垃 圾填埋大致分为3种情况：1)炉渣处理比例小的填埋场，多将炉渣用于原生生活 垃圾填埋场覆盖；2)炉渣处理比例较大、单元分割较易实现的填埋场，多采用分 离的单元分别处置原生生活垃圾和生活垃圾焚烧炉渣；3)炉渣处理比例较大、单 元分割不易的填埋场，原生生活垃圾和生活垃圾焚烧炉渣大多混合填埋。国内各类 混合处置原生生活垃圾和生活垃圾焚烧炉渣的填埋场，设计和运行方面均与原生生 活垃圾填埋场相同，但因生活垃圾焚烧炉渣可能影响渗滤液水质和填埋气体产生特 征，对渗滤液的收集运输及生物处理均会有影响。

准好氧填埋技术通过扩大填埋场渗滤液排渗管道和填埋气体导气井管道尺 寸，并连通排渗管道和导气井，同时利用导气井受周边填埋层影响而产生的与大气 温度的差异，使井内气体与周围大气形成密度差而推动气体流动，既保持井内气体 的含氧率，也可强化氧气通过井壁向填埋层的扩散。持续的氧扩散使填埋层以导气 井和排渗管为中心逐次由厌氧代谢转化为兼性和好氧代谢，混合代谢能够全谱降解 垃圾中的碳、氮污染物(TheFukuokaMethod：WhatisSemi-aerobic.Japan：Fukuoka CityEnvironmentalBureau，1999)。尽管现有准好氧填埋技术具有上述优点，但是 这种技术依赖填埋层内空隙传递氧气，使层内降解逐步形成好氧状态；而原生生活 垃圾填埋后空隙极小，使厌氧向好氧代谢的转化十分缓慢。同时，准好氧填埋属混 合代谢，生活垃圾焚烧炉渣与原生生活垃圾混合物的有机物含量显著低于普通生活 垃圾，填埋气体回收价值不高，气体收集管道与大气连通，既使填埋气体失去能源 回收价值；也因臭气释放形成污染。

授权公告号为CN102513327B的中国专利公布了一种减排垃圾填埋场温室气 体的准好氧填埋装置及应用，该装置包括进气系统，导气系统和布气系统；所述进 气系统由一根上半圆设有若干通气孔的渗滤液导排主管和位于所述渗滤液导排主 管两侧的渗滤液导排支管网组成；所述导气系统为若干根周壁设有通气孔的竖向导 气管组成，所述竖向导气管分为恒径竖直导气管和变径竖直导气管；所述布气系统 为若干个通气顶轮，每个所述通气顶轮由若干根放射状排列且设有通气孔的顶轮通 气支管和一根环形通气管组成；所述竖向导气管下端与所述进气系统相连，所述变 径竖直导气管上端与所述顶轮通气支管相连。上述专利公布的技术方案主要是利用 自然扩散通风原理，但因原生生活垃圾填埋层空隙率低、均匀性差，空气扩散效率 相对较低，垃圾稳定化速率较慢；填埋气体中的恶臭污染物随通风空气进入环境， 易造成填埋场周边大气污染。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、紧 凑，绿色环保，经济实用性好的综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统，该系统包括填埋层、设置在填埋 层底部的渗滤液收集导排层、与渗滤液收集导排层相连通的渗滤液收集井、设置在 填埋层中的准好氧填埋导气单元、设置在填埋层上部的渗滤液回灌层以及将渗滤液 回灌层与渗滤液收集井相连通的渗滤液循环管路，所述的填埋层由原生生活垃圾与 生活垃圾焚烧炉渣混合填埋而成。

所述的渗滤液收集导排层由布设在填埋层底部的多孔渗滤液收集管道组成，所 述的多孔渗滤液收集管道与渗滤液收集井相连通，并且所述的多孔渗滤液收集管道 为管壁上半周均匀开设有多个渗液孔的收集管道。

所述的多孔渗滤液收集管道的内径为500-800mm，管壁上半周的开孔率为 10-15％，并且所述的渗液孔的孔径为20-50mm。

所述的准好氧填埋导气单元由多个相互平行并沿竖直方向插设在填埋层中的 垂直导气井组成，所述的垂直导气井包括穿孔管、包设在穿孔管外缘的防护网以及 填充在穿孔管与防护网之间的恶臭气体净化填料层。

所述的穿孔管的底端固定在填埋层的底部，顶端穿过渗滤液回灌层与大气相连 通，并且所述的穿孔管的顶端还设有轴流式通风机，该轴流式通风机为太阳能光伏 驱动轴流式通风机，由太阳能光伏驱动，当填埋层中生活垃圾焚烧炉渣的填埋量小 于30％时，轴流式通风机的风压为6-8kPa，而当填埋层中生活垃圾焚烧炉渣的填 埋量大于50％时，轴流式通风机的风压为5-7kPa。

所述的垂直导气井的直径为1.2-2.0m，中心为穿孔管，外缘为钢丝保护网；其 中，穿孔管的内径为150-200mm，并且穿孔管的管壁除两端各1m外均匀开孔，孔 径为10-20mm。

所述的恶臭气体净化填料层由生活垃圾焚烧炉渣、稳定生活垃圾及碎石按质量 比为1-4:1-4:1-2混合而成。

所述的稳定生活垃圾为达到腐熟度标准的生活垃圾堆肥或已在填埋场处置10 年以上的生活垃圾经10mm筛分后的筛下物。

所述的渗滤液循环管路包括设置在渗滤液收集井底部的提升泵以及设置在提 升泵与渗滤液回灌层之间的回灌管道，所述的渗滤液收集井中的渗滤液在提升泵的 作用下，经回灌管道返回至渗滤液回灌层。

所述的渗滤液回灌层由铺设在填埋层上部的干管和支管连通而成的布水管网 构成，其中，干管通过回灌管道与提升泵相连通，并且干管与支管之间的空隙以生 活垃圾焚烧炉渣填充并整平。

所述的渗滤液回灌层主要起布水作用，使渗滤液中耗氧性有机物和氨氮与填埋 层中的微生物接触，填埋层通过强制通风实现的好氧、缺氧和厌氧环境交替变化， 与回灌渗滤液在填埋层内的流动延时特征结合，为耗氧型有机物的好氧降解、氨氮 的好氧氧化和反硝化还原为氮气提供条件，从而强化了渗滤液中COD和氮的去除。

所述的渗滤液收集井的截面积为2.5-5m²，并且渗滤液收集井中渗滤液的水位 低于渗滤液收集导排层。

一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统的应用，所述的系统用于对原生生 活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣进行混合填埋，实现准好氧稳定。

在实际设计过程中，为防止渗滤液泄漏污染周围土壤及水体，还可以在填埋层 底部设置底层防渗单元，该底层防渗单元由上至下依次设置有纺土工隔离层、碎石 渗滤液导流层、无纺土工布膜上保护层、光面高密度聚乙烯土工膜防渗层、粘土防 渗层、无纺土工布膜下保护层、碎石地下水导流层及有纺土工布隔离层。同时，在 渗滤液回灌层上铺设聚乙烯膜，还可以在填埋层的两侧开设截洪沟。

本发明中，通过在渗滤液回灌层上铺设聚乙烯膜，可促进填埋层中气体流动的 有效组织，防止臭气污染物无组织释放，同时可防止雨水进入填埋层，减少渗滤液 产生量。

本发明采用原生生活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣混合填埋、太阳能光伏驱动轴流 式通风机通风、渗滤液回灌技术集成实现原生生活垃圾和生活垃圾焚烧炉渣混合准 好氧填埋的快速稳定化。同时，通过稳定生活垃圾和垃圾焚烧炉渣对填埋恶臭气体 进行净化，削弱恶臭气体的释放强度。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)生活垃圾焚烧炉渣混入原生生活垃圾充当骨料结构，增加填埋层密度和空 隙度的均匀性，有利于空气扩散，可强化准好氧过程，加速可降解有机物的稳定；

2)相较传统准好氧填埋场中自然扩散通风原理，采用太阳能光伏驱动的轴流 式通风机强化准好氧条件，即能够有效强化准好氧填埋的供氧水平和氧气扩散条 件，进而实现原生生活垃圾的快速稳定化；

3)原位利用生活垃圾焚烧炉渣与稳定生活垃圾混合物作为除臭填料，即利用 生活垃圾焚烧炉渣碱性和稳定生活垃圾具有的恶臭气体降解生物活性，降低氨氮、 硫化氢等恶臭气体释放强度，并辅以太阳能光伏驱动的轴流式通风机来强化除臭效 率，克服了原生生活垃圾准好氧填埋存在的固有缺陷；

4)由于采用准好氧填埋导气单元，则能够实现填埋层的多点进气，克服了传 统准好氧填埋结构中的底部只有渗滤液导排主管这一唯一的进气口而造成进气量 不足，并且被水淹(渗滤液淹)时完全切断进气途径的弊端，使得在多雨潮湿的地 区或季节也能使用，使用范围广；

5)由于在填埋层上部设置渗滤液回灌层，则能够有效强化渗滤液中COD和 氮的去除；

6)系统整体结构简单，施工方便，建造成本低，节能环保，对传统的原生生 活垃圾准好氧填埋技术进行改进，可强化原生生活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣混合填 埋时的准好氧稳定过程，使用范围广，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中标记说明：

1—垂直导气井、2—填埋层、3—轴流式通风机、4—恶臭气体净化填料层、5 —聚乙烯膜、6—渗滤液回灌层、7—回灌管道、8—提升泵、9—渗滤液收集井、10 —底层防渗单元、11—多孔渗滤液收集管道、12—截洪沟、13—穿孔管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统，该系统包括填埋层 2、设置在填埋层2底部利百的渗滤液收集导排层、与渗滤液收集导排层相连通的 渗滤液收集井9、设置在填埋层2中的准好氧填埋导气单元、设置在填埋层2上部 的渗滤液回灌层6以及将渗滤液回灌层6与渗滤液收集井9相连通的渗滤液循环管 路，填埋层2由原生生活垃圾与生活垃圾焚烧炉渣混合填埋而成。

其中，渗滤液收集导排层由布设在填埋层2底部的多孔渗滤液收集管道11组 成，多孔渗滤液收集管道11与渗滤液收集井9相连通，并且多孔渗滤液收集管道 11为管壁的上半周均匀开设有多个渗液孔的收集管道。多孔渗滤液收集管道11的 内径为800mm，管壁的上半周的开孔率为10％，并且渗液孔的孔径为50mm。

准好氧填埋导气单元由多个相互平行并沿竖直方向插设在填埋层2中的垂直 导气井1组成，垂直导气井1包括穿孔管13、包设在穿孔管13外缘的防护网以及 填充在穿孔管13与防护网之间的恶臭气体净化填料层4。穿孔管13的底端固定在 填埋层2的底部，顶端穿过渗滤液回灌层6与大气相连通，并且穿孔管13的顶端 还设有轴流式通风机3，该轴流式通风机3为太阳能光伏驱动轴流式通风机3。

垂直导气井1的直径为2.0m，中心为穿孔管13，外缘为钢丝保护网；其中， 穿孔管13的内径为200mm，并且穿孔管13的管壁除两端各1m外均匀开孔，孔 径为20mm。恶臭气体净化填料层4由生活垃圾焚烧炉渣、稳定生活垃圾及碎石按 质量比为3:2:1混合而成。

渗滤液循环管路包括设置在渗滤液收集井9底部的提升泵8以及设置在提升泵 8与渗滤液回灌层6之间的回灌管道7，渗滤液收集井9中的渗滤液在提升泵8的 作用下，经回灌管道7返回至渗滤液回灌层6。

渗滤液回灌层6由铺设在填埋层2上部的干管和支管连通而成的布水管网构 成，其中，干管通过回灌管道7与提升泵8相连通，并且干管与支管之间的空隙以 生活垃圾焚烧炉渣填充并整平。

渗滤液收集井9的截面积为5m²，并且渗滤液收集井9中渗滤液的水位低于 渗滤液收集导排层。而渗滤液收集导排层中的多孔渗滤液收集管道11一端与渗滤 液收集井9相连，排水坡度为2.0％。

在实际设计过程中，为防止渗滤液泄漏污染周围土壤及水体，还可以在填埋层 2底部设置底层防渗单元10，该底层防渗单元10由上至下依次设置有纺土工隔离 层、碎石渗滤液导流层、无纺土工布膜上保护层、光面高密度聚乙烯土工膜防渗层、 粘土防渗层、无纺土工布膜下保护层、碎石地下水导流层及有纺土工布隔离层。同 时，在渗滤液回灌层6上铺设聚乙烯膜5，还可以在填埋层2的两侧开设截洪沟12。

本实施例综合型垃圾填埋场准好氧稳定集成系统的应用，系统用于对原生生活 垃圾与生活垃圾焚烧炉渣进行混合填埋，实现准好氧稳定。

在实际使用时，空气输送由穿孔管13顶部的太阳能光伏驱动的轴流式通风机 3实现，从距垃圾层表面15cm开始供气，当生活垃圾焚烧炉渣填埋量小于30％， 通风机风压为6-8kPa；生活垃圾焚烧炉渣填埋量大于50％，风压为5-7kPa。恶臭 气体净化填料层4置于垂直导气井1中的穿孔管13与保护网间，配合轴流式通风 机3去除填埋过程中产生的H₂S、NH₃等恶臭气体。

生活垃圾焚烧炉渣和原生生活垃圾混合准好氧填埋单元运行一年后，渗滤液溶 解性有机碳(DOC)浓度小于1000mg/L，腐殖类DOC占总DOC比例大于60％。

实施例2：

本实施例中，多孔渗滤液收集管道11的内径为650mm，管壁上半周的开孔率 为15％，并且渗液孔的孔径为40mm。

垂直导气井1的直径为1.6m，中心为穿孔管13，外缘为钢丝保护网；其中， 穿孔管13的内径为175mm，并且穿孔管13的管壁除两端各1m外均匀开孔，孔 径为10mm。恶臭气体净化填料层4由生活垃圾焚烧炉渣、稳定生活垃圾及碎石按 质量比为1:1:2混合而成。

渗滤液收集井9的截面积为4m²，并且渗滤液收集井9中渗滤液的水位低于渗 滤液收集导排层。

其余同实施例1。

实施例3：

本实施例中，多孔渗滤液收集管道11的内径为500mm，管壁上半周的开孔率 为12％，并且渗液孔的孔径为20mm。

垂直导气井1的直径为1.2m，中心为穿孔管13，外缘为钢丝保护网；其中， 穿孔管13的内径为150mm，并且穿孔管13的管壁除两端各1m外均匀开孔，孔 径为15mm。恶臭气体净化填料层4由生活垃圾焚烧炉渣、稳定生活垃圾及碎石按 质量比为4:4:1混合而成。

渗滤液收集井9的截面积为2.5m²，并且渗滤液收集井9中渗滤液的水位低于 渗滤液收集导排层。

其余同实施例1。

实施例4：

本实施例中，多孔渗滤液收集管道11的内径为600mm，管壁上半周的开孔率 为14％，并且渗液孔的孔径为12mm。

垂直导气井1的直径为1.5m，中心为穿孔管13，外缘为钢丝保护网；其中， 穿孔管13的内径为180mm，并且穿孔管13的管壁除两端各1m外均匀开孔，孔 径为16mm。恶臭气体净化填料层4由生活垃圾焚烧炉渣、稳定生活垃圾及碎石按 质量比为3:4:2混合而成。

渗滤液收集井9的截面积为3.5m²，并且渗滤液收集井9中渗滤液的水位低于 渗滤液收集导排层。

其余同实施例1。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。