一種生活垃圾填埋處理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種生活垃圾填埋處理系統，所述系統包括：分別依次處于曝氣預處理期、產甲烷活性期、垃圾穩定期、曝氣后處理期的四個反應器；以及連接各個反應器的液體連接管道和氣體連接管道；曝氣預處理期的反應器對其內的垃圾進行上層曝氣預處理；產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連；曝氣預處理期的反應器底部滲濾液收集口與垃圾穩定期的反應器頂部滲濾液入口相連，垃圾穩定期的反應器底部滲濾液收集口與曝氣預處理期的反應器的頂部滲濾液入口相連；曝氣后處理期的反應器對其內的垃圾進行曝氣后處理。本實用新型通過對裝填垃圾進行上層曝氣預處理，其有機酸累積得到緩解，垃圾酸化階段縮短，降解速度顯著提高。
【專利說明】一種生活垃圾填埋處理系統【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種環保【技術領域】和新能源開發利用領域，尤其涉及一種生活垃圾填埋處理系統。
【背景技術】
[0002]社會經濟的快速發展伴隨著城市生活垃圾產生量的逐年增大，到2004年中國已經超過美國成為世界上垃圾產生量最大的國家，并預計以每年150%的增長率逐年增加，急劇積累的垃圾又反過來制約了城市化的進展。至目前為止，我國已有超過2/3的城市正面臨著垃圾圍城現象的困擾，如何實現垃圾減量化、資源化和無害化成為現代科學研究的重點。
[0003]在我國，城市生活垃圾主要通過填埋、焚燒和堆肥3種方式進行處理，其中垃圾填埋所占比例達到80%以上。城市生活垃圾中有機質含量豐富，填埋過程中有機垃圾降解的同時可產生大量綠色能源“沼氣”，用于供電和供熱，緩解了社會能源短缺的嚴峻現象。再考慮到我國城市生活垃圾含水率高，燃燒熱值低，焚燒處理過程中大氣污染問題嚴重；垃圾分類不徹底，重金屬污染嚴重，堆肥產品所占市場份額較低，因此垃圾填埋技術在今日以及未來較長一段時間內都將作為最重要的垃圾處理方式。
[0004]然而現實條件下，填埋技術面臨一定威脅，垃圾減量化、資源化和無害化效果較差。減量化方面，傳統衛生填埋場穩定化速度緩慢，垃圾酸化現象嚴重，VFA (volatilefatty acid，揮發性脂肪酸)的大量累積導致滲濾液pH下降、垃圾青貯現象和填埋場甲烷化進程的嚴重滯后。資源化利用角度，填埋場甲烷化進程緩慢，產氣量小，甲烷濃度低，無法達到產業化要求。另外，填埋場內甲烷化地區分散，產氣面積較小，填埋場氣體收集設備投資大，但利用率低，經濟性能較差。無害化方面，填埋場滲濾液水質水量波動大，污染強度高，處理難度大。特別是反應器填埋場的應用推廣，垃圾降解加速的同時微生物氨化作用也隨之提高，氨氮大量累積，嚴重污染填埋場周圍的衛生環境和居民的身體健康，增加了后續生化處理的困難，并反過來抑制填埋場內微生物的代謝活動。
[0005]因此，如何在現有國內外垃圾填埋技術的基礎上，結合我國城市生活垃圾的特點，開發出一套降解速率快、運行成本低、產氣快速集中的填埋前處理工藝具有重要意義。
實用新型內容
[0006]本實用新型為解決目前生活垃圾的填埋過程中的降解速度慢、填埋占地面積大、產氣效果差、氣體收集裝置投資大但利用率低、高濃度氨氮累積等技術問題，提供一種生活垃圾填埋處理系統。
[0007]本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統，包括:
[0008]分別依次處于曝氣預處理期、產甲烷活性期、垃圾穩定期、曝氣后處理期的四個反應器；以及連接各個 反應器的液體連接管道和氣體連接管道；
[0009]所述各個反應器上端設置有一個用于滲濾液的回流的進出口，一個用于收集甲烷氣體的進出口，一個用于進行上層曝氣處理的進出口 ；
[0010]所述各個反應器底部設置有用于收集滲透液的滲透液收集口 ；
[0011]所述處于曝氣預處理期的反應器對其內的生活垃圾采用間歇式曝氣進行上層曝氣預處理；
[0012]所述處于產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連，以使其中的滲濾液自身回流，將上層產甲烷環境逐漸擴展到反應器內整個垃圾層；
[0013]所述處于曝氣預處理期的反應器底部滲濾液收集口與處于垃圾穩定期的反應器頂部滲濾液入口相連，處于垃圾穩定期的反應器底部滲濾液收集口與處于曝氣預處理期的反應器的頂部滲濾液入口相連；
[0014]所述處于曝氣后處理期的反應器進入曝氣后處理期，對其內的生活垃圾采用連續式曝氣進行曝氣后處理。
[0015]其中，所述用于進行上層曝氣處理的進出口為曝氣管，所述曝氣管與用于向反應器中的垃圾層供氧通風的鼓風設備連接，通過該曝氣管將外部氣體輸送到所述各個反應器的上層垃圾中，所述曝氣管的底部連接一個防滑擋板以使所述曝氣管隨垃圾層的沉降而下降。
[0016]其中，所述處于曝氣后處理期的反應器頂部滲濾液進入口與自身底部滲濾液收集口以及填埋場滲濾液輸送管道相連。
[0017]本實用新型具有的有益效果如下:
[0018]克服了傳統衛生填埋處理過程中垃圾降解速度慢、沉降高度小、占地面積大等問題。通過對裝填垃圾進行上層曝氣預處理，有機酸累積現象得到較好緩解，垃圾酸化階段縮短，降解速度顯著提高。此外，前后曝氣處理使垃圾體積質量較大程度的減小，實際填埋體積與直接垃圾填埋相比大大縮小，填埋場有效利用空間增大；
[0019]改善了填埋場產甲烷滯后、甲烷化進程緩慢等現象。通過上層曝氣預處理在加速垃圾降解的同時，促進系統快速達到產甲烷環境，較好地實現了前處理系統中甲烷高濃度大體積的集中產生。并且，反應器體積相對較小，填埋氣收集效率高，設備投資費用少，經濟性能達到了較大的提升；
[0020]垃圾穩定化后期重新進行上層曝氣處理，將系統功能從垃圾降解和資源化利用角度轉向到滲濾液處理和垃圾無害化裝置，使整個系統從始至終得到最大程度的利用，提高了設備利用效率，縮減了滲濾液處理費用，對周圍環境衛生健康具有重要意義；
[0021]根據反應器不同時期的滲濾液特點，對滲濾液進行自身或反應器間的交叉回灌，為反應器進行有機物的充足供應和產甲烷菌的有效接種，促進系統產甲烷環境的迅速建立和高效產甲烷性能的實現；
[0022]將系統理論運用到實際垃圾處理中，擴展單獨的填埋場為快速垃圾降解和資源化利用的完整填埋場系統，提高了系統效率，較好地實現了城市生活垃圾的減量化、資源化和
無害化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統實施例一的結構示意圖。
[0025]圖2為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統進行垃圾填埋處理的方法實施例一的流程示意圖。
[0026]圖3為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統進行垃圾填埋處理的方法實施例二的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]本實用新型在衛生填埋場周邊添加相應的垃圾前處理和資源化工藝，形成一套連續的垃圾填埋處理系統，即垃圾在被運輸到填埋場填埋之前，需要先進入填埋前處理工藝中進行預處理，使垃圾得到快速降解和能源的集中回收利用，待垃圾降解后期系統再營造出好氧-缺氧-厭氧共存的環境，對來自填埋場和前處理設備中的滲濾液進行脫氮除碳處理，剩余垃圾也可得到進一步的穩定化。所有前處理完成后，穩定垃圾填埋進入衛生填埋場中，而經過前處理工藝的滲濾液則可以輸送到周邊污水處理廠中進行進一步的處理后再排放。
[0028]實施本實用新型，通過對上層垃圾進行好氧預處理，達到改善垃圾性質，加速垃圾降解，消減厭氧填埋初期VFA累積，促進產甲烷環境迅速建立的效果。與單純厭氧、好氧環境相比，上層曝氣預處理可以實現系統內垃圾降解和產甲烷菌繁殖的共存。待滲濾液pH值達到一定高度，停止曝氣后適宜產甲烷微生物生存的環境即可建立，系統將迅速進入高濃度高體積的集中式產甲烷狀態中。相比與下層曝氣，上層曝氣系統操作更加便利，系統控制較簡單，而且系統停止曝氣后狀態比較穩定，較少出現從產甲烷階段再次轉化為酸化階段的現象。此外，上層曝氣式反應器作為混合型反應器的一種，通過在空間上營造出好氧-缺氧-厭氧的交替環境，還可促進垃圾中硝化和反硝化細菌的生長，有效實現回流滲濾液的脫氮除碳。
[0029]參見圖1，為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統實施例一的結構示意圖。
[0030]本實用新型實施例一提供的一種生活垃圾填埋處理系統，包括:
[0031]分別依次處于曝氣預處理期、產甲烷活性期、垃圾穩定期、曝氣后處理期的四個反應器，如圖1所示的反應器1、反應器2、反應器3、反應器4 ；以及連接各個反應器的液體連接管道和氣體連接管道5 ；
[0032]所述各個反應器上端設置有一個用于滲濾液的回流的進出口，一個用于收集甲烷氣體的進出口，一個用于進行上層曝氣處理的進出口 ；
[0033]所述處于曝氣預處理期的反應器I對其內的生活垃圾采用間歇式曝氣進行上層曝氣預處理；
[0034]其中，所述各個反應器底部設置有用于收集滲透液的滲透液收集口 ；
[0035]所述處于曝氣預處理期的反應器I底部滲濾液收集口與處于垃圾穩定期的反應器3頂部滲濾液入口相連，處于垃圾穩定期的反應器3底部滲濾液收集口與處于曝氣預處理期的反應器I的頂部滲濾液入口相連；通過產酸和產甲烷環境的相對隔離以及滲濾液交叉回灌操作，有效實現加速垃圾降解和增強甲烷化能力的雙重效果。
[0036]所述處于產甲烷活性期的反應器2的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連，以使其中的滲濾液自身回流，將上層產甲烷環境逐漸擴展到反應器內整個垃圾層；
[0037]所述處于曝氣后處理期的反應器4進入曝氣后處理期，對其內的生活垃圾采用連續式曝氣進行曝氣后處理。
[0038]其中，所述用于進行上層曝氣處理的進出口為曝氣管6，所述曝氣管6與用于向反應器中的垃圾層供氧通風的鼓風設備連接，通過該曝氣管6將外部氣體輸送到所述各個反應器的上層垃圾中，所述曝氣管6的底部連接一個防滑擋板以使所述曝氣管隨垃圾層的沉降而下降。
[0039]參見圖2，為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統進行垃圾填埋處理的方法實施例一的流程示意圖。
[0040]說明本實施例一提供的方法流程，包括:
[0041]第一階段，將生活垃圾裝填至第一反應器1，所述第一反應器I進入曝氣預處理期，對其內的生活垃圾采用間歇式曝氣進行上層曝氣預處理；
[0042]第二階段，待所述第一反應器I內的滲透液pH值大于等于7時，所述第一反應器I停止曝氣預處理，并進入產甲烷活性期階段；所述處于產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連，以使其中的滲濾液自身回流，將上層產甲烷環境逐漸擴展到反應器內整個垃圾層；啟動所述第二反應器2，將生活垃圾經過破碎處理后裝填至第二反應器2，該第二反應器2對所述生活垃圾采用間歇式曝氣進行上層曝氣預處理；
[0043]第三階段，待所述第二反應器2內的滲透液pH值大于等于7時，所述第二反應器2停止曝氣預處理，并進入產甲烷活性期階段；所述處于產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連，以使其中的滲濾液自身回流，將上層產甲烷環境逐漸擴展到反應器內整個垃圾層；啟動所述第三反應器3進入曝氣預處理期；同時，所述第一反應器I中甲烷含量達到高峰進入垃圾穩定期，收集其垃圾滲透液回流至所述第三反應器3中進行甲烷菌接種，所述第三反應器3中的新鮮滲透液回流至所述第一反應器I中為其提供有機質；
[0044]第四階段，待所述第三反應器3內的滲透液pH值大于等于7時，所述第三反應器3停止曝氣預處理，并進入產甲烷活性期階段；所述處于產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連，以使其中的滲濾液自身回流，將上層產甲烷環境逐漸擴展到反應器內整個垃圾層；啟動所述第四反應器4進入曝氣預處理期；同時，所述第二反應器2中甲烷含量達到高峰進入垃圾穩定期，收集其垃圾滲透液回流至所述第四反應器4中進行甲烷菌接種，所述第四反應器4中的新鮮滲透液回流至所述第二反應器2中為其提供有機質；同時，所述第一反應器I進入曝氣后處理期，對其內的生活垃圾采用連續式曝氣進行曝氣后處理。
[0045]參見圖3，為本實用新型提供的一種生活垃圾填埋處理系統進行垃圾填埋處理的方法實施例二的流程示意圖。
[0046]本實施例二提供的方法，包括:
[0047]步驟100，對生活垃圾進行破碎處理。[0048]具體的，新鮮垃圾運送進入垃圾填埋場，在進入預處理工藝系統前，首先進行垃圾的破碎處理，以促進后續步驟中垃圾的快速降解；
[0049]步驟101，對生活垃圾進行曝氣預處理。
[0050]具體的，破碎處理后的垃圾進入反應器，該反應器開始對垃圾進行上層曝氣預處理，此時曝氣為間歇式曝氣；
[0051]步驟102，待反應器內滲濾液pH值升高到7以上時，停止曝氣，反應器迅速進入產甲烷活性期。此時產甲烷活性期的反應器內上層垃圾處于產甲烷環境，而下層垃圾則仍為酸化時期。通過每天一次的滲濾液回灌，上層垃圾得到下層有機物的補給產甲烷能力增強，而下層垃圾則接受到上層微生物的接種和稀釋作用，促進下層甲烷化環境的建立。
[0052]步驟103，反應器上下層垃圾均達到產甲烷高峰期后，反應器進入垃圾穩定期。此時，垃圾穩定期的反應器的垃圾滲濾液中產甲烷菌富集，但可生化性能降低。因此收集該垃圾穩定期的反應器中的垃圾滲濾液回流至新的剛進行上層曝氣預處理的反應器中進行產甲烷菌的接種，剛進行上層曝氣預處理的反應器內的新鮮滲濾液則回流進入垃圾穩定期的反應器中為其產氣提供充足的有機質；
[0053]步驟104，反應器垃圾基本穩定，達到產甲烷階段的后期，此時重新啟動系統的上層曝氣裝置，進行連續式曝氣處理，此時反應器進入曝氣后處理期。
[0054]步驟105，經過曝氣后處理的穩定垃圾填埋進入衛生填埋場內，滲濾液輸送到附近城市生活污水處理廠內進行深度處理后排放。
[0055]本實用新型具有的有益效果如下:
[0056]克服了傳統衛生填埋處理過程中垃圾降解速度慢、沉降高度小、占地面積大等問題。通過對裝填垃圾進行上層曝氣預處理，有機酸累積現象得到較好緩解，垃圾酸化階段縮短，降解速度顯著提高。此外，前后曝氣處理使垃圾體積質量較大程度的減小，實際填埋體積與直接垃圾填埋相比大大縮小，填埋場有效利用空間增大；
[0057]改善了填埋場產甲烷滯后、甲烷化進程緩慢等現象。通過上層曝氣預處理在加速垃圾降解的同時，促進系統快速達到產甲烷環境，較好地實現了前處理系統中甲烷高濃度大體積的集中產生。并且，反應器體積相對較小，填埋氣收集效率高，設備投資費用少，經濟性能達到了較大的提升；
[0058]垃圾穩定化后期重新進行上層曝氣處理，將系統功能從垃圾降解和資源化利用角度轉向到滲濾液處理和垃圾無害化裝置，使整個系統從始至終得到最大程度的利用，提高了設備利用效率，縮減了滲濾液處理費用，對周圍環境衛生健康具有重要意義；
[0059]根據反應器不同時期的滲濾液特點，對滲濾液進行自身或反應器間的交叉回灌，為反應器進行有機物的充足供應和產甲烷菌的有效接種，促進系統產甲烷環境的迅速建立和高效產甲烷性能的實現；
[0060]將系統理論運用到實際垃圾處理中，擴展單獨的填埋場為快速垃圾降解和資源化利用的完整填埋場系統，提高了系統效率，較好地實現了城市生活垃圾的減量化、資源化和無害化。
[0061]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種生活垃圾填埋處理系統，其特征在于，包括: 分別依次處于曝氣預處理期、產甲烷活性期、垃圾穩定期、曝氣后處理期的四個反應器；以及連接各個反應器的液體連接管道和氣體連接管道； 所述各個反應器上端設置有一個用于滲濾液的回流的進出口，一個用于收集甲烷氣體的進出口，一個用于進行上層曝氣處理的進出口 ； 所述各個反應器底部設置有用于收集滲透液的滲透液收集口； 所述處于曝氣預處理期的反應器對其內的生活垃圾采用間歇式曝氣進行上層曝氣預處理； 所述處于產甲烷活性期的反應器的底部滲濾液收集口與自身頂部滲濾液進入口相連； 所述處于曝氣預處理期的反應器底部滲濾液收集口與處于垃圾穩定期的反應器頂部滲濾液入口相連，處于垃圾穩定期的反應器底部滲濾液收集口與處于曝氣預處理期的反應器的頂部滲濾液入口相連； 所述處于曝氣后處理期的反應器進入曝氣后處理期，對其內的生活垃圾采用連續式曝氣進行曝氣后處理。
2.如權利要求1所述的生活垃圾填埋處理系統，其特征在于，所述用于進行上層曝氣處理的進出口為曝氣管，所述曝氣管與用于向反應器中的垃圾層供氧通風的鼓風設備連接，通過該曝氣管將外部氣體輸送到所述各個反應器的上層垃圾中，所述曝氣管的底部連接一個防滑擋板以使所述曝氣管隨垃圾層的沉降而下降。
3.如權利要求2所述的生活垃圾填埋處理系統，其特征在于，所述處于曝氣后處理期的反應器頂部滲濾液進入口與自身底部滲濾液收集口以及填埋場滲濾液輸送管道相連。
【文檔編號】C12M1/107GK203741331SQ201320886827
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】徐期勇, 田穎, 馬澤宇 申請人:北京大學深圳研究生院