一种生活垃圾填埋处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种生活垃圾填埋处理系统，所述系统包括：分别依次处于曝气预处理期、产甲烷活性期、垃圾稳定期、曝气后处理期的四个反应器；以及连接各个反应器的液体连接管道和气体连接管道；曝气预处理期的反应器对其内的垃圾进行上层曝气预处理；产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连；曝气预处理期的反应器底部渗滤液收集口与垃圾稳定期的反应器顶部渗滤液入口相连，垃圾稳定期的反应器底部渗滤液收集口与曝气预处理期的反应器的顶部渗滤液入口相连；曝气后处理期的反应器对其内的垃圾进行曝气后处理。本实用新型通过对装填垃圾进行上层曝气预处理，其有机酸累积得到缓解，垃圾酸化阶段缩短，降解速度显著提高。
【专利说明】一种生活垃圾填埋处理系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种环保【技术领域】和新能源开发利用领域，尤其涉及一种生活垃圾填埋处理系统。
【背景技术】
[0002]社会经济的快速发展伴随着城市生活垃圾产生量的逐年增大，到2004年中国已经超过美国成为世界上垃圾产生量最大的国家，并预计以每年150%的增长率逐年增加，急剧积累的垃圾又反过来制约了城市化的进展。至目前为止，我国已有超过2/3的城市正面临着垃圾围城现象的困扰，如何实现垃圾减量化、资源化和无害化成为现代科学研究的重点。
[0003]在我国，城市生活垃圾主要通过填埋、焚烧和堆肥3种方式进行处理，其中垃圾填埋所占比例达到80%以上。城市生活垃圾中有机质含量丰富，填埋过程中有机垃圾降解的同时可产生大量绿色能源“沼气”，用于供电和供热，缓解了社会能源短缺的严峻现象。再考虑到我国城市生活垃圾含水率高，燃烧热值低，焚烧处理过程中大气污染问题严重；垃圾分类不彻底，重金属污染严重，堆肥产品所占市场份额较低，因此垃圾填埋技术在今日以及未来较长一段时间内都将作为最重要的垃圾处理方式。
[0004]然而现实条件下，填埋技术面临一定威胁，垃圾减量化、资源化和无害化效果较差。减量化方面，传统卫生填埋场稳定化速度缓慢，垃圾酸化现象严重，VFA (volatilefatty acid，挥发性脂肪酸)的大量累积导致渗滤液pH下降、垃圾青贮现象和填埋场甲烷化进程的严重滞后。资源化利用角度，填埋场甲烷化进程缓慢，产气量小，甲烷浓度低，无法达到产业化要求。另外，填埋场内甲烷化地区分散，产气面积较小，填埋场气体收集设备投资大，但利用率低，经济性能较差。无害化方面，填埋场渗滤液水质水量波动大，污染强度高，处理难度大。特别是反应器填埋场的应用推广，垃圾降解加速的同时微生物氨化作用也随之提高，氨氮大量累积，严重污染填埋场周围的卫生环境和居民的身体健康，增加了后续生化处理的困难，并反过来抑制填埋场内微生物的代谢活动。
[0005]因此，如何在现有国内外垃圾填埋技术的基础上，结合我国城市生活垃圾的特点，开发出一套降解速率快、运行成本低、产气快速集中的填埋前处理工艺具有重要意义。
实用新型内容
[0006]本实用新型为解决目前生活垃圾的填埋过程中的降解速度慢、填埋占地面积大、产气效果差、气体收集装置投资大但利用率低、高浓度氨氮累积等技术问题，提供一种生活垃圾填埋处理系统。
[0007]本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统，包括:
[0008]分别依次处于曝气预处理期、产甲烷活性期、垃圾稳定期、曝气后处理期的四个反应器；以及连接各个 反应器的液体连接管道和气体连接管道；
[0009]所述各个反应器上端设置有一个用于渗滤液的回流的进出口，一个用于收集甲烷气体的进出口，一个用于进行上层曝气处理的进出口 ；
[0010]所述各个反应器底部设置有用于收集渗透液的渗透液收集口 ；
[0011]所述处于曝气预处理期的反应器对其内的生活垃圾采用间歇式曝气进行上层曝气预处理；
[0012]所述处于产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连，以使其中的渗滤液自身回流，将上层产甲烷环境逐渐扩展到反应器内整个垃圾层；
[0013]所述处于曝气预处理期的反应器底部渗滤液收集口与处于垃圾稳定期的反应器顶部渗滤液入口相连，处于垃圾稳定期的反应器底部渗滤液收集口与处于曝气预处理期的反应器的顶部渗滤液入口相连；
[0014]所述处于曝气后处理期的反应器进入曝气后处理期，对其内的生活垃圾采用连续式曝气进行曝气后处理。
[0015]其中，所述用于进行上层曝气处理的进出口为曝气管，所述曝气管与用于向反应器中的垃圾层供氧通风的鼓风设备连接，通过该曝气管将外部气体输送到所述各个反应器的上层垃圾中，所述曝气管的底部连接一个防滑挡板以使所述曝气管随垃圾层的沉降而下降。
[0016]其中，所述处于曝气后处理期的反应器顶部渗滤液进入口与自身底部渗滤液收集口以及填埋场渗滤液输送管道相连。
[0017]本实用新型具有的有益效果如下:
[0018]克服了传统卫生填埋处理过程中垃圾降解速度慢、沉降高度小、占地面积大等问题。通过对装填垃圾进行上层曝气预处理，有机酸累积现象得到较好缓解，垃圾酸化阶段缩短，降解速度显著提高。此外，前后曝气处理使垃圾体积质量较大程度的减小，实际填埋体积与直接垃圾填埋相比大大缩小，填埋场有效利用空间增大；
[0019]改善了填埋场产甲烷滞后、甲烷化进程缓慢等现象。通过上层曝气预处理在加速垃圾降解的同时，促进系统快速达到产甲烷环境，较好地实现了前处理系统中甲烷高浓度大体积的集中产生。并且，反应器体积相对较小，填埋气收集效率高，设备投资费用少，经济性能达到了较大的提升；
[0020]垃圾稳定化后期重新进行上层曝气处理，将系统功能从垃圾降解和资源化利用角度转向到渗滤液处理和垃圾无害化装置，使整个系统从始至终得到最大程度的利用，提高了设备利用效率，缩减了渗滤液处理费用，对周围环境卫生健康具有重要意义；
[0021]根据反应器不同时期的渗滤液特点，对渗滤液进行自身或反应器间的交叉回灌，为反应器进行有机物的充足供应和产甲烷菌的有效接种，促进系统产甲烷环境的迅速建立和高效产甲烷性能的实现；
[0022]将系统理论运用到实际垃圾处理中，扩展单独的填埋场为快速垃圾降解和资源化利用的完整填埋场系统，提高了系统效率，较好地实现了城市生活垃圾的减量化、资源化和
无害化。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统实施例一的结构示意图。
[0025]图2为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统进行垃圾填埋处理的方法实施例一的流程示意图。
[0026]图3为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统进行垃圾填埋处理的方法实施例二的流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]本实用新型在卫生填埋场周边添加相应的垃圾前处理和资源化工艺，形成一套连续的垃圾填埋处理系统，即垃圾在被运输到填埋场填埋之前，需要先进入填埋前处理工艺中进行预处理，使垃圾得到快速降解和能源的集中回收利用，待垃圾降解后期系统再营造出好氧-缺氧-厌氧共存的环境，对来自填埋场和前处理设备中的渗滤液进行脱氮除碳处理，剩余垃圾也可得到进一步的稳定化。所有前处理完成后，稳定垃圾填埋进入卫生填埋场中，而经过前处理工艺的渗滤液则可以输送到周边污水处理厂中进行进一步的处理后再排放。
[0028]实施本实用新型，通过对上层垃圾进行好氧预处理，达到改善垃圾性质，加速垃圾降解，消减厌氧填埋初期VFA累积，促进产甲烷环境迅速建立的效果。与单纯厌氧、好氧环境相比，上层曝气预处理可以实现系统内垃圾降解和产甲烷菌繁殖的共存。待渗滤液pH值达到一定高度，停止曝气后适宜产甲烷微生物生存的环境即可建立，系统将迅速进入高浓度高体积的集中式产甲烷状态中。相比与下层曝气，上层曝气系统操作更加便利，系统控制较简单，而且系统停止曝气后状态比较稳定，较少出现从产甲烷阶段再次转化为酸化阶段的现象。此外，上层曝气式反应器作为混合型反应器的一种，通过在空间上营造出好氧-缺氧-厌氧的交替环境，还可促进垃圾中硝化和反硝化细菌的生长，有效实现回流渗滤液的脱氮除碳。
[0029]参见图1，为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统实施例一的结构示意图。
[0030]本实用新型实施例一提供的一种生活垃圾填埋处理系统，包括:
[0031]分别依次处于曝气预处理期、产甲烷活性期、垃圾稳定期、曝气后处理期的四个反应器，如图1所示的反应器1、反应器2、反应器3、反应器4 ；以及连接各个反应器的液体连接管道和气体连接管道5 ；
[0032]所述各个反应器上端设置有一个用于渗滤液的回流的进出口，一个用于收集甲烷气体的进出口，一个用于进行上层曝气处理的进出口 ；
[0033]所述处于曝气预处理期的反应器I对其内的生活垃圾采用间歇式曝气进行上层曝气预处理；
[0034]其中，所述各个反应器底部设置有用于收集渗透液的渗透液收集口 ；
[0035]所述处于曝气预处理期的反应器I底部渗滤液收集口与处于垃圾稳定期的反应器3顶部渗滤液入口相连，处于垃圾稳定期的反应器3底部渗滤液收集口与处于曝气预处理期的反应器I的顶部渗滤液入口相连；通过产酸和产甲烷环境的相对隔离以及渗滤液交叉回灌操作，有效实现加速垃圾降解和增强甲烷化能力的双重效果。
[0036]所述处于产甲烷活性期的反应器2的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连，以使其中的渗滤液自身回流，将上层产甲烷环境逐渐扩展到反应器内整个垃圾层；
[0037]所述处于曝气后处理期的反应器4进入曝气后处理期，对其内的生活垃圾采用连续式曝气进行曝气后处理。
[0038]其中，所述用于进行上层曝气处理的进出口为曝气管6，所述曝气管6与用于向反应器中的垃圾层供氧通风的鼓风设备连接，通过该曝气管6将外部气体输送到所述各个反应器的上层垃圾中，所述曝气管6的底部连接一个防滑挡板以使所述曝气管随垃圾层的沉降而下降。
[0039]参见图2，为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统进行垃圾填埋处理的方法实施例一的流程示意图。
[0040]说明本实施例一提供的方法流程，包括:
[0041]第一阶段，将生活垃圾装填至第一反应器1，所述第一反应器I进入曝气预处理期，对其内的生活垃圾采用间歇式曝气进行上层曝气预处理；
[0042]第二阶段，待所述第一反应器I内的渗透液pH值大于等于7时，所述第一反应器I停止曝气预处理，并进入产甲烷活性期阶段；所述处于产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连，以使其中的渗滤液自身回流，将上层产甲烷环境逐渐扩展到反应器内整个垃圾层；启动所述第二反应器2，将生活垃圾经过破碎处理后装填至第二反应器2，该第二反应器2对所述生活垃圾采用间歇式曝气进行上层曝气预处理；
[0043]第三阶段，待所述第二反应器2内的渗透液pH值大于等于7时，所述第二反应器2停止曝气预处理，并进入产甲烷活性期阶段；所述处于产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连，以使其中的渗滤液自身回流，将上层产甲烷环境逐渐扩展到反应器内整个垃圾层；启动所述第三反应器3进入曝气预处理期；同时，所述第一反应器I中甲烷含量达到高峰进入垃圾稳定期，收集其垃圾渗透液回流至所述第三反应器3中进行甲烷菌接种，所述第三反应器3中的新鲜渗透液回流至所述第一反应器I中为其提供有机质；
[0044]第四阶段，待所述第三反应器3内的渗透液pH值大于等于7时，所述第三反应器3停止曝气预处理，并进入产甲烷活性期阶段；所述处于产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连，以使其中的渗滤液自身回流，将上层产甲烷环境逐渐扩展到反应器内整个垃圾层；启动所述第四反应器4进入曝气预处理期；同时，所述第二反应器2中甲烷含量达到高峰进入垃圾稳定期，收集其垃圾渗透液回流至所述第四反应器4中进行甲烷菌接种，所述第四反应器4中的新鲜渗透液回流至所述第二反应器2中为其提供有机质；同时，所述第一反应器I进入曝气后处理期，对其内的生活垃圾采用连续式曝气进行曝气后处理。
[0045]参见图3，为本实用新型提供的一种生活垃圾填埋处理系统进行垃圾填埋处理的方法实施例二的流程示意图。
[0046]本实施例二提供的方法，包括:
[0047]步骤100，对生活垃圾进行破碎处理。[0048]具体的，新鲜垃圾运送进入垃圾填埋场，在进入预处理工艺系统前，首先进行垃圾的破碎处理，以促进后续步骤中垃圾的快速降解；
[0049]步骤101，对生活垃圾进行曝气预处理。
[0050]具体的，破碎处理后的垃圾进入反应器，该反应器开始对垃圾进行上层曝气预处理，此时曝气为间歇式曝气；
[0051]步骤102，待反应器内渗滤液pH值升高到7以上时，停止曝气，反应器迅速进入产甲烷活性期。此时产甲烷活性期的反应器内上层垃圾处于产甲烷环境，而下层垃圾则仍为酸化时期。通过每天一次的渗滤液回灌，上层垃圾得到下层有机物的补给产甲烷能力增强，而下层垃圾则接受到上层微生物的接种和稀释作用，促进下层甲烷化环境的建立。
[0052]步骤103，反应器上下层垃圾均达到产甲烷高峰期后，反应器进入垃圾稳定期。此时，垃圾稳定期的反应器的垃圾渗滤液中产甲烷菌富集，但可生化性能降低。因此收集该垃圾稳定期的反应器中的垃圾渗滤液回流至新的刚进行上层曝气预处理的反应器中进行产甲烷菌的接种，刚进行上层曝气预处理的反应器内的新鲜渗滤液则回流进入垃圾稳定期的反应器中为其产气提供充足的有机质；
[0053]步骤104，反应器垃圾基本稳定，达到产甲烷阶段的后期，此时重新启动系统的上层曝气装置，进行连续式曝气处理，此时反应器进入曝气后处理期。
[0054]步骤105，经过曝气后处理的稳定垃圾填埋进入卫生填埋场内，渗滤液输送到附近城市生活污水处理厂内进行深度处理后排放。
[0055]本实用新型具有的有益效果如下:
[0056]克服了传统卫生填埋处理过程中垃圾降解速度慢、沉降高度小、占地面积大等问题。通过对装填垃圾进行上层曝气预处理，有机酸累积现象得到较好缓解，垃圾酸化阶段缩短，降解速度显著提高。此外，前后曝气处理使垃圾体积质量较大程度的减小，实际填埋体积与直接垃圾填埋相比大大缩小，填埋场有效利用空间增大；
[0057]改善了填埋场产甲烷滞后、甲烷化进程缓慢等现象。通过上层曝气预处理在加速垃圾降解的同时，促进系统快速达到产甲烷环境，较好地实现了前处理系统中甲烷高浓度大体积的集中产生。并且，反应器体积相对较小，填埋气收集效率高，设备投资费用少，经济性能达到了较大的提升；
[0058]垃圾稳定化后期重新进行上层曝气处理，将系统功能从垃圾降解和资源化利用角度转向到渗滤液处理和垃圾无害化装置，使整个系统从始至终得到最大程度的利用，提高了设备利用效率，缩减了渗滤液处理费用，对周围环境卫生健康具有重要意义；
[0059]根据反应器不同时期的渗滤液特点，对渗滤液进行自身或反应器间的交叉回灌，为反应器进行有机物的充足供应和产甲烷菌的有效接种，促进系统产甲烷环境的迅速建立和高效产甲烷性能的实现；
[0060]将系统理论运用到实际垃圾处理中，扩展单独的填埋场为快速垃圾降解和资源化利用的完整填埋场系统，提高了系统效率，较好地实现了城市生活垃圾的减量化、资源化和无害化。
[0061]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种生活垃圾填埋处理系统，其特征在于，包括: 分别依次处于曝气预处理期、产甲烷活性期、垃圾稳定期、曝气后处理期的四个反应器；以及连接各个反应器的液体连接管道和气体连接管道； 所述各个反应器上端设置有一个用于渗滤液的回流的进出口，一个用于收集甲烷气体的进出口，一个用于进行上层曝气处理的进出口 ； 所述各个反应器底部设置有用于收集渗透液的渗透液收集口； 所述处于曝气预处理期的反应器对其内的生活垃圾采用间歇式曝气进行上层曝气预处理； 所述处于产甲烷活性期的反应器的底部渗滤液收集口与自身顶部渗滤液进入口相连； 所述处于曝气预处理期的反应器底部渗滤液收集口与处于垃圾稳定期的反应器顶部渗滤液入口相连，处于垃圾稳定期的反应器底部渗滤液收集口与处于曝气预处理期的反应器的顶部渗滤液入口相连； 所述处于曝气后处理期的反应器进入曝气后处理期，对其内的生活垃圾采用连续式曝气进行曝气后处理。
2.如权利要求1所述的生活垃圾填埋处理系统，其特征在于，所述用于进行上层曝气处理的进出口为曝气管，所述曝气管与用于向反应器中的垃圾层供氧通风的鼓风设备连接，通过该曝气管将外部气体输送到所述各个反应器的上层垃圾中，所述曝气管的底部连接一个防滑挡板以使所述曝气管随垃圾层的沉降而下降。
3.如权利要求2所述的生活垃圾填埋处理系统，其特征在于，所述处于曝气后处理期的反应器顶部渗滤液进入口与自身底部渗滤液收集口以及填埋场渗滤液输送管道相连。
【文档编号】C12M1/107GK203741331SQ201320886827
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】徐期勇, 田颖, 马泽宇 申请人:北京大学深圳研究生院