一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统及垃圾储坑的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理的曝气领域，尤其涉及一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统及垃圾储坑。


背景技术：

2.进入垃圾焚烧发电厂的原生生活垃圾含水率普遍较高，绝大部分地区进厂垃圾含水率在50～60％，受季节影响，一般夏季的垃圾含水率还会更高，这就导致进厂垃圾热值低，影响垃圾焚烧炉的稳定运行。为应对此问题，垃圾焚烧电厂通常设计有大型垃圾储坑，对于千吨级以内规模的垃圾焚烧发电厂，垃圾储坑池容在1～2万立方米，最大堆深25～35米。垃圾运输车进厂计量后进入垃圾卸料大厅，由卸料口将垃圾卸入垃圾储坑，垃圾在垃圾储坑内一般堆存3～10天，进行自然发酵和垃圾渗沥液的自然下渗与导出，经过此过程垃圾含水率得以下降，热值有所提升，然后由安装于垃圾储坑上部的抓斗桥式起重机抓取后送入焚烧炉进料口。但是，对于北方寒冷地区的垃圾焚烧发电厂冬季运行时，因环境温度低，即使延长在垃圾储坑内的堆存时间，垃圾自然发酵仍然非常困难，无法达到预期的脱水效果。
3.相对于上述自然发酵过程，垃圾好氧发酵是一种降解时间更短、效率更高、垃圾脱水和升温效果更为可靠的生物处理工艺；好氧微生物的生长繁殖过程离不开氧气，好氧发酵要求垃圾堆体具有适宜的氧气浓度，而氧气的提供一般通过堆体的通风透气来实现。传统的好氧发酵方式，如条垛式工艺、槽式工艺等堆体高度有限，条垛式好氧发酵堆体最大高度一般不超过1.5m，槽式好氧发酵堆体最大高度一般不超过2米，两种方式均可以通过简单的底部曝气来实现堆体的供氧。但是,对于垃圾焚烧发电厂，垃圾储坑池容大，垃圾堆体高度一般可达几十米，对于这种大型垃圾储坑式发酵堆体，目前简单的底部曝气方式并无法实现垃圾堆体发酵所需的氧气浓度及均匀分布。因此，如何提供一种能有效对大型垃圾储坑式发酵堆体进行曝气的系统是需要解决的问题。
4.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供了一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统及垃圾储坑，适用于大型储坑式发酵堆体的曝气，保证曝气效果，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型实施方式提供一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统，包括：
8.正压鼓风曝气机构、负压抽气曝气机构和连通组件；其中，
9.所述正压鼓风曝气机构的风机入口管道通过所述连通组件与所述负压抽气曝气机构的风机出口管道连通；
10.所述负压抽气曝气机构包括：透气垫层、负压曝气管组件、负压气体输送管道、气
液分离器、抽气风机、风机出口管道和负压曝气排气阀，其中，
11.所述透气垫层用于铺设在垃圾储坑的底部；
12.所述负压曝气管组件铺设在所述透气垫层内，该负压曝气管组件经所述负压气体输送管道依次与所述垃圾储坑外部的分离器和抽气风机连接，所述抽气风机连接的所述风机出口管道设置所述负压曝气排气阀。
13.本实用新型实施方式还提供一种垃圾储坑，设有曝气系统，连接至储坑本体内，所述曝气系统采用本实用新型所述的垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统。
14.与现有技术相比，本实用新型所提供的垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统及垃圾储坑，其有益效果包括：
15.通过设置正压鼓风曝气机构、负压抽气曝气机构和连通组件，正压鼓风曝气机构的风机入口管道经连通组件连接至负压抽气曝气机构的风机出口管道，形成一种能实现正、负压两段组合的曝气系统，能对垃圾储坑内发酵堆体构建两端加强穿透型气体扩散流场，能通过动力输送、压力扩散等强制通风措施强化垃圾储坑立体空间的空气流通量及氧气浓度梯度分布，降低了垃圾堆体沉降、压实、不均匀阻隔等作用形成的空气流通阻力，保证大型垃圾储坑内的发酵堆体内部氧气浓度满足工艺要求。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的两段式组合曝气系统的构成示意图；
18.图中：1-垃圾储坑；2-正压曝气管组件；3-防护网；4-渗滤液导排格栅；5-负压曝气管组件；6-透气垫层；7-正压气体输送管道；8-鼓气风机；9-负压气体输送管道；10-气液分离器；11-抽气风机；12-正压曝气段主进气阀；13-负压曝气段主排气阀；14-连通阀。
具体实施方式
19.下面结合本实用新型的具体内容，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
20.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
21.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
22.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
23.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
24.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
25.当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
26.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
27.下面对本实用新型所提供的两段式组合曝气系统及方法进行详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
28.如图1所示，本实用新型实施例提供一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统，是一种能进行两段组合的曝气系统，包括：
29.正压鼓风曝气机构、负压抽气曝气机构和连通组件；其中，
30.所述正压鼓风曝气机构的风机入口管道通过所述连通组件与所述负压抽气曝气机构的风机出口管道连通；
31.所述负压抽气曝气机构包括：透气垫层、负压曝气管组件、负压气体输送管道、气液分离器、抽气风机、风机出口管道和负压曝气排气阀，其中，
32.所述透气垫层用于铺设在垃圾储坑的底部；
33.所述负压曝气管组件铺设在所述透气垫层内，该负压曝气管组件经所述负压气体输送管道依次与所述垃圾储坑外部的分离器和抽气风机连接，所述抽气风机连接的所述风机出口管道设置所述负压曝气排气阀。
34.上述曝气系统中，所述透气垫层采用鹅卵石垫层，所述负压曝气管上部的鹅卵石上垫层的厚度为150～250mm；
35.所述负压曝气管下部的鹅卵石下垫层的厚度为200～400mm。
36.这种结构的鹅卵石垫层能保证更好的透气性，保证负压曝气效果。
37.上述曝气系统中，所述负压曝气管组件由至少两根负压曝气管组成，各负压曝气管间隔分布设置在所述垃圾储坑底部的透气垫层内；
38.各负压曝气管均与所述负压气体输送管道连接；
39.各负压曝气管均采用高强度韧性管材，每根负压曝气管上沿轴向间隔设置多处曝气口，每处曝气口处均设有沿所述负压曝气管径向一周均匀分布的多个通孔；
40.每根负压曝气管外包裹至少一层透气防护层。
41.这种结构的负压曝气管能保证抽气均匀性的同时，避免了抽气时垃圾物料对曝气口的堵塞，提升了曝气效果的同时，也减少了清理维护成本，延长了使用寿命。
42.上述曝气系统中，所述负压曝气管组件中相邻两根负压曝气管之间的间距为5～15米；这种间距能用尽量少的负压曝气管，保证垃圾储坑内竖向方向上的曝气效果；
43.优选的，组成负压曝气管组件的负压曝气管数量，可按垃圾储坑底部的尺寸设置，只要能保证垃圾储坑内曝气的均匀性即可；
44.所述负压曝气管上相邻曝气口之间的间距为500mm；
45.所述多个通孔为4～8个，每个通孔的孔径为10～100mm。
46.这种结构的负压曝气管能保证抽气均匀性的同时，避免了抽气时垃圾物料对曝气口的堵塞，提升了曝气效果的同时，也减少了清理维护成本，延长了使用寿命。
47.上述曝气系统中，所述负压抽气曝气机构还包括：
48.第二流量计、第二温度表和第二压力表；其中，
49.所述第二流量计、第二温度表和第二压力表均连接在所述负压气体输送管道上；
50.所述连通组件采用设有连通阀的连通管。
51.上述曝气系统中，所述正压鼓风曝气机构包括：
52.鼓气风机、正压气体输送管道、正压曝气管组件、风机入口管道和正压曝气段主进气阀；其中，
53.所述鼓气风机依次与所述正压气体输送管道和正压曝气管组件连接，所述鼓气风机的风机入口管道上设置所述正压曝气段主进气阀。
54.上述曝气系统中，所述正压曝气管组件由至少两根正压曝气管组成，各正压曝气管间隔分布设置在所述垃圾储坑内侧壁上，均自上而下沿所述垃圾储坑内侧壁布置且底部封堵端距所述垃圾储坑的底部3～5米；优选的，组成正压曝气管组件的正压曝气管数量，可按垃圾储坑内侧壁的尺寸设置，只要能保证垃圾储坑内曝气的均匀性即可；
55.各正压曝气管均与所述正压气体输送管道连接；
56.每根正压曝气管上沿轴向间隔设置多个曝气口，各曝气口均背向所述垃圾储坑内侧壁；能实现向垃圾储坑内方向的曝气；优选的，曝气口可采用多种形式，如管道开孔、曝气头等。正压曝气管上相邻曝气口之间的间距为1～2米；
57.每根正压曝气管的各曝气口外面设置防护网。优选的，可在与发酵堆体的垃圾接触部分正压曝气管外面设置防护网。防护网的孔径优选为5～20mm。设置防护网能使正压曝气管的各曝气口不被垃圾物料堵塞，减少清理维护成本，延长使用寿命。
58.上述曝气系统中，相邻正压曝气管之间的间距为10～20米；这种间距能用尽量少的正压曝气管，保证垃圾储坑内水平方向上的曝气效果；
59.所述正压曝气管上相邻曝气口之间的间距为1～2米；
60.所述防护网的孔径为5～20mm。
61.上述曝气系统中，所述正压鼓风曝气机构还包括：
62.第一流量计、第一温度表和第一压力表；其中，
63.所述第一流量计、第一温度表和第一压力表均连接在所述正压气体输送管道上。
64.上述正压曝气管组件和负压曝气管组件中，各正、负压曝气管之间的间隔，能确保垃圾储坑内的发酵堆体始终保持空气流通量及氧气浓度梯度分布，保证发酵堆体内部氧气浓度不低于工艺要求。
65.综上可见，本实用新型实施例通过设置正压鼓风曝气机构、负压抽气曝气机构和连通组件，正压鼓风曝气机构的风机入口管道经连通组件连接至负压抽气曝气机构的风机出口管道，形成一种能实现正、负压两段组合的曝气系统，能对垃圾储坑内发酵堆体构建两端加强穿透型气体扩散流场，能通过动力输送、压力扩散等强制通风措施强化垃圾储坑立体空间的空气流通量及氧气浓度梯度分布，降低了垃圾堆体沉降、压实、不均匀阻隔等作用形成的空气流通阻力，实现在大型垃圾储坑内的发酵堆体内部氧气浓度不低于工艺要求。
66.本实用新型实施例还提供一种垃圾储坑，设有曝气系统，连接至储坑本体内，该曝气系统采用上述的垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统。具体的，曝气系统的负压抽气曝气机构的透气垫层铺设在储坑本体内底部，负压曝气管组件的各负压曝气管间隔铺设在透气垫层内；能实现从竖直方向对储坑本体的发酵堆体进行曝气。
67.曝气系统的正压鼓风曝气机构的正压曝气管组件的各正压曝气管，均间隔铺设在储坑本体侧壁上，均沿储坑本体侧壁插设在储坑本体内的发酵堆体内。能实现从水平方向对储坑本体的发酵堆体进行曝气。
68.优选的，该垃圾储坑的底部侧面设置渗滤液导排格栅。
69.上述垃圾储坑由于设置能正、负压两段组合的曝气系统，能从水平和竖直方向对垃圾储坑内发酵堆体进行均匀曝气，提升垃圾储坑内发酵堆体的曝气效果，进而提升发酵效果。
70.为了更加清晰地展现出本实用新型所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本实用新型实施例所提供的垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统及垃圾储坑进行详细描述。
71.实施例1
72.如图1所示，本实用新型实施例提供一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统，能实现正、负压两段组合曝气，满足垃圾储坑的发酵堆体发酵所需的氧气浓度及均匀分布的要求，该曝气系统包括：
73.正压鼓风曝气机构、负压抽气曝气机构和连通组件；其中，
74.正压鼓风曝气机构的风机入口管道通过连通组件与负压抽气曝气机构的风机出口管道连通；
75.正压鼓风曝气机构主要包括：鼓气风机、正压气体输送管道、正压曝气管组件、风机入口管道和正压曝气段主进气阀；其中，正压气体输送管道上设有第一流量计、第一温度表、第一压力表等仪表和阀门等管道附件；鼓气风机鼓风经由正压空气输送管道进入正压曝气管组件，正压曝气管组件由多根正压曝气管组成，各正压曝气管间隔分布设置在垃圾储坑内侧壁上，相邻两根正压曝气管之间的间距优选为10～20米，每根正压曝气管均按照
空气流向沿垃圾储坑内侧壁自上而下布置至距坑底3～5米处，管底封堵，每根正压曝气管上沿轴向按照1～2米的间距设置曝气口，曝气口背向垃圾储坑内侧壁，曝气口可采用多种形式，如管道开孔、曝气头等，正压曝气管(含曝气口)与发酵堆体的垃圾接触段的外围整体采用防护网保护，以避免垃圾堵塞曝气口，防护网孔径为5～20mm。
76.负压抽气曝气机构主要包括：抽气风机、气液分离器、负压气体输送管道、负压曝气管组件、风机出口管道和负压曝气段主进气阀，负压气体输送管道上设有第二流量计、第二温度表、第二压力表等仪表和阀门等管道附件；负压曝气管组件由多根负压曝气管组成，各负压曝气管间隔分布设置，铺设于垃圾储坑底部的作为透气垫层的鹅卵石垫层中，各负压曝气管的上、下部的鹅卵石上、下垫层的厚度分别为150～250mm、200～400mm，每根负压曝气管均采用hdpe等高强度韧性管材，管上沿轴向按照500mm间距设置曝气口，曝气口为管道开孔形式，沿径向一周开孔4～8个，均匀分布，孔径10～100mm，负压曝气管开孔后可包裹1～2层土工布等气体渗透性强的防护材料；在抽气风机的抽吸作用下，垃圾堆体内空气经由各负压曝气管、负压气体输送管道送入气液分离器，气液分离器具备过滤、冷凝、脱水除杂等功能，为一体化设备。抽气风机排气可送往垃圾焚烧炉作为助燃空气使用。
77.正压鼓风曝气机构(即为第一段的正压鼓风曝气段)与连接的负压抽气曝气机构(即为第二段的负压抽气曝气段)可以独立运行，也可串联运行；正压鼓风曝气机构的风机入口管道与负压抽气曝气机构的风机出口管道通过连通管连通，连通管上设有连通阀，通过控制连通阀、正压曝气段主进气阀、负压曝气段主排气阀的开关状态可以实现正压鼓风曝气机构与负压抽气曝气机构独立运行或串联运行两种运行模式的切换。
78.根据垃圾储坑的侧墙宽度、坑底尺寸，正压鼓风曝气机构的正压曝气管组件的正压曝气管数量与负压抽气曝气机构的负压曝气管组件的负压曝气管数量可分别设置为多根，正压鼓风曝气机构的相邻正压曝气管之间的间距为10～20米，负压抽气曝气机构的相邻负压曝气管之间的间距为5～15米。
79.本实用新型实施例的垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统，采用正、负压两段式组合曝气工艺，构建堆体两端加强穿透型气体扩散流场，通过动力输送、压力扩散等强制通风措施强化垃圾储坑立体空间的空气流通量及氧气浓度梯度分布，降低了垃圾堆体沉降、压实、不均匀阻隔等作用形成的空气流通阻力，实现在大型储坑内垃圾堆体内部氧气浓度不低于5％。
80.本实用新型的曝气系统不改变采用抓斗桥式起重机对连接储坑内垃圾移料、上料，对垃圾抓斗上下升降、全域平移的作业方式不产生任何影响；通过抓斗的倒料、混合等均质作用，有利于改善垃圾堆体内部氧气的分布均匀性。
81.该曝气系统用于大型连接储坑内的生活垃圾好氧发酵，满足好氧微生物菌群代谢对氧气的需求量，相对于目前的自然发酵，可以显著加快发酵速率，缩短储坑内垃圾堆存时间，降低发酵后垃圾含水率，提高发酵后垃圾温度，对于提高垃圾焚烧炉运行稳定性及发电量具有显著意义。
82.实施例2
83.本实施例提供一种垃圾储坑的发酵堆体用曝气系统，该曝气系统用于20m(l)
×
15m(w)
×
30m(h)的垃圾储坑，除卸料口所在的长边侧墙不设置正压曝气管外，其它三面侧墙内壁分别设置正压曝气管，这些正压曝气管组成了正压曝气管组件，具体为长边侧墙设
计两组正压曝气管，相邻正压曝气管之间间隔10米，两面短边侧墙内壁分别居中设计一组正压曝气管；坑底沿平行于长边侧墙的方向设置两根负压曝气管，两根负压曝气管间隔5米。
84.正压鼓风曝气机构包括：离心风机、正压气体输送管道、正压曝气管组件，正压气体输送管道上设有第一流量计、第一温度表、第一压力表等计量及工艺仪表。额定流量20万标方/小时的离心风机鼓风经由正压空气输送管道进入正压曝气管组件的各正压曝气管，每根正压曝气管均按照空气流向沿储坑内侧壁自上而下布置至距坑底3米处，管底封堵，正压曝气管上沿轴向按照1米的间距设置曝气口，每组正压曝气管上设曝气口合计25个，曝气口背向储坑侧壁，曝气口安装有空气曝气头，曝气管(含曝气头)与垃圾接触段的外围整体采用防护网保护以避免垃圾堵塞曝气口，防护网孔径10mm。
85.负压抽气曝气机构包括：罗茨风机(作为抽气风机)、气液分离器、负压气体输送管道和负压曝气管组件，负压气体输送管道上设有第二流量计、第二温度表、第二压力表等计量及工艺仪表。负压曝气管组件由两根负压曝气管组成，每根负压曝气管长度18米，两根负压曝气管分别沿长边侧墙方向平行铺设于垃圾储坑底部的作为透气垫层的鹅卵石垫层中，各负压曝气管的上、下部鹅卵石上、下垫层厚度分别为200mm、300mm，各负压曝气管均采用hdpe管材，管上沿轴向按照500mm间距设置曝气口，曝气口为管道开孔形式，沿径向一周开孔4个，均匀分布，孔径30mm，负压曝气管开孔后包裹1层土工布作为防护材料；在额定流量20万标方/小时罗茨风机的抽吸作用下，发酵堆体垃圾内空气经由负压曝气管、负压气体输送管道送入气液分离器，气液分离器具备过滤、冷凝、脱水除杂等功能，为一体化设备；罗茨风机排气一部分送往垃圾焚烧炉作为助燃空气使用，其余部分经连通阀送往正压鼓风曝气机构循环使用。
86.按照上述正、负压组合的两段曝气系统，实现垃圾储坑内的垃圾发酵堆体内部氧气浓度不低于5％，同时满足好氧微生物菌群代谢对氧气的需求量。
87.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。