专利名称：能净化渗滤水、加速生活垃圾稳定化的填埋处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市生活垃圾填埋处理方法，具体是通过填埋渗滤水回灌处理的方法使填埋垃圾生物稳定化，达到缩短填埋生活垃圾稳定化时间和净化渗滤水的目的。
背景技术：
城市生活垃圾填埋是应用最广泛的垃圾处理处置技术，该技术在我国应用约90％；发达国家大于60％。填埋的基本特征是封闭，不透水的下部衬垫和基本不透水的上部覆盖是填埋的基本技术措施，所以称该技术为卫生填埋技术。在填埋垃圾层内，由于微生物的存在和垃圾有机质本身的生物可代谢性，决定了存在生物代谢过程，代谢过程产水和部分渗入填埋层的地表径流共同构成了渗滤水的产生源。渗滤水是有机污染程度高，处理难度很大的水污染源。另外，采用的封闭措施使填埋层内的生物代谢环境条件恶化如由于水的单向排出，使填埋层的含水率过低，填埋垃圾的生物稳定化周期极长(超过40年)，甚至可能延续至封闭措施失效后，仍能再释放出污染物，危害环境。上述难处理的渗滤水和长期不能稳定的垃圾，是目前填埋技术有待完善的主要方面。
目前，为解决上述填埋技术所面临问题，一般采用强化利用填埋层中的生物代谢作用达到加速填埋垃圾稳定化目的，主要方向有两种。
一种方法是美国专利U.S.Patent No.5564862(Method of Improved LandfillMining)公开的强化填埋生物稳定化工艺，其原理是向填埋层内导入空气，使填埋层不同程度地出现有氧生物代谢条件，由于好氧代谢过程的速率更高，利用好氧或兼性生物活动代谢垃圾的有机质，使稳定化周期可望缩短至5～10年的水平。同时由于兼性与好氧代谢区的存在亦能更有效地净化回灌渗滤水中的难降解有机物(COD)，更可由硝化/反硝化过程去除其中的NH3-N。该工艺导入空气可采用一、底部水平排渗管系与层内垂直导气管连通，利用垂直管的拔风作用来实现；二、在层内水平或垂直布设专用管网，术端联接鼓风机，强制向层内输送空气。此类工艺的主要问题有三个方面第一方面，层内代谢产生的气体无能量利用价值；第二方面，自然拔风型通气的排出气体无法有效收集，气体含致臭物质危害大气环境；第三方面，强制送风型的排出气体虽有可能集中收集，但脱臭处理成本高，技术难度大。因此上述方法只适用于中、小型的垃圾填埋场。
第二种方法是将填埋层内流出的渗滤水回灌(循环)至填埋层内，以改善对填埋层内代谢过程至关重要的含水率条件，同时回灌还具有缓冲填埋层内代谢的局部不均匀状况(如局部酸化等)，使层内代谢更为均衡的作用。U.S.EPA Seminar PublicationLandfill Bioreactor Design and Operation，Wilmington DE，1995，较系统地介绍了在美国、英国、加拿大、瑞典和日本，进行的此类工艺研究与生产性规模试验的情况，说明在发达国家生活垃圾中纤维素、半纤维素和木质素含量高的条件下，此种工艺能够提高填埋层的甲烷产生量，降低渗滤水(经回灌后)的COD含量，预期填埋垃圾可在15～20年的周期达到稳定化(一般填埋垃圾的稳定化周期＞40年)，即表现为填埋层沉降稳定，垃圾浸出液的有机物与无机离子污染接近一般水体水质的水平。但是，此工艺仍然存在着下列两个问题一、回灌后渗滤水尾水中NH3-N浓度有积累升高现象，后处理难度较大；二、发展中国家以糖类为主的垃圾，回灌后易出现填埋层整体的酸水解优势，渗滤水有机污染无法降低，甲烷产生受到抑制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的城市生活垃圾填埋工艺，它能够有效地净化渗滤水的污染，减少最终排出填埋场的渗滤水量，同时能加速填埋垃圾的稳定化过程。
为了实现上述目的，本发明是这样进行的首先，进行渗滤水的收集，接着，将收集的渗滤水进行好氧生物预处理，然后回灌至填埋垃圾层内，并进行内层循环；内层循环进行3-7天后，将内层循环后排出的渗滤水再经好氧生物预处理后，回灌至覆盖层，进行表层回灌；经内层循环、表面回灌及相应的循环回灌前好氧生物预处理后的剩余渗滤水，去城市污水厂或现场物化处理，最终净化达标。
上述填埋层中产生的渗滤水收集并进行好氧生物预处理后，其中的有机质得到一定程度的降解，NH3-N被部分地硝化为NO2-或NO3-；将预处理后的渗滤水由内层循环(回灌)至填埋层内，使与之接触的垃圾填埋层内因此而发生有机质的兼性好氧代谢和NO2-或NO3-的反硝化脱氮，此层因此被称作兼性层。NO2-或NO3-完全反硝化后，渗滤水继续流经填埋垃圾层，由此可提高层内水份含量和使层内产生宏观水流起到缓冲抑制物浓度等作用，促进垃圾和渗滤水中有机质的厌氧代谢(甲烷化)。由渗滤水循环回灌前预处理(好氧生物)和填埋层内循环(回灌)构成的这一工艺过程，能使渗滤水中的有机物和NH3-N污染物经由好氧→兼性→厌氧→好氧的循环生物过程，得到最有效的生物净化；同时，填埋层内垃圾也因此而经过由兼性或厌氧生物代谢过程而得以加速稳定化。如此使渗滤水在填埋层内层循环，同时还强化了填埋垃圾的兼性/厌氧稳定化。循环后排出的渗滤水再经好氧生物处理后，回灌至覆盖层，以便蒸发/蒸腾减量。
本发明具有如下的优点1.渗滤水的收集、预处理、回灌组成的循环，在垃圾填埋层中形成了好氧→兼性→厌氧→好氧的循环生物处理过程，所以能最大限度地利用生物过程净化填埋垃圾中所含的有机污染物(包括生物较难降解的组份)，同时创造生物硝化/反硝化脱氮的条件，使本发明能达到既净化了难处理的渗滤水，又加速了垃圾稳定化的目的。
2.渗滤水好氧生物预处理后回灌到填埋层形成的内层循环，能使填埋层局部产生有机物兼性生物代谢条件，同时优化总体的厌氧代谢环境条件，因此加速了填埋垃圾的生物稳定化过程。
3.由于填埋层垃圾的兼性/厌氧生物稳定化过程能释放出足够的碳源，满足渗滤水中NH3-N的硝化后反硝化脱氮的碳源需求；渗滤水循环回灌前好氧生物预处理能有效控制填埋层内初期的酸水解生物代谢，减小了对渗滤水有机物浓度升高的不利影响；渗滤水循环回灌前好氧生物预处理后的内层循环，又能借助兼性代谢控制层内酸水解代谢的进一步发展，使本发明特别适合处理如我国一样的不发达国家的糖类组份比例高、易酸化水解的生活垃圾处理4.本发明在有效利用回灌、处理渗滤水污染和加速垃圾稳定化的同时，可保证填埋场的大气环境不受到严重的臭气与生物气溶胶危害。
5.本发明利用填埋层作为处理渗滤水的单元，其处理成本可望明显低于各种场外渗滤水处理工艺；填埋垃圾的加速稳定化，将明显缩短填埋场封场后的管理周期，节省相应的开支。因此本发明有明显的节约生活垃圾处理经济成本的作用。
图1为本发明的工艺流程2为本发明的工艺实施示意图具体实施方式
下面结合附图，对本发明的工艺过程进行详细说明。
在由垃圾填埋层和覆盖层(植被层)组成的典型填埋构造中，通过填埋层内随填埋台阶上升而分层设置的内层循环布水沟16，布水沟16内装有布水多孔管以保证渗滤水均匀渗入填埋层，最后进入填埋层底部设有的防渗层1上面的排渗层2。渗滤水通过排渗层2内布置的收集管进行收集。收集后的渗滤水进入渗滤水调蓄池4，调蓄池4内有二个填料曝气区5、6；经过一个填料曝气区6的渗滤水由泵7提升后，经过布水池9，送入填埋层12，并在填埋层12内进行内层循环。经过另一个填料曝气区5的渗滤水由泵8提升后，经过布水池10送入在填埋台阶上布置的中间覆盖层14内设有的亚表面布水槽13，或最终覆盖层内设有的亚表面布水槽13布水渗入覆盖土层中，完成表层回灌，使渗滤水蒸发/蒸腾减量。
本发明的工作程序如下
a)渗滤水通过防渗层1上部的排渗层2及其中的收集管来进行收集；b)收集后的渗滤水进入渗滤水调蓄池4，调蓄池内有二个填料曝气区5、6，通过鼓风机3进行曝气；c)经过一个填料曝气区6的渗滤水由泵7提升后，经过布水池9，通过覆盖层下的内层循环布水沟15，在填埋层12内进行循环；d)经过另一个填料曝气区5的渗滤水由泵8提升后，经过布水池10在覆盖层表面，由亚表面布水槽13，布水渗入覆盖土层中，经由蒸发/蒸腾减量；e)每一个填埋台阶，均设有内层循环布水沟15和亚表面布水槽13，当其上的一个台阶的中间覆盖面逐步覆盖此台阶时，此台阶的布水系统将逐步废止；f)当填埋台阶上升至指定的填埋高程后，中间覆盖将由最终覆盖层11所代替，其中将设置的亚表面布水槽13和其下设置的内层循环布水沟15与中间覆盖中的相同。
g)本填埋工艺实施时，需配置的气体导排、防渗与一般卫生填埋作相同要求。
总之，本发明的工艺形成的渗滤水净化过程为好氧→兼性→厌氧→好氧→蒸发/蒸腾减量或物化处理。填埋垃圾稳定化过程为兼性与厌氧分解结合。
权利要求
1.能净化渗滤水、加速生活垃圾稳定化的填埋处理工艺，其特征在于首先，进行渗滤水的收集；接着，将收集的渗滤水进行好氧生物预处理，然后回灌至填埋垃圾层内，进行内层循环；内层循环进行3-7天后，将内层循环后排出的渗滤水再经好氧生物预处理后，回灌至覆盖层，进行表层回灌；最后将剩余渗滤水送去城市污水厂或现场物化处理，最终净化达标排放。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的渗滤水进行好氧生物预处理，可采用填料曝气方法，曝气可在调蓄池(3)内设有的内层循环和表层回灌二个填料曝气区(4)、(5)进行。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的内层循环为经过填料曝气区(6)进行好氧预处理的渗滤水，由泵(7)提升后，经布水池(9)，到达填埋覆盖层下设有的内层循环布水沟(16)，在填埋层(12)内进行循环。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的表层回灌可以是经过另一个填料曝气区(5)的渗滤水由泵(8)提升后，经布水池(10)到达设置在覆盖层中的亚表面布水槽(13)内，进行布水渗入覆盖土层中，经蒸发/蒸腾，使渗滤水减量。
全文摘要
能净化渗滤水、加速生活垃圾稳定化的填埋处理工艺,涉及城市生活垃圾填埋处理方法,其工艺要点是:渗滤水收集后,先进行好氧生物预处理,然后循环至填埋层内进行内层循环。循环后排出的渗滤水再经好氧生物处理后,回灌至覆盖层,进行表面回灌,达到蒸发/蒸腾减量。内层循环同时强化填埋垃圾的兼性/厌氧稳定化过程,使本发明有效净化渗滤水污染(有机物、NH
文档编号C02F11/04GK1422815SQ0113239
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者何品晶, 邵立明, 李国建, 顾国维, 陈世和 申请人:同济大学