本实用新型涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及生活垃圾填埋场快速无害化处理装置。
背景技术：
生活垃圾填埋场的填埋垃圾含有大量的有害物质。目前对生活垃圾填埋场的垃圾处理方式主要有两种，第一种是焚烧处理，如垃圾焚烧发电、垃圾焚烧供热等；第二种是在做好垃圾填埋场防渗和覆盖封闭以防止污染外泄的基础上，对垃圾渗滤液和垃圾分解产生的沼气进行处理和利用。
第一种采用焚烧处理的垃圾处理方式虽然无害化时间短、无害化程度高，但处理成本高，焚烧产生的烟气净化处理不当会造成二次污染。第二种垃圾处理方式的无害化处理时间太长，生活垃圾在封闭不加干扰的状况下进行自然分解的无害化时间可长达几十年，另外由于垃圾渗滤液的流量变化幅度很大，给垃圾渗滤液的处理带来了很大的难度，如对垃圾渗滤液的处理方式的选择、处理设备的选定及处理设备的规格的选择带来了很大的困难，特别是垃圾填埋场封场后，垃圾渗滤液的流量变化幅度更大，对已经运行的垃圾处理设备的运行管理要求更高。
此外，随着城市的快速发展和扩张，很多原先处于城市外围的垃圾填埋场逐渐进入城市中心范围，由于垃圾填埋场的污染，对垃圾填埋场周边的商业开发产生了非常大的不利影响。为了提升垃圾填埋场周边土地的商业价值，各地方政府迫切需要一种快速的生活垃圾填埋场无害化处理技术，能够尽快改善垃圾填埋场周边的环境，加快垃圾填埋场周边的商业开发速度和提升垃圾填埋场周边土地的利用价值。为了达到这个目的，很多地方不惜代价将垃圾填埋场的垃圾再转运出去另找地方堆放和处理。
通过分析可知，造成目前生活垃圾填埋场无害化周期很长的直接原因是垃圾中的有害物自然降解速度太慢所造成的。如何提高垃圾场中有害物的降解速度是目前垃圾填埋处理领域普遍关心的问题。
技术实现要素：
为了解决现有垃圾填埋场中有害物降解较慢的问题，本实用新型提供一种生活垃圾填埋场快速无害化处理装置。
为实现上述目的，本实用新型的生活垃圾填埋场快速无害化处理装置包括：加药系统、渗滤液排放装置和废气回收装置，加药系统包括药剂制备贮存装置、药剂注入及计量装置和加药管装置，加药管装置设置在垃圾填埋场内，加药管装置的末端设置有废气出口和渗滤液出口，废气出口与废气回收装置连接，渗滤液出口与渗滤液排放装置连接。
进一步地，加药管装置包括设置在垃圾堆内的加药管，加药管呈管状体，管壁上设置有漏孔。
进一步地，该生活垃圾填埋场快速无害化处理装置还包括渗滤液处理装置，渗滤液排放装置末端连接到三通阀的入口端，三通阀的两出口端中的一个连接到渗滤液处理装置，三通阀的两出口端中的另一个连接到加药管装置。
进一步地，废气回收装置与渗滤液处理装置连接，以达到利用填埋气处理渗滤液的目的。
进一步地，该生活垃圾填埋场快速无害化处理装置还包括密封装置，密封装置为设置在填埋垃圾填埋场表层的不透气薄膜。
本实用新型产生的有益效果是，通过在垃圾填埋场内设置加药系统，方便后续的催化剂能够流通到垃圾填埋场的各个部位，让垃圾填埋场里面的垃圾分解速度均匀；通过加药系统注入催化剂Ⅰ，通过催化剂Ⅰ来促进垃圾中的有害物质在厌氧状态下的降解速度，此时动态观测渗滤液的浓度及各成分的含量来判断是否需要再次投药，也可以观测反应废气的生成量的变化和速率，并根据产气量的变化情况，看是否需要再次投药；接着检测垃圾填埋场排出的渗滤液，当生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.1时，此时可以判断垃圾填埋场内的有害物基本降解完毕，此时通过加药系统添加催化剂Ⅱ，吸附垃圾中残留有害物，通过雨水冲洗带出垃圾填埋场；最后撤出加药系统。如此完成了垃圾填埋场的无害化降解，通过加药管添加催化剂的方式，加快了垃圾无害化降解的过程，解决了现有垃圾填埋场中有害物的降解速度慢的问题。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。
图1为本实用新型一种垃圾填埋场快速无害化处理方法涉及的垃圾填埋场快速无害化处理装置连接示意图。
图中：1加药系统、101药剂制备贮存装置、102药剂注入及计量装置、103加药管装置、2废气回收装置、3渗滤液排放装置、4渗滤液处理装置。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本实用新型的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。
下面将根据附图结合具体实施例详细地描述：
本实用新型提供的一种垃圾填埋场处理方法，包括以下步骤：
S1：在垃圾填埋场内设置加药系统；
S2：通过加药系统向垃圾填埋场的垃圾中注入催化剂Ⅰ；
S3：检测垃圾填埋场排出的渗滤液，当生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.1时，通过加药系统添加催化剂Ⅱ；
S4：撤出加药系统。
本实用新型在实际运用中，通过对重庆某堆放量近100万立方米的填埋垃圾填埋场进行加速降解处理,填埋垃圾的成分复杂，主要包括果皮、纸类、塑料及各类厨房垃圾和生活垃圾等。首先，在垃圾填埋场内设置加药系统，加药系统包括药剂制备贮存装置、药剂注入及计量装置及设置在垃圾中的加药管装置组成。由于药剂制备贮存装置、药剂注入及计量装置都属于现有技术，在此不做详细描述。加药管装置采用拉管技术在垃圾各层中沿水平方向平行布置穿孔塑料管，根据垃圾填埋场的地形特点设置不同穿管直径和间隔距离。在本实施例中，穿孔管管径Φ80mm，水平间距2500mm，穿孔管两侧开孔，开孔间距500mm，两侧交错孔径15mm，穿孔塑料管本身具备防腐蚀性能。根据设置的加药系统，方便后续的催化剂和药剂能够流通到垃圾填埋场的各个部位，让垃圾填埋场里面的垃圾分解速度均匀；
然后通过加药系统向垃圾中注入催化剂Ⅰ，通过催化剂Ⅰ来促进垃圾中的有害物质在厌氧状态下的降解速度，将垃圾转化为甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮气等。动态观测渗滤液的浓度及各成分的含量来判断是否需要再次投催化剂Ⅰ，也可以观测反应废气的生成量的变化和速率，并根据产气量的变化情况，看是否需要再次投催化剂Ⅰ。在本实施例中，通过检测渗滤液的浓度及各成分含量来辨别是否需要再次投催化剂Ⅰ，在另一实施例中，通过观察垃圾降解时沼气生成量的变化和速率来辨别是否需要再次投催化剂Ⅰ。
检测垃圾填埋场排出的渗滤液，当生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.1时，此时可以判断垃圾填埋场内的有害物基本降解完毕，此时通过加药系统添加催化剂Ⅱ，吸附垃圾中残留有害物，通过雨水或自来水或其它冲洗液将垃圾填埋场内的有害物质浸泡和冲洗，将有害物质带出垃圾填埋场，并且根据排水检测可进行多次清洗；最后撤出加药系统，如此完成了垃圾填埋场的无害化降解，通过加药管添加催化剂的方式，加快了垃圾无害化降解的过程，解决了现有垃圾填埋场中有害物的降解速度慢的问题。
进一步地，在本实施例中，为了提高垃圾填埋场无害化后的结构强度，降低后续土地开发中的沉降率，在步骤S3与步骤S4中，还包括通过加药系统向垃圾中添加药剂Ⅲ，药剂Ⅲ包括生石灰粉、粉煤灰、铁屑和洁净水。洁净水可以是自来水或雨水或湖泊水或江水。
在本实施例中，为了提高垃圾厌氧反应菌种的产生并加快垃圾厌氧反应的速度，催化剂Ⅰ的配比按照在1立方米经厌氧消化过的猪粪水中掺入100克酵素、500克铁屑，并按10:1的体积比向猪粪水中添加洁净水稀释而成。其中催化剂Ⅰ的用量是每次每立方米垃圾加0.2立方米的催化剂Ⅰ；加入如此配方的催化剂Ⅰ后，在垃圾中产生大量的厌氧产酸菌、厌氧氨化菌、厌氧纤维素降解菌和厌氧甲烷菌，初期厌氧产酸菌把各种复杂有机物如碳水化合物进行厌氧降解，生成游离氢、二氧化碳、氨、甲酸、乙酸等产物等，接着厌氧氨化菌分解蛋白质产生氨，基质中含氮水解性物质在厌氧氨化菌的作用下迅速水解，为甲烷菌的生长提供前体物质，厌氧纤维素分解垃圾内的纤维素，也为甲烷菌的生长提供了前体物质，最后厌氧甲烷菌利用前面产生的乙酸、甲酸、氢和二氧化碳形成甲烷。
为了进一步吸附垃圾中残留有害物残留的部分无机盐和重金属离子，提高垃圾无害化的标准，本实施例中催化剂Ⅱ的组份为煤灰、铁屑、和洁净水，其中煤灰和铁屑的质量比为100:1，并被稀释到混合物含水率90％，其中催化剂Ⅱ的用量为每次每立方米垃圾投加0.3立方米的催化剂Ⅱ；为了进一步提高垃圾填埋场无害化后的结构强度，本实施例中药剂Ⅲ中，生石灰粉、粉煤灰和铁屑的质量比为25:25:1，并被稀释到符合注浆要求的含水率，本实施例中药剂Ⅲ含水率60％。为了形成较好的厌氧环境，促进各类厌氧菌的产生，在本实施例中，在添加催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的两个步骤中，对整个加药系统进行密闭处理，防止氧气进入，不利于厌氧菌的生长和繁殖。在本实施例中，采用本领域技术人员所熟知的密闭处理办法对加药系统进行密闭处理，故在此对密闭方式不做详细描述。
根据垃圾的主要构成物的不同，以及存放年份的不同，上述催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ及药剂Ⅲ在具体实施时其配方和用量有所不同。对此，本实用新型在其它实施例中调整了相应的配方比例及用药量，对催化剂Ⅰ均能达到提高垃圾厌氧反应菌种的产生并加快垃圾厌氧反应的速度的效果，催化剂Ⅱ调整了相应的配方比例及用药量也都能达到进一步吸附垃圾中残留有害物，提高垃圾无害化的标准，药剂Ⅲ调整了相应的配方比例及用药量也都能进一步提高垃圾填埋场无害化后的结构强度，通过添加上述催化剂和药剂，加快了垃圾无害化降解的过程，解决了现有垃圾填埋场中有害物的降解速度慢的问题。对其它实施例中催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ及药剂Ⅲ的具体配方和用量进行列表如下，药剂Ⅲ的用量根据加药管的数量及管径确定，其与垃圾之间无配比关系，所以在没有列出。
其它实施例催化剂配方及用量表
进一步地，为了提高垃圾中的有益于厌氧反应的细菌浓度，在步骤S2与步骤S3之间，还包括将垃圾填埋场排出的渗滤液在厌氧条件下回灌到垃圾填埋场内。在本实施例中，将导出的渗透液通过加药管装置回灌到垃圾填埋场内，回灌量为导出垃圾渗透液的50％，通过回灌到垃圾填埋场的渗透液提高垃圾中的有益于厌氧反应的细菌增长率，通过前述在此阶段对加药系统进行密闭处理，让渗滤液在厌氧条件下回灌到垃圾填埋场内。
进一步地，为了促进垃圾中有机物的降解速度，步骤S2阶段还添加有酸或碱，通过酸碱调节垃圾内的PH值，本实施例中，在添加催化剂Ⅰ时，辅助添加酸或碱以控制垃圾内PH值在6.5～7.8之间，添加的酸碱溶液为现有技术中常见的酸性溶液(例如碳酸类等)和碱性溶液(例如氢氧化物溶液)，在此不做具体描述。通过酸碱调节垃圾内的PH值，有利于垃圾无害化的生化反应，促进垃圾厌氧反应菌种的产生并加快垃圾厌氧反应的速度，提高了垃圾中有机物的降解速度。
进一步地，为了促进垃圾中有机物的降解速度，步骤S2阶段还可以添加冷水或热水，通过冷水与热水来调节垃圾内部温度。在本实施例中通过冷水或热水让垃圾填埋场内部温度保持在40℃～60℃之间，有利于垃圾无害化的生化反应，促进垃圾厌氧反应菌种的产生并加快垃圾厌氧反应的速度，提高了垃圾中有机物的降解速度。
进一步地，为了促进垃圾中有机物的降解速度，步骤S2阶段还可以添加洁净水。在本实施例中，通过增加雨水或自来水，使得垃圾无害化处理过程中垃圾含水率不低于80％，有利于垃圾无害化的生化反应，促进垃圾厌氧反应菌种的产生并加快垃圾厌氧反应的速度，提高了垃圾中有机物的降解速度。在其他实施例中，还可以通过再回灌渗滤液来提高垃圾含水率。
进一步地，为了提高垃圾无害化的标准，步骤S3阶段还可以添加酸或碱，通过酸碱调节垃圾内的PH值。本实施例中，在添加催化剂Ⅱ时，辅助添加酸或碱以控制垃圾内控制PH值在6.5～7.8之间，添加的酸碱溶液与前面步骤相同，为现有技术中常见的酸性溶液(例如碳酸类等)和碱性溶液(例如氢氧化物溶液)，在此不做具体描述；通过酸碱调节垃圾内的PH值，有利于催化剂Ⅱ吸附垃圾中残留有害物，提高垃圾无害化的标准。
进一步地，为了提高垃圾填埋场无害化后的结构强度，本实施例在添加药剂Ⅲ时，也可以添加酸或碱，通过酸碱调节垃圾内的PH值。本实施例中，辅助添加酸或碱以控制垃圾内控制PH值在6.5～7.8之间，添加的酸碱溶液与前面步骤相同，在此不做具体描述；通过酸碱调节垃圾内的PH值，有利于药剂Ⅲ填充垃圾无害化后的内部空隙并提供垃圾填埋场的结构强度。
进一步地，为了进一步提高垃圾无害化的标准，在撤出加药系统前还可通过加药管装置向垃圾内部导入压缩空气。在本实施例中，在雨水对垃圾填埋场内的有害物质进行浸泡和冲洗后，导入0.4bar的压缩空气，使垃圾中的有害残留气体排出，通过检测排出气体中有害气体含量，准确掌握垃圾无害化过程。
在本实施例中，前述所采用的垃圾填埋场快速无害化处理装置，包括加药系统1、渗滤液排放装置3和废气回收装置2，加药系统1包括药剂制备贮存装置101、药剂注入及计量装置102和加药管装置103，加药管装置103设置在垃圾填埋场内，加药管装置103的末端设置有废气出口和渗滤液出口，废气出口与废气回收装置2连接，渗滤液出口与渗滤液排放装置3连接，便于对有机物分解后的渗滤液及废气进行处理。在垃圾中设置加药系统1便于药剂投放，促进垃圾内有机物的降解速度。
进一步地，为了促进垃圾内有机物的降解速度，加药管装置包括设置在垃圾堆内的加药管，加药管呈管状体，管壁上设置有漏孔。在本实施例中，垃圾堆内均匀布置有加药管，药剂通过加药管管壁的漏孔进入到垃圾内，让药剂在整个垃圾填埋场内分布均匀，促进垃圾内有机物的降解速度。
进一步地，为了促进垃圾内有机物的分解速度，还包括渗滤液处理装置4，渗滤液排放装置3末端连接到三通阀的入口端，三通阀的两个出口端中的一个连接到渗滤液处理装置4，三通阀的两个出口端中的另一个连接到加药管装置103，以便于将垃圾填埋场里排出的静虑液回灌到垃圾填埋场内，提高垃圾中的有益于厌氧反应的细菌浓度。
进一步地，为了节约能源，促进废气利用，对垃圾分解中所产生的废气通过废气回收装置2与渗滤液处理装置4连接，作为渗滤液处理装置4的热能使用。在本实施例中，通过厌氧状态促进垃圾降解，产生了大量的沼气，可以作为渗滤液处理装置4的热能使用或其它装置的热能应用，达到节能环保的效果。
进一步地，为了提供较好的厌氧条件，促进垃圾降解，在本实施例中，垃圾填埋场快速无害化处理装置还包括密封装置，密封装置为在填埋垃圾填埋场表层设置的不透气薄膜。在本实施例中，通过设置聚乙烯薄膜对填埋垃圾填埋场进行覆盖，为垃圾的降解提供较好的厌氧环境。
为了能够快速可靠的在垃圾堆内布置加药管，本实施例中布置加药管的方法，包括以下步骤：
R1：设定钻杆轨迹，钻杆轨迹包括造斜线段、水平段和出口段；
R2：将钻杆插入造斜线段，完成造斜线段的钻孔；
R3：转动钻杆，向前进给，完成水平段的钻孔，让钻杆到达出口段；
R4：在出口段，将钻头更换为加药管，沿钻孔方向反向运动，完成加药管布置。
本实施例在具体实施中采用精度为0.1％mm的导向雷达完成对钻杆轨迹的设定，包括造斜线段、水平段和出口段；钻杆轨迹的第一段是造斜线段，控制钻杆的入射角度和钻杆斜面的方向，缓慢插入而不旋转的钻杆，使钻杆沿着设定的造斜线段钻进；当钻杆达到造斜线段末尾处，旋转钻杆，并提供进给力，钻杆就能沿水平直线钻进，在本实施例中，在钻杆上安装有轨迹探测仪器，能够适时控制钻杆轨迹，由于通过轨迹探测仪器来控制钻杆轨迹为本领域技术人员所熟知的技术手段，所以在此不作详细描述；钻杆沿水平段钻削到达出口段后，完成钻孔工序。接着取下钻杆，换上加药管，按钻孔方向回拉，即完成了加药管的布置，在本实施例中，从下往上形成多层布浆孔阵的加药管，以便于提高垃圾降解速度。
本实用新型通过对生活垃圾填埋场中的垃圾采取投加催化剂和药剂的方式，对垃圾的自然无害化过程进行主动干扰并加快垃圾无害化进程。在本实施例中，近100万立方米的垃圾填埋场通过投入催化剂和药剂加快处理，不到一年时间，其垃圾填埋场内有机质含量降低至不到5％，而传统的无害化自然降解需要20年左右，通过本实用新型的方法和装置极大的提高了垃圾内有害物降解速度。
上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。