一种填埋气场内-场外联合处理的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种填埋气场内-场外联合处理方法。
【背景技术】
[0002] 填埋是我国城市垃圾最主要的处理方式，占处理量的70%以上。在填埋的过程中， 垃圾中的可降解有机质降解产生大量的填埋气。填埋气的主要成分是甲烷（50% -65% ) 和二氧化碳（30% -40% )，此外还含有硫化氢、硫醇、氨气、烃类、氯化物、硅氧烷等。这些气 体将会对周围环境造成污染，甚至可能引发爆炸事故。另一方面，由于填埋气富含甲烷，是 一种具有较高品味的生物质能源，对其进行资源化不但可以减少污染性气体排放，减少大 气污染，还可以实现资源回收，创造一定的经济价值。
[0003] 目前常用的填埋气处理技术包括溶剂吸收技术、生物净化技术、深冷处理技术、膜 分离技术和吸附分离技术等。例如，公开号为CN 103159580A的中国发明专利申请文献公 开了一种净化提浓垃圾填埋气中甲烷的方法，此方法包括以下步骤：（1)垃圾填埋气压缩 工序；（2) TSA工序；（3)耐硫催化脱氧工序；(4)脱酸气工序；(5)提浓工序。脱酸气工序可 选用变压吸附（PSA)、碱洗、MDEA或者低温甲醇洗涤，脱除气体中的C02、S02和大部分H2S ; 所述的提浓工序是将甲烷浓缩、分离氮气组分。
[0004][0005][0006] 这些场外预处理技术存在的主要问题有：①处理过程导致约3%的甲烷损失；② 从填埋气分离的CO2往往又被释放至大气环境，导致全球温室效应；③一次性投资和运行维 护较高，增加了填埋气的利用成本。尤其是高昂的经济成本，成为制约填埋气资源化的重要 因素。因此，开发低成本的填埋气净化技术对于促进填埋气的资源化利用，降低填埋场的运 营成本具有重要的意义。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种填埋气场内-场外联合处理方法，净化填埋气的同时固定气体中 的二氧化碳，提高释放气体的质量。
[0008] -种填埋气场内-场外联合处理的方法，包括如下步骤：
[0009] (1)在垃圾填埋场内的垃圾填埋器中，在生活垃圾填埋层中间隔设置新鲜生活垃 圾焚烧炉渣颗粒层，生活垃圾填埋层产生的填埋气由对应设置在垃圾填埋层上方的新鲜生 活垃圾焚烧炉渣颗粒吸收气体中酸性气体组分，进行原位净化；
[0010] (2)原位净化后的填埋气送入垃圾填埋场外的净化填料塔内，在净化填料塔内设 置若干层由风化生活垃圾焚烧炉渣颗粒构成的填料层，填埋气向上依次通过各层填料层， 经填料层的风化生活垃圾焚烧炉渣颗粒多次净化吸收后由塔顶排出。
[0011] 本发明可提高填埋气甲烷含量，并且可以固定填埋气中二氧化碳，由具有原位净 化填埋气功能的垃圾填埋器和填埋气净化填料塔组成。垃圾填埋器设有填埋气净化固碳层 和位于该固碳层上下的生活垃圾填埋层，填埋气净化填料塔以经过风化处理的生活垃圾焚 烧炉渣作为填料。本发明以新鲜生活垃圾焚烧炉渣作为填埋器中间层和覆土层，利用新鲜 生活垃圾焚烧炉渣的酸缓冲能力原位固定填埋气中的〇)2等酸性气体组分，利用经过风化 处理的生活垃圾焚烧炉渣的酸缓冲能力和强吸附能力进一步去除填埋气中CO2和其他微量 气体，从而提高填埋气中的甲烷含量，提升填埋气的资源化品味。
[0012] 优选地，所述填埋气在净化填料塔内的停留时间为6~10小时。
[0013] 优选地，净化填料塔内将填埋气流速控制在0. 3-0. 5m/h。
[0014] 优选地，净化填料塔内温度控制在20-35 °C。
[0015] 优选地，本发明方法通过填埋气场内-场外联合处理的装置完成，装置包括位于 垃圾填埋场内的垃圾填埋器和位于垃圾填埋场外的净化填料塔，
[0016] 所述垃圾填埋器包括壳体、位于壳体顶部的出气口、位于壳体内的至少两层生活 垃圾填埋层、对应设置在每层生活垃圾填埋层上的固碳层，所述固碳层为新鲜生活垃圾焚 烧炉渣颗粒；
[0017] 所述净化填料塔包括塔体、分别位于塔底下部的气体进口和顶部的气体出口、位 于塔体内且设于气体进口和气体出口之间的至少两层填料层、位于相邻两填料层之间的雾 化加湿装置，所述填料层为风化生活垃圾焚烧炉渣颗粒；
[0018] 所述垃圾填埋器的出气口与净化填料塔的气体进口之间由带有风机的管道连接。
[0019] 优选地，位于两个生活垃圾填埋层之间的固碳层的厚度与与之相邻的两个生活垃 圾填埋层的总厚度比为1:3~3. 5位于顶层的固碳层的厚度为20~30cm。
[0020] 位于两个生活垃圾填埋层之间的固碳层的厚度与相邻两个生活垃圾填埋层的总 厚度比经试验结果表明，厚度比过低，填埋气原位净化效果明显降低。厚度比进一步提高， 将影响填埋场垃圾处理容量，降低填埋气的产生速率。
[0021] 优选地，位于两个生活垃圾填埋层中间的新鲜生活垃圾焚烧炉渣颗粒的粒径不大 于20mm(进一步优选为10~20mm);位于顶层的新鲜生活垃圾焚烧炉渣颗粒的粒径为10~ 40_。采用新鲜生活垃圾焚烧炉渣是因为其含有较强的酸缓冲能力，对于填埋气中的酸性 气体具有很好的固定作用。通过试验结果表明，位于两个生活垃圾填埋层中间的新鲜生活 垃圾焚烧炉渣颗粒粒径越小，比表面积越大，对填埋气的原位净化能力也越强。但是，太小 的颗粒粒径容易因为渗滤液的渗流导致空隙堵塞，影响填埋气在填埋场内的流通。粒径为 10-20mm既可以保证一定的原位净化效果，也可以保证填埋气的流通。
[0022] 同样，位于顶层的新鲜生活垃圾焚烧炉渣颗粒越小，有利于填埋气的净化效果。然 而，颗粒太小不易于填埋气的导出，也可能受到填埋气上升动力的冲击，导致结构遭受破 坏。
[0023] 优选地，壳体内底层生活垃圾填埋层的下方还设有碎石层，碎石层的厚度为5~ 10cm，碎石为粒径为10~50mm的烁石。
[0024] 优选地，所述填料层的厚度为100~150cm。
[0025] 优选地，所述风化生活垃圾焚烧炉渣颗粒的粒径不大于10_。进一步优选为5~ 10mnin
[0026] 生活垃圾焚烧炉渣经适度风化处理后，其吸附性物质含量增加，提高了炉渣的吸 附能力，对填埋气中大量的有机气体进行吸附去除。同时保留了部分的酸缓冲能力，可进一 步去除填埋气中酸性气体。实验结果表明，炉渣颗粒越小，其吸附能力越强。然而，炉渣颗 粒太小，有可能造成填埋塔炉渣填料层的流化作用。一方面，炉渣填料的流失较为严重，另 一方面，造成填埋塔的阻力增大，提高了装置的能耗。
[0027] 通过实验结果表明，当填料层厚度为100_150cm时，可以达到较好的填埋器净化 效果。填埋层厚度太小，处理效率不理想。填料层厚度进一步增加，对处理效率的提高效果 不明显，反而提高了装置的阻力。
[0028] 优选地，所述塔体底部带有蓄水池，所述雾化加湿装置与蓄水池之间由水栗连通。
[0029] 优选地，所述雾化加湿装置包括水平贯穿塔体的主管以及均匀设置在主管上的若 干喷嘴。
[0030] 优选地，连接垃圾填埋器和净化填料塔的管路上设有流量计，方便对送入净化填 料塔内的填埋气进行流量控制。
[0031] 优选地，所述垃圾填埋层及填料层均设置两层。塔体的气体进口位于底层填料层 下方。
[0032] 填料层填料湿度控制在4. 5% -5. 5%，有利于提高填埋气与炉渣的反应速度，提 升处理效果。填料层顶层不进行加湿，利于去除填埋气的水分，并进一步提高处理效率。
[0033] 填埋器构建时，保证填埋器中垃圾层和新鲜生活垃圾焚烧炉渣中间层的厚度比为 1:3-3. 5,炉渣的颗粒大小〈20_。填埋气产生后，经过新鲜生活垃圾焚烧炉渣中间层原位净 化，酸性气体含量大幅减少，甲烷含量有所提高。经过原位处理的填埋气通过风机引入风化 生活垃圾焚烧炉渣填料塔进一步处理。根据填埋器的产气量，调节风机的流量，将填埋气流 速控制在0. 3-0. 5m/h，使填埋气在填料塔中停留时间不少于6h，优选6~10小时。同时，不 断观察填料含水率，并通过雾化加湿装置调节填料含水率（4. 5% -5. 5% )。填料塔温度控 制在20-35Γ，保证传质的速度和吸附的有效性，最终可使填埋气中甲烷含量达98%以上， 满足填埋气发电要求。
[0034]与传统技术相比，本方法利用填埋场垃圾填埋器+风化生活垃圾焚烧炉渣填料塔 的组合工艺处理填埋气，提升填埋气的资源化品味。该工艺以新鲜生活垃圾焚烧炉渣替代 黏土类材料或膜材料，作为填埋器的覆盖层，节省了大量的粘土资源和经济成本。以风化的 生活垃圾焚烧炉渣作为填料塔填料，更是一种以废治废的方法。新鲜的生活垃圾焚烧炉渣 具有较强的酸缓冲能力，对于填埋气中的酸性气体具有很好的固定作用；风化的生活垃圾 焚烧炉渣具有很强的有机气体吸附能力，可以进一步去除填埋气中的有机气体杂质，提高 填埋气的资源化水平。经场内-场外联合处理后，填埋气中酸性气体和有机气体含量均明 显降低，甲烷浓度可达98%以上，基本满足发电等再利用要求。传统的填埋气处理，运行成 约为0. 15元/m3。使用本方法，处理成本可降至0. 03元/m3,大大降低了填埋气预处理的成 本。
[0035] 炉渣中的碱性物质可以固定填埋气中的酸性气体（如二氧化碳、硫化氢），而炉渣 的吸附能力可以进一步去除填埋气中的其他微量气体，对于填埋气具有净化作用，并且可 以减少填埋场CO2的释放。本发明以新鲜的生活垃圾生活焚烧炉渣作为填埋场中间层和覆 盖层材料，原位净化填埋气。同时，利用风化的生活垃圾焚烧炉渣为填料，进一步场外净化 填埋气，降低填埋气的CO2释放，提高填埋气的资源化水平。
[0036] 新鲜生活垃圾焚烧炉渣和风化的生活垃圾焚烧炉渣的XR