专利名称：单元封闭式废弃物处理及生物发电,余热利用系统的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种对环境不造成污染的垃圾填埋方式及将生物降解产生的气体抽出发电并将余热存储利用的方法.本发明属于垃圾填埋及垃圾填埋气的综合利用技术范围。有着广泛的社会效益和经济效益。本技术是将垃圾完全密封在不渗水，不透气的高聚物材料的密封装置中，因而不会造成对地下水的污染及对大气的污染.本技术可以将垃圾降解产生的气体全部回收利用，发电并网.垃圾是地球上唯一不断增长的可再生资源。将垃圾妥善处理使之成为不断产生的清洁能源是本发明的特点。本系统还包含了一个余热的存储及输送装置.可以作为向建筑物供暖或提供热水的来源.本系统符合实施温室气体减排项目的各项指标，可以进入碳交易市场，将取得的减排量，转让给欧美国家.采用本技术，日处理等量垃圾的一次性投资是垃圾焚烧方式的10% -20% .垃圾填埋场封场后，没有异味排放，对周边居民没有影响。垃圾填埋气被用于回收发电之后土地可以再度开发利用，是一个没有环境污染又可以将垃圾转化为清洁能源的发明专利.
背景技术：
中国2008年城市的垃圾产生量是1.55亿吨.垃圾填埋处理占82. 7 %，焚烧占 15%,还有一些其他的处理方式。垃圾焚烧会产生二恶英，日本琦玉县发现蔬菜被二恶英污染，越南二恶英产生畸形婴儿.二恶英是当今世界上毒性最大的物质，急性中毒可迅速致人死亡。二恶英会致癌、 致畸、致突变；二恶英是亲脂性的，一旦摄入生物体就很难排出，还会影响下一代.二恶英没有作用域值，不需要达到一定的剂量，只要它存在，就有毒性，既只要能检测出二恶英来， 就会对人体、对生态环境产生有害结果.二恶英不会在自然界中生成，它是由含氯物质在加热或焚烧O60-300摄氏度) 过程中产生的.目前，已知二恶英生成量的95%是在生活垃圾焚烧过程，及医疗废弃物焚烧过程中产生的.二恶英稳定性极强，不能自然降解，因而是不可逆的.也就是说，只要焚烧垃圾，二恶英对自然界的污染就会日趋严重，既悬浮于空气中，存在于土壤和水中的二恶英就会越来越多，不会减少或消失.另外垃圾焚烧过程产生的二恶英污染范围是非常大的.二恶英从焚烧炉的烟道冒处后，不可能被地心引力立即吸着在焚烧炉周围，而是悬浮于空气中，随着风向，风力的不同及大小覆盖一个相当大的范围.日本的垃圾分类做的非常细，垃圾焚烧炉内的温度均高于800摄氏度。但烟道内的温度会逐渐下降，二恶英会在烟道中再度生成。目前，日本垃圾焚烧厂已经从6000多家减少到1400多家，发达国家的垃圾焚烧场也在陆续关闭.垃圾焚烧在中国遭到学者，环保人士及民众的抵制。致使有些城市投资几个亿的垃圾焚烧场没有点火。造成资金的浪费而垃圾却未能及时处理。有些垃圾焚烧场投入使用， 但中国垃圾热值太低，含水量太大，必须添加燃油才能使其燃烧及保证炉内温度；这样不仅使垃圾焚烧的成本上升而且造成能源的损耗和更大的污染。
中国目前使用的垃圾填埋方式要占据很大的土地资源，垃圾填埋后其中的大量有机物在适宜的温度和湿度下，经过一系列的物理、化学变化和生物降解，产生大量填埋气体，包含甲烷、二氧化碳、氮气和氧气等等。其中甲烷所产生的温室效应是二氧化碳的21 倍，属于《京都议定书》中规定要减排的六大温室气体之一。这些气体具有可燃性，若不及时处理会引起气体会引起火灾、爆炸等事故。目前中国垃圾填埋场采用较多的方式是边填埋边铺设管道，将垃圾生物降解过程中产生的气体引出，直接释放到空气中.这种处理方式不仅造成对大气的污染，且垃圾填埋气产生的恶臭会严重影响附近居民的正常生活.有的垃圾场产生的环境污染使直线距离2公里内的居民需要整体搬迁，也在相当大的面积上影响了土地利用率.因为垃圾填埋场没有完全密封，垃圾渗滤液严重污染了地下水、地表水和土壤。建设部的一项调查表明，全国600多座城市，有三分之一以上被垃圾包围。全国城市垃圾堆存累计侵占土地5亿平方米，相当于75万亩。另外一种对垃圾填埋气的处理方式是沼气发电.文献报道，广州能源研究所已实现了采用生物质气化技术、燃气净化技术、燃气内燃机发电技术及污水循环再利用技术为核心的生物质气化发电系统的产业化开发，目前已建成总装机容量8MW的生物质气化电站。单个电站的最大装机规模达到6MW。开发的500kW燃气机组在使用低热值燃气(低于5000kJ/m;3)，高焦油、粉尘含量的情况下发电效率达到四％，年运行时间可达7000小时。 如采用填埋气作为燃料，发电效率有望达到32 35%，运行时间可达8000小时以上.沼气发电项目运行后，可妥善处理部分沼气，降低有害气体对填埋场内工作人员及周边居民造成的危害.但是由于垃圾体不是100%密封的，产生的气体也不是100%被回收，所以垃圾场周边仍会受到异味的影响.事实上，燃气机组在运行过程中，除发电之外，会产生大量的热.目前运转的发动机组将这些热排放到空气中去了，造成能源的浪费也加大了温室效应·中国每天产生大量生活垃圾，且按8%的生长率上升.垃圾围城已经出现，又不能焚烧.当务之急是找到一个垃圾处理的正确方式.“全封闭式废弃物处理及生物发电余热利用系统”是一个没有环境污染又可以将垃圾转化为清洁能源的发明专利.
发明内容
1、用不漏水，不透气，抗穿透极强的高聚物材料将垃圾堆体完全密封。垃圾填埋场是由一个个这样的独立单元组合而成。这种填埋方式是为了保证防渗材料不会在大面积非均勻力的作用下产生撕裂；同时，如果发生了渗漏可以在这个具体单元解决，不影响其它单元及整个垃圾处理场。单元组合填埋方式可实现垃圾填埋场的循环利用。2.分类，紧实，分层填埋。这种填埋方式是为了节省空间，并降低填埋过程中异味的产生。3、本专利包含了一个雨水排放系统及渗滤液收集系统。垃圾填埋场渗出的含有污染物的渗滤液在封闭的状态下导入污水处理系统统一处理，不会造成对地下水的污染。4.本专利包含了一个垃圾填埋气负压收集系统将填埋气收集利用，同时可消除闷烧、爆炸等安全隐患，消除填埋气异味对周边居民造成的危害。5.本专利包含了一个垃圾填埋气发电装置，将垃圾山内部的垃圾填埋气抽出-净化-分类-分储-发电-并网。为城市提供符合环保要求的绿色能源。采用本发明，发电效率可达到40% -50%,全天候运行.6.本专利包含了一个将余热吸收，存储及输出的系统，将燃气机组在运行过程中产生的热用于蔬菜大棚的供暖或民用热水。余热的综合利用是本专利的发明之一.
具体实施例方式具体实施方式
包含以下10个部分垃圾填埋单元2.密封衬层系统3.雨水排放系统4.渗滤液收集及处理系统5.垃圾填埋气收集系统6.垃圾填埋气清洁及分离系统7.垃圾填埋气发电机组8.余热利用系统9.自动控制系统10.封场每个部分都是为了解决在垃圾填埋及垃圾填埋气利用过程中所遇到的具体问题而设计的。6. 1.按垃圾填埋单元独立填埋，实现垃圾填埋场循环使用用不漏水，不透气，抗穿透极强的高聚物材料将垃圾堆体按一个个单元完全密封。 垃圾填埋场是由一个个这样的独立单元组合而成。这种填埋方式是为了保证防渗材料不会在大面积非均勻力的作用下产生撕裂；同时，如果发生了渗漏可以在这个具体单元解决， 不影响其它单元及整个垃圾处理场。单元组合填埋方式可实现垃圾填埋场的循环使用。分类，紧实，分层填埋。每天的填埋区不宜过大，保持在长120米，宽14米，高4米左右；可容纳的垃圾量约为2500吨-3000吨，用推土机、滚轧机和压路机将垃圾压缩到每立方米大约 900公斤然后用15厘米左右的土覆盖，压实或用防水布、喷雾覆盖纸等来代替覆盖土。相邻的填埋区排列成行，层层相连。这种填埋方式是为了节省空间，并降低填埋过程中异味的产生。6. 2.密封衬层系统密封衬层系统可以防止垃圾与外部土壤，特别是与地下水的接触。衬层通常是用经久耐用的、不易穿透的合成塑料如聚乙烯、高密度聚乙烯和聚氯乙稀制成。厚度约 1.0-2. 5毫米。塑料衬层的两侧垫一层土工织物垫层，以保护塑料衬层免被岩石和砂砾层刺破。6. 3.雨水排放系统通过塑料排水管和雨水衬垫，将垃圾填埋场区域内的水收集起来导入填埋场地基外围的排水沟中。排水沟沿垃圾填埋场的地基挖掘.排水沟为混凝土或砂砾内衬结构，它将水排放到垃圾填埋场旁边的收集池里。在收集池里，悬浮的故土颗粒将沉降下来。定期对水质进行测试，一旦水质通过测试，则可以将水抽出利用或排到场外.6. 4.渗滤液收集及处理系统
垃圾生物降解时会产生气体和水.当水通过垃圾渗透时，就会有一些污染物，如有机和无机化学品，金属以及分解产生的生物废物溶解在水，这种含有溶解污染物的液体称为渗滤液。通过穿孔管道收集渗滤液，在封闭的状态下导入污水处理系统统一处理，不会造成对地下水及空气的污染。对收集池中的渗滤液进行检测，以确定各种化学指标是否达标.如生物和化学需氧量、有机化合物、PH值、钙、镁、铁、硫酸盐和氯化物等.6. 5.垃圾填埋气收集系统因为垃圾填埋场是密封的，填埋场内的细菌在无氧或厌氧条件下对垃圾进行分解，产生垃圾填埋气。其成分为50%左右的甲烷；45%左右的二氧化碳，及少量的氮气和氧气等混合气体。甲烷可能引发燃烧甚至爆炸，必须从垃圾堆体中清除。为此需要建立一个垃圾填埋气负压收集系统将填埋气收集利用，同时可消除闷烧、爆炸等安全隐患，消除填埋气异味对周边居民造成的危害。6. 6.垃圾填埋气清洁及分离系统因为垃圾填埋气抽出时是混合气体，必须分离清洁后才能利用。垃圾填埋气清洁及分离系统将提取甲烷气，分开存储，清洁后的气体送入发电机组发电。6. 7.垃圾填埋气发电机组垃圾填埋气在发电机组中燃烧转化成热能，其中部分热能转化成电能。其转化率取决于发电机组.发电机输出的电能可以并入正常的商业电网。垃圾填埋气发电机组在欧美已经有成熟技术和设备，中国也已经有公司从事该领域的工作。6. 8.余热利用垃圾填埋气在发电机组中燃烧，部分热能转化成电能外剩余部分全部以余热的形式排出发电机组。这部分余热的温度较低，可用于蔬菜大棚的供暖或城乡居民热水、暖气供给等场合。6. 9.自动控制系统为保证抽取气体以及发电设备安全、稳定地运行，垃圾填埋气发电系统配备自动控制系统以及报警装置，工作人员可以随时检查发电机组运行情况，若出现异常，报警装置将提示工作人员，以便及时介入，作出相应处理。6. 10.封场当垃圾填埋场的一个单元填满后，用一层聚乙烯土工膜将其永久覆盖。再盖上一层约0. 6米厚的营养土。可以在营养土层上栽种花草等植被，以防止雨水和风造成的土壤流失。但不宜种植树、灌木或深扎根植物，以防止植物根穿透覆盖膜，接触到垃圾层.这种封场方式是为了确保垃圾填埋单元的密封性，并保证渗滤液不会渗出垃圾填埋场。以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并非以此局限本发明。因此，凡一切与本发明构造、装置、特征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换与修饰等，皆应仍属本发明的专利申请保护的范围之内。
权利要求
1.单元封闭式废弃物处理及生物发电，余热利用系统.其特征在于垃圾堆体按一个个单元完全密封且相互独立，这种密封形式可将填埋气按负压抽出发电.这种单元组合填埋方式可实现垃圾填埋场的循环使用。
2.根据权利要求1所述的单元封闭式废弃物处理及生物发电，余热利用系统。其特征在于用不漏水，不透气，抗穿透极强的高聚物材料将垃圾堆体按一个个单元完全密封，垃圾填埋场是由一个个这样的独立单元组合而成。当独立单元中的垃圾生物降解完成，垃圾填埋气被抽净之后，这个单元的剩余物可作为肥料出售，该单元的空间可再次填埋垃圾.
3.根据权利要求1所述的单元封闭式废弃物处理及生物发电，余热利用系统。其特征在于垃圾填埋气按负压抽出送入清洁及分离系统，提取甲烷气，分开存储，清洁后的气体送入发电机组发电。
4.根据权利要求1所述的单元封闭式废弃物处理及生物发电，余热利用系统。其特征在于垃圾填埋气在发电机组中燃烧转化成热能，其中部分热能转化成电能。发电机输出的电能可以并入正常的商业电网。
5.根据权利要求1所述的单元封闭式废弃物处理及生物发电，余热利用系统。其特征在于垃圾填埋气在发电机组中燃烧，部分热能转化成电能外剩余部分全部以余热的形式排出发电机组。本发明包含一个余热利用装置，可将余热输送给蔬菜大棚供暖或给建筑物供热水。
全文摘要
本发明公开了一种对环境不造成污染的垃圾填埋方式，用不漏水，不透气，抗穿透极强的高聚物材料将垃圾堆体按一个个单元完全密封，垃圾填埋场是由这样的独立单元组合而成。当独立单元中的垃圾生物降解完成，垃圾填埋气被抽净之后，这个单元的剩余物可作为肥料出售，该单元的空间可再次填埋垃圾以实现垃圾填埋场的循环使用。本发明公开了一种将生物降解产生的垃圾填埋气抽出发电并将余热加以利用的方法.本专利包含了一个垃圾填埋气负压收集系统，将收集的填埋气用于发电，同时可消除闷烧、爆炸等安全隐患，消除填埋气异味对周边居民造成的危害。本专利包含了一个将余热吸收，存储及输出的系统，将燃气机组在运行过程中产生的余热用于蔬菜大棚的供暖或民用热水。
文档编号B09B3/00GK102527699SQ20101059728
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者张炎, 张行伟, 王琼, 约翰·毕尔沃 申请人:张富德