一种垃圾填埋渗滤液反应装置的制作方法

本实用新型涉及一种垃圾填埋渗滤液反应装置。

背景技术：

我国垃圾有机质合量丰富，直接采用厌氧生物反应器操作容易受到高浓度有机酸抑制，产甲烷过程严重滞后，垃圾处理效果并不明显，研究发现好氧预处理可降低易降解有机物含量，协调垃圾水解酸化和产甲烷过程的平衡，减少病原微生物，并削弱部分难降解有机物内部化学键，提高城市有机生活垃厌氧处理降解效率和能源回收率。然而目前好氧一厌氧联合反应器的应用大多集中在高浓度有机废水、城市污水处理厂污混处理等方面，在生活垃处理方面明究与应用却比较少。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种垃圾填埋渗滤液反应装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种垃圾填埋渗滤液反应装置，其组成包括：反应填埋柱，所述的反应填埋柱采用有机玻璃制成，在所述的反应填埋柱的顶部设置有填埋气收集口和渗滤液回罐口，所述的填埋气收集口通过气体出口管与气体采集器连接，所述的反应填埋柱的底部设置有渗滤液排出口，所述的渗滤液排出口通过排出管与球阀连接，上层所述的反应填埋柱顶部还设有曝气口，所述的曝气口用于上层垃圾曝气通风，在所述的反应填埋柱内部的顶部和底部分别铺设有上渗滤液分散与集水层和下渗滤液分散与集水层，所述的反应填埋柱在填埋垃圾层的三分之一的高度处铺设有厚砾石层，且所述的厚砾石层的厚度为50mm，所述的上渗滤液分散与集水层中插入有温度传感器。

所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的曝气口与曝气管连接，所述曝气管的一端与流量计的一端连接，所述的流量计的另一端与电磁性曝气泵连接，且外界空气通过所述的电磁性曝气泵输送至所述的砾石层中，所述的曝气管上连接有压力表。

所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的曝气管的底部连接有一防滑挡板，且所述的曝气管随着所述的垃圾层的沉降而逐渐下降。

所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的反应填埋柱的内径为150mm，高度为650mm，可填充垃圾体积为11.5l。

本实用新型所达到的有益效果是：

1.本实用新型子啊上层反应填埋柱顶部还设有曝气口，曝气口用于上层垃圾曝气通风，反应填埋柱内部的顶部和底部分别铺设有上渗滤液分散与集水层和下渗滤液分散与集水层，以保证渗滤液的均匀分布，放置出水口堵塞，同时在上层曝气反应器在填埋垃圾层1/3高处铺设有砾石层，外界空气通过电磁性曝气泵输送至砾石层中，能够实现对上层垃圾的均匀曝气处理，另外，竖直曝气管的底端连接一防滑挡板，曝气管可随拉基层的沉降而逐渐下移，确保曝气孔始终处于砾石层中。

2.本实用新型将垃圾好氧预处理与厌氧生物反应器两种技术结合起来，有效改善了厌氧填埋环境下的酸抑制现象，促进反应器后期产甲烷过程快速启动和稳定甲烷化，回灌渗滤液是调节生物反应器运行效果的另一个重要参数.回流操作可提高垃圾层湿度，携带有机物和微生物进入垃圾层中，促进垃圾快速降解，降低渗滤液自身污染强度。

3.本实用新型好氧预处理可降低易降解有机物含量，协调垃圾水解酸化和产甲烷过程的平衡，减少病原微生物，并削弱部分难降解有机物内部化学键，提高城市有机生活垃圾厌氧处理降解效率和能源回收率，实现垃圾快速降解和甲烷化，与单一厌氧消化相比，通过高温好氧预处理后的污泥，甲烷产量可增加17％，气体中硫化氢的含量得到有效降低，经过24h高温好氧堆肥处理后的有机污泥厌氧消化效率提高，生物气产量可增加150％.

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是渗滤液水质变化曲线示意图；

附图3是甲烷浓度随填埋时间变化曲线；

附图4是垃圾层高度随填埋时间变化曲线；

图中：1、反应填埋柱，2、填埋气收集口，3、渗滤液回罐口，4、气体采集器，5、渗滤液排出口，6、球阀，7、曝气口，8、上渗滤液分散与集水层，9、下渗滤液分散与集水层，10、砾石层，11、温度传感器，12、流量计，13、电磁性曝气泵，14、防滑挡板，15、曝气管，16、垃圾层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

一种垃圾填埋渗滤液反应装置，其组成包括：反应填埋柱1，所述的反应填埋柱采用有机玻璃制成，在所述的反应填埋柱的顶部设置有填埋气收集口2和渗滤液回罐口3，所述的填埋气收集口通过气体出口管与气体采集器4连接，所述的反应填埋柱的底部设置有渗滤液排出口5，所述的渗滤液排出口通过排出管与球阀6连接，上层所述的反应填埋柱顶部还设有曝气口7，所述的曝气口用于上层垃圾曝气通风，在所述的反应填埋柱内部的顶部和底部分别铺设有上渗滤液分散与集水层8和下渗滤液分散与集水层9，所述的反应填埋柱在填埋垃圾层16的三分之一的高度处铺设有厚砾石层10，且所述的厚砾石层的厚度为50mm，所述的上渗滤液分散与集水层中插入有温度传感器11。

实施例2：

根据实施例1所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的曝气口与曝气管15连接，所述曝气管的一端与流量计12的一端连接，所述的流量计的另一端与电磁性曝气泵13连接，且外界空气通过所述的电磁性曝气泵输送至所述的砾石层中，所述的曝气管上连接有压力表。

实施例3：

根据实施例1或2所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的曝气管的底部连接有一防滑挡板14，且所述的曝气管随着所述的垃圾层的沉降而逐渐下降。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的垃圾填埋渗滤液反应装置，所述的反应填埋柱的内径为150mm，高度为650mm，可填充垃圾体积为11.5l。

实施例5：

(1)实验材料及组成成分：

填埋垃圾为人工配制垃圾，按照深圳市城市生活垃圾组成确定，填埋前垃圾经破碎预处理，控制粒度在5cm以下，反应柱内均装填垃圾4kg，填埋密度约为570kg·m-3，混合垃圾含水率54％，有机质质量分数为64％。

(2)反应器设计与运行操作：

实验采用模拟生物反应器填埋柱进行，反应器由有机玻璃制成，内径150mm，柱高650mm，可填充垃圾体积约11.5l，顶部设填埋气收集口和渗滤液回灌口，底部设有渗滤液排出口，上层曝气式生物反应器填埋柱顶部还另设曝气口，用于上层垃圾的曝气通风。反应柱顶部和底部分别铺设渗滤液分散与集水层，以保证渗滤液的均匀分布，防止出水口阻塞，上层曝气式生物反应器在填埋垃圾层1/3高度处铺设5cm厚砾石层，外界空气通过电磁性曝气泵输送至砾石层中，以实现对上层垃圾的均匀曝气处理.另外，竖直曝气管底端连接一防滑挡板，曝气管可随垃圾层的沉降而逐渐下移，确保曝气孔始终处于砾石层中。

实验共设置厌氧生物反应器和上层曝气式生物反应器2个模拟填埋柱，实验过程中温度控制在30℃，渗滤液进行原液回灌每次250ml，回灌频率根据渗滤液具体指标的变化进行相应调整，待c1反应器内渗滤液ph值大于7.0时，停止曝气处理，反应器转变为厌氧生物反应器运行。

(3)分析指标与分析方法：

模拟填埋柱共连续运行6个月，定期采集气体与渗滤液样品进行ch4、co2等气体指标的监测(1天1次～2天1次)以及cod、vfa、nh3、ph等水质指标的分析(1周2次～2周1次).其中，气体分析仪采用福利gc-9790，分析条件设定为：进样口温度50℃，柱温70℃，tcd检测器温度100℃，桥流110ma；水质指标中ph值的监测采用玻璃电极法，其余指标均依据标准方法进行测定。

实施例6：

厌氧生物反应器

本实验中，模拟填埋柱始终保持厌氧环境，垃圾降解速度缓慢，渗滤液水质较差.实验结果如图2所示，反应器内cod浓度在填埋初期迅速上升，20d内达到70000～80000mg·l-1的较高水平，随后维持稳定，至实验结束，仍未呈现降低趋势，且bod5/cod约为0.69，渗滤液可生化性较高.同cod相似，vfa浓度在快速增长阶段后保持缓慢增加趋势，逐渐累积到30000mg·l-1以上维持相对稳定.与之相对应，填埋柱后期渗滤液ph值滞留在5.20～5.25的酸性环境不能继续上升.此外，渗滤液内氨氮浓度增长缓慢，最高累积至1700mg·l-1，氨氮在总氮中所占比例为78％，远低于好氧处理填埋柱.

由于反应器内高浓度有机酸的大量累积，微生物代谢活动受到抑制，导致垃圾降解速度减慢，甲烷化过程受到不利影响.实验过程中填埋柱a1共累积产气35985ml，其主要成分为co2，几乎无甲烷气体产生.反应器连续运行184d，垃圾层沉降高度为5.4cm，且其沉降主要归结于前期垃圾自身重力下的压实作用，后期沉降速率较为缓慢.厌氧生物反应器减量化效果较差，垃圾呈现“青贮”状。

上层曝气式生物反应器

与厌氧生物反应器不同，上层曝气式生物反应器c1经过60d好氧预处理，有机酸累积现象得到有效缓解，垃圾降解速度明显加快，在好氧预处理结束时，渗滤液内cod、vfa浓度分别下降至20000mg·l-1和8600mg·l-1，相比最高浓度降低幅度达到60％以上.与此同时，渗滤液ph值在填埋初期快速下降至3.73后逐渐升高，曝气60d时达到7.0的预处理要求，填埋柱转为厌氧生物反应器运行.至实验结束，上层曝气式生物反应器内渗滤液cod、vfa浓度分别为14000mg·l-1和8900mg·l-1，bod5/cod约为0.49，可生化性较厌氧生物反应器有所降低，并且，模拟填埋柱c1内渗滤液氨氮浓度增长迅速，72d时达到3400mg·l-1的较高浓度并保持稳定，氨氮在总氮中所占比例由初始26％逐渐增加到92％，反应器c1原位脱氮能力远小于垃圾降解产生氨氮的能力，这可能与渗滤液回灌操作和曝气条件等因素的设置有关，相同结果在马泽宇等实验中也出现.整体来看，上层曝气式生物反应器中的垃圾降解程度大于厌氧生物反应器.

好氧处理还可调节有机垃圾内异养菌、产氢产乙酸菌与产甲烷菌之间的平衡，促进产甲烷环境的迅速建立，上层曝气式生物反应器停止曝气后，甲烷浓度迅速升高，最大增长速率达到每天8％，25d内即达到40％的较高浓度，至反应器运行184d时，填埋柱c1共累积产气104475ml，其中甲烷含量61976ml，浓度维持在60％左右，一般认为，甲烷浓度40％以上的填埋气具有较高利用价值，按照此要求推算可知，上层曝气式生物反应器c1内可回收甲烷量达到95％以上，具有较好的垃圾资源化效果.此外，上层曝气式生物反应器也加速了垃圾的沉降，实验过程中垃圾层总沉降高度11.5cm，沉降度高达28.75％，是厌氧生物反应器的2倍以上.

实施例7：

(1)单一厌氧环境条件下，高浓度vfa不断累积，厌氧生物反应器长期处于产甲烷抑制阶段；上层垃圾曝气预处理可有效缓解有机酸抑制现象，加速有机物水解酸化，促进产甲烷过程的快速启动和稳定甲烷化，是一种较优的填埋工艺。

(2)相比厌氧生物反应器，上层曝气式生物反应器运行比较复杂，操作效果受到多方面因素的影响和制约.为获得较优运行效果，上层曝气式生物反应器需进行曝气条件、渗滤液回灌操作等影响因素的优化，以实现垃圾的快速降解、能源的高效回收以及经济成本的降低。

(3)停止曝气初期，渗滤液回灌可能导致ph的再次下降对甲烷化过程产生一定抑制作用，反应器运行时可有选择地避免此过程的发生.具体抑制机理和恢复回灌标准则可作为进一步研究的重点。