一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法，属于城市生活垃圾处理与处置技术领域。它包括四个处理单元，分别为1#单元、2#单元、3#单元和4#单元；1#单元从底部到顶层依次为防渗衬层、碎石层、垃圾层和腐殖层；在1#单元中每隔10～20m的网格交汇点设置竖直向上的中心管通气系统；在1#单元的顶层腐殖层上覆盖HDPE土工膜，HDPE土工膜具有优异的防渗、防腐性能、化学稳定性好。所述的2#单元、3#单元和4#单元同1#单元，各单元按照时间顺序，依次处于填埋、稳定、开采阶段，交替使用。它加速了生活垃圾的稳定化程度，实现填埋场的循环可持续应用。

【技术实现步骤摘要】
一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法
本专利技术涉及城市生活垃圾处理与处置
，尤其涉及一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法。
技术介绍
填埋作为投资少、易管理、环境友好的生活垃圾处理技术形式以及固体废弃物唯一最终处置方式而广泛应用并不断发展。中国超过80％的城市生活垃圾采用填埋技术处理。填埋技术虽然普遍存在作业环境恶劣以及大气和水污染控制不理想的问题，但仍然是未来生活垃圾处理的主流方式。发达国家如欧盟、美国的城市生活垃圾处理已经向优先循环再生(recycling)、生物反应器填埋(bioreactorlandfilling)加速稳定以及稳定后开采资源化利用(reuse)的方向发展。生物反应器填埋技术是近几十年发展起来的一种新型生活垃圾填埋技术。生活垃圾填埋场通过渗滤液回灌、气体有组织输导等改善和强化微生物代谢和降解作用的方式，实现填埋场由单一堆填、与环境隔绝以及缓慢稳定化的传统运行模式和功能特点向人工强化调控的巨型生物反应器模式转变。北美固体废弃物组织对生物反应器填埋场的定义是有目的地控制和强化填埋场中的微生物反应，使垃圾中能降解的有机组分在封场后5～10年内完成稳定化过程的卫生填埋场。与其它填埋方式相比，生物反应器填埋能大大地加快垃圾降解与转化的速度和效率。国内对于生物反应器填埋场技术的研究起步较晚。20世纪末，徐迪明、李国建、何品晶、何若等(同济大学和浙江大学)开始了渗滤液回灌以及类似模拟生物反应器填埋场的实验室研究，取得了大量有关渗滤液回灌型生物反应器填埋的研究成果。美国Florida大学的TimothyG.Townsend等人在2012年采集了两个填埋场分别于1990、1992、1994、2002和2007年填埋的垃圾样品并进行了产甲烷生化势的实验室研究，证明样品衰减速率常数分别为0.47/年和0.21/年，虽然超过了美国EPA公布的传统填埋场衰减速率常数0.05/年，但与国内研究人员得出的生物反应器填埋场(湿填埋场)0.1-0.3/年的结果比较接近，说明垃圾样品实验室测定产甲烷生化势的分析方法对生物反应器填埋场衰减速率常数的估算具有重要的参考价值。美国是生物反应器填埋技术发展应用最早、最前沿的国家，根据上述最新研究成果不难发现，现有生物反应器填埋技术人工调控的力度有限，效果不理想：一方面渗滤液回灌量受填埋堆体渗透系数限制，通常只能达到一个较低的水平(0.1m/a左右)，所以有的生物反应器填埋场甲烷产量增幅不大；另一方面稳定化周期与传统厌氧填埋场相比虽然缩短2/3-3/4的时间(按照美国EPA对传统厌氧填埋场垃圾衰减常数0.05/年计算，半衰期需要13.8年，而现有生物反应器填埋场模式下衰减常数按0.3/年计算，半衰期需要2.3年，达到稳定仍需要5-10年)，但由于填埋设计使用寿命通常在10年左右，所以现有生物反应器填埋场还不能实现循环使用的模式。中国专利技术专利，公开号：CN1923382，公开日：2007年3月7日，公开了一种生活垃圾厌氧-好氧反应器循环操作填埋方法。步骤为：1)生活垃圾厌氧填埋，产生的渗滤液回灌至填埋层顶部布水；回收产生的填埋气；2)通过回灌，厌氧填埋达到一定技术指标，停止渗滤液回灌，对填埋层强制通风或自然通风；3)通风使填埋垃圾处于好氧或准好氧环境，去除垃圾层的高水分和恶臭气体，通风尾气导入渗滤液吹脱其中的氨氮；4)停止好氧或准好氧阶段。渗滤液另行处理，腐熟垃圾开采，经分选后资源化利用，填埋场地循环使用。其不足之处在于：填埋场的结构与传统填埋场没有区别，会出现回灌渗滤液分布不均导致局部稳定化过程缓慢，且当填埋场高度大于3m时强制通风时压降会很大，能耗增加；判断厌氧填埋转化为好氧填埋时机的技术指标过多，且不会同时出现；判定好氧稳定结束的技术指标未涉及生活垃圾固体样品本身的特性，而仅从渗滤液水质和填埋气成分两方面间接反映时不够直观和准确。中国专利技术专利，授权公告号：CN102441551B，授权公告日：2014.07.30，公开了一种基于生物反应器原理的垃圾填埋方法，其步骤包括垃圾填埋、渗滤液回灌、微生物降解生成填埋气、渗滤液收集和处理；当开始所述垃圾填埋步骤后，所述垃圾中滤出的渗滤液经收集和处理后，用于对所述填埋垃圾进行回灌，所述微生物降解过程开始并产生填埋气，产生的渗滤液经处理达标后外排。该专利技术中的垃圾填埋方法具有较强的生物降解功能，垃圾生物降解速度快、稳定化时间短、填埋气产量高、收集完全，无需渗滤液处理设施，节约成本。其不足之处在于：生活垃圾需要破碎后再混合，实践应用中投资大，费用高；渗滤液的处理步骤包括预处理、生物处理和膜深度处理，其中膜深度处理费用昂贵，管理复杂，且与前述“无需渗滤液处理设施”自相矛盾；垃圾稳定化全过程为厌氧稳定，相较于好氧稳定其稳定化周期更长，且没有考虑稳定化垃圾的开采及资源化利用；填埋场内的营养物质失衡时，在回灌的渗滤液中加入缺少的营养物质，这并不合理因为无法判断填埋场内营养物质是否失衡；填埋场中填埋垃圾内部的温度需控制在45～60℃，在实际应用中，垃圾内部的温度难以稳定在这个范围内。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有技术的生物反应器填埋场稳定化时间长的问题，本专利技术提供了一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法。它有利于控制填埋作业过程中的大气环境污染，并明显缩短生活垃圾填埋稳定化周期，结合填埋场开采和资源化利用可以实现填埋场的循环使用，同时不影响厌氧填埋气体回收生物质能，垃圾渗滤液通过水量平衡技术可以实现零排放。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种循环可持续的生活垃圾填埋场，包括四个处理单元，分别为1#单元、2#单元、3#单元和4#单元；1#单元从底部到顶层依次为高度为1～2m的防渗衬层，高度为0.15～0.20m的碎石层，高度为0.5～1.5m的垃圾层和高度为0.15～0.20m的腐殖层；在1#单元中每隔10～20m的网格交汇点设置竖直向上的中心管通气系统；在1#单元的顶层腐殖层上覆盖HDPE土工膜，HDPE土工膜具有优异的防渗、防腐性能、化学稳定性好。所述的2#单元、3#单元和4#单元同1#单元，各单元按照时间顺序，依次处于填埋、稳定、开采阶段，交替使用。优选地，所述1#单元的腐殖层之上依次设置高度为0.15～0.20m的碎石层，高度为0.5～1.5m的垃圾层和高度为0.15～0.20m的腐殖层，依次顺序循环，1#单元总高度不超过10米。碎石层能够布水导气，利用碎石层的碱度，缓冲垃圾层降解初期有机物水解酸化反应产生的挥发性脂肪酸(VFA)，通过微负压抽吸的手段，碎石层结合通气系统的中心管的结构有利于厌氧稳定阶段产生的厌氧气体收集，通过热电联产回收生物质能，且生活垃圾不需要破碎。优选地，在填埋单元底部的碎石层中设出水管，在填埋单元顶部的碎石层中设进水管，垃圾渗滤液通过所述的填埋单元出水管以重力或压力方式进入二相厌氧处理装置进水口，经过所述的二相厌氧处理装置厌氧预处理后通过回灌泵以压力方式进入所述填埋单元进水管，实现回灌。填埋单元底部的碎石层中的出水管将渗滤液排出进入调节池，经厌氧预处理后备用，可根据需要利用顶部碎石层中进水管回灌到具有导气布水作用的碎石层，促进微生物的降解过程。渗滤液通过二相厌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环可持续的生活垃圾填埋场，包括四个处理单元，分别为1#单元、2#单元、3#单元和4#单元；其特征在于，1#单元从底部到顶层依次为防渗衬层、碎石层(1)、垃圾层(2)和腐殖层(3)；在1#单元中设置竖直向上的中心管通气系统；在1#单元的顶层腐殖层(3)上覆盖HDPE土工膜，所述的2#单元、3#单元和4#单元同1#单元。

【技术特征摘要】
1.一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法，其步骤为：第一步、构建一种循环可持续的生活垃圾填埋场，所述生活垃圾填埋场包括四个处理单元，分别为1#单元、2#单元、3#单元和4#单元；并构建1#单元，1#单元从底部到顶层依次为防渗衬层、碎石层（1）、垃圾层（2）和腐殖层（3）；所述1#单元的腐殖层（3）之上依次设置碎石层（1）、垃圾层（2）和腐殖层（3），依次顺序循环，1#单元总高度不超过10m；在1#单元中设置竖直向上的中心管通气系统；在1#单元的顶层腐殖层（3）上覆盖HDPE土工膜，所述的2#单元、3#单元和4#单元同1#单元，各单元按照时间顺序，依次处于填埋、稳定、开采阶段，交替使用；在1#单元侧面边坡每隔10~20m水平距离在对应碎石层（1）内设置通风侧管，所述通风侧管顶部连通大气，所述的通风侧管采用穿孔管方式与对应碎石层（1）连通，进风口设置阀门，所述的通气系统的中心管通过碎石层（1）与通风侧管相通，所述中心管顶端管道上设有离心风机（10）和湿式流量计（5）；确保通风侧管所有的阀门处于关闭状态；第二步、调节池通过出水管回收1#单元底部的碎石层（1）内收集的渗滤液，输送到二相厌氧处理装置（11）处理；第三步、通过在底层和顶层的垃圾层（2）中分别设置的湿度传感器（6）监测垃圾层（2）中含水率的变化，当含水率低于75%时，开启回灌泵（9），将经二相厌氧处理装置（11）处理后的渗滤液出水回灌到填埋单元顶部的碎石层（1）内，水力负荷为0.1m3/(d‧m2)；当含水率高于90%时停止回灌；第四步、当湿式流量计（5）测定的周产气量降到最高周产气量的10%时，将填埋单元由厌氧稳定阶段转换到好氧稳定阶段；第五步、在好氧稳定阶段，调整渗滤液的回灌量，避免其阻碍氧气的扩散；利用填埋单元中设置的通气系统，开启通风侧管上的阀门以及所述中心管上的离心风机（10）；第六步、当垃圾的AT4≤5mgO2/g(干基)或GB21≤20NL/kg（干基）时，关闭通风侧管上的阀门以及所述中心管上的离心风机（10），好氧稳定阶段结束；第七步、对1#单元内达到第六步中稳定化指标的垃圾进行开采；第八步、在所述填埋场构建的第一年里，按照第一步构建1#单元；第九步、构建好1#单元后，在第二年里，1#单元执行第二至第六步，进入稳定化阶段，同时按...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，李俊，韩诚，张艺，王敏，邵川，张浩然，刘佳诘，
申请(专利权)人：南京大学，南京柯若环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32